Navegando por Assunto "Biomassa"

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Adição de resíduos agroindustriais pós-pirólise em misturas de carvões para a produção de coque metalúrgico.
(2023) Campos, Alex Milton Albergaria; Assis, Paulo Santos; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo Santos; Assis, Carlos Frederico Campos de; Figueiró, Clarissa Gusmão; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Murta, Jorge Luiz Brescia; Silva, Gilberto Henrique Tavares Álvares da
Em usinas siderúrgicas integradas a coque, o carvão mineral tem papel fundamental principalmente na produção de coque metalúrgico, que é utilizado nos altos-fornos para produção do ferro gusa. O coque é produzido a partir de misturas carvões minerais com diferentes propriedades, formuladas para atender os requisitos operacionais do processo de coqueificação e a garantir a qualidade do ferro gusa produzido nos altos-fornos. Além disso, está mistura deve ter o menor custo possível uma vez que a maior parte do carvão metalúrgico utilizado no Brasil é importado, representando assim uma grande parcela do custo do aço. O grande desafio do setor é obter misturas de carvões que atendam a coqueria e produzam coque com alta qualidade e baixo custo. Outro desafio é relacionado as emissões de CO2. A siderurgia é responsável por cerca de 10% das emissões de CO2 no mundo e precisa rever seus processos e matérias-primas para se adequar à nova ordem ambiental do mundo. Uma das estratégias para a siderurgia, e particularmente coquerias, é a substituição de parte do carvão mineral utilizado por biomassa. Uma das fontes de biomassas são os rejeitos do agronegócio que são produzidos em grande quantidade e, como já foi provado por alguns autores, pode ser utilizado nos processos siderúrgicos. O Brasil é um grande produtor agrícola e, consequentemente, de biomassas. São produzidas cercas de 500 milhões de toneladas de rejeitos agrícolas na américa latina, sendo mais da metade no Brasil. Além disso, o Brasil tem uma importante participação na indústria siderúrgica (9o maior produtor em 2022), o que mostra que é possível aliar a produção de aço com o agronegócio tendo ganhos ambientais e econômicos. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar o coque metalúrgico em escala piloto com diferentes proporções das biomassas, pós-pirolise, casca de café, casca de eucalipto, bagaço de cana e rejeitos do processamento do milho. Além disso, mostra uma revisão atualizada da literatura levantando as principais questões sobre o tema e uma análise da viabilidade técnica, econômica e ambiental do uso da biomassa nas misturas de carvões para a produção de coque metalúrgico. O estudo mostra que ao aumentar a proporção de biomassa no coque tem se uma diminuição do CSR, associado ao aumento da porosidade do coque devido a estrutura porosa intrínseca da biomassa. Por fim, será possível notar que o uso de 2% do resíduo de milho e da casca de eucalipto pode ser considera, uma vez que a queda da qualidade do coque não inviabiliza o seu uso.
Análise técnica de um sistema híbrido usando energia solar e biomassa para geração de eletricidade e dessalinização.
(2023) Teixeira, Edilberto dos Anjos; Leal, Elisângela Martins; Leal, Elisângela Martins; Bortolaia, Luis Antônio; Rocha, Luiz Joaquim Cardoso; Guedes, Luiz Carlos Vieira
Os desafios globais atuais relacionados à energia são diversos, abrangendo desde as mudanças climáticas causadas pelas atividades humanas até o crescimento constante da demanda por diversas formas de energia. Essas circunstâncias têm exigido que os planejadores de sistemas energéticos se concentrem em metodologias de planejamento de expansão e operação mais eficientes e sustentáveis do ponto de vista ambiental. A água é necessária em quase todas as atividades humanas e também para o equilíbrio do planeta em termos de biodiversidade. Este trabalho visa analisar, do ponto de vista técnico, um sistema híbrido com energia solar e queima de biomassa para geração de eletricidade e dessalinização. Para o desenvolvimento deste trabalho, é necessário conduzir uma revisão bibliográfica com o objetivo de modelar e propor o modelo de sistema híbrido mais adequado para a região nordeste do Brasil. Nesse sentido, é necessário identificar os centros urbanos que são potenciais produtores de resíduos sólidos urbanos ou áreas agroindustriais que produzem resíduos agrícolas. Os locais adequados para a implantação do sistema híbrido devem ter um bom potencial de insolação e estar próximos à costa para a captação de água do mar, ou possuir fontes de água salobra para a dessalinização. Uma vez que os locais de estudo tenham sido identificados, é possível modelar o sistema híbrido considerando seus principais parâmetros e componentes que afetam a eficiência térmica dos ciclos termodinâmicos analisados. Isso é feito por meio da determinação do poder calorífico inferior, com base na composição e quantidade de resíduos coletados. Após a modelagem dos ciclos e seus componentes, os resultados são obtidos usando equações e considerações relevantes. Os resultados do ciclo híbrido Rankine com CSP comparados com os resultados de um ciclo Rankine base mostraram que o consumo de combustível diminui em 16,46 t/h para a cidade de Natal – RN e 11,80 t/h para a cidade de Fortaleza – CE, considerando o horário de maior incidência solar. Isto representa uma economia de combustível de 14,46% para ambas as cidades. Na unidade de dessalinização MSF de único estágio, a partir da modelagem feita usando os coletores solares implementados no ciclo híbrido desse trabalho, obtive-se o retorno de 0,082 kg/s (295,2 l/h) de água dessalinizada, destacando os incrementos da temperatura. Representa uma eficiência do sistema da ordem de 10%.
Caracterização do bio-óleo da pirólise de eucalyptus sp. por micro-ondas em diferentes condições operacionais e seu potencial para uso energético.
(2016) Ribeiro, Kelly Lopes de Souza; Assis, Paulo Santos; Pasa, Vanya Marcia Duarte; Daniel, Alessandra Chagas; Morais, Anderson dos Santos; Murta, Jorge Luiz Brescia
O aumento crescente da demanda energética mundial, associado a fatores como instabilidade da oferta de combustíveis fósseis em um contexto de redução de impactos ambientais, tem motivado o mundo a buscar por fontes energéticas limpas e renováveis. A biomassa apresenta-se como um recurso viável e de grande relevância. O Brasil é um dos principais produtores de lenha do mundo. Grande parte desta produção é destinada a indústria siderúrgica verde na produção de carvão vegetal. No entanto, apenas aproximadamente 25% de toda a energia contida na madeira é transformada em carvão, sendo os outros 75% (efluentes gasosos condensáveis e não-condensáveis) liberados na atmosfera gerando poluição e desperdício de energia. A tecnologia de carbonização por micro-ondas tem sido reconhecida como uma técnica capaz de prover melhor qualidade de produtos, com gasto energético mais eficiente e principalmente com redução no tempo de carbonização. Neste trabalho carbonizou-se Eucalyptus citriodora, Eucalyptus urophylla e Eucalyptus urograndis nas quantidades de 5, 10 e 15 kg utilizando a tecnologia microondas em um forno de bancada. Analisou-se o perfil de temperatura das carbonizações para melhor entendimento do processo. Os produtos foram pesados e o rendimento determinado. O produto líquido proveniente da carbonização teve suas características físico-químicas averiguadas. Caracterizou-se também uma amostra de bio-óleo proveniente da carbonização de madeira em um forno micro-ondas industrial. A análise do perfil de temperatura da carbonização demonstrou alta reprodutividade do processo. Verificou-se que ao se carbonizar uma maior massa de madeira há aumento da velocidade de carbonização com redução da energia por unidade de massa processada. Comparando a temperatura no interior do forno e no interior da madeira, observou-se uma diferença de temperatura de até 106,9 °C. A temperatura na madeira foi aproximadamente 1,5 vezes maior que a temperatura no forno. O bio-óleo coletado a partir do forno de bancada apresentou-se como uma microemulsão, com alto conteúdo de água, caracterizando-se como um ácido pirolenhoso. A fração mais orgânica do produto líquido apresentou melhores propriedades corroborando com a literatura. O bio-óleo proveniente do forno industrial apresentou-se mais homogêneo e com propriedades superiores.
Caracterização e avaliação do potencial adsortivo de biocarvões produzidos a partir de bagaço de malte cervejeiro.
(2023) Mendes, Débora Beatriz Teles; Ferreira, Gabriel Max Dias; Ferreira, Guilherme Max Dias; Ferreira, Gabriel Max Dias; Ferreira, Guilherme Max Dias; Soares, Jenaina Ribeiro; Gil, Laurent Frédéric
A indústria têxtil possui um vasto uso de corantes e a remoção desses poluentes, especialmente de matrizes aquosas, tem sido cada vez mais estudada, uma vez que a presença desses em águas pode trazer riscos ao ambiente e à saúde humana. Nesse contexto, a adsorção utilizando biocarvões tem sido proposta como tecnologia sustentável e inovadora para a remoção desses contaminantes. Neste trabalho foram investigadas as propriedades de diferentes biocarvões (BC) produzidos a partir do resíduo de bagaço de malte, bem como seu potencial de adsorção frente ao corante azul de metileno. A geração de resíduo de bagaço do malte tem aumentado nos últimos anos, mostrando-se uma biomassa lignocelulósica interessante para produzir BC. Foram produzidos o biocarvão a partir da pirólise da biomassa in natura, bem como variações do biocarvão obtidas a partir de modificações, especificamente modificações pré-pirólise usando sais metálicos (MnCl2 ou CoCl2) ou surfactante catiônico (brometo de cetiltrimetilamônio) e modificações pós-pirólise usando ácido (H3PO4 ou ácido cítrico). Os biocarvões foram caracterizados por meio de análises de ponto de carga zero (PCZ), FTIR, MEV e número de grupos ácidos e básicos. O efeito do pH da solução sobre a capacidade de adsorção dos materiais com maior potencial de adsorção (pré-modificados com MnCl2 ou CoCl2) foi investigado. Estudos de cinética nos mesmos materiais foram realizados e os dados experimentais foram analisados usando os modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem, Elovich e difusão intrapartícula. Isotermas de adsorção foram também obtidas nesses materiais e os dados experimentais foram modelados pelas isotermas de Freundlich, Langmuir, Dubinin–Radushkevich, Temkin e Redlich-Peterson. Resultados de FTIR indicaram a presença de grupos hidroxila, fenólicos e carboxílicos na superfície da biomassa in natura, bem como uma perda desses grupos nos biocarvões após o processo de pirólise. Também foi observado a presença de grupos específicos relacionados à incorporação de metais na estrutura dos materiais obtidos a partir da pirólise da biomassa modificada com sais metálicos. O pH no ponto de carga zero (PCZ) para todos os materiais foi próximo da neutralidade. Os valores de PCZ foram correlacionados com o número de grupos ácidos e básicos na superfície dos biocarvões. O pH da solução afetou pouco a capacidade de adsorção dos biocarvões modificados com sais metálicos, sendo levemente mais alta em pH 5,0, sugerindo uma baixa contribuição de interações eletrostáticas no processo de adsorção. Os estudos de cinética revelaram uma taxa de adsorção lenta dos materiais, sendo o tempo de equilíbrio de 48 e 70 h para os materiais modificados com os sais CoCl2 e MnCl2, respectivamente. O modelo de Elovich foi o que se ajustou melhor aos dados experimentais de cinética, sugerindo que o processo envolveu quimissorção, com a formação de interações específicas entre o substrato e o adsorvato. Além disso, o modelo de isoterma que melhor descreveu a adsorção do azul de metileno sobre ambos os biocarvões modificados com sais metálicos foi o de Redlich-Peterson, apresentando parâmetros Krp, α e β iguais a 2,97 L mg–1 ; 0,759 L mg–1 e 0,940 para o BC contendo cobalto e iguais a 4,21 L mg–1 ; 0,452 L mg–1 e 0,963, para o BC contendo manganês, respectivamente, sugerindo que a adsorção ocorre em monocamada e o adsorvente possui um número definido de sítios com energias levemente distintas. Valores de qe,máx foram iguais a 5,14 e 11,43 mg g –1 para os biocarvões contendo cobalto e manganês, respectivamente. Diante do exposto, conclui-se que os biocarvões obtidos a partir de resíduos do bagaço de malte cervejeiro apresentam baixas capacidades de adsorção para o corante azul de metileno, embora tenha sido observado uma dependência desse valor com o tipo de sal metálico utilizado na pré-modificação da biomassa utilizada para produzir o BC. Esses resultados são importantes e revelam a necessidade do aprofundamento de estudos nessa perspectiva a fim de se viabilizar estratégicas mais eficientes na produção de biocarvões produzidos a partir da biomassa avaliada nesse trabalho.
Concreto de baixo carbono à base de cimento binário de cinza de biomassa e sílica ativa para produção de bloco ecológicos de pavimentação.
(2021) Teixeira, André Henrique Campos; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Fernandes, Gilberto; Porto, Thiago Bomjardim; Saraiva, Sérgio Luiz Costa
O setor de construção civil consome enormes quantidades de matéria prima e energia, especialmente obras de infraestrutura. Assim, o uso de materiais ecológicos é indispensável para promover o desenvolvimento sustentável. Nesse contexto, o presente trabalho investigou concretos de baixo carbono para produção de blocos ecológicos de pavimentação. O aglomerante foi definido segundo duas abordagens: na primeira, foi utilizado cimento binário desenvolvido com cinza de biomassa de eucalipto (CBE) e sílica ativa (SA) em substituição total ao cimento Portland; já na segunda, a mistura dos resíduos foi utilizada como precursor em reações de álcali-ativação, formando cimento álcali-ativado. A abordagem experimental foi realizada com uso de cinco misturas diferentes, obtidas pela variação da quantidade de água ou de solução de hidróxido de sódio. A caracterização desse novo material foi realizada por meio de resistência à compressão, expansibilidade, absorção de água, abrasão profunda, investigação microestrutural e potencial fotocatalítico. Os resultados evidenciaram que o sistema CBESA possui desempenho compatível ao cimento Portland, quando utilizado como aglomerante alternativo, além de funcionar como precursor de concreto álcali-ativado. Os blocos produzidos degradaram matéria orgânica, sendo esta degradação mais intensa com a incidência de UV. Dessa forma, o aglomerante CBE-SA pode ser utilizado com sucesso para fabricação de blocos ecológicos de pavimentação com baixa emissão de carbono.
Influência da adição da casca e do rejeito da semente da Moringa oleifera após extração do óleo em carvões minerais utilizados para injeção em altos-fornos a coque.
(2018) Campos, Alex Milton Albergaria; Novack, Kátia Monteiro; Assis, Paulo Santos; Novack, Kátia Monteiro; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Carlos Frederico Campos de; Assis, Paulo Santos
A Moringa oleifera é considerada, em muitos lugares, como a árvore da vida. Esta planta arbórea da família das Moringaceas possui inúmeras aplicações na área da saúde e na alimentação. Algumas de suas utilidades mais nobres estão relacionadas a remédios fitoterápicos e nutrição em países onde a desnutrição infantil é um problema, sendo utilizado desde suas folhas e frutos até sua raiz e caule, porém, o seu produto considerado mais nobre é o óleo. Para a extração do óleo pode ser usado o processo de extração mecânica (utilizando uma prensa mecânica) ou a extração por solvente. Durante este processo são gerados alguns rejeitos como a casca da semente e a torta da semente após a extração do óleo. Com isto, este trabalho tem o objetivo de caracterizar estes rejeitos para avaliar o seu uso em misturas de carvões minerais para a injeção em altos-fornos. Foram feitas análises imediata, elementar, TGA e poder calorífico da casca, do rejeito após extração do óleo e de uma mistura de carvões minerais própria para injeção em altos-fornos. Além disso, foram testadas em um simulador físico para a injeção de materiais pulverizados misturas contendo 20, 30 e 40% das biomassas na mistura de carvões. Foi possível constatar que a os rejeitos da moringa possuem maior teores de voláteis e de hidrogênio, além de um baixo teor de carbono e poder calorífico quando comparado com o carvão mineral. Apesar disso, o uso de 40% da casca da moringa na mistura de carvões minerais apresentou uma taxa de combustão melhor que a do taxa do carvão mineral puro, podendo ser utilizada na injeção de materiais pulverizados no alto-forno reduzindo as emissões de CO2 e gerando uma economia da ordem de 20 milhões de dólares anuais, quando a taxa de substituição é considerada 1, com a substituição parcial do carvão mineral neste processo.
Inovações na produção de enzimas do fungo Chrysoporthe cubensis e seus reflexos na sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar.
(2018) Albuquerque, Mariana Furtado Granato de; Rezende, Sebastião Tavares de; Guimarães, Valéria Monteze; Rezende, Sebastião Tavares de; Almeida, Maíra Nicolau de; Andrade, Milton Hércules Guerra de; Monteiro, Paulo Sérgio; Brandão, Rogélio Lopes
O presente trabalho avaliou o efeito de métodos de pré-tratamento, ainda não testados, na hidrólise do bagaço de cana realizada com coquetéis enzimáticos fúngicos produzidos on-site. Além disso, o extrato enzimático de C. cubensis foi melhorado, por meio de alterações em suas condições de cultivo, e as enzimas α-arabinofuranosidases desse fungo foram purificadas, caracterizadas e avaliadas na hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado alcalino. Os melhores resultados mostraram que o prétratamento hidrotérmico permitiu a conversão de mais de 60% da glicana pelo blend enzimático C. cubensis-P.pinophilum, além de diminuir a necessidade de hemicelulases no processo. O farelo de trigo se destacou, em relação ao capim elefante e ao bagaço de cana-de-açúcar, como fonte de carbono no crescimento do C. cubensis. O melhor extrato enzimático, obtido a partir do crescimento do fungo em uma mistura do farelo de trigo e farinha de beterraba, na proporção 1:1, se mostrou mais completo e eficiente na sacarificação do bagaço de cana submetido ao pré-tratamento ácido ou alcalino, se comparado ao extrato enzimático obtido com farelo de trigo puro. A partir desse coquetel, foram purificadas e caracterizadas duas α-arabinofuranosidases, denominadas α-Ara1 e α-Ara2. As duas enzimas foram satisfatoriamente estáveis a 50 °C, com meiavidas de 68 e 77 horas, respectivamente, e apresentaram pH e temperatura ótimos próximos a 4,0 e 60 °C. A α-Ara1 foi identificada como membro da família GH51 e a αAra2 como uma GH54. Se comparada à α-Ara1, α-Ara2 apresentou maior atividade específica em diferentes substratos, além de maiores eficiências catalíticas ao atuar sobre substratos naturais e complexos, provavelmente devido à presença do domínio de ligação à carboidrato CBM42, presente na estrutura desse enzima. A suplementação do coquetel comercial Multifect® CL com a α-Ara2 aumentou 1,6 vezes e liberação de glicose e 3,6 vezes a produção de xilose. Resultado idêntico foi observado após a combinação do coquetel comercial com as duas α-arabinofuranosidases purificadas, o que indicou sinergismo entre as mesmas. Portanto, o presente estudo contribui para maior conhecimento dos efeitos de diferentes pré-tratamentos na atuação das enzimas produzidas por C. cubensis, bem como traz algumas inovações relacionadas ao processo de produção de enzimas desse fungo e ao estudo de novas α-arabinofuranosidases com potencial para aplicação na indústria de etanol lignocelulósico.
Minimização do resíduo de óleo de soja de friturasde unidades de alimentação e nutrição.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Botaro, Flávia Alessandra Silva; Guarda, Vera Lúcia de Miranda
Não há um diagnóstico da situação real do Brasil em relação à utilização e descarte de óleos para frituras. De modo geral, esse óleo após o uso é jogado na pia, no ralo ou mesmo no lixo comum, causando impactos ambientais de grande magnitude. Com propósito de minimizar o descarte irregular e reduzir o impacto ambiental, este trabalho apresenta a aplicação prática da metodologia de minimização da produção do resíduo de óleo de fritura, principalmente nas grandes geradoras, as Unidades de Alimentação e Nutrição (UANs). Para reduzir a produção desse resíduo foram avaliados os parâmetros reuso e reciclagem. Amostras de óleo de fritura usado, provenientes de UANs da região de Ouro Preto e Mariana foram coletadas e avaliadas quanto aos índices de acidez, de peróxidos e da porcentagem de compostos polares totais. A purificação do óleo de fritura através da sorção pelo bagaço de cana também foi avaliada. E a produção de sabão atendeu à reciclagem, com a utilização do óleo usado como matéria-prima. Os resultados geraram parâmetros para o aumento da vida útil dos óleos, resultando em menos resíduo, pois todas as amostras analisadas apresentaram-se dentro dos padrões internacionais para utilização. A sorção com bagaço de cana mostrou eficiência na remoção da cor e da acidez deste óleo. Na reciclagem, a melhor formulação de sabão obtida foi com adição de sebo animal e ácido sulfônico permitindo a obtenção de produto dequalidade e preço acessível. Conclui que há um grande desperdício de óleo de fritura, o que acarreta uma grande produção de resíduos, mas que constitui uma matéria-prima de valor agregado para reuso e reciclagem.