Teses e Dissertações
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Item Síntese de materiais carbonáceos a partir de palha de café arábica para remoção de contaminantes em sistemas aquosos(Universidade Federal de Viçosa, 2022-05-23) Guimarães, Tiago; Moreira, Renata Pereira Lopes; Silva, Antonio Alberto da; Teixeira, Ana Paula de CarvalhoA utilização do biochar na remediação de contaminantes em sistemas ambientais tem crescido nos últimos anos, devido às suas características de área superficial específica e superfície funcionalizada com grupos oxigenados. Portanto, esta tese teve como objetivo produzir biochars com diferentes características a partir da palha de café arábica (Coffea arabicca) e aplicá-los na remoção de contaminantes em sistemas aquosos. Essa tese foi dividida em cinco (5) capítulos. No primeiro capítulo é descrita uma breve revisão da literatura sobre as características, métodos de produção, caracterização e aplicações do biochar. No segundo capítulo são descritos os processos de síntese do biochar em diferentes temperaturas (350 e 600 o C) via pirólise, assim como a caracterização e aplicação na remoção de Fe(II). O biochar apresentou características amorfas antes da adsorção do Fe, bem como a formação de uma nova estrutura em forma de agulhas após a adsorção. O processo de remoção desse íon foi endotérmico, apresentando cinética de pseudo-segunda ordem. O modelo de Langmuir foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. No terceiro capítulo o material contendo ferro, produzindo no primeiro capítulo, foi usado na produção do BIOFe, via redução química empregando borohidreto de sódio. Esse material foi usado na remoção dos corantes alaranjado de metila (ALM) e azul de metileno (AZM) em sistemas aquosos. Na remoção de ambos os corantes acontecem, simultaneamente, o processo de adsorção e degradação, sendo o primeiro mais favorável. Por isso, foi proposto um processo de degradação sequencial (adsorção com biochar seguida de redução com nanopartículas de Fe de valência zero), em que a principal vantagem seria a diminuição do volume de efluente a ser degradado. No quarto capítulo foram descritos os resultados de degradação do herbicida dicamba (produto comercial) em solução aquosa empregando BIOFe em um sistema Fenton-like. Pôde-se observar que o compósito apresentou potencial para ser utilizado na degradação do dicamba, uma vez que o ensaio biológico com planta indicadora (feijão - Phaseolus Vulgaris) apresentou resultados de intoxicação considerados aceitáveis (10%). No quinto capítulo, foram descritos os resultados da degradação do herbicida dicamba utilizando um compósito a base de biochar produzido via síntese hidrotérmica. Pôde-se observar que o compósito apresentou melhores resultados que o biochar produzido via pirólise, e o sistema desenvolvido foi relativamente simples e de fácil aplicação. Palavras-chave: Biomassa. Adsorção. Degradação. Alaranjado de metila. Azul de metileno. Dicamba.Item Aproveitamento energético de resíduos agroindustriais no Distrito Federal(Faculdade de Tecnologia - Universidade de Brasília, 2007-02) Dionizio, Aline Faleiro; Vale, Ailton Teixeira doNo atual contexto energético nacional a diversificação da matriz energética e o desenvolvimento de tecnologias limpas tornam-se cada vez mais necessário para suprir a crescente demanda frente a diminuição na oferta dos combustíveis fósseis, além das explícitas vantagens ambientais diante das alarmantes mudanças climáticas em curso no planeta. Nesse sentido, resíduos de biomassa das mais variadas origens despontam-se como interessantes alternativas energéticas, no entanto o seu aproveitamento é limitado pelo pouco conhecimento sobre seu potencial energético. O presente estudo tem como objetivo avaliar o potencial energético de resíduos agroflorestais, visando à obtenção de produtos energéticos renováveis com maior valor agregado. Neste sentido os resíduos de casca de café, palha de feijão, madeira de construção civil, madeireira e sabugo de milho foram avaliados in natura, carbonizados e compactados. As características analisadas foram: umidade, densidade do granel, granulometria, análise imediata, composição química, análise elementar, poder calorífico superior e útil e a densidade energética. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas através do teste de Tukey a 5% de significância. Ao final do estudo pôde-se concluir que a casca de café in natura apresentou as melhores propriedades para uso em combustão direta. O carvão de resíduos de madeira apresentou melhores propriedades para fins energéticos e o carvão da palha de feijão apresentou características inferiores às demais biomassas analisadas. Quanto aos briquetes, a quirela de milho e de sorgo, por terem altos teores de amido, podem ser utilizadas como aglutinantes, diminuindo os custos de produção de briquetes.Item Determinação da cinética de reação e condições operacionais da pirólise da casca de café em leito fixo(Universidade Federal do Espírito Santo, 2018-03-20) Lima, Mariana de Jesus; Lira, Taisa Shimosakai deA atual situação dos recursos energéticos mundiais vem contribuindo para o enfoque em pesquisas e testes que utilizam a energia presente na biomassa lignocelulósica para ser convertida em combustíveis tanto líquidos, gasosos ou sólidos. Os resíduos agrícolas se destacam pela quantidade que são gerados em países agroindustriais como o Brasil. Neste trabalho, foi avaliada a casca de café como resíduo agroindustrial para geração de energia através do processo de pirólise, estimando a energia de ativação como principal parâmetro cinético através de dados termogravimétricos. A casca de café foi caracterizada por meio de análise imediata, elementar, lignocelulósica, poder calorífico, fluorescência de raios X e espectroscopia vibracional por infravermelho. A reação de pirólise foi realizada a fim de se analisar as condições operacionais do processo, além da caracterização do produto líquido por CG/MS. Foi determinado por análise termogravimétrica o intervalo de temperatura mais apropriado para a pirólise da casca de café (673 – 773 K) e através dos modelos cinéticos, que descreveram o processo de reação de pirólise de forma satisfatória, foi possível determinar a energia de ativação para a casca de café (124,10 – 133,27 kJ/mol). A biomassa foi submetida por um processo de conversão térmica, mais precisamente pirólise convencional em leito fixo, para análise de parâmetros como temperatura e diâmetro médio, em que se destacou a influência da temperatura neste processo. Através da caracterização do produto da fração líquida obtida, foi possível identificar, em sua maioria, compostos fenólicos e cafeína. A possibilidade de formar produtos químicos com utilidades diversificadas e de alto valor agregado, torna a pirólise uma das mais promissoras tecnologias de conversão térmica. O poder calorífico obtido, 18,17 kJ/g, assim como resultados de análise elementar e análise imediata, mostram que esta biomassa possui um potencial para utilização como fonte energética.Item Estocagem de carbono e inventário de gases de efeito estufa em sistemas agroflorestais, em Viçosa, MG(Universidade Federal de Viçosa, 2015-01-08) Torres, Carlos Moreira Miquelino Eleto; Jacovine, Laércio Antônio GonçalvesO Brasil tem adotado diversas medidas de mitigação das emissões de Gases de Efeito Estufa (GEE), principalmente na área agropecuária, que é uma importante fonte emissora destes gases. Uma destas medidas é o programa Agricultura de Baixo Carbono (ABC), em que são incentivadas tecnologias que contribuam para minimização das emissões de GEE pelo país. Entre as tecnologias previstas no ABC tem-se os sistemas agroflorestais (SAF’s), que integram culturas agrícolas, animais e árvores. Como este tipo de atividade é recente no país e foram estabelecidas estimativas prévias sobre a contribuição destes sistemas na diminuição das emissões e aumento da remoção dos GEE, é necessário realizar estudos de monitoramento, de forma a aprimorar os valores utilizados. Desta maneira, objetivou-se quantificar a estocagem de carbono e realizar o inventário dos gases de efeito estufa em sistemas agroflorestais. O trabalho foi dividido em quatro artigos. No primeiro artigo, objetivou-se sistematizar os dados disponíveis no acervo bibliográfico que demonstrem a estocagem de carbono de diferentes arranjos agroflorestais. As pesquisas indicaram que há uma grande variação no incremento médio em carbono nos sistemas, variando de 1,26 a 11,19 t C ha -1 ano -1 , dependendo do modelo implantado. Assim, entende-se que a identificação do potencial de estocagem de carbono dos vários modelos deve ser um dos fatores a serem considerados nos incentivos à implantação dos sistemas agroflorestais. No segundo artigo, objetivou-se determinar a densidade básica, poder calorífico, teor de carbono e, também, estimar a biomassa seca de madeira, carbono e energia disponível na madeira de eucalipto proveniente de três diferentes sistemas agroflorestais. Foram avaliados SAF’s com espaçamentos para o eucalipto de 9 x1 m (Sistema 1), de 8 x 3 m (Sistema 2) e de 12 x 3 m (Sistema 3). Em cada sistema, utilizou-se três árvores-amostra por classe de DAP para a determinação do volume individual, densidade básica e teor de carbono e Poder Calorífico Superior (PCS) da madeira. Não houve diferença significativa no teor de carbono entre os sistemas estudados. O sistema 1 obteve menor densidade da madeira, se comparado com outros sistemas. Entretanto, esse sistema obteve maiores estimativas de PCS (4.631,25 kcal kg -1 ), de Incremento médio Anual (43,01 m 3 ha -1 ano -1 ), biomassa seca da madeira (17,53 t ha - 1 ano -1 ), de carbono (9,16 t ha -1 ano -1 ) e energia disponível (69,82 GWh ha -1 ano -1 ). Isso ocorreu devido ao seu espaçamento ser mais adensado (9x1m), tendo assim um maior número de árvores por hectare se comparado com o sistema 2 (8x3m) e o sistema 3 (12x3m). Assim, conclui-se que todos os sistemas apresentaram potencial de produção de biomassa seca da madeira e de carbono e energia disponível, com um destaque para o sistema 1. No terceiro artigo, objetivou-se estimar as emissões de GEEs e carbono acima do solo de sistemas silvipastoris e agrissivilpastoris, além de estimar o número de árvores necessárias para neutralizar essas emissões. Foram calculadas as emissões da produção, estoque e transporte de agroquímicos (pre-fram) e das atividades atividades dentro da fazenda, como adubação, fermentação entérica, manejo de dejetos e maquinário. Para todos os sistemas foram quantificados o carbono acima do solo para o plantio florestal e para as gramíneas. Além disso, estimou-se o volume, a biomassa e o carbono acima do solo, por meio de equações alométricas. As emissões de GEE para os diferentes sistemas variou entre 2,81 t CO 2 e ha -1 e 7,98 t CO 2 e ha -1 . O número de árvores requeridas para neutralizar as emissões variou entre 17 e 44 árvores.ha -1 . Assim, conclui-se que é possível neutralizar as emissões das atividades agropecuárias adotando-se o plantio de árvores nos sistemas No quarto artigo, o objetivo foi avaliar a contribuição de dois SAFs para a redução da concentração de GEEs na atmosfera. O estudo foi conduzido em uma propriedade no município de Viçosa, MG. Foram avaliados dois sistemas agroflorestais implantados em dezembro de 2008. Um sistema agrissilvipastoril é composto por Eucalipto + Feijão + Braquiária. O outro, um sistema silvipastoril é composto por Eucalipto + Braquiária. O componente florestal foi plantado no espaçamento de 8 m entre linhas e 3 m entre plantas. Nas unidades, empregou-se o método indireto para quantificação da biomassa do componente florestal. Para a pastagem, a biomassa foi estimada pelo método direto. As emissões de GEE foram oriundas das atividades agrícolas (adubação nitrogenada) e pecuária (fermentação entérica e manejo de dejetos). As emissões de GEE foram estimadas com base nas Diretrizes do IPCC para Inventários Nacionais de Gases de Efeito Estufa. O sistema agrissilvipastoril apresentou maior remoção (49,99 tCO 2 e) em relação ao sistema silvipastoril (42,00 tCO 2 e ha -1 ). O componente bovino foi o que apresentou maior emissão de GEE (3,49 tCO 2 e ha -1 ), quando comparado ao eucalipto, ao feijão e à braquiária. Os sistemas apresentaram um excedente de árvores quando se pensa em neutralização, pois, seriam necessárias, em média, 50 árvores.ha -1 e haviam em torno de 351 árvores.ha -1 . Desta forma, conclui-se que os sistemas agroflorestais contribuem para mitigação dos gases de efeito estufa na atmosfera, desempenhando um importante papel para o alcance das metas de redução de emissões de GEE estabelecidas pelo governo brasileiro, além de permitir o desenvolvimento da agropecuária mais sustentável no país.Item Partição de assimilados e acúmulo de massa seca em raízes e parte aérea de cultivares de cafeeiros em função da idade da planta(Universidade Federal de Lavras, 2007-08-31) Guerra Neto, Evaristo Gomes; Alves, José DonizetiO estudo objetivou avaliar o comportamento de características de crescimento e teores de carboidratos na parte aérea e raízes de diversas cultivares de cafeeiros, em função da época de amostragem, nas condições de Lavras, MG. O ensaio foi conduzido em viveiro permanente, no Setor de Fisiologia Vegetal da Universidade Federal de Lavras e o período de avaliação, de julho de 2004 a dezembro de 2005 (18 meses). Os tratamentos foram formados pelos 25 materiais genéticos e o experimento foi disposto em um delineamento em blocos casualizados, com quatro repetições, sendo cada repetição constituída de quatro plantas. As plantas foram divididas em dois grupos de componentes: parte aérea e raízes. A parte aérea, por sua vez, foi dividida em folhas, ramos e caule. As raízes foram divididas em três grupos de acordo com a faixa de crescimento estudada, que eram de 0-20cm, 20-40cm e 40-60cm. As avaliações de acúmulo de massa seca foram realizadas em cada componente dos grupos de parte aérea e raízes. As características bioquímicas das plantas aos 6, 12 e 18 meses após a semeadura foram realizadas em folhas e raízes das plantas. Os dados coletados durante as avaliações foram submetidos a análises multivariadas de correlações canônicas, análise de variância multivariada (MANAVA), “clusters” e discriminante (p<0,05). Houve correlação entre o crescimento da parte aérea e raízes de cafeeiros, principalmente aquelas localizadas nos primeiros 20 cm de profundidade. Independente da época analisada, houve um agrupamento das cultivares, para características de massa seca de raiz e parte aérea. Existe inter-relação entre os processos de acúmulo de massa seca da parte aérea e teores de amido nas raízes, ao longo das épocas de avaliação. As cultivares foram agrupadas em diferentes grupos, levando em consideração o porte e a susceptibilidade à ferrugem.Item Madeira e carvão de Coffea arabica L. : caracterização para uso energético(Universidade Federal de Lavras, 2013-05-09) Leite, Edson Rubens da Silva; Rosado, Sebastião Carlos da SilvaAtualmente, também, os resíduos agrícolas são considerados como potenciais fontes de energia, além de poderem contribuir para o desenvolvimento econômico de comunidades rurais. Resíduos agrícolas atraem o interesse como matéria prima para geração de energia em toda parte do mundo, seja como lenha ou como matéria prima para carbonização ou, ainda, em briquetes. Estes resíduos, geralmente, estão disponíveis em grandes quantidades nas áreas de produção. Este estudo foi realizado com os objetivos de avaliar a qualidade e o potencial energético da madeira e do carvão vegetal do cafeeiro, além de verificar a influência do sistema de cultivo (convencional, orgânico e agroflorestal) e da cultivar (Mundo Novo e Catuaí) na geração de bioenergia. Foram utilizadas madeiras de Coffea arabica L. provenientes de três sistemas de cultivo (agroflorestal, convencional e orgânico) e de duas cultivares distintas (Mundo Novo e Catuaí), totalizando seis tratamentos, ou seja, os cafeeiros agroflorestal natural Mundo Novo (NtMN), agroflorestal natural Catuaí (NtC), convencional Mundo Novo (ConvMN), convencional Catuaí (ConvC), orgânico Mundo Novo (OrgMN) e orgânico Catuaí (OrgC). Foram amostradas, aleatoriamente, quatro plantas, com idade de aproximadamente 10 anos, resultando em 24 arbustos abatidos. Foram quantificados os teores dos componentes elementares (C, H, N, S e O), de cinzas, lignina, extrativos totais e holocelulose, a densidade básica, o poder calorífico superior, o poder calorífico inferior, o poder calorífico superior e inferior volumétricos das madeiras analisadas. Para avaliação da qualidade do carvão vegetal do cafeeiro, foram quantificados os teores dos componentes elementares (C, H, N, S e O) a cinzas, a densidade relativa aparente, a densidade relativa verdadeira, o estoque de carbono fixo, o poder calorífico superior, o poder calorífico inferior, o poder calorífico superior e inferior volumétricos, além do rendimento em carvão, líquido pirolenhoso, gases não condensáveis e a porosidade do carvão cafeeiro. Verificou-se que as madeiras ConvC, ConvMn e NatC, destacaram-se em razão dos elevados valores de poder calorífico volumétrico, densidade básica, teor de lignina e poder calorífico superior, para produção de bioenergia. Para a produção do carvão vegetal, verificou-se que os sistemas orgânico e convencional com a cultivar Catuaí se destacaram para o uso siderúrgico e energético, principalmente, pelos maiores valores de densidade relativa aparente e energética, estoque em carbono fixo, rendimentos em carvão vegetal e em carbono fixo.Item Estudo da gaseificação da torta do coco macaúba, lenha de eucalipto, lenha de café e do carvão vegetal e seu potencial energético para desidratação de frutas(Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia, 2009-03-18) Santos Filho, Jaime dos; Silva, Jadir Nogueira daA gaseificação apresenta-se como uma promissora forma de conversão da biomassa em energia térmica, podendo ser definida como a conversão da biomassa em gás energético por meio da combustão incompleta devido à restrição no fornecimento do ar a temperaturas elevadas, obtendo-se como conseqüência a produção de um gás combustível. Este trabalho de pesquisa teve por objetivo realizar um estudo da gaseificação da torta do coco macaúba, da lenha de eucalipto, da lenha de café e do carvão vegetal e seu potencial energético como fonte calorífica para um sistema de desidratação de frutas. Desenvolveu-se, portanto, um gaseificador de biomassa de fluxo concorrente de pequena escala, ao qual foi acoplado uma câmara para combustão do gás produzido visando à geração de ar quente limpo. Foram medidas as temperaturas de quatro pontos distintos do gaseificador a fim de verificarmos o comportamento de diferentes zonas em função da temperatura, assim como o fluxo de ar de entrada (reator e combustor) e de saída (misturador), temperatura e umidade do ar, consumo de energia elétrica e a qualidade do ar de secagem. Antes da realização do experimento, foram calculadas algumas das principais características dos combustíveis, como umidade, Poder Calorífico Superior e massa específica. A biomassa foi utilizada em pedaços com diâmetro médio de 5 ± 1 cm e comprimento médio de 5 ± 2 cm, com exceção da torta de macaúba. A torta do coco macaúba foi utilizada pura (100%) e misturada ao carvão vegetal em três combinações (75%+25%, 50%+50% e 25%+75%) para a gaseificação com o sistema em regime permanente, porém não obteve resultado satisfatório em nenhum dos testes. Depois de testado o equipamento, foi dado início ao experimento usando a lenha de eucalipto como fonte de energia, variando a velocidade do motor em intervalo de medições de quinze minutos. Os testes apresentaram duração média de 2:15h, sendo que são necessários cerca de dois a três minutos para gerar gás combustível e 20 minutos para atingir as condições ideais de funcionamento. O sistema operou para as biomassas torta do coco macaúba, da lenha de eucalipto, da lenha de café e do carvão vegetal com a temperatura média e umidade relativa média do ar ambiente, respectivamente, de 23,44oC e 68,15 %, 20,46oC e 72,53 %, 19,60oC e 72,84 % e 20,70oC e 67,11 %. As temperaturas indicadas pelos termopares foram às esperadas. A temperatura do ar de secagem foi mantida em aproximadamente 70oC, por meio do controle do ar de entrada no misturador. O reabastecimento do reator, feito com o sistema em pleno funcionamento, permitiu estabilidade e continuidade operacional do sistema. Observa-se, assim, que o sistema composto por um reator para gasificação de biomassa de fluxo concorrente acoplado a uma câmara para combustão do gás produzido pode ser considerado como uma alternativa na geração de calor para a secagem de produtos agrícolas, competindo com os métodos tradicionais de geração de calor. Neste sentido, os resultados analíticos da pesquisa nos levam a inferir que a lenha de eucalipto, a lenha de café e o carvão vegetal possuem potencial como combustível na gaseificação para a desidratação de frutas, sendo que se recomenda o carvão vegetal dentre os combustíveis como fonte energética para o fornecimento de ar quente e limpo para a desidratação de frutas.