02 - Mestrado - Bioenergia

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Black carbon e material particulado fino atmosférico em ambientes interno e externo. Emissões provenientes da combustão de misturas de diesel/biodiesel (B10 e B11)
(Universidade Estadual de Londrina, 2021-11-04) Pimenta, Andressa Ferreira; Solci, Maria Cristina; Ávila, Márcio Turra de; Dall’Antonia, Luiz Henrique
Resumo: O presente estudo tem como objetivo quantificar os níveis de black carbon (BC), associados ao material particulado fino (MP1,0 e MP2,5) e sua variabilidade durante a combustão de misturas biodiesel/diesel (B10 e B11) utilizadas na região central de Londrina-PR. As amostragens foram realizadas em 2019 no interior de uma estação de ônibus semifechada (Terminal de Ônibus Urbano Central de Londrina - TCUL) e em ambiente externo (Museu Histórico de Londrina - MHL), simultaneamente. Conclui-se que os MP finos provenientes de combustão biodiesel/diesel B10 e B11 coletadas no TCUL, tanto para MP1,0 quanto para MP2,5, diminuíram em relação à B3, B5, B6, B7 e B8, mas quando comparado a B12, os valores de concentração voltam a subir, aumentando cerca de 33% (de B10 para B12) e 49% (de B11 para B12), isto para MP1,0. Já para MP2,5, a diferença é de cerca de 21% (de B10 para B12) e 37% (de B11 para B12). Nas medidas realizadas no MHL, ocorreu o mesmo padrão apresentado tanto para MP1,0 quanto para MP2,5, diferença entorno de 76% (MP1,0) e 64% (MP2,5) (de B10 para B12) e 81% (MP1,0) e 62% (MP2,5) (de B11 para B12). De forma geral, a concentração do MP fino diminui até B10 e B11 e volta a subir em B12, mas a razão MP1,0/MP2,5 aumentou, mostrando o incremento de MP1,0 na fração fina do MP. Quanto às análises de black carbon, pode-se concluir que foi determinado BC nas frações do material particulado fino tanto no TCUL quanto no MHL; de maneira geral, em comparação entre as amostragens, houve diminuição na razão BC1,0/MP1,0 e BC2,5/MP2,5.
Obtenção de etanol a partir de resíduos de mandioca (Manihot esculenta Crantz)
(Universidade Estadual de Londrina, 2022-03-23) Cuchi, Mariane Motta de Campos; Galão, Olívio Fernandes; Killner, Mario Henrique Montazzolli; Rodrigues, Paulo Rogério Pinto
Resumo: A produção de etanol constitui um mercado em ascensão para a geração de biocombustíveis, que reduzam o impacto ambiental negativo em relação ao uso de combustíveis derivados do petróleo, reforçando a necessidade de estudos e possibilitando uma maior diversificação da fonte bioenergética do Brasil. Este trabalho buscou analisar a possibilidade de utilizar cascas de mandioca, que são resíduos da produção das fecularias para obtenção de etanol combustível, tendo como objetivo estimar a quantidade de etanol que pode ser produzida a partir dos açúcares obtidos no processo de hidrólise da casca da mandioca. Portanto, realizou-se tratamentos de otimização de processo de hidrólises ácidas, tendo como variantes a concentração de ácido sulfúrico, a granulometria da peneira variando em mesh e tendo também diferentes tempos de autoclavagem com as cascas de mandioca (Manihot esculenta Crantz), com a finalidade de obtenção e quantificação de glicose e açúcares totais presentes nas amostras. Foi possível explorar o potencial da metodologia de superfície de resposta na otimização do processo de hidrólise. A metodologia utilizada apresentou melhor resultado para pontos desejáveis utilizando a solução de 5% de ácido sulfúrico, peneira de 32 mesh e 22,5 minutos de autoclave. Pode-se estimar uma produção de 128,14 mg de álcool por 1 grama de matéria seca de casca de mandioca.
Logística Reversa do Óleo Vegetal Residual para Inserção na Cadeia Produtiva do Biodiesel
(Universidade Estadual de Londrina, 2022-05-09) Crotti, Beatriz Fernanda; Guedes, Carmen Luisa Barbosa; Andrade, Milena Martins; Paiva, Juliani Chico Piai
Resumo: Em busca de um modelo de matriz energética com fontes mais sustentáveis, o uso do óleo vegetal residual como matéria prima para produção de biodiesel torna-se uma opção interessante, já que para sua utilização o mesmo seria reinserido na cadeia produtiva. O óleo vegetal residual tem potencial de conversão em biodiesel; a cada 100 g de óleo vegetal pode-se obter 79 % de biodiesel através do método de transesterificação com metanol. O óleo vegetal residual compõe apenas 1,55 % das matérias primas utilizadas para produção de biodiesel no Brasil. O presente estudo visa obter e analisar dados quantitativos de óleo vegetal residual que é gerado em domicílios localizados no município de São Manuel, SP, traçando uma análise socioeconômica e ambiental a respeito do consumo e descarte. Concomitantemente, foi realizada uma estimativa de enquadramento socioeconômico de cada residência. Com base na população de 41.123 habitantes do município de São Manuel, SP, 381 questionários respondidos são significativos e indicam a possibilidade de implementação de um programa de logística reversa de óleo vegetal residual gerado. Os dados analisados indicaram que, apesar da população consumir baixa quantidade de óleo vegetal, ainda há um residual de cerca de 572.049 litros de óleo vegetal residual por ano apenas pelos moradores. Um dado relevante a respeito do costume da população é referente ao reuso do óleo vegetal, que é mais reutilizado pelas famílias de classe baixa e média. Quanto à consciência ambiental da população, há um baixo índice de descarte inadequado quando comparado com outros estudos, apenas 10,9% da população realiza descarte inadequado desse resíduo, ou seja, em solo ou redes de coleta de esgoto. Não foi possível contabilizar o volume de óleo vegetal residual gerado por grandes geradores, o município conta com a Lei 3.848/2015 com metas para implementar a rastreabilidade e a coleta desse resíduo em empreendimentos, tendo as metas prorrogadas através da Lei 4.355/2020, reforçando a necessidade de um programa de logística reversa mais severo para grandes geradores. Órgãos públicos e iniciativas privadas podem utilizar essa relação para determinar um plano estratégico de educação ambiental para ampliar a coleta do óleo vegetal residual nos municípios, contribuindo para a valorização e uso desse resíduo como matéria prima para a produção de biodiesel.
Avaliação de viabilidade de implantação de geração fotovoltaica em habitações de interesse social.
(2023-04-14) Espírito Santo, Franciele de Libero; Paiva, Juliani Chico Piai; Guedes, Carmen Luísa Barbosa; Ferreira, Manoel Denis Costa
A busca pela eficiência energética tanto no uso final, quanto na geração de energia elétrica, tem sido impulsionada em todo o mundo. No Brasil, desde 2007, determinou-se que a Companhia de Desenvolvimento Habitacional e Urbano (CDHU) deveria se consolidar, não só como produtora de Habitação de Interesse Social (HIS), mas como uma agente promotora de sustentabilidade do setor construtivo no estado de São Paulo. Pensando a energia elétrica, a primeira iniciativa foi a instalação de Sistemas de Aquecedores Solares (SAS) de água para o uso do chuveiro. O segundo passo seria a instalação de placas fotovoltaicas para a geração de energia elétrica localmente. Dessa forma, as HIS se tornariam menos dependentes da eletricidade da rede de distribuição, elevando a qualidade de vida das famílias através da redução das despesas. Sendo assim, o presente trabalho propõe uma metodologia de avaliação da viabilidade técnica e econômica para a instalação associada de painéis fotovoltaicos e aquecimento solar de água (já existente nos projetos) nas Habitações de Interesse Social. Para isso, foi realizado um estudo de caso em um conjunto habitacional, localizado na cidade de Adamantina - São Paulo. O resultado obtido foi positivo, indicando que não são necessárias adequações construtivas e a Taxa de Retorno do Investimento (TIR) é maior que o custo de oportunidade de um investimento em renda fixa. Além disso, a metodologia poderá ser replicada em diferentes empreendimentos do governo e, se verificada a viabilidade de implantação da geração fotovoltaica, associada as medidas de eficiência energética já regulamentadas, será um avanço na garantia dos direitos sociais das famílias de baixa renda.
Análise de viabilidade técnica-econômica da utilização de energia solar em uma unidade industrial.
(2023-11-10) Milanez, Fabio Rodrigo; Fanucchi, Rodrigo Zenpulski; Santana, Henrique de; Mondadori, Jorge Augusto Pessatto
Afim de reduzir as despesas com energia elétrica e contribuir com a geração sustentável, em especial a solar e, desde que entrou em vigor a REN ANEEL nº 482 em 2012, que estabelece as condições para o acesso de micro e minigeração distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica, o consumidor brasileiro de energia elétrica ganhou o direito de gerar sua energia através de fontes renováveis e ainda ter um benefício dessa prática, com regra válida para todo o Brasil. A pesquisa teve como objetivo realizar uma investigação através de um estudo de caso para analisar técnica e economicamente o investimento de um sistema fotovoltaico de geração de energia elétrica em uma empresa com atividade industrial localizada na cidade de Rolândia, estado do Paraná, atendida com uma entrada de energia em baixa tensão e opção tarifária do grupo B. Foram utilizadas ferramentas de análises financeira para definir pela aprovação ou não do projeto, tais como o payback simples e descontado, Taxa Interna de Retorno (TIR) e o Valor Presente Líquido (VPL), considerando que a vida útil do sistema implantado na empresa é de 25 anos para esse tipo de tecnologia. Os resultados obtidos demostraram que para o valor investido de R$ 170.000,00, o payback simples será de 4 anos e 8 meses e o payback descontado de 5 anos e 8 meses, ambos positivos a médio prazo, sendo também verificado uma TIR de 20,13%, superior a TMA de 5%, inicialmente considerada para a análise da viabilidade, e um VPL positivo de R$ 299.192,39, indicando que o projeto pode ser aceito com sinalização de que a energia fotovoltaica é atrativa como investimento. Esta última análise foi impulsionada pela diminuição dos preços dos equipamentos fotovoltaicos e pelo aumento da tarifa de energia elétrica que, nos últimos 8 anos, apresentou aumento acumulado de 103,38% no estado do Paraná, acompanhando a tendência de aumento nacional. O investimento realizado, se comparado com a poupança, CDB, LCA e Terouso Direto, também se demonstrou mais atrativo, proporcionando um retorno financeiro maior ao longo do tempo.
Modelo de negócio para combater a vulnerabilidade energética através da geração fotovoltaica compartilhada
(2024-08-28) Santos, Jéssica Rodrigues dos; Paiva, Juliani Chico Piai; Contani, Eduardo Augusto do Rosário; Santana, Henrique de
O presente trabalho aborda a Meta 7 dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável, focando em fontes de energia renovável e no acesso universal a essas fontes. Para isso, considera-se a energia fotovoltaica por meio da geração distribuída compartilhada, que se consolidou no país com o Marco Legal da Geração Distribuída (Lei nº 14.300/2022). Essa lei promove a geração distribuída, estabelecendo políticas públicas que impulsionam o setor de energia renovável, em contraste com a ANEEL 687/2015, cujos incentivos são limitados ao sistema de compensação. A existência de muitas conexões irregulares com a rede elétrica, especialmente em regiões de alta complexidade social, compromete o acesso seguro e confiável aos serviços de energia. Isso ocorre, em grande parte, devido à incapacidade de pagamento das famílias pelo consumo de energia. Para enfrentar esse desafio, propõe-se o uso da geração distribuída compartilhada, por meio de sistemas fotovoltaicos, com o objetivo de garantir que essas famílias tenham acesso seguro aos serviços de energia, reduzindo suas despesas a longo prazo. Nesse contexto, foi desenvolvido um modelo de negócios que viabiliza a implantação desses sistemas através de uma parceria público-privada. Para embasar a proposta, foi realizado um estudo de caso em um conjunto habitacional localizado na cidade de Paranavaí, Paraná. Os resultados da implantação da geração compartilhada fotovoltaica foram positivos, especialmente para a população que não se beneficiava da tarifa social, com parcelas fixas de R$ 135,00 — um valor inferior ao que atualmente pagam pela conta de energia elétrica. Para o investidor, o payback estimado foi de 3 anos, utilizando a figura societária da associação civil. Além disso, a metodologia desenvolvida pode ser replicada em diferentes conjuntos habitacionais já existentes, desde que seja verificada a viabilidade da implantação da geração fotovoltaica compartilhada. Essa abordagem é fundamental para garantir um acesso digno à energia elétrica, contribuindo para a inclusão social e o desenvolvimento sustentável.
Análise dos barramentos da fronteira oeste do Rio Grande do Sul - Caso da Barragem do Sanchuri"
Batista, Ana Carolina; Ralisch, Ricardo [Orientador]; Mjyabe, Maria Josefa; Guimarães, Maria de Fátima
Resumo: A água é um bem fundamental para a manutenção da vida no planeta A demanda por água em todo o mundo vem se ampliando, mesmo que a disponibilidade hídrica seja limitada Agricultura irrigada, a geração hidráulica de energia elétrica e, em certa extensão, o abastecimento urbano são, na atualidade, grandes competidoras pelo uso da água Neste sentido, desenvolveu-se este estudo sobre a realidade encontrada na região de Uruguaiana, localizada no extremo oeste do Estado do Rio Grande do Sul, cujo território é basicamente ocupado pela cultura do arroz irrigado desde a década de 193, também implementada com a pecuária extensiva, com significativo consumo de recursos hídricos e evidentes alterações ambientais Após estudos, realizados especificamente na “Barragem Sanchuri”, com objetivo de verificar a viabilidade de associação do barramento existente com a geração hidrelétrica, visando aliviar a carga demandada ao sistema pela atividade irrigada, chegou-se às conclusões de que a “Barragem Sanchuri” não apresenta característica topográfica para instalação de uma Pequena Central Hidrelétrica, por não possuir desnível suficiente para queda d´água e consequente movimentação de turbinas Entretanto, a “Barragem Sanchuri” trata-se de um caso bem sucedido, pois auxilia nas variações do ciclo hidrológico da região, armazenando água e desta forma fornecendo vazão consistente para manter o fluxo diário necessário para manutenção da irrigação do plantio do arroz, contudo, auxiliando no desenvolvimento socioeconômico da região
Estudo do perfil do biodiesel B-100 comercializado na região de Londrina : aplicação de redes neurais do tipo mapa auto organizavel
Campos Filho, Vilson Machado de; Borsato, Dionísio [Orientador]; Yamashita, Fábio; Di Mauro, Eduardo
Resumo: O presente estudo consistiu na análise e classificação de noventa e sete amostras de biodiesel B1 comercializado na região de Londrina, Paraná a fim de verificar seu comportamento no que diz respeito à qualidade deste biocombustível A priori as noventa e sete amostras foram agrupadas de acordo com o ano de análise Para cada ano foram atribuídas letras tituladas de A à D, estas compreendidas entre 21 e 213 Dos parâmetros de conformidade previamente analisados, encontram-se os preconizados pela Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), por meio da resolução nº 7 de 28 (RANP 7/28) Os parâmetros de conformidade analisados foram a massa específica, ponto de fulgor, índice de peróxido e índice de acidez As amostras foram distribuídas de acordo com o total de amostras analisadas para cada ano, A (33), B (25), C (24) e D (15) e, os valores observados foram apresentados a Rede Neural Artificial do tipo Mapa Auto Organizável, bidimensional retangular, com a finalidade de obter uma classificação de acordo com as propriedades físico – químicas de cada amostra em função do ano de produção da amostra A Rede Neural Artificial do tipo Mapa Auto Organizável foi treinada em dias diferentes e as amostras divididas aleatoriamente em dois grupos, treinamento e teste Posteriormente, foram realizados os ajustes de ciclos de treinamento e dos números aleatórios de geração de dados, resultando na obtenção de mapas topológicos, ou mapas de Kohonen, possibilitando a visualização das relações de vizinhança entre os neurônios da rede, bem como, da análise de parâmetros estatísticos entre as variáveis apresentadas, a taxa de aprendizagem e estabilidade da Rede Neural Artificial utilizada Foi constatado que para esta situação, a Rede Neural Artificial do tipo Mapa Auto Organizável diferenciou as amostras em relação ao ano e aos parâmetros de conformidade, preconizados pela ANP, possibilitando também, a constatação de que dentre os parâmetros de conformidade analisados, os de maior significância, portanto, bons para a distinção e classificação dessas amostras, foram a massa específica e o ponto de fulgor As redes SOM mostraram-se de suma relevância para a classificação no que diz respeito ao perfil do biodiesel comercializado na região de Londrina, Paraná
Avaliação de espécies oleaginosas de inverno em diferentes regiões fisiográficas do Paraná para produção de biodiesel
Moura, Naira Cuareli de; Guimarães, Maria de Fátima [Orientador]; Araújo, Pedro Mário de; Prete, Cássio Egídio Cavenaghi
Resumo: O Paraná se destaca como um dos grandes produtores de soja e milho, porém, no inverno boa parte da área ocupada, principalmente nas regiões com clima mais ameno do estado, permanece ociosa Com o objetivo de se avaliar o potencial de espécies adaptadas a essa condição de clima, o presente trabalho que faz parte do Projeto "Viabilização de matérias primas vegetais para produção e uso de biodiesel no Paraná", integrante do Programa de Agroenergia do IAPAR, (Instituto Agronômico do Paraná), foi conduzido nas safras de outono/inverno de 27, 28 e 29 um experimento com quatro espécies de oleaginosas de inverno: Canola( Brassica napus L), Crambe (Crambe abyssinica), Cartamo (Carthamus tinctorius L), e Nabo Forrageiro (Raphanus sativus L) Os ensaios foram conduzidos em oito regiões fisiográficas do estado do Paraná Os atributos estudados foram: produção de grãos, teor de óleo e ciclo das cultivares Os dados indicam que praticamente todas as espécies apresentam potencial para a produção de óleo quando cultivadas na safra de outono/inverno No entanto, todas apresentam alguma restrição quanto ao ciclo, produção de grãos, manejo e colheita, ou disponibilidade de sementes Isto é um indicativo de que a pesquisa tem muito a contribuir para que esses ajustes sejam realizados para que essas alternativas se tornem uma opção rentável para o agricultor e também mantendo o fluxo de matéria prima para a indústria de óleo
Influência de ligas metálicas e extrato de alecrim nos parâmetros cinéticos e termodinâmicos da reação de oxidação de biodiesel durante seu armazenamento
Messias, Gabriel Benassi; Borsato, Dionísio [Orientador]; Matos, Roberto de; Galão, Olívio Fernandes
Resumo: O biodiesel possui baixa estabilidade oxidativa devido ao alto teor de ésteres insaturados em sua composição, sendo que sua degradação pode ocorrer devido a exposição ao ar, umidade, luz, calor, ambientes contaminados por microrganismos e em presença de metais Os antioxidantes sintéticos, e mais recentemente os naturais, tem sido amplamente empregados para diminuir a degradação oxidativa Esse estudo visa avaliar a influência do extrato natural de alecrim quando em presença de ligas metálicas de aço carbono, aço 12 e amostra de tubulação industrial no armazenamento do biodiesel O equipamento Rancimat ® vem se destacando nesses estudos já que este é capaz de acelerar a reação de oxidação do biodiesel, gerando dados que resultam em parâmetros cinéticos e termodinâmicos que auxiliam na avaliação do seu desempenho, tempo de estocagem, eficiência e garantia de qualidade durante o armazenamento e distribuição A amostra de biodiesel em contato com a tubulação industrial apresentou íons zinco em solução, conferindo menores valores de período de indução e, consequentemente, maiores constantes de velocidade, menores valores de entalpia, entropia e energia livre de Gibbs, no estado ativado, acelerando a degradação do biodiesel, mesmo em presença do extrato natural As amostras de biodiesel em contato com o aço carbono e aço 12 apresentaram uma menor degradação quando comparado com a amostra de tubulação, porem quando na presença de extrato natural de alecrim o biodiesel em contato com a liga aço carbono apresentou uma compatibilidade satisfatória em relação a estabilidade oxidativa e parâmetros físico-químicos, sendo esta a mais aconselhável para armazenamento O extrato natural de alecrim atua como um bom agente antioxidante conferindo uma estabilidade oxidativa acima de 8 horas como descreve a norma EN 14112
Avaliação da implantação de microcentrais hidrelétricas na região de Cianorte/PR
Souza, Fabiano Marreiros de; Ralisch, Ricardo [Orientador]; Balarim, Carlos Roberto; Guedes, Carmen Luisa Barbosa; Ravagnani, Mauro; Prado, Marcelo Real; Prado, Marcelo Real [Coorientador]
Resumo: A presente Dissertação avalia o processo de implantação de microcentrais hidrelétricas, no aproveitamento do potencial energético de pequenas quedas d’ água, localizadas em quatro propriedades rurais no município de Cianorte/PR Para tanto, nas propriedades rurais utilizadas como referência, foram levantados em campo dados referentes a altura de queda que variaram entre 5,5 e 12,5 metros; vazões dos cursos d’ água que variaram entre ,42 a ,51 m³/s; bem como os equipamentos elétricos e a demanda de energia elétrica consumida nas mesmas Com os resultados em mãos foram determinados a estimativa de potência hidráulica disponível; a turbina e o gerador a serem utilizados, bem como outros equipamentos indicados para o perfil de cada queda d’ água Foram determinados a demanda, a potência a ser gerada e o consumo de energia elétrica e, verificou-se que nas quatro situações estudadas, houve excedentes de produção, que variavam de 472 à 1559,2 kWh Foram avaliados também os benefícios da implantação, a quantidade de informações e os marcos legais atuais disponíveis, além dos possíveis impactos ambientais que poderão ocorrer nas fases de implantação, construção e operação dessas microcentrais Além dos aspectos técnicos abordados nesta Dissertação , há aspectos econômicos e financeiros que devem nortear a realização ou não de investimentos nesta área Por questões operacionais este estudo não abordou a viabilidade econômica das propostas, fato que deve ser considerado na continuidade deste trabalho
Programa de fomento florestal : incentivos e respostas no desenvolvimento do segmento bioenergético no sudoeste do Paraná
Bichel, Anathan; Moraes, André Steffens [Orientador]; Brun, Eleandro José; Leal, Alex Carneiro; Guedes, Carmen Luisa Barbosa [Coorientadora]
Resumo: O fomento florestal é um instrumento estratégico que promove a integração dos produtores rurais à cadeia produtiva e lhes proporciona vantagens econômicas, sociais e ambientais Com base nesse pressuposto, objetivou-se, com o presente trabalho, analisar as estratégias e a contribuição de um programa de fomento florestal público no desenvolvimento do segmento energético As informações do programa de fomento florestal foram obtidas do banco de dados do projeto: “Metodologia de monitoramento do programa de fomento ao plantio de eucalipto do município de Dois Vizinhos: ferramenta de gestão florestal municipal” O banco de dados contém informações das avaliações realizadas de forma direta com 86 proprietários rurais, sendo 4 deles para produtores que foram beneficiados com mudas no ano de 29 e 46 produtores que foram beneficiados com mudas em 21 Com relação ao mercado florestal municipal, os dados derivam de um banco de dados do projeto “Demandas e oportunidades de mercado para o setor florestal/madeireiro de Dois Vizinhos - PR” Foi utilizado um banco de dados com informações de 153 empresas que possuíam algum envolvimento com o ramo energético de biomassa florestal Os ramos de atividades participantes da pesquisa foram: agroindústrias, empresas do agronegócio, alimentícias, avicultura, mercearias, supermercados, panificadoras, restaurantes, pizzarias e churrascarias Os resultados apontam a participação da cultura do eucalipto dentro da propriedade rural, que chegou a 15,6 % da área total da propriedade, para os produtores beneficiados pelo programa no ano de 29 e 15,3% da área total da propriedade para os participantes do programa em 21 A maioria dos plantios efetuados no ano de 29 e 21 foram para uso na propriedade (42,5% em 29 e 52,17% em 21) Dentre esses usos, 8,% foram citados como plantios para energia em 29 e 77% em 21 O mercado bioenergético Duovizinhense destaca-se pelos diferentes ramos de consumo de madeira, sendo que o consumo estimado de madeira para energia, em forma de lenha, é de 957,9 m³/semana Diante do exposto, a evolução das áreas plantadas com eucalipto na região de Dois Vizinhos mostra que o programa de fomento florestal municipal, nos anos de 29 e 21 serviu de incentivo a uma expansão dos cultivos florestais, principalmente com espécies desse gênero, pelo aumento da área plantada e no número de propriedades beneficiadas O predomínio do uso da madeira para fins energéticos (principalmente a lenha) caracteriza o perfil do setor florestal do município
Análise da formação de radicais livres no processo de oxidação de biodiesel de diferentes matérias-primas
Mantovani, Ana Carolina Gomes; Di Mauro, Eduardo [Orientador]; Dall'Antonia, Luiz Henrique; Borsato, Dionísio
Resumo: A técnica de spin trapping quando utilizada em conjunto com a Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) tem se mostrado um poderoso recurso na quanti?cação de radicais livres que possuem curtos tempos de vida, que sejam instáveis e de difícil detecção, com vantagens de ter um uso experimental rápido e considerado simples quando comparada à outras técnicas Essa técnica foi aplicada no presente trabalho a ?m de analisar a formação de radicais livres gerados na reação oxidativa radicalar de amostras de biodiesel de óleo de milho, biodiesel de óleo de soja e biodiesel comercial As amostras foram incubadas usando o spin trap PBN (N-t-Butyl-?-phenylnitrone) e analisadas por RPE a temperatura ambiente e sob aquecimento a 7 ºC Dois métodos de incubação com PBN foram testados As amostras analisadas por RPE a temperatura ambiente foram incubadas com PBN uma única vez no dia inicial das medidas e, as amostras analisadas com o aquecimento de 7 ºC foram incubadas com o PBN em todos os dias nos quais foram realizadas análises As amostras analisadas com aquecimento térmico foram guardadas em estufa a 5 ºC durante todo o período de análise, 21 dias e as a temperatura ambiente foram guardadas na ausência de luz e mantidas fechadas hermeticamente As amostras a temperatura ambiente foram analisadas a aproximadamente cada 7 dias, enquanto que as sob aquecimento foram medidas nos dias 1, 6, 13 e 21 obtendo curvas dos radicais aprisionados A partir dos dados obtidos foi possível caracterizar as etapas de degradação dos biodiesel pela técnica, além de ter possibilitado a caracterização dos radicais aprisionados no processo oxidativo
Efeito de antioxidantes naturais nos parâmetros cinéticos e termodinâmicos do biodiesel B100 obtido de óleo de soja
Spacino, Kelly Roberta; Borsato, Dionísio [Orientador]; Moreira, Ivanira; Di Mauro, Eduardo
Resumo: O biodiesel utilizado foi obtido através da reação de transesterificação de óleo de soja com metanol e metóxido de sódio como catalisador O óleo de soja é atualmente a matéria prima mais utilizada para a produção de biodiesel, porém seus principais ácidos graxos são insaturados, o que favorece o processo de oxidação que conduz a formação de peróxidos e hidroperóxidos que diminuem a estabilidade oxidativa do biocombustível O processo de oxidação pode ser inibido ou diminuído com a adição de antioxidantes que inibem a iniciação ou a propagação das reações químicas indesejáveis Extratos de plantas estão sendo utilizados como antioxidantes por possuírem entre seus compostos grupamentos fenólicos e o crescente interesse no estudo dos compostos fenólicos tem aumentado devido a capacidade antioxidante dessa substância por sequestrar radicais livres O presente estudo utilizou extratos alcoólicos de antioxidantes naturais, alecrim, orégano e manjericão, em mistura com biodiesel, para avaliar os parâmetros cinéticos e termodinâmicos da reação de oxidação do biodiesel As análises de teor de fenóis totais dos extratos mostraram que os maiores valores foram encontrados para o extrato de alecrim, seguido do orégano e manjericão A análise termogravimétrica indicou que o extrato mais estável foi o de manjericão, alecrim e orégano respectivamente Depois de secos, os extratos foram adicionados ao biodiesel B1 e as amostras foram submetidas ao ensaio acelerado de estabilidade oxidativa nas temperaturas 11, 115, 12 e 125 ºC seguindo o delineamento experimental de misturas simplex-centroide O período de indução a 11 ºC das amostras contendo os antioxidantes naturais foram acima de 6 horas, limite mínimo estabelecido pela norma EN 14112, com destaque para o ensaio contendo 5% de alecrim e 5% de orégano que obteve o período de indução de 1,18 horas coincidindo com o valor da otimização conjunta A partir dos períodos de indução obtidos foram determinadas as constantes de velocidade e as entalpias (?H‡), entropias (?S‡) e as energias livre de Gibbs (?G‡) no estado ativado para avaliação da eficiência dos antioxidantes naturais utilizados Foi aplicado o delineamento de mistura, simplex-centroide e as equações preditivas obtidas foram otimizadas simultaneamente obtendo-se 85,89 kJ mol-1 para ?H‡, -32,25 J K-1 mol-1 para ?S‡ e 98,48 kJ K-1 mol-1 para ?G‡ quando se utiliza 5% do extrato de alecrim, 25% do orégano e 25% do manjericão Os resultados obtidos (?H‡ > ; ?S‡ < e ?G‡ >) mostraram que a reação, em presença dos antioxidantes naturais utilizados, trata-se de um processo endotérmico e não espontâneo
Utilização de glicerina da produção de biodiesel na reciclagem de retração têxtil
Baumi, Jonathan; Guedes, Carmen Luisa Barbosa [Orientador]; Carvalho, Gizilene Maria de; Di Mauro, Eduardo
Resumo: Atualmente a produção de bens consumo e a geração de energia são de grande importância para a sociedade, mas resíduos são gerados e deve-se buscar minimizá-los dando destinação adequada, para diminuir impactos ambientais e tornar a produção mais sustentável Podem-se destacar duas importantes indústrias: a indústria têxtil e vestuário, que gera retraços, e a indústria do biodiesel, que produz glicerina como subproduto Nesse trabalho objetivou-se produzir plásticos a partir de retraços têxteis e glicerina agregando valor a cadeias produtivas de ambos Utilizouse retraços têxteis constituídos por poliamida 66 (Nylon®), elastano (Spandex®), glicerina loira e PA O procedimento consiste no aquecimento da glicerina por irradiação de micro-ondas até 19°C e na adição lenta dos retraços até a sua total dissolução A solução resultante pode ser aplicada em um molde e resfriada em água fria obtendo-se uma peça sólida ou através de adição de água em um liquidificador se obtendo poliamida 66 em pó As análises de TGA mostraram que o comportamento térmico da poliamida 66 se manteve mostrando somente um decaimento termogravimétrico em 461 °C no uso de glicerina PA e alguns decaimentos relativos aos contaminantes presentes na glicerina loira como metanol e ácidos graxos livres As análises espectroscópicas de RMN 13C e infravermelho exibiram espectros semelhantes ao material de partida mostrando a manutenção da estrutura molecular da poliamida 66 Determinou-se as condições ótimas de cristalinidade na poliamida 66 em pó, sendo relação 1:1 tecido:glicerina e água a 45°C O teor de glicerina residual tende a aumentar com menores relações glicerina/tecido e menores temperaturas de água Os produtos que puderam ser produzidos com os novos processos são objetos plásticos rígidos e insumos reciclados para a indústria de plásticos, como os pellets Os processos se mostraram promissores devido à utilização de dois passivos ambientais gerados em enormes quantidades, glicerina loira e poliamida, que podem minimizar os impactos negativos econômicos e ambientais tornando a cadeia de produção do biodiesel mais sustentável e rentável
Análise das emissões de dióxido de carbono e impacto econômico da substituição do diesel por biodiesel na geração termelétrica
Silva, Nilmaer Souza da; Guedes, Carmen Luisa Barbosa [Orientador]; Ralisch, Ricardo; Camara, Márcia Regina Gabardo da; Zapparoli, Irene Domenes [Coorientadora]
Resumo: Esta pesquisa teve como objetivo mensurar o impacto ambiental e calcular o impacto econômico da inserção gradual do biodiesel no diesel de petróleo no processo de geração de energia elétrica em uma usina termelétrica Foi utilizada a metodologia de cálculo teórico da emissão de dióxido de carbono para a determinação do impacto ambiental e a metodologia da formação de preço de combustíveis da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis para a avaliação do impacto econômico Os resultados mostraram benefícios ambientais do aumento da proporção do biodiesel ao diesel de petróleo A utilização do diesel B S18 foi responsável pela emissão de 21784 tCO2, em 213 Os cálculos indicaram que com a utilização do B1 haveria uma redução da emissão de 3,48% de CO2, chegando a 2125 tCO2 O CO2 liberado durante a combustão do biodiesel é absorvido pela fotossíntese, durante o crescimento da biomassa que dará origem ao biocombustível, gerando assim um ciclo de carbono menos impactante ambientalmente do que o do diesel de petróleo O aumento gradativo do biodiesel ao diesel de petróleo permite ainda a redução da emissão dos óxidos de enxofre, cujos gases contribuem para a formação da chuva ácida e comprometem a saúde humana Sob a perspectiva econômica, os resultados mostraram não haver, nos limites e critérios considerados nesta pesquisa, viabilidade econômica para a substituição gradual do óleo diesel pelo biodiesel em proporções maiores que as regulamentadas Os cálculos indicaram que o preço do B1 chega a ser 9,19% maior que diesel de petróleo O preço médio do biodiesel comercializado em 213 foi de R$ 2,132 O preço do biodiesel que viabilizaria a sua utilização em substituição ao óleo diesel B S18 é de R$ 1,8975, isto é, 1,92% menor do que o preço de comercialização de 213 A utilização do B1 ao invés do B S18 aumentaria do custo de aquisição do combustível em R$ 194396,55 ao ano
Obtenção do bio-óleo a partir da pirólise de eucalipto e preparo de emulsões com óleo combustível
Zanutto, Flavia Correia; Guedes, Carmen Luisa Barbosa [Orientador]; Pérez, Juan Miguel Mesa [Coorientador]
Resumo: O uso da biomassa como fonte potencial de energia deu um novo impulso à prática da pirólise nas últimas décadas O líquido resultante do processo de pirólise da biomassa vem sendo designado como bio-óleo O bio-óleo é uma mistura complexa de substâncias aromáticas, mono e polinucleares, de natureza fenólica e ácida, podendo ser fonte de fenol, bem como um aditivo para combustíveis fósseis ou substitutivos do óleo combustível Este trabalho tem como objetivo agregar valor ao bio-óleo obtido por pirólise rápida (Processo Bioware) a partir da serragem de madeira de eucalipto, avaliando as possibilidades técnicas do uso de seus derivados como aditivo do óleo combustível A1 utilizado em termelétricas O bio-óleo foi destilado resultando em seis frações recolhidas em diferentes faixas de temperatura (até 15 °C, de 15 – 115 °C, de 115 – 13 °C, de 13 – 2 °C, de 2 – 24 °C e de 24 – 26 °C) Após análise cromatográfica foi possível selecionar a fração com a composição de maior potencial combustível, a fração 6, destilada entre 24 e 26 °C, contendo maiores quantidades de fenóis e alcanos; e menor teor de água A partir dessa fração, foi novamente realizada uma outra destilação, quando foram recolhidas cinco frações em diferentes faixas de temperatura (até 115 °C, de 115 – 13 °C, de 13 – 15 °C, de 15 – 18 °C e de 18 – 22 °C) dentre elas, a ultima, sub-fração 5 (18 – 22 °C), apresentou um volume de 25 mL e a menor taxa de umidade de água, 2,1%, portanto, foi escolhida para a mistura com o óleo combustível Dentre as tentativas de emulsão, as que permaneceram estáveis foram as proporções de 1, 5 e 1 % (m/m) da sub-fração 5 em óleo combustível Após análises físico-químicas das emulsões, foi verificado diminuição no ponto de fulgor e na viscosidade O Ponto de fulgor é estabelecido pela Portaria ANP Nº 8/1999 com o valor mínimo de 66 °C, sendo assim apenas a amostra na proporção de 1 % permaneceu dentro das normas, com seu valor obtido de 75 °C, a de 5% obteve valor de 61 °C e a de 1%, 43 °C Já a viscosidade de ambas respeitaram a portaria da ANP, com valores até 62 mm²/s (cSt) à 6 °C Quanto à questão ambiental, é possível considerar mais vantajosa a utilização dessa emulsão como um biocombustível, uma vez que a sub-fração 5 adicionado não contém em sua composição enxofre, reduzindo-se assim a taxa de enxofre presente no combustível, diminuindo a emissão de gases do efeito estufa
Extração e caracterização do óleo de cultivares de inverno visando a produção de biodiesel no estado do Paraná
Cajamarca Suquila, Fabio Antonio; Guimarães, Maria de Fátima [Orientador]; Tarley, César Ricardo Teixeira; Araújo, Pedro Mário de; Guedes, Carmen Luisa Barbosa [Coorientadora]
Resumo: Este trabalho tem como objetivo comparar as características físicas dos grãos de Camelina (Camelina Sativa L), Canola (Brassica napus L), Cártamo (Carthamus tinctorius), Crambe (Crambe abyssinica), Linhaça (Linum usitatissimum) e Nabo Forrageiro (Raphanus sativus L), cultivados pelo IAPAR na época de outono / inverno em quatro locais do Estado do Paraná, e avaliar alguns parâmetros de qualidade dos óleos para a produção de Biodiesel Assim, com os dados obtidos, pretende-se contribuir ao projeto do IAPAR e propor o cultivo das espécies oleaginosas que apresentem os melhores resultados como opção para a entressafra entre as culturas de verão e inverno, e ao mesmo tempo atender a demanda de produção do Biodiesel Este trabalho inicia-se com o beneficiamento e armazenamento dos grãos, seguido da classificação granulométrica, massa de 1 grãos e fração lipídica Finalmente, culmina com a extração, degomagem e caracterização dos óleos, sendo o índice de acidez e perfil de ácidos graxos os parâmetros químicos analisados Com base nos resultados obtidos, conclui-se que as condições edafoclimáticas dos locais, especificamente a temperatura, não tem efeito sobre a massa de 1 grãos e a fração lipídica (teor de óleo) dos grãos O teor de óleo das oleaginosas estudadas é superior quando comparado a Soja, destacando-se o Crambe, seguido pela Canola, Linhaça, Cártamo e Nabo Forrageiro Os óleos brutos extraidos foram degomados para reduzir o índice de acidez, favorecer a reação de transesterificação e atingir o valor preconizado pela ANP N° 14/212 (máx ,5 mgKOH/g) A percentagem dos ácidos graxos saturados e insaturados presentes nos óleos variou com a temperatura de cada local, obtendo-se maiores percentagens de ácidos graxos insaturados em Guarapuava, seguido de Santa Tereza do Oeste, Londrina e Cambará As oleaginosas estudadas podem ser consideradas como culturas promissoras para a produção de grãos na época de inverno e Biodiesel nos quatro locais
Características químicas do óleo de palma coletado no centro-oeste e norte do Brasil
Soares, Juarez Assis; Castro, César de [Orientador]; Foloni, José Salvador Simoneti; Borsato, Dionísio; Guedes, Carmen Luisa Barbosa [Coorientadora]
Resumo: Os triglicerídeos, formados por três ácidos graxos ligados a um glicerol, são os principais componentes de óleos vegetais Os diferentes tipos de ácidos graxos determinam a cada óleo vegetal um perfil ou composição distinta Em razão de diferentes ácidos graxos possuírem diferentes propriedades físicas e químicas, o perfil de ácidos graxos é possivelmente o principal parâmetro que influencia as propriedades de óleos vegetais Esse perfil em amostras de óleo de palma cultivadas em diversas condições edafoclimáticas pode ser atribuído a diferenças na identidade botânica (variedades, híbridos), solo, clima e práticas agronômicas (maturação das frutas na colheita) Com objetivo de estudar a influência do condicionamento geográfico na composição dos ácidos graxos e nas propriedades químicas (índice de acidez, peróxido, saponificação e iodo) em amostras de óleo de palma de cultivares oriundos da região norte (Pará e Amazonas) e da região centro-oeste (Distrito Federal) e analisar como as possíveis diferenças de composição destes ácidos graxos nas amostras podem facilitar sua utilização em função do destino final do uso do óleo de palma, principalmente na produção de biocombustíveis, foi determinado o Índice de Acidez pela metodologia ABNT NBR 11115 (212), e as amostras de Moju-PA (12,6 mg KOH g-1) e Amazonas (8,3 mg KOH g-1) ficaram acima do recomendado pela ANVISA As outras amostras ficaram dentro do padrão ANVISA, mas acima das especificações da ANP Usando a metodologia ABNT NBR 9231 (212), o Índice de Iodo encontrado na região centro-oeste (68,9 gI2/1g) é maior e estatisticamente diferente dos óleos da região norte Maior insaturação do óleo pode ter sido determinado por condições edafoclimáticas específicas do Distrito Federal Amostra de óleo de Moju-PA e Planaltina-DF apresentou índice de peróxido, AOCS Cd 8-53 (199), maior que das outras amostras O índice de saponificação determinado pela metodologia ABNT NBR 1448 (212) das amostras está dentro do padrão ANVISA, garantindo a integridade e a estabilidade das amostras analisadas A cromatografia em fase gasosa dos ésteres metílicos dos ácidos graxos das amostras de óleo de palma foi realizada conforme metodologia de Hartman e Lago (1973) em cromatógrafo Shimadzu modelo 17A Gas Chromatograph equipado com detector de ionização de chama e coluna capilar, na amostra do Centro-Oeste foi encontrado baixo teor de ácido graxo saturado (37,96%), Ácido Palmítico - C 16: (28,98%), frente à amostra de Moju-PA (42,6%), podendo diminuir a tendência à solidificação do biodiesel, que está diretamente relacionado com o ponto de entupimento de filtro a frio Quanto ao ácido graxo monoinsaturado, a amostra do Distrito Federal (5,33%) apresentou maior concentração em relação à de Moju-PA (41,8%), sendo que o Ácido Oleico – C18:1, da amostra de Moju-PA apresentou 4,86% e da do Distrito Federal 5,13%
Tratamento e geração de biogás a partir de efluente da produção do óleo de palma
Ferreira Junior, Jozomar; Guedes, Carmen Luisa Barbosa [Orientador]; Schirmer, Waldir Nagel; Gambetta, Rossano; Mendonça, Simone [Coorientadora]
Resumo: Os resíduos e efluentes gerados durante o processo de extração do óleo de palma ou dendê possuem elevado potencial energético e estão sendo utilizados na geração de energias renováveis através de diversos métodos de aproveitamento energético destes coprodutos Entre os resíduos gerados nesta cadeia produtiva, tem-se o resíduo líquido conhecido como efluente da extração do óleo de palma ou Palm Oil Mill Effluent - POME, caracterizado com um elevado potencial poluidor, além de excessivos volumes de geração devido à alta demanda hídrica nesta cadeia produtiva, acarretando inúmeros impactos ao meio ambiente quando disposto sem tratamento prévio e adequado em corpos hídricos receptores Para tanto, o presente estudo teve como objetivo avaliar o tratamento e o potencial de geração de biogás a partir do efluente da produção do óleo de dendê da espécie BRS Manicoré ou dendê híbrido, através do processo de digestão anaeróbia O estudo foi desenvolvido em duas etapas Na primeira etapa foi avaliada a melhor faixa de pH (5, 6 e 7), bem como o melhor volume de inóculo (1, 2 e 3%) para o tratamento do efluente, utilizando o planejamento estatístico modelo Box-Behnken, observando redução acima de 29% de sólidos voláteis seguindo padrões estabelecidos pelo Standard Methods, em pH igual a 7 e volume de 3% de inóculo, sob temperatura de 35°C, durante 15 dias de incubação Na segunda etapa do trabalho foi avaliado o potencial de geração de biogás a partir do método BMP ao longo de 1 dias de incubação em estufa incubadora BOD com temperatura de 35°C, variando o volume de inóculo (3, 4 e 5%) em pH igual a 7, observando o volume total de 339 mL de biogás utilizando 3% de inóculo, apresentando 65% de gás metano na composição química do biogás gerado Além disso, o efluente apresentou redução de DQO de 47% O estudo mostrou que o volume de 3% de inóculo em pH igual a 7 apresenta-se como melhor faixa para o tratamento do POME e geração de biogás com elevado percentual de metano em sua composição

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