02 - Mestrado - Bioenergia

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Extração do óleo de microalgas e obtenção de ésteres metílicos visando a produção de biodiesel
Alves, Cintia dos Santos; Guedes, Carmen Luisa Barbosa [Orientador]; Andrade, Diva de Souza; Rodrigues, Paulo Rogério Pinto; Silva, Helder Rodrigues da [Coorientador]
Resumo: A biomassa de microalga tem sido destaque em diferentes temas em pesquisas científicas, devido as suas diversas aplicações biotecnológicas e principalmente para produção de biocombustíveis A biomassa de microalgas tem se mostrado atrativa para produção de biodiesel pois as microalgas podem acumular altas concentrações de lipideos em suas células Neste sentido, este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência da extração de lipídeos da biomassa de microalga Neochloris oleoabundans e Scenedesmus sp e analisar a produção de ésteres metílicos a partir do óleo da microalga N oleoabundans Os teores de umidade obtidos para as biomassas das microalgas após o processo de liofilização foram de 2% para a N oleoabundans e 9% para a Scenedesmus sp O método de extração a frio por gravimetria utilizando como solventes clorofórmio/metanol/água na proporção 1:1:,6 foi mais eficiente na extração do lipídeo 15,96% para a N oleoabundans e 14,24% para a Scenedesmus sp A extração com aquecimento (Soxhlet) foi o método que obteve menor teor de lipídeo, independente do solvente utilizado O método de espectrofluorimetria por fluorescência foi mais eficiente, pois detectou maiores teores de lipídeos presente na biomassa de microalga quando comparado com método tradicional gravimétrico, pois detectou a quantificação de lipídeos neutros em ambas espécies de microalgas, resultando em teor de lipídeos de 24,99% para N oleoabundans e de 25,5% para Scenedesmus sp O teor de ésteres metílicos a partir do óleo da biomassa de microalga N oleoabundans foi de 4%, para aumentar o rendimento de ésteres é necessário realizar um tratamento de degomagem, para retirar impurezas nesse processo para aumentar a taxa de conversão dos ésteres metílicos
Ativação, caracterização e utilização do carvão pirolítico de serragem de madeira e palha de cana-de-açúcar na imobilização de lipase
Bofinger, Matheus Rodrigues; Guedes, Carmen Luisa Barbosa [Orientador]; Alves, Helton José; Rezende, Maria Inês
Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial químico e físico do biocarvão produzido a partir de resíduos agroindustriais da serragem de madeira (eucalipto e peroba) e palha de cana-de-açúcar para servirem como imobilizadores enzimáticos ou material adsorvente Os carvões foram obtidos da pirólise dos resíduos agroindustriais A caracterização físico-química dos biocarvões mostrou que o tamanho de partículas foi característica de carvões granulares, estando a maioria entre 18 e 355 µm Observou-se um elevado teor de carbono fixo nos biocarvões, qualificando os mesmos para ativação químicaA ativação química ou física garante um aumento na área superficial e no volume de poros de materiais adsorventes, tornando-os mais eficientes A ativação conferiu melhores características adsortivas aos carvões de madeira (eucalipto e peroba) mostrando maiores valores de área específica, volume de poros e adsorção de iodo A análise de absorção no infravermelho mostrou a presença de grupamentos oxigenados na superfície do carvão, que promove interações quimissortivas entre carvão e adsorvato nos materiais ativados, o que comprova a melhora da característica após a ativação Espectros de RPE indicaram a presença de radicais derivados de difenóis e semiquinonas, demonstrando que, como esperado, há a presença de grupos oxigenados no carvão Microscroscopia eletrônica de varredura indicou que o processo de pirólise forma cavidades que podem vir a ser precursoras de poros nos carvões e após ativação essas cavidades permaneceram, indicando que não houve obstrução A área específica aumentou em até 9 vezes após a ativação O volume de poros no biocarvão também aumentou, indicando que a ativação foi efetiva As isotermas de adsorção de N2 se mostraram diferentes para os biocarvões de madeiras em relação ao de cana-de-açúcar, sendo isotermas do tipo I para madeiras, indicando adsorção em microporos, e isotermas tipos II e III para o carvão de cana-de-açúcar ativado e sem ativação,respectivamente, indicando adsorção muito fraca em ambos O ensaio do número de iodo mostrou que o biocarvão de pirólise é semelhante ao carvão ativado comercial, corroborando com o indicativo da presença de microporos (<2 Å) Os resultados de imobilização de lipase indicaram altos valores de unidade de atividade lipolítica (U/gbiocarvão) após imobilização, sendo melhor o carvão de eucalipto A validação do método da imobilização de lipase apresentou valor observado de atividade lipolítica para o biocarvão de eucalipto de 757 ± 7 U/gbiocarvão, semelhante ao valor previsto (756 U/gbiocarvão) pela superfície de resposta O estudo também permitiu observar que a variável tempo não foi significativa no processo e que o carvão de eucalipto apresentou maior relação entre a variável concentração da enzima e temperatura do meio, mostrando que há uma maior adsorção de lipase a temperatura ambiente e em maiores concentrações de lipase no meio Conclui-se que após a ativação, os biocarvões produzidos a partir de resíduos agroindustriais se mostraram semelhante ou melhor, no caso do biocarvão de eucalipto, que os carvões comerciais relatados na literatura, indicando que podem ser usados como adsorvente e imobilizadores enzimáticos
Obtenção de etanol a partir de cascas de banana e abacaxi e de caroço de manga
Urias, Carolina Fernanda Ostapechen; Galão, Olívio Fernandes [Orientador]; Orsato, Alexandre; Medina, Cristiane de Conti; Borsato, Dionísio [Coorientador]
Resumo: Este estudo teve, como objetivo, obter etanol a partir da fermentação de açúcares de fontes que são normalmente descartadas, como amêndoas de manga ou presentes em cascas de banana e abacaxi Realizou-se a otimização do processo de hidrólise ácida, tendo como variantes a concentração de ácido sulfúrico, o tempo de autoclavagem e o mesh da peneira Para otimização do processo de hidrólise na casca da banana o ponto ótimo foi solução de ácido sulfúrico a 5%, peneira de 24 mesh e 35 minutos de autoclavagem Para as amêndoas de manga o ponto ótimo foi com solução de ácido sulfúrico a 5%, peneira de 24 mesh, 6 minutos de autoclavagem E para as cascas de abacaxi os pontos ótimos foram com solução de ácido sulfúrico a 5%, peneira de 32 mesh e 1 minutos de autoclavagem A média dos açúcares da casca de abacaxi foi de 11,94 g, na casca de banana de 5,27 g e nas amêndoas de manga de 18,29 g O aproveitamento das cascas de banana, de abacaxi e amêndoa do caroço de manga se mostrou úteis como fontes para obtenção de etanol produzindo em média respectivamente 4,16 gL¹, 9,42 /L¹ e 14,43 gL¹ de etanol
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
Modelagem matemática do fator de proteção relativo de antioxidantes
Kimura, Marissa; Borsato, Dionísio [Orientador]; Rodrigues, Helder; Terrile, Amélia Elena
Resumo: O biodiesel é capaz de substituir o diesel por possuir propriedades físico-químicas semelhantes, porém, esse biocombustível é suscetível à oxidação Devido à natureza da matéria prima empregada na sua produção, surge a necessidade da aplicação de substâncias antioxidantes As opções e variedades de antioxidante que podem ser utilizadas em biodiesel comercial são muitas, como os sintéticos terc-butil-hidroquinona (TBHQ), butil-hidroxitolueno (BHT) e butil-hidroxianisol (BHA) e naturais tais como os extratos alcoólicos de amora, flores de hibisco e folhas de sene Avaliou-se parâmetros físico-químicos do biodiesel contendo esses antioxidantes a fim de obter o modelo matemático do fator de proteção relativo e classificação dos antioxidantes O tipo de modelo matemático utilizado foi regressão linear múltipla considerando como variáveis independentes os parâmetros de conformidade do biodiesel Esses modelos se apresentaram adequados para fins preditivos com coeficientes de determinação (R2) e ajustados (R_aju^2) variando entre ,88 e ,96 e valores de p inferiores a ,5 além da baixa dispersão entre os valores preditos e observados A otimização dos modelos matemáticos apresentou FPR de 5,31 para extrato de amora, ,83 para extrato de flores de hibisco, 1,41 para folhas de sene, 12,11 para TBHQ, 3,5 para BHT e 41,52 para BHA e foi possível analisar o comportamento de cada variável em relação ao fator de proteção relativo Para a classificação dos antioxidantes sintéticos utilizou-se os mapas auto-organizáveis com topologia de 15x15, com 5 épocas de treinamento Foram observados dois agrupamentos distintos, um para o TBHQ e outro para BHA e BHT Ao avaliar os mapas de pesos, as variáveis mais importantes na classificação foram o fator de proteção relativo e período de indução Para os extratos naturais foi utilizada a topologia 35x35, com 3 épocas de treinamentos A análise mostrou que dois agrupamentos distintos foram formados, um para o extrato de sene e outro incluindo extrato de amora e flores de hibisco Pela análise dos mapas de pesos foi possível verificar que os parâmetros mais adequados na classificação foram o fator de proteção relativo, período de indução e constante de velocidade
Cultivo de Chlorella vulgaris em vinhaça para produção de biomassa
Silva, Francino Costa Palhares da; Andrade, Diva de Souza [Orientador]; Lima, Lisandra Ferreira de; Prete, Cássio Egídio Cavenaghi; Silva, Helder Rodrigues da [Coorientador]
Resumo: O objetivo deste trabalho foi otimizar a produção de biomassa da microalga Chlorella vulgaris cultivada em meio com sais nutrientes hidropônicos com diferentes concentrações de vinhaça, extrato de levedura (Saccharomyces cerevisiae) e pH No primeiro experimento foi realizado o planejamento fatorial para a obtenção dos pontos ótimos de cada variável, pH, concentrações de vinhaça (% do meio hidropônico) e de extrato de levedura, no segundo experimento estes parâmetros ajustados fixos foram analisados para otimizar a produção de biomassa de C vulgaris O planejamento experimental Box-Behnken foi realizado com 13 tratamentos com 4 repetições no ponto central, para as variáveis de concentrações de 15, 25 e 4% de vinhaça; 3, 4 e 5 mg L-1 de extrato de levedura seca (S cerevisiae) e pH 7, 8 e 9 Nos dois experimentos, para o cultivo da C vulgaris foi utilizado inóculo inicial na concentração de 2% (v/v), em frascos Erlenmeyers de 5 mL, contendo 25 mL de meio de acordo com os tratamentos Os experimentos foram realizados em câmara de crescimento com fotoperíodo de 12:12 h claro/escuro e temperatura controlada de 28 ± 1ºC Os parâmetros foram medidos a cada quatro e cinco dias, no primeiro e no segundo experimento, respectivamente, durante 2 dias de cultivo da C vulgaris Após a obtenção dos resultados, foram gerados gráficos de superfície de resposta e o do ponto ótimo para produção de biomassa seca e demais parâmetros da C vulgaris A partir dos resultados obtidos no primeiro experimento, foi realizado o segundo ensaio onde as variáveis otimizadas para a produção de biomassa seca foram: 4% de vinhaça, 3 mg L-1 extrato de levedura e pH 7, com 5 repetições Nos dois experimentos, após 2 dias de cultivo da C vulgaris, a condutividade elétrica, a densidade óptica e biomassa aumentaram linearmente e com isso o pH tornou se alcalino No primeiro experimento, após 2 dias de cultivo de C vulgaris a maior produção de biomassa seca foi de 2,59 g L-1 com produtividade de ,129 g L- 1 d-1 No segundo experimento, após 2 dias de cultivo da C vulgaris a maior produção média de biomassa obtida foi de 2,9 g L-1±,6, sendo que a produtividade foi de ,14 g L-1 d-1 e a redução total da demanda química de oxigênio (DQO) foi de 93,45% A otimização do cultivo de C vulgaris em vinhaça, extrato de levedura seca (S cerevisiae) e a pH 7 foi eficiente, podendo ser uma alternativa para produção de biomassa de C vulgaris para bioenergia
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
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
Imobilização de lipase em diferentes suportes visando o uso em biocatálise
Fontana, Mariana; Guedes, Carmen Luisa Barbosa [Orientador]; Rezende, Maria Inês; Tarley, César Ricardo Teixeira; Andrade, Milena Martins [Coorientadora]
Resumo: Com o intuito de tornar o uso de lipases atrativo economicamente, a imobilização enzimática é uma opção, pois possibilita a recuperação e a reutilização da enzima O método mais utilizado é a adsorção por ser de baixo custo, simples e de fácil manipulação O uso de resíduos e produtos reciclados como suporte para imobilização da enzima é outra forma de reduzir o custo desta, e assim, do produto final O presente trabalho tem como objetivo purificar parcialmente as lipases produzidas por fermentação submersa utilizando torta de seja como fonte de nutrientes para o fungo Botryosphaeria ribis EC-1 e imobilizá-las utilizando planejamentos fatoriais comparando a atividade enzimática nos suportes: carvão de eucalipto ativado, carvão de peroba ativado, poliamida reciclada sem e com partículas magnéticas A precipitação da enzima utilizando sulfato de amônio na concentração de 2% (m/v) aumentou a atividade específica de para 215 U mg-1 O suporte com melhor resultado de imobilização foi a poliamida reciclada com volume de poros de 3,33 cm3g-1 e raio médio de 1,7 nm, para a poliamida reciclada com partículas magnéticas também com altos resultados, as diferenças nas características físico-químicas dos suportes influenciaram na adsorção da lipase dos suportes, tendo em vista a variação na atividade e atividade específica das enzimas imobilizada As melhores condições de imobilização de lipase utilizando a PR como suporte foi 9 minutos e 32 ºC, onde a atividade enzimática máxima foi alcançada (76 U g-1 suporte) e também maior retenção (95,4 %) Já a imobilização com PRPM, os experimentos nos pontos centrais (195 min e 25 ºC) do planejamento corresponderam as maiores atividades enzimáticas e retenção da atividade, sendo os maiores valores alcançados de 36 U g -1 suporte e 41,3 %, respectivamente Esses resultados demonstraram que estes suportes são promissores e que os biocatalisadores produzidos possuem grande potencial para serem aplicados em reações de biocatálise, tendo em vista a elevada atividade enzimática relatada, além disso, trata-se de resíduos e materiais recicláveis
Resíduos madeireiro do município de Sinop-MT : efeitos da acumulação nas propriedades do solo e a opção para briquetagem
Preilipper, Udimara Erica Mattei; Ralisch, Ricardo [Orientador]; Borsato, Dionísio; Brito, Osmar Rodrigues; Fernandes, Fernando [Coorientador]
Resumo: A expansão das atividades humanas na busca pelo desenvolvimento promove aumentos na geração de resíduos, que na maioria dos casos, podem ser reaproveitados como insumos em outras atividades econômicas, tornando-as mais duráveis Neste sentido, a pesquisa teve como objetivo avaliar o impacto da deposição de resíduos madeireiros nas propriedades do solo e seu valor como matéria prima para briquetagem no Município de Sinop-MT Para tanto, foram quantificados os estoques de resíduos existentes neste município a partir de dados fornecidos pela Secretaria de Estado de Meio Ambiente Em seguida, foram analisados os teores de nutrientes do resíduo e os atributos químicos do solo, água e resíduo Por fim, os custos e as receitas foram contabilizados com finalidade de avaliar a rentabilidade da implantação de uma usina de briquetagem Constatou-se que, em Sinop-MT, os resíduos madeireiros gerados entre os anos de 29 a 214 somam 617744,42 m³ Considerando, neste cenário, a forma de estocagem do resíduo madeireiro, as amostras de resíduos parcialmente decompostos, apresentaram lixiviação de nutrientes para o solo As amostras de solo coletados abaixo do monte confirmaram o enriquecimento de nutrientes A análise imediata do resíduo indicou baixo poder calorífico em consequência dos altos teores de umidade e cinzas O aproveitamento dos resíduos madeireiros gerados em Sinop-MT como insumo para usina de briquetes é considerado viável, com taxa interna de retorno próxima à taxa mínima de atratividade esperada, valor presente líquido positivo e retorno do investimento a partir do sexto ano, com lucro contábil de R$ 116671,
Análise técnico-econômica do aproveitamento da palhada de cana-de-açúcar para fins energéticos
Batista, Raí Rigonatto; Medina, Cristiane de Conti [Orientador]; Guedes, Carmen Luísa Barbosa; Aquino, Gisele Silva de
Resumo: A palhada representa um terço da energia primária da cana-de-açúcar, mas a sua utilização ainda é incipiente, apesar da grande potencialidade para o seu aproveitamento O objetivo do trabalho foi avaliar o potencial de geração de energia elétrica da palhada de cana-de-açúcar em conjunto com o bagaço, por meio de uma análise técnico-econômica Realizou-se o dimensionamento de uma frota dedicada ao recolhimento da palhada e de uma nova planta de cogeração, com substituição das caldeiras e turbinas existentes, inclusive as turbinas de acionamento dos equipamentos de preparação e extração, em uma usina típica do Norte do Paraná Foram estimados os investimentos necessários para a aquisição dessa frota e da modernização proposta para a área industrial Os custos do recolhimento da palhada e da geração de energia elétrica foram calculados, bem como o preço mínimo de venda da energia Também foram calculados a quantidade de consumidores residenciais e os municípios que poderiam ser abastecidos por essa energia São necessários investimentos de R$2528, na divisão agrícola e de R$ 2111, na industrial para o aproveitamento de 5% da palhada somada ao bagaço de cana-de-açúcarA capacidade de exportação calculada foi de 111,912 kWh por tonelada de cana-de-açúcar, com custo da palhada no pátio de bagaço da usina a R$ 68,8 t-1, custo da energia-elétrica de R$125,55 MWh-1 e preço mínimo de comercialização da energia a R$316,64 MWh-1 A energia elétrica exportada pode atender uma população de 87946 pessoas, o que corresponde à energia consumida pela cidade onde estaria localizado o projeto e de mais seis municípios canavieiros do Norte do Paraná O projeto proporciona a criação de 96 novos empregos diretos
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
Análise de perfil dos produtores de biodiesel no Brasil, no período 2005-2015
Siqueira, Ivo Augusto Assumpção; Zapparoli, Irene Domenes [Orientador]; Borsato, Dionísio; Moraes, Renato Pianowski de
Resumo: O objetivo deste estudo consiste em analisar o perfil das empresas que se constituíram para a produção de biodiesel no Brasil, no período de 25 a 215 A metodologia consiste no uso de dados oficiais publicados no período através dos preços nos leilões de biodiesel e dados obtidos dos órgãos governamentais como Ministério de Minas e Energia, Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis e Associação Brasileira das Indústrias de Óleos Vegetais No que tange ao perfil das empresas produtoras de biodiesel B1, os dados e as informações coletados mostraram um significativo crescimento no número de empresas nacionais que se constituíram para produzir biodiesel B1 A Archer, Daniels Midlan Company (ADM), Bunge e Cargill, todas de origem norte-americana, que já atuam na compra e processamento de soja; produção, processamento e comercialização de óleo e farelo de soja, entraram no mercado de produção de biodiesel, dando a esse setor maior competitividade e contribuindo com o aumento da capacidade produtiva A conclusão que se chega é de que a evolução do perfil das empresas produtoras de biodiesel B1 se deu no sentido de consolidar o mercado, principalmente em empresas de médio e grande porte, além dos grandes grupos, nacionais e transnacionais Sugere-se como continuação de acompanhamento, verificação e avaliação do perfil das empresas produtoras de biodiesel e a correlação entre os preços de outras matérias primas utilizadas em sua produção
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%
Produção de biogás a partir de glicerina e vinhaça para geração de biometano em escala laboratorial
Colusse, Guilherme Augusto; Guedes, Carmen Luisa Barbosa [Orientador]; Costa Neto, Pedro Ramos da; Solci, Maria Cristina
Resumo: O Brasil é considerado pioneiro e um dos principais produtores e consumidores de bioenergia e biocombustíveis (biodiesel e etanol) no mundo Assim, a necessidade de aproveitamento dos coprodutos bem como dos resíduos oriundos desses processos de produção se faz necessário Uma forma de aproveitamento de coprodutos e resíduos é a utilização dos mesmos para o processo de digestão anaeróbica, e assim produzir biogás O trabalho teve como objetivo produzir biogás utilizando glicerina da indústria do biodiesel como fonte de carbono, vinhaça do processamento da cana de açúcar na indústria do álcool combustível como fonte de nutrientes e um outro efluente de fecularia como fonte de microrganismos para digestão anaeróbica Utilizou-se o delineamento de misturas com auxílio do software Statistica® 7 contemplando diferentes percentuais das matérias-primas na digestão anaeróbica que foi conduzido durante 15 dias em temperatura controlada a 35°C com pH neutralizado utilizando solução de NaOH ,1M O processo de digestão anaeróbico contribuiu para a diminuição da demanda química de oxigênio (DQO), sólidos totais e sólidos totais voláteis nos biorreatores analisados O maior volume de biogás produzido foi de 283 mL após 15 dias de incubação no biorreator contendo a mistura de 93,3% do efluente de fecularia, 3,3% de glicerina e 3,3% de vinhaça, onde foi detectado elevado percentual de gás metano (74%) com os demais gases produzidos em mistura no biogás Foi observado que houve baixo volume de H2S no biogás onde havia pouco ou nenhum percentual de vinhaça e glicerina nos biorreatores Através da otimização multiresposta do processo, obteve-se uma mistura contendo 95% de efluente de fecularia, 1,25% de glicerina e 3,75% de vinhaça para os pontos ótimos de todas as variáveis analisadas Com isso conclui-se que a produção de biogás a partir de coprodutos industriais apresentou resultados satisfatórios além de ser uma alternativa eficiente para tratamento de efluentes
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
Produção de biogás a partir da torta de pinhão manso (Jatropha curcas L.)
Zambrano Gavilanes, Freddy Eli; Guedes, Carmen Luisa Barbosa [Orientador]; Oliveira, André Luiz Martinez de; Souza, Samuel Nelson Melegari de; Andrade, Diva de Souza [Coorientadora]
Resumo: O pinhão manso (Jatropha curcas L) é considerado uma espécie de relevância para o desenvolvimento da bioenergia, pela percentagem de óleo em suas sementes que pode variar de 4-6%, servindo para a fabricação de biodiesel, porém depois do processo da extração do óleo fica a torta que é um resíduo sólido rico em nutrientes e proteínas mas limitada, pois possui vários fatores anti-nutricionais e tóxicos como os ésteres de forbol Assim, objetivou-se avaliar a produção de biogás em condições de laboratório, a partir da torta de pinhão manso proveniente da Estación Experimental Portoviejo do Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias - INIAP de Equador A torta foi incubada durante dois tempos: 6 meses (T1), e 18 meses (T2) usando três tipos de inóculos provenientes de consórcios de bactérias (obtidos do isolamento e concentração da torta de pinhão manso) Utilizaram-se microbiodigestores com volume de 5 mL onde foram colocados os tratamentos e como gasômetros seringas de 6 mL Os biodigestores foram operados em condições mesofílicas (3 ºC) durante 21 dias Analisaram-se sólidos, cor e turbidez a fim de determinar a eficiência do processo na remoção da matéria orgânica e seu efeito na produção de biogás O tratamento conformado pela torta incubada de 18 meses usando água como tratamento controle resultou na maior produção de biogás 83,67 mL após 21 dias O inóculo formado pelo consórcio 2 (14 bactérias) foi o melhor, teve maior concentração de gás metano (84,33%), usando a torta incubada por 18 meses A geração de biogás a partir da torta de pinhão manso é uma excelente opção para o seu aproveitamento, sendo um processo aplicável na geração de energia
Produção de álcool a partir do extrato aquoso da polpa de frutas produzidas em diferentes regiões do Brasil
Côrtes, Simone de Lima; Borsato, Dionísio [Orientador]; Silva, Helder Rodrigues da; Orsato, Alexandre
Resumo: Atualmente é o etanol quem apresenta as melhores condições de suprir as exigências mundiais por um combustível de fonte renovável, com baixo custo e poder poluente Embora o Brasil tenha usado apenas a cana-de-açúcar para produzir etanol, é possível utilizar outras biomassas desde que a mesma apresente quantidades significativas de açúcares, entre outras características, pois a monocultura da cana-de-acúcar para atender a uma demanda mundial, traz desvantagens ambientais, porque diminui a fertilidade do solo com o transcorrer do tempo, além de reduzir a biodiversidade O objetivo deste trabalho foi analisar o teor de açúcares de sete frutas encontradas no país: acerola, caju, cupuaçu, jamelão, maracujá, mangas Palmer e Tommy, a fim de escolher as que tivessem melhores condições para a produção de álcool Na análise realizada através do método por cromatografia, as polpas das frutas com maior concentração de açúcar foram manga Palmer, maracujá, manga Tommy e jamelão, com 16,1%, 13,31%, 11,61% e 9,73%, respectivamente Embora as quatro frutas tenham apresentado quantidades significativas de açúcar para fermentar, foi escolhida a manga Palmer por apresentar maior teor de açúcar e pH igual a 4,5 que é adequado para o processo de fermentação alcoólica Com isso, o presente estudo focou na análise do potencial da manga Palmer, em relação à produção de etanol Foi determinada a concentração de açúcares totais no extrato aquoso da polpa pelo método do fenol sulfúrico, sendo o valor obtido de 16,66% de açúcares totais Em seguida foi feita a fermentação, a 3°C, utilizando as condições estabelecidas pelo ponto central do delineamento experimental e estabeleceu-se que o tempo de 1 horas apresentou o maior rendimento na produção de álcool Foi realizada a fermentação, utilizando o tempo de 1 horas, seguindo a metodologia de superfície de resposta (MSR) com 13 ensaios e duas repetições no ponto central Após a fermentação, as amostras foram centrifugadas e o teor de álcool foi determinado A otimização indicou uma formulação contendo 3, g L-1 de extrato de levedura, 8, g L-1 de levedura e ,35g L -1 de NH4H2PO4 , para um teor de álcool de 34,5 g L-1 e rendimento de 88,27% Por fim, foram realizados os mesmos procedimentos com o extrato aquoso do maracujá, Jamelão e da manga Tommy bem como a mistura do extrato da manga Palmer com estas três frutas porém, os resultados foram muito abaixo daqueles obtidos utilizando somente a manga Palmer O caldo da cana-de-açúcar, diluído nas mesmas condições, também foi fermentado e passou pelos mesmos procedimentos, mas o resultado do teor de álcool foi de 35,68 g L-1 com rendimento de 7,74% valor inferior ao apresentado quando se utilizou o extrato aquoso da manga Palmer Os resultados demonstram que a manga Palmer apresentou melhor rendimento em porcentagem se comparado ao resultado ao caldo da cana diluído
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
Influência da temperatura no cultivo de microalgas visando à produção de bioenergia e outras aplicações : estudo de caso no Paraná
Maroubo, Lucas Alves; Andrade, Diva de Souza [Orientador]; Guedes, Carmen Luisa Barbosa; Caviglione, João Henrique
Resumo: O grupo de microalgas clorofitas é composto por uma grande quantidade de espécies que podem ser encontradas em diversos ambientes e que são capazes de produzir metabólitos de interesse energético, industrial e comercial Embora as microalgas ocorram desde regiões temperadas a tropicais, trabalhos que avaliem os efeitos da temperatura no desenvolvimento de diferentes espécies de microalgas ainda são escassos Neste sentido, este trabalho teve como objetivo avaliar a produção de biomassa, lipídeos e clorofilas a, b e c por microalgas clorófitas quando cultivadas em temperaturas que ocorrem em diferentes regiões do Paraná, visando a utilização destes compostos na produção de bioenergia e em outras aplicações Os tratamentos foram distribuídos em parcelas subdivididas, em que, nas parcelas foram alocadas quatro condições de temperatura (claro/escuro, 12h/12h): W (15/8 °C), X (19/15 °C), Y (25/19 °C) e Z (39/35 °C); e, nas subparcelas, seis estirpes de microalgas, sendo cinco Chlorella spp isoladas de águas continentais no Paraná (IPR714, IPR7115, IPR7116, IPR7117 e IPR7151) e uma Neochloris oleoabundans (UTEX1185) O delineamento experimental foi inteiramente ao acaso com quatro repetições Constatou-se que a temperatura influenciou na produção de biomassa, lipídeos e clorofilas a, b e c por algumas estirpes de microalgas, sendo possível selecioná-las para cultivos em larga escala no Paraná, com base nas condições de temperatura testadas, e indicá-las, em função da distribuição espacial e sazonal da temperatura no estado Conhecida a relação existente entre a temperatura do cultivo de microalgas em sistema aberto e a temperatura do ar, pode-se utilizar a temperatura do ar para sugerir cultivos em sistemas abertos Para produção de biomassa, a estirpe UTEX1185 apresenta potencial de cultivo no extremo sul do Paraná, durante o inverno, onde as temperaturas médias diurnas ficam abaixo de 17 °C e as noturnas, abaixo de 11,5 °C Entretanto, esta estirpe apresenta baixo potencial para fins de produção de lipídeo no extremo noroeste, no inverno; centro e norte, na primavera; todo o estado, no verão; e noroeste, no outono, onde as temperaturas variam entre 22 a 32 °C durante o dia e entre 17 e 27 °C durante a noite Nestas regiões, a estirpe IPR7116 demonstra potencial de cultivo para a produção de clorofilas Tanto para produção de lipídeos quanto para clorofilas, a UTEX1185 apresenta potencial nas regiões: centro, no inverno; sul, na primavera; e centro-sul, no outono, onde as temperaturas médias diurnas variam entre 17 e 22 ºC e as noturnas, entre 11,5 e 17 °C A produção de biomassa pelas estirpes IPR7115 e IPR7116; o teor lipídico das estirpes IPR7115, IPR7117 e IPR7151; e o teor de clorofilas a, b e c das estirpes IPR714 e IPR7151 não sofreram efeitos das condições de temperatura testadas

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