Abstract: Neste trabalho desenvolveu-se uma metodologia analítica para determinação do teor de trialometanos THMs em amostras de águas potáveis, utilizando a técnica de purga e armadilha acoplada à cromatografia a gás (GCPT). Os THMs são subprodutos da cloração da água que devem possuir um limite máximo de 100 μg.L-1 segundo a legislação brasileira, estes compostos são suspeitos carcinogênicos humanos com base em estudos em animais de laboratório. A técnica de purga e armadilha extrai eficientemente estes compostos da água e a separação no cromatógrafo a gás ocorre utilizando coluna de leve polaridade e detector por captura de elétrons. Este detector é seletivo e o mais sensível para estes compostos halogenados. A metodologia desenvolvida foi validada nos itens de: linearidade, seletividade, exatidão, precisão, limite de quantificação, limite de detecção e robustez. O limite de detecção para os THMs foi menor do que 0,5 μg.L-1. A exatidão e precisão foram adequadas para ensaios de compostos traços. As amostras de água potável foram coletadas na cidade de Suzano-SP, que pertence à região do Alto do Tietê, nesta região nas margens do rio a vegetação é predominante. Entre todos os THMs, o composto encontrado na água potável em maiores concentrações foi o clorofórmio onde os resultados quantitativos, utilizando esta metodologia apresentaram teores entre 15,9 à 111,0 μg.L-1 em águas potáveis.

Palavras-Chave: drinking water; methane; chlorination; gas chromatography; electron-capture detectors; accuracy

COSTA JUNIOR, NELSON V. da. Caracterizacao e otimizacao analitica na determinacao de trialometanos em aguas potaveis por purga e armadilha acoplada a cromatografia a gas. Orientador: Jose Oscar Willian Vega Bustillos. 2010. 77 f. Dissertacao (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2010.tde-12082011-154723. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9521. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Eletrólitos sólidos cerâmicos de zirconato de bário dopado com ítrio foram preparados por meio de mistura de óxidos de bário, de zircônio e de ítrio seguida de tratamento térmico. Foram também preparados compostos segundo uma rota alternativa, baseada na adição de óxido de bário a zircônia estabilizada com ítria. As composições preparadas foram BaZr0,92Y0,08O3- e BaZr0,85Y0,15O3-. Os materiais de partida foram analisados por difração de raios X (fases cristalinas) e espalhamento laser (distribuição de tamanho de partículas). Análise térmica simultânea (termogravimétrica e térmica diferencial) foi feita para o estudo do comportamento térmico durante a formação dos compostos. Pós compactados foram sinterizados e caracterizados por meio de determinação de a) densidade aparente pelo método de Arquimedes com querosene como meio líquido, b) fases cristalinas por difração de raios X, e c) morfologia por microscopia eletrônica de varredura de superfícies de fratura. Melhor densificação foi obtida para o composto BaZr0,92Y0,08O3-. Células eletroquímicas planares unitárias do tipo (Pt)/condutor protônico/catodo (Pt ou La0,6Ca0,4Fe0,8Co0,2O3-) foram montadas para avaliação de potenciais de circuito aberto na faixa de temperaturas 300-600 C, potencial sob solicitação de carga a 600 C, ambos sob metano e hidrogênio e medidas elétricas de espectroscopia de impedância a 600 C. O composto La0,6Ca0,4Fe0,8Co0,2O3- foi preparado por mistura dos óxidos de lantânio, de ferro de cobalto e carbonato de cálcio, em seguida sinterizados. As células eletroquímicas com condutores protônicos BaZr0,8Y0,2O3- apresentaram os maiores valores de potencial de circuito aberto e de densidade de corrente sob metano.

Palavras-Chave: ceramics; barium oxides; zirconium oxides; yttrium oxides; solid oxide fuel cells; methane; x-ray diffraction; scanning electron microscopy

OLIVEIRA, OLAVO R. de. Desenvolvimento de condutores protonicos ceramicos para operacao de celulas a combustivel de oxido solido com combustiveis metano e hidrogenio. Orientador: Reginaldo Muccillo. 2009. 69 f. Dissertacao (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2009.tde-06112009-142500. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9439. Acesso em: $DATA.

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Abstract: No panorama atual de mudanças climáticas, o Metano (CH4) é considerado o segundo principal gás de efeito estufa antrópico. Este trabalho teve como objetivo estudar o papel da Amazônia na emissão global de CH4, sendo esta a maior floresta tropical do mundo. Neste estudo foram realizados perfis verticais, utilizando aviões de pequeno porte, desde 150 m da superfície até 4,4 km, em quatro localidades da Bacia Amazônica, formando um grande quadrante abrangendo toda a Bacia. Os locais foram: próximo a Santarém (SAN; 2,8°S, 54,9°O), Alta Floresta (ALF; 8,8°S, 56,7°O), Rio Branco (RBA; 9,3°S, 67,6°O) e Tabatinga (TAB; 5,9°S, 70,0°O). Foram realizados quatro anos (2010-2013) de medidas contínuas em escala regional, quinzenalmente, totalizando 293 perfis verticais. Até o presente momento estas medidas são únicas e representam uma nova abordagem nas emissões nesta escala. Foram calculados os fluxos de CH4 nestas quatro localidades por meio do Método de Integração de Coluna e os fluxos anuais foram calculados através de média proporcional, considerando a área de influência de cada localidade. Os anos de 2010 e 2012 foram anos de seca, enquanto 2011 e 2013 foram anos com precipitação acima da média na Amazônia. Dos quatro anos de estudo apenas 2011 apresentou uma temperatura inferior a média. Os resultados obtidos mostraram que a Amazônia atua como uma importante fonte de CH4, com uma emissão de 25,4 Tg ano-1 (4% - 5% da emissão global), considerando a área da Amazônia Brasileira (4,2 milhões de km2). As emissões nesta região apresentaram variações regionais e anuais, com maiores emissões nos anos de seca. A emissão pela queima de biomassa não foi significativa nas regiões de estudo, enquanto as estimativas de emissões por fermentação entérica e manejo dos dejetos de animais foram significativas na maioria destas regiões. Os resultados obtidos ressaltam a importância da realização de estudos em escala regional para esclarecer o comportamento de toda a área da Bacia Amazônica Brasileira.

Palavras-Chave: brazil; amazon river; methane; greenhouse gases; biomass; burnup; aircraft

BASSO, LUANA S. Determinação da emissão de metano da bacia amazônica. Orientador: Luciana Vanni Gatti. 2014. 123 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2014.tde-23012015-091850. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/23500. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A mudança do uso da terra e o desmatamento para fins de produção agropecuária na Amazônia tem sido motivo de grande preocupação. Atualmente, os estudos acerca das emissões (naturais e antrópicas) de Gases de Efeito Estufa - GEE vêm se intensificando no meio científico. A proposta deste trabalho é realizar estudo da evolução das concentrações de metano no período entre 2010 a 2017 na Amazônia e realizar uma intercomparação entre as medidas de perfis verticais de avião e da coluna total de CH4 utilizando Espectrômetro de Absorção - FTIR nos anos de 2016 a 2017. As coletas do perfil vertical de avião foram realizadas na Floresta Amazônica em RBA (9,01°S, 64,72°O, região localizada entre as cidades de Porto Velho e Rio Branco). As medidas realizadas pelo FTIR foram feitas no município de Porto Velho 8,8°S, 63,9°O. As análises das medidas de perfil vertical de avião foram realizadas no Laboratório de Gases de Efeito Estufa - LaGEE, no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE, em São José dos Campos - SP, enquanto que as medidas do FTIR foram analisadas pelo Instituto de Aeoronomia da Bélgica (Belgian Institute for Space Aeronomy (BIRA-IASB)). As medidas obtidas nesse trabalho, revelam uma variação interanual com crescimento das concentrações de CH4 no decorrer dos anos. As concentrações de metano obtidas nos perfis verticais de avião são maiores nas alturas mais próximas da superfície, abaixo da camada limite planetária (< 1,5 km), o que é um indicativo que esta região da Amazônia contribui com as emissões de metano para a atmosfera, contudo, a taxa de crescimento das concentrações de CH4 do local de estudo (5,7 ppb ano-1), ainda é menor que a taxa média global (7,7 ppb ano-1). Os resultados da intercomparação entre as medidas de perfil de avião e do FTIR indicam que os perfis de avião validam os resultados obtidos pelo FTIR.

Palavras-Chave: fourier analysis; emission spectroscopy; fourier transform spectrometers; infrared spectrometers; natural gas; methane; greenhouse gases; hydrocarbons; air pollution; climatic change; amazon river; brazil

MORAIS, CHRISTIANE S. de. Estudo da evolução das concentrações de metano na última década na Amazônia. Orientador: Luciana Vanni Gatti. 2020. 66 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-21022020-135554. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/31369. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O objetivo deste trabalho foi investigar os ganhos ambientais e energéticos com o aproveitamento da biomassa residual de gado leiteiro no município de Lagoa da Prata-MG. Para este estudo realizaram-se trabalhos de campo, tanto para caracterizar a pecuária leiteira no município, como para conhecer os aspectos ambientais da localidade. Para se conseguirem dados de relevância energética e ambiental, visitaram-se nove fazendas da região onde os responsáveis responderam a um questionário. Recolheram-se amostras de resíduos do gado confinado em cada uma delas. Os resultados da pesquisa mostraram uma média de 3 toneladas de geração diária de biomassa residual por propriedade. Constatou-se um consumo médio de energia elétrica de 2.500 kW/h, pela utilização de uma série de equipamentos energointensivos. Encontrou-se um consumo médio de água de 27 m³/dia. Realizaram-se análises químicas por Espectrometria de Fluorescência com Raio X nas amostras de resíduos e observaram-se concentrações médias relativamente altas para os elementos P, Fe, S, Ti, Mn, Zn e Na, passíveis de comprometer o meio ambiente local e regional. Para diagnosticar os ganhos energéticos foi simulada a produção de biogás através de protótipos de biodigestores com as amostras de dejetos obtidas nas fazendas. Os resultados analíticos do biogás através de cromatografia gasosa demonstraram concentrações aproximadas de 70% de CH4 , logo concluiu-se que o biogás obtido possui alto valor energético. Portanto, a utilização dos dejetos do gado leiteiro na produção de biogás, além de resolver o problema dos resíduos, efluentes e diversas outras poluições ambientais, eventualmente geradas pela atividade na região, poderá trazer auto-suficiência energética às propriedades locais.

Palavras-Chave: cattle; residues; agriculture; pastures; biomass; energy conversion; biogas process; methane; environmental effects; x-ray fluorescence analysis; gas chromatography; fluorescence spectroscopy

OLIVEIRA, FLAVIO S. de. Ganhos ambientais e energeticos com a utilizacao da biomassa residual de gado leiteiro em Lagoa da Prata-MG. Orientador: Fatima Maria Sequeira de Carvalho. 2010. 79 f. Dissertacao (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2010.tde-09082011-143526. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9583. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O processamento da cana-de-açúcar é um dos modelos mais sustentáveis de biorrefinaria. No entanto, ainda encontra lacunas como o uso de óleo diesel na etapas de colheita e transporte da matéria-prima e biodeterioração da cana-de-açúcar. A aplicação da digestão anaeróbia (DA) para a produção de biometano surge como alternativa para esses problemas. O processo de DA pode ser facilitado através de pré-tratamentos, como o uso do da técnologia do feixe de elétrons (FE). Assim, o objetivo do trabalho foi avaliar a produção de biogás e o potencial energético do processo, utilizando caldo de cana-de-açúcar "in natura" e deteriorado como substrato e o FE como pré-tratamento em ensaio de potencial bioquímico de metano (PBM). Para isso primeiramente os caldos foram extraídos de canas-de-açúcar frescas (CN) e deterioradas (CD), em seguida a extração foram submetidos aos tratamentos com FE em dose de 10 kGy (CN10, CD10) e 20 kGy (CN20, CD20) para serem utilizados como substratos com carga orgânica de 30 gDQO/L. Os ensaios de DA foram realizados em triplicatas. Os reatores (500mL) foram inoculados com lodo granular mesofílico (34,0±0,3 gSV/kg), passivados com N2, vedados e mantidos a 38±2ºC, agitação controlada (60 RPM) em um período de 840h. Foi realizada a caracterização dos caldos antes depois do pré-tratamento. Também foram avaliados parâmetros de produção e composição de biogás do processo de DA. Além do potencial energético da DA e um estudo de caso para usina (processa dois milhões de Ton/safra) com o novo modelo de modelo de processo proposto, onde 10% de sua produção seria destinada para a produção de biogás e consequentemente na substituição do óleo diesel pelo biometano. Como resultado da deterioração a concentração de açúcares (CN: 24,77±0,277 g.L-1; CD: 15,707±0,004 g.L-1) e pH (CN: 5,48; CD: 3,13) diminuíram ao contrário que a concentração de ácidos orgânicos lático (ALat) (CN: 0; CD:1,23±0,127 mg.L-1) e acético (AAce) (CN: 1,69±8.10-4 mg.L-1; CD: 10,62± 1,2.10-4 mg.L-1) aumentou. Em resposta ao pré-tratamento com o FE, a concentração dos açúcares (CN10: 24,44±1,27 g.L-1; CN20: 25,71±0,10 g.L-1, CD10: 14,91 ±0,318 g.L-1 e CD20: 15,09±0,034 g.L-1) pH (CN10: 5,41; CN20: 5,40; CD10: 3,12 e CD20: 3,12) permaneceram sem diferença significativa. No entanto, com relação ao ALat não houve alteração nos caldos "in natura", porém para os caldos deteriorados a medida que se aumentava a dose, a concentração do metabolito também aumentava (CD10: 2,96±0,003 mg.L-1; CD20: 3,40±0,005 mg.L-1). Com relação a concentração do AAcet, os caldos "in natura" quando esses foram irradiados houve o aumento, no entanto não significativo entre as doses (CN10: 1,76±8,4.10-5 mg.L-1 CN20: 1,83±8,3.10-6 mg.L-1). No caldo deteriorado temos o aumento da sua concentração à medida que se aumenta a dose de irradiação. (CD10: 10,40±9,0.10-3 mg.L-1; CD20: 10,82±0,0035 mg.L-1). Com relação a produção de biogás os caldos deteriorados (CD: 927,78±10,67; CD10: 986,96±58,34 e CD20: 937,40±85,76 NmL Biogás) obtiveram melhores resultados em comparação ao que se encontravam em estado "in natura" (CN: 896,10±38,09; CN10:833,12±30,07 e CN20: 798,18±73,72 NmL de Biogás). O mesmo resultado encontramos no rendimento de metano (CN: 201,97±0,012 CH4.gDQO-1; CN10: 201,97±0,053 NmLCH4.gDQO-1; CN20: 200,09±0,0026 NmLCH4.gDQO-1; CD:252,96±16,36 NmLCH4.gDQO-1, CD10:252,08±8,89 NmLCH4.gDQO-1 e CD20:258,79±29,11 NmLCH4.gDQO-1). O maior potencial energético da digestão anaeróbia também foi conseguido com os caldos deteriorados (CD: 1580,05±89,51 MJ.Ton-1; CD10: 1526,39±43,70 MJ.Ton-1 e CD20: 1516,60±4,44 MJ.Ton-1 ) ao ser comparado com os caldos "in natura" CN: 947,94± 38,01; CN10: 865,37±10,49 e CN20: 800,72±34,35 MJ Ton-1). Como resultados do estudo de caso, o uso do caldo "in natura" substituiria cerca de 65% de todo o óleo diesel usado na frota e maquinário da usina. Já o deteriorado conseguiria suprir toda a dependência do combustível fóssil, além de ter um excedente de energia de 9%. Com isso conclui-se que o processo de DA pode ser alternativa a fim de tornar o processamento da cana-de-açúcar mais sustentável e econômico. O FE pode ser uma tecnologia usada para a liberação de ácidos orgânicos nas moléculas de carboidratos, no entanto não houve diferença significativa no processo de DA.

Palavras-Chave: mathematical models; comparative evaluations; methane; production; nature reserves; sugar cane; beverages; electron beams

FARIA, TAMIRES M. Produção de biogás a partir do caldo de cana-de-açúcar "in natura" e deteriorado utilizando como pré-tratamento o feixe de elétrons. Orientador: Valter Arthur. 2022. 58 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2022.tde-19102022-163530. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33598. Acesso em: $DATA.

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