Publicação: Valorização de subprodutos de colheita mecânica de culturas em antioxidantes ao controle de desgaseificação de péletes
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Data
Autores
Orientador
Silva, Rouverson Pereira da
Coorientador
Pós-graduação
Agronomia (Produção Vegetal) - FCAV 33004102001P4
Curso de graduação
Título da Revista
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Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
A dissertação abrange os capítulos I, II, III, IV e V, com o objetivo de examinar o fenômeno da liberação de gases e suas implicações sociais, ambientais e econômicas para o desenvolvimento sustentável. Eles contribuem com insights para aprimorar a compreensão e o gerenciamento desse problema crítico, fornecendo conhecimentos acionáveis para partes interessadas como formuladores de políticas, produtores e pesquisadores, impulsionando progressos na segurança ocupacional, na saúde humana, na higiene industrial e na proteção ambiental dentro das cadeias de valor de biocombustíveis sólidos. O Capítulo I é introdutório e revisa, criticamente, a literatura existente, explora práticas e técnicas preventivas e mitigadoras relacionadas à liberação de gases e aprofunda-se nas dimensões sociais, ambientais e econômicas associadas à liberação de gases da biomassa, enfatizando sua importância na indústria global de biocombustíveis sólidos. Além disso, o capítulo investiga cenários de liberação de gases em ambientes residenciais, comerciais e industriais. O Capítulo II foca nos aspectos tecnocêntricos da liberação de gases da biomassa. Realiza uma rigorosa metanálise de várias estratégias empregadas para a prevenção e mitigação da liberação de gases. O capítulo explora o impacto específico e a natureza das práticas e técnicas utilizadas, como ventilação, secagem, pré-tratamento termoquímico (por exemplo, torrefação e explosão a vapor), ozonização, extração com fluido supercrítico e adição de antioxidantes. Para garantir rigor metodológico, o capítulo utiliza abordagens estatísticas como análise de curva de densidade, análise de modelo de efeito misto linear e análise fatorial bayesiana. Também incorpora a utilização da transformação logarítmica natural de dados bibliométricos complexos e análise de funil para avaliar robustamente o viés de publicação. Através desta análise abrangente, o Capítulo II fornece uma compreensão profunda da eficácia de vários métodos no controle das emissões de monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e compostos orgânicos voláteis (COVs). O Capítulo III apresenta pesquisa original realizada pelo autor. Concentra-se na seleção de resíduos agrícolas, especificamente cascas de amendoim, grãos de café usados e folhas de cana-de-açúcar, como biorresíduos para o desenvolvimento de extratos antioxidantes biogênicos destinados a controlar a liberação de gases em pellets de madeira. O capítulo destaca o potencial desses materiais naturais na redução das emissões de CO2 e no aprimoramento da reatividade e estabilidade do material por meio de suas capacidades e funcionalidades antioxidantes. A pesquisa realizada neste capítulo demonstra abordagens inovadoras para o controle da liberação de gases na produção de energia de biomassa e destaca o valor do uso de biorresíduos como soluções sustentáveis. O Capítulo IV se beneficia dos resultados dos capítulos anteriores e oferece uma análise aprofundada dos grãos de café usados como meio de controle de gases que não o CO2 na liberação de gases da biomassa. O capítulo examina a eficácia dos grãos de café usados no controle de emissões de gases como CO, CH4 e COVs em diversas condições atmosféricas. Investiga o impacto de doses adicionais variadas e temperaturas ambientais na atividade e controle da liberação de gases. Além disso, o capítulo caracteriza extensivamente a utilização de grãos de café usados como substitutos na composição de pellets de biomassa. Avalia seu potencial para minimizar a formação de incrustações e escórias nos equipamentos de conversão de biomassa, otimizando a eficiência da combustão. No Capítulo V, resumimos a importância e as implicações de nossa pesquisa original sobre antioxidantes biogênicos para a sociedade, o meio ambiente e a economia. Destacamos a importância de nossas descobertas no avanço do controle da liberação de gases, no desenvolvimento sustentável de energia e na gestão de resíduos na agricultura, ao mesmo tempo em que exploramos oportunidades econômicas potenciais para a indústria de valorização de resíduos, produtos de valor agregado e expansão de mercado. Além disso, aprofundamos os benefícios sociais e ambientais, incluindo redução de impactos, gestão de recursos, promoção da economia circular, bem-estar das pessoas e práticas agrícolas sustentáveis. Ao elucidar esses aspectos, pretendemos contribuir para a discussão acadêmica em torno do tema e fornecer uma compreensão abrangente das implicações mais amplas de nossa pesquisa.
Resumo (inglês)
The dissertation encompasses the chapters I, II, III, IV, and V, with the objective of examining the phenomenon of off-gassing and its social, environmental, and economic implications for sustainable development. They contribute insights to enhance the understanding and management of this critical issue, providing actionable knowledge for stakeholders such as policymakers, producers, and researchers, ultimately driving progress in occupational safety, human health, industrial hygiene, and environmental protection within solid biofuel value chains. Chapter I serves as a comprehensive and in-depth introduction to the dissertation. It goes beyond a superficial overview and provides a rigorous examination of the phenomenon of biomass off-gassing and its implications for sustainable energy development. The chapter critically reviews existing literature, explores preventive and mitigatory practices and techniques related to off-gassing, and delves into the social, environmental, and economic dimensions associated with biomass off-gassing, emphasizing its significance within the global solid biofuel industry. Moreover, the chapter investigates off-gassing scenarios in residential, commercial, and industrial settings, analyzing the potential risks and implications involved. It highlights the crucial role of education, training, and the dissemination of scientific information in preventing or mitigating the autogenous generation of toxic chemicals. Chapter II focuses on the technocentric aspects of biomass off-gassing. It conducts a rigorous meta-analysis of various strategies employed for the prevention and mitigation of off-gassing. The chapter explores the specific impact and nature of practices and techniques utilized, such as ventilation, drying, thermochemical pretreatment (e.g., torrefaction and steam explosion), ozonation, supercritical fluid extraction, and antioxidant addition. To ensure methodological rigor, the chapter employs statistical approaches such as density curve analysis, linear mixed-effect model analysis, and Bayesian factor analysis. It also incorporates the utilization of the natural logarithm transformation of intricate bibliometric data and funnel plot analysis to robustly assess publication bias. Through this comprehensive analysis, Chapter II provides a profound understanding of the efficacy of various methods in controlling emissions of carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), methane (CH4), and volatile organic compounds (VOCs). Chapter III presents original research conducted by the author. It focuses on the selection of agricultural residues, specifically peanut shells, spent coffee grains, and sugarcane leaves, as bioresources for the development of biogenic antioxidant extracts aimed at controlling off-gassing in wood pellets. The chapter showcases the potential of these natural materials in reducing CO2 emissions and enhancing the reactivity and stability of the material through their antioxidant capabilities and functionalities. The research conducted in this chapter demonstrates innovative approaches to off-gassing control in biomass energy production and highlights the value of utilizing bioresources as sustainable solutions. Chapter IV benefits from the findings of the previous chapters and offers an in-depth analysis of spent coffee grains as a means of controlling gases other than CO2 in biomass off-gassing. The chapter examines the effectiveness of spent coffee grains in controlling emissions of gases such as CO, CH4, and VOCs under various atmospheric conditions. It investigates the impact of varying additive doses and environmental temperatures on off-gassing activity and control. Additionally, the chapter extensively characterizes the utilization of spent coffee grains as substitutes within the composition of biomass pellets. It evaluates their potential to minimize fouling and slagging formation within biomass conversion equipment while optimizing combustion efficiency. In Chapter V, we summarize the significance and implications of our original research on biogenic antioxidants for society, the environment, and the economy. We highlight the importance of our findings in advancing off-gassing control, sustainable energy development, and waste management in agriculture, while exploring potential economic opportunities for the waste valorization industry, value-added products, and market expansion. Additionally, we delve into the social and environmental benefits, including impact reduction, resource management, circular economy promotion, people's well-being, and sustainable agricultural practices. By elucidating these aspects, we aim to contribute to the scholarly discussion surrounding the topic and provide a comprehensive understanding of the broader implications of our research.
Descrição
Palavras-chave
Agricultural residue, Carbon monoxide, Sustainable energy development, Volatile organic compounds, Wood biomass-to-solid fuel
Idioma
Inglês
Como citar
MOREIRA, B. R. A. Valorizing by-products from crop harvesting into antioxidants to control pellet off-gassing. 2023. 204 p. Tese (Doutorado em Agronomia) - Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal, SP, 2023.
