Departamento de Ciências da Engenharia e da Arquitectura
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Percorrer Departamento de Ciências da Engenharia e da Arquitectura por Domínios Científicos e Tecnológicos (FOS) "Ciências Naturais::Ciências da Terra e do Ambiente"
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- Armazenamento de Dióxido de Carbono em Camadas de Carvão na Bacia do Paraná: desenvolvimento e perspectivas futuras no BrasilPublication . Almeida, José Ricardo Lemes de; Lemos de Sousa, M. J.; Rodrigues, Cristina; Santos, Edmilson Moutinho dosO presente trabalho discute o cenário mundial sobre o aquecimento global e seus efeitos políticos na adoção de tecnologias de mitigação de emissão de gases com efeito de estufa. A crescente atenção com os efeitos das mudanças climáticas, especialmente a partir da década de 1990, tem gerado demandas por parte dos governos e blocos econômicos no sentido de limitar as emissões de gases com efeito de estufa, especialmente o dióxido de carbono. Sendo o setor energético responsável por parte significativa dessas emissões, as novas tecnologias de mitigação e/ou baixas emissões são incluídas no contexto dessa transição energética. Nesse sentido, tanto a Organização das Nações Unidas (ONU), no Acordo de Paris, em 2015, quanto a Comissão Europeia, nos documentos European 2020 Energy and Environmental Plan (2007); Energy Roadmap 2050 (2011); 2030 Energy Strategy (2014), orientam a adoção de tecnologias de captação e armazenamento de CO2 (CCS) para o cumprimento da meta de limitar o aumento da temperatura média global em 1,5ºC em relação aos níveis pré-industriais. A sequestração geológica de dióxido de carbono (CO2) pode representar um armazenamento eficiente e seguro a longo prazo deste gás com efeito de estufa. Quando aplicada ao carvão, a injeção de CO2 pode também favorecer a extração de metano da camada de carvão. Dentro do cenário exposto, o presente trabalho objetivou contribuir com o estudo das características do carvão brasileiro da Bacia do Paraná, mais especificamente da Mina de Santa Catarina, camadas Bonito e Barro Branco, Formação Rio Bonito, na região de Criciúma, visando o estudo de sua potencial utilização como reservatório geológico de CO2. Essa área foi escolhida devido à importância histórica do carvão na região e da necessidade de averiguar a viabilidade desse recurso para uma finalidade adicional no contexto da transição energética. Desta maneira, acredita-se que a determinação desse potencial abre um novo caminho de aproveitamento deste recurso fóssil, hoje praticamente exclusivo para fins termelétricos. Para estimar o potencial de armazenamento de CO2, a caracterização das amostras é baseada em dados de geoquímica orgânica, petrologia, petrografia, palinologia e isotermas de sorção, obtidos a partir de sete amostras de carvão. Os resultados obtidos indicam que os carvões da Formação de Rio Bonito, das camadas Barro Branco e Bonito, são adequados para o armazenamento de CO2. As amostras Tal-Qual analisadas são classificadas como: Classificação ASTM D 388-15 As amostras CR-5 e CR-7 como Carvão betuminoso medianamente volátil e, todas as restantes, como Carvão betuminoso altamente volátil A. Classificação ISO 11760:2005 Todas as amostras como: Grau de carbonificação – Carvão betuminoso C; Composição Petrográfica – Vitrinite variável (entre alta a baixa); Categoria – Cinzas altas (seis amostras) e moderadamente altas (amostra CR-6). Além disso, dentre as amostras estudadas, a maior capacidade de armazenamento de CO2 é atribuída à amostra CR6, da camada de Barro Branco, com 275 scf/ton (7,79 m3/t) de CO2 armazenado a 400 psi. Esses resultados indicam que as tecnologias CCS podem fazer parte da estratégia do Brasil para reduzir sua contribuição nas emissões de gases com efeito de estufa.
- Avaliação do potencial da Formação Cunga (Bacia do Kwanza, Angola) como reservatório não-convencional: implicações no armazenamento de dióxido de carbonoPublication . Cacama, Moisés Samuel João Bota; Rodrigues, Cristina; Dinis, Maria Alzira PimentaA região de Cabo de São Brás, localizada na parte ocidental do onshore da Bacia do Kwanza em Angola, é representada por uma sequência sedimentar da Formação Cunga constituída por intercalações de rochas carbonatadas e siliciclásticas ricas em matéria orgânica, a qual apresenta uma espessura de cerca de 100 m e que aflora numa faixa ao longo de mais de 40 km no litoral angolano. O estudo procurou avaliar o potencial da Formação Cunga como rocha-mãe, assim como reservatório não-convencional para a sequestração/armazenamento de dióxido de carbono (CO2). No decurso do desenvolvimento deste trabalho foi efetuada uma campanha de amostragem perfazendo um total de 49 amostras. A composição mineralógica, cenário paleoambiental e potencial petrolífero e económico são apresentados com base em dados de deteção remota, difração de raios-X (DRX), petrologia e geoquímica orgânica e isotérmicas de sorção. Neste trabalho foram utilizadas as técnicas spectral angle mapper e análise da componente principal através de dados espectrais das bandas do sensor Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER). A análise espectral implicou a identificação dos minerais calcite, caulinite, moscovite e ilite na região do infravermelho de ondas curtas, enquanto que a aplicação das bandas da região do infravermelho termal resultou na identificação do quartzo. Os resultados destes métodos foram validados com os dados de campo e análise dos dados de DRX. As amostras de campo submetidas a DRX indicaram que a sequência analisada, localizada na região de Cabo de São Brás, é Avaliação do Potencial da Formação Cunga (Bacia do Kwanza) como Reservatório Não-convencional constituída por duas importantes fases minerais, a calcite e o quartzo, além de outros minerais menos abundantes, tais como moscovite, clinoptilolite, albite e microclina. A análise das palinofácies estabeleceu uma distribuição quantitativa e qualitativa da matéria orgânica particulada exibindo três associações principais de palinofácies e ambientes de deposição. As palinofácies da associação CSB-1, dominadas por palinomorfos, e da associação CSB-2, representadas predominantemente por matéria orgânica amorfa, sugerem uma deposição em ambientes neríticos externos a oceânicos, prevalecendo para a associação CSB-1 condições oxidantes, e para a associação CSB-2 condições redutoras. Uma mudança de deposição externa/oceânica para um ambiente nerítico interno distal foi observada nas palinofácies da associação CSB-3, apresentando uma concentração elevada de fitoclastos opacos, o que sugere uma deposição sob um ambiente fortemente oxidante. Utilizando as ferramentas de análises da geoquímica orgânica (pirólise Rock-Eval), a avaliação do potencial petrolífero da sequência analisada aponta para rochas potencialmente geradoras de hidrocarbonetos, uma vez que os teores em carbono orgânico total (COT) são superiores a 0,5 %, incluindo intervalos com valores significativamente elevados de 7,52 %. O potencial residual de geração de hidrocarbonetos é, normalmente, representado pelos valores do pico S2, que nas amostras estudadas são de uma forma geral superiores a 5 mg HC/g rocha, correspondendo a um potencial petrolífero bom a excelente. O tipo ou qualidade da matéria orgânica comummente determinado através da relação índice de hidrogénio (IH) versus índice de oxigénio (IO) e juntamente com os dados das palinofácies da sequência analisada sugerem a presença de cerogéneos do tipo II/III, II e III. A determinação da maturação térmica da matéria orgânica foi efetuada a partir dos valores de temperatura máxima (Tmax) e índice de produção (IP), os quais sugerem que as amostras se encontram imaturas em relação à janela de geração de petróleo. O estudo das propriedades de sorção em rochas ricas em matéria orgânica foi utilizado para analisar a capacidade de armazenamento das diferentes amostras. As amostras utilizadas neste estudo apresentam diferentes capacidades de armazenamento de gás CO2, as quais variam entre 17,04 scf/ton e 64,11 scf/ton. No presente caso de estudo, as diferentes capacidades de armazenamento encontram-se intimamente relacionadas com o tipo de matéria orgânica identificada. Neste sentido, a maior capacidade de armazenamento é identificada nas amostras com o conteúdo em vitrinite mais elevado em comparação com outros grupos de macerais, liptinite e inertinite. Este estudo permitiu concluir que a Formação Cunga, na Bacia do Kwanza, na região de Cabo de São Brás, possui características de reservatório de shale gas, que pode ser considerado um recurso a ser potencialmente explorado pela aplicação de técnicas de recuperação avançada de hidrocarbonetos com a injeção de CO2. Assim sendo, o presente estudo permitiu concluir que alguns dos níveis sedimentares da Formação Cunga na região de Cabo de São Brás apresentam um bom potencial como reservatório não-convencional para o armazenamento de CO2. Os resultados obtidos representam um avanço científico significativo no conhecimento paleoambiental da Bacia do Kwanza em Angola, bem como a definição dos horizontes temporais de interesse económico para o sector petrolífero do país.
- O contributo da reabilitação urbana para a sustentabilidade das cidades: o caso de estudo do centro histórico do PortoPublication . Santos, Álvaro Manuel Reis; Branco-Teixeira, MiguelO presente estudo pretende analisar e discutir os efeitos da integração de medidas de eficiência energética nos processos de reabilitação urbana e, consequentemente, avaliar o seu contributo para a sustentabilidade das cidades, em sentido mais lato. A primeira parte deste estudo assume uma natureza essencialmente teórica, onde se enquadra e analisa o fenómeno da reabilitação urbana enquanto novo paradigma das políticas urbanas atuais, quer ao nível nacional, quer ao nível europeu. Converge-se para a abordagem à questão da sustentabilidade ambiental e energética na reabilitação e apresenta-se um quadro caraterizador da eficiência energética no setor da habitação, em Portugal, terminando com uma discussão sobre o impacto e os benefícios da eficiência energética para a reabilitação urbana sustentável. A segunda parte é dedicada, fundamentalmente, à análise empírica do caso de estudo sobre o processo de reabilitação urbana da cidade do Porto, em particular, do seu centro histórico. O tema da integração de fatores de sustentabilidade ambiental e energética no parque edificado é analisado segundo uma perspetiva evolutiva que, por sua vez, conduz a uma análise crítica sobre os vetores estratégicos de desenvolvimento de novas abordagens que possibilitem a consolidação de intervenções que valorizem a sustentabilidade na reabilitação urbana, de modo a contribuir para a redução dos consumos energéticos domésticos, mas também, e principalmente, para a melhoria da saúde, bem-estar e conforto das populações. Esta perspetiva é realizada através de uma análise quantitativa, mas também, segundo uma análise qualitativa aferida pela perceção dos agentes e profissionais ligados ao tema da reabilitação urbana, obtida através de um inquérito desenvolvido para o efeito e que motiva a discussão dos resultados do caso de estudo e do seu contributo para esta área do conhecimento. O estudo conclui salientando a existência de uma relação biunívoca entre a reabilitação urbana e a eficiência energética. Por um lado, a necessidade de medidas ao nível da eficiência energética é indutora de desenvolvimento da reabilitação urbana. Por outro lado, a necessidade de reabilitar os tecidos urbanos degradados, unanimemente reconhecida, é promotora da melhoria da eficiência energética de muitos edifícios e, consequentemente, da sustentabilidade das cidades.
- Dinner is served: how climate change interferes with olive oil productionPublication . Leal Filho, Walter; Luetz, Johannes; Dinis, Maria Alzira Pimenta; Nagy, GustavoThe Mediterranean region accounts for nearly 95% of global olive oil production. However, climate change - manifesting in intensified heatwaves, prolonged droughts, and increased pest prevalence - is undermining both the quantity and quality of yields. These disruptions threaten the livelihoods of rural producers and destabilize international markets. This article examines the complexities facing growers and outlines targeted mitigation strategies, highlighting the broader implications of climate change for a staple commodity relied upon daily by millions around the world. The analysis highlights interconnected climate impacts on agriculture, trade, and gastronomy, and identifies opportunities to enhance resilience through policy, agronomic innovation, and sustainable practices. It advances an integrated approach to Mediterranean food sustainability, linking agricultural adaptation with culinary heritage.
- Editorial: Global excellence in sustainability – EuropePublication . Dinis, Maria Alzira Pimenta; Süßbauer, Elisabeth; Kalogeras, Nikos; Sylvia, LorekEditorial on the Research Topic Global Excellence in Sustainability: Europe.
- Is carbon dioxide removal in the Arctic region really feasible?Publication . Leal Filho, Walter; Luetz, Johannes; Dinis, Maria Alzira Pimenta; Hunt, Julian; Nagy, GustavoThe Arctic region, warming at nearly four times the global average rate, is both an important carbon sink and a potential source of greenhouse gas emissions, especially due to thawing permafrost. Carbon dioxide removal (CDR) is increasingly recognised as a necessary measure to support global efforts to reduce emissions. This article examines whether, and under what conditions, large-scale CDR deployment in the Arctic is practically feasible. It also discusses the challenges associated with it. We synthesise peer-reviewed evidence on the performance of key CDR approaches relevant to high-latitude environments, including nature-based solutions (NbS), e.g. peatland restoration, blue carbon protection and afforestation, as well as enhanced rock weathering (ERW), ocean alkalinity enhancement (OAE) and direct air carbon capture and storage (DACCS). Across these approaches, the feasibility is constrained by permafrost dynamics, hydrology, ecological sensitivity, energy availability, monitoring and verification, and governance. Whereas some CDR methods offer potential climate benefits, most are characterised by considerable uncertainty and context-dependent trade-offs. None currently demonstrates unequivocal feasibility at scale under Arctic conditions. Beyond these technical and ecological constraints, we identify four clusters of socio-political barriers that further complicate Arctic CDR: governance fragmentation, geopolitical tensions, inadequate regulatory mechanisms, and uneven global deployment. A comparative assessment suggests that peatland restoration and blue carbon protection are the most immediately actionable options, whereas DACCS and OAE would require substantial new infrastructure and energy investment. The study concludes by outlining targeted policy and research priorities to address existing technological, ecological, and governance challenges, and to situate Arctic CDR within broader mitigation strategies without risking over-reliance or mitigation deterrence. The novelty of this paper lies in its analysis of the multiple variables that influence the viability of CDR. Overall, Arctic CDR appears technically possible but remains highly constrained, with its feasibility contingent on meeting stringent operational conditions, robust governance, and continued emissions reductions elsewhere.
- Managing ecosystem services in the Brazilian Amazon: the influence of deforestation and forest degradation in the world’s largest rain forestPublication . Leal Filho, Walter; Dinis, Maria Alzira Pimenta; Almeida Canova, Moara; Cataldi, Marcio; Costa, Giulia Angelina Silva da; Enrich Prast, Alex; Symeonakis, Elias; Brearley, FrancisThe Amazon rain forest covers an area of ~ 6.7 million km2 of South America; nearly 60% of it is in Brazil, while the rest is shared among eight other countries. This vast extent of rain forest is a globally significant ecosystem that provides numerous ecosystem services that benefit humanity including essential climate regulation, biodiversity conservation, and hydrological stability. However, deforestation and forest degradation have led to the loss of approximately 15% of the Amazon rainforest since the 1970s, primarily driven by agricultural expansion, illegal mining, logging, and wildfires. These pressures have triggered a cascade of consequences, including biodiversity loss, disruption of cultural and ecosystem services, depletion of carbon sinks, and severe alterations to the hydrological cycle. While initially manifesting at local and regional scales, these effects increasingly pose risks to global climate stability. We simulated deforestation scenarios (15%, 50%, and 100% forest loss) using the Community Atmosphere Model (CAM 3.1) to evaluate precipitation changes and atmospheric responses. Results indicate substantial reductions in regional precipitation, hydrological disruptions affecting agricultural productivity, and an increasing risk of the Amazon transitioning from a carbon sink to a carbon source. This underscores the urgency of policy interventions, including stricter environmental regulations, trade restrictions on commodities produced illegally or in deforested areas, enhanced Indigenous land protection, and international cooperation to mitigate deforestation and promote sustainable land use. Immediate action is necessary to prevent irreversible ecological and climatic tipping points.
- Sequestração do carbono orgânico no solo pela valorização agrícola dos resíduos urbanos biodegradáveis Região Entre-Douro-e-MinhoPublication . Silva, Maria Goreti Ferreira da; Rodrigues, CristinaA presente dissertação foi desenvolvida no âmbito de doutoramento e tem como título Sequestração do Carbono orgânico no Solo pela valorização agrícola dos Resíduos Urbanos Biodegradáveis (RUB) região Entre-Douro-e-Minho Foram analisadas estratégias para a promoção de um destino final adequado dos RUB e a possibilidade de recuperação de solos pobres em matéria orgânica, através da aplicação do compostado de RUB, como uma das alternativas sustentáveis dos Sistemas de Gestão de Resíduos Urbanos (SGRU), que contribui para a agricultura e a sequestração de carbono, utilizando um modelo para simular e projetar as alterações do teor de Carbono Orgânico no Solo e o potencial de sequestração de Carbono, o modelo RothC, versão 26.3. Na área de estudo escolhida, Região da Aguçadoura, Entre-Douro-e-Minho, Portugal, foram conduzidas uma série de simulações com este modelo. Esta área está inserida em zona vulnerável, sendo caraterizada por um solo pobre em matéria orgânica e de tipo arenoso, tendo as simulações incidido em culturas de produtos hortícolas e de vinhas. Foi promovido o enriquecimento dos solos e monitorizado o armazenamento de carbono orgânico. Para analisar o impacto das alterações climáticas, considerou-se a influência da temperatura e da precipitação, assumindo um aumento de 2ºC na primeira e uma diminuição de 50 mm na segunda. Realizaram-se também simulações para as projeções climáticas Representative Concentration Pathways (RCP) 4.5 e RCP 8.5. Todas as simulações consideraram um período de 80 anos para simular a variação do COS. Os resultados evidenciaram que a adição de compostado permite um balanço positivo de carbono orgânico armazenado no solo, após a contabilização do que é assimilado e o que é emitido. Ao tornar os solos férteis, contribui-se para a mitigação das alterações climáticas. O aumento do carbono orgânico no solo, em qualquer simulação, é proporcional à quantidade de carbono adicionado. A utilização de compostado proveniente de RUB pode assim melhorar a qualidade do solo, devendo ser incentivada a sua utilização.
- Social, economic, and environmental impacts of renewable energy technologiesPublication . Bushra Husnain; Narcisa Smječanin Omerbegović; Hamaguchi, Yoshihiro; Roquyya Khatoon; Alexander Chupin; Asia Nosheen; Liviu Cătălin Andrei; Dinis, Maria Alzira Pimenta; FarooqThe escalating impacts of climate change and the depletion of fossil fuels necessitate a global transition to renewable energy technologies (RETs). This chapter explores the social, economic, and environmental impacts of RETs, aiming to assess their role in achieving sustainable energy goals. The primary objectives include evaluating how RETs influence job creation, air quality, public health, and gross domestic product growth, while addressing social acceptance and equitable energy access. Methodologically, the chapter synthesizes data from global case studies, surveys, and empirical research between 2010 and 2024, offering a multidimensional perspective. In 2024, global CO2 emissions reached 41.6 billion tons, prompting a critical shift toward RETs like solar, wind, bioenergy, and hydropower. Notably, RETs could reduce global greenhouse gas emissions by up to 90% by 2050 and potentially prevent 2.5 million premature deaths annually due to improved air quality. Employment in renewables rose to 13.7 million by 2022, with projections of 35 million jobs by 2050. The novelty of this chapter lies in its integrated assessment approach, combining technological advancements with social and economic metrics, while highlighting research gaps in equity, policy, and life cycle emissions. Future applications include developing equity-aware planning tools, digitalized energy grids, and policies supporting just transitions for marginalized groups. The findings offer a robust framework for future policymaking and guide the equitable implementation of RETs in the global energy transition.