|
Dissertações |
|
1
|
-
Eduardo Ramos Braga
-
DESENVOLVIMENTO DE UM NOVO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ÁCIDO ACRÍLICO A PARTIR DA GLICERINA LOIRA
-
Orientador : LUIZ ANTONIO MAGALHAES PONTES
-
MEMBROS DA BANCA :
-
ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
-
LUIZ ANTONIO MAGALHAES PONTES
-
PAULO ROBERTO BRITTO GUIMARÃES
-
Data: 15/01/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
A glicerina é o principal subproduto das plantas industriais de biodiesel e novas rotas tecnológicas vêm sendo estudadas para o seu aproveitamento, devido ao aumento da produção mundial do biocombustível. Uma das possíveis aplicações é na produção de ácido acrílico, um produto com diversas utilidades no meio industrial. Neste estudo foi desenvolvido um novo processo de produção do ácido acrílico a partir da glicerina loira, passando pela purificação dessa glicerina para retirada de impurezas, seguida da reação desidratação oxidativa em um único estágio e, finalmente, a purificação do ácido acrílico produzido até especificação no grau de ácido acrílico glacial. Verificou-se, pela literatura, que a melhor conversão e seletividade, para essa reação, foram obtidas com o uso de catalisadores do tipo vanadiosilicatos, sendo esses resultados utilizados como base para o projeto. O processo proposto foi simulado no programa comercial Aspen HYSYS v8.0, onde as operações unitárias mais utilizadas foram a destilação a vácuo e a extração líquido-líquido, visando a melhor qualidade do produto final e menor gasto de energia, bem como maior economicidade como um todo. Com o processo modelado, pôde-se estimar os custos de investimento do projeto. Através da análise econômica, verificou-se que o processo é viável e, para uma razão VPL/Investimento maior ou igual 2, o tempo de retorno foi de 10 anos. Além disso, foi feita análises de sensibilidade, que buscava verificar a viabilidade do projeto considerando uma faixa de preço da glicerina loira do valor atual d US$ XX até o dobro desse valor; uma redução no preço do ácido acrílico glacial d etanto para tanto, e reduções tributárias para o projeto, considerando vantagens governamentais de atração de investimento sustentáveis que utilizam recursos renovaveis. Verificou-se que o projeto manteve sua viabilidade nos 3 cenários, o que fortalece o seu potencial econômico.
-
Mostrar Abstract
-
Glycerin is the main by-product of industrial biodiesel plants and new technological routes have been studied for their use, due to the increase in the world production of biofuel. One of the possible applications is in the production of acrylic acid, a product with several utilities in the industrial environment. This study analyzed the production process of acrylic acid from the blond glycerin, through the purification of this glycerine to remove impurities, followed by oxidative dehydration reaction in a single stage and purification of acrylic acid until the degree of glacial acrylic acid. It was verified that the best result for this reaction was obtained with the use of catalysts of the type vanadiosilicatos, being these results used as basis for the project. From the simulation of the proposed process in the commercial simulator Aspen HYSYS v8.0, it was possible to estimate the investment costs of the project, essential for the economic analysis. Through the economic analysis, it was verified that the process is feasible and, for an NPV / Investment ratio greater than or equal to 2, the return time was 10 years. In addition, sensitivity analyzes were carried out, which sought to verify the viability of the project considering an increase in the price of the blond glycerin, a reduction in the price of glacial acrylic acid, and tax reductions for the project. By carrying out these three analyzes, it was verified that the project maintained its feasibility for all these scenarios, which strengthens its economic potential
|
|
2
|
-
MARINA FONTES DA CUNHA SOUSA
-
MODELAGEM DE UM SISTEMA DE INJEÇÃO CÍCLICA DE VAPOR COM PRODUÇÃO ALTERNADA COM SELO DE ÁGUA PARA RECUPERAÇÃO DE PETRÓLEO UTILIZANDO CFD
-
Orientador : REGINA FERREIRA VIANNA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
JOAO PAULO LOBO DOS SANTOS
-
REGINA FERREIRA VIANNA
-
RICARDO DE ANDRADE MEDRONHO
-
SAMUEL LUPORINI
-
Data: 15/03/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
Os reservatórios, cujos mecanismos são pouco eficientes e que, por consequência, retêm grandes quantidades de hidrocarbonetos após a exaustão de sua energia natural, são fortes candidatos ao emprego de uma série de processos que visam à obtenção de uma recuperação adicional. Esses processos são chamados de métodos de recuperação e objetivam interferir nas características do reservatório. A injeção cíclica de vapor é um método especial de recuperação caracterizado pela redução da viscosidade do óleo após injeção de vapor no poço. Ele é composto por três etapas (injeção de vapor no poço, período de soaking e produção), sendo necessária intervenção de sonda na montagem do sistema de injeção e, novamente, para a composição do sistema de produção. Considerando este problema, a empresa brasileira ENGEPET desenvolveu e patenteou o sistema ICVPA (Injeção Cíclica de Vapor Com Produção Alternada), o qual tem o sistema de elevação BPZ (Bombeio Pneumático do Tipo Z) acoplado ao sistema de injeção de vapor, excluindo a necessidade de intervenção de sonda. Porém, como em qualquer método térmico, a introdução de calor na formação pode causar estresse e deformação no revestimento. Com o intuito de solucionar este problema, o sistema ICVPA foi modificado, visando eliminar junta e packer térmico ao utilizar um fluxo de água tratada para servir de selo e controlar a temperatura do revestimento. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é modelar a troca térmica entre os fluxos de água e de vapor no ICVPA visando o controle da temperatura do revestimento no poço, utilizando a Fluidodinâmica Computacional (CFD). Afim de diminuir o esforço computacional, foram testados modelos considerando interface entre domínios, axissimetria e fracionamento do comprimento do poço. Os resultados obtidos através do software CFX para vapor superaquecido foram comparados com outros dois modelos desenvolvidos no Matlab®, um com consideração de mudança de fase do vapor saturado e outro com mudança de fase e perda de carga do vapor. Em geral, os resultados mostram que o CFX é inadequado para o estudo do sistema por não possibilitar a modelagem da condensação e da qualidade do vapor que são de extrema importância para o processo. Além disso, verificou-se que a perda de carga não influenciou significativamente o perfil de temperatura da água e do vapor
-
Mostrar Abstract
-
The reservoirs, whose mechanisms have poor efficiency and consequently retain large amounts of hydrocarbons after the exhaustion of their natural energy, are potential candidates for the employment of several processes with the purpose of improving oil recovery. These processes are known as recovery methods and their objective is to interfere in the reservoir characteristics. Cyclic steam injection is an enhanced oil recovery (EOR) method which is characterized by oil viscosity reduction after steam injection into the well. It´s composed by three stages (steam injection into the well, soaking and production), requiring workover operation for the injection system assembly and later, again, for the production system. Considering this problem, the ENGEPET, a Brazilian company, developed and patented the Cyclical Steam Injection and Pneumatic Artificial Lift (CSI/PAL), which has a lifting system BPZ (Type Z Pneumatic Pump) connected to the steam injection system, eliminating the workover operation need. Nevertheless, as in any thermal method, the heat introduced into the rock formation produces oil casing stress and deformation. In order to reduce this problem, the CSI/PAL system was modified, replacing the joint and thermal packer by a treated water flow used as a seal to control the casing temperature. In this context, the purpose of this work is to apply Computational Fluid Dynamics (CFD) to study the thermal exchange between water and steam flows in the Cyclical Steam Injection and Pneumatic Artificial Lift with water seal (CSI/PAL/WS) system to control the wellbore casing temperature. In order to reduce computational effort, models were tested considering a thin interface between domains, axissimetry and well depth partitioning. The results obtained in the CFX software for superheated steam were compared with two other models developed in Matlab®, one considering the phase change of the saturated steam and the other considering phase change and pressure drop of the two-phase flow. In general, the results showed that the CFX is inadequate for the study of the system because it does not allow the modeling of the condensation and steam quality that are extremely important to the process. Furthermore, it has been found that the pressure drop didn’t influence significantly the temperature profile of the water and the steam
|
|
3
|
-
FLÁVIA FREITAS WÂNDEGA
-
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE POLIHIDROXIBUTIRATO (PHB) A PARTIR DO SORO DO LEITE: SIMULAÇÃO E ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA
-
Orientador : REGINA FERREIRA VIANNA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
REGINA FERREIRA VIANNA
-
PAULO ROBERTO BRITTO GUIMARÃES
-
DENILSON DE JESUS ASSIS
-
Data: 25/03/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
A biodiversidade brasileira favorece a implantação de projetos que possibilitem meios de produção mais limpos, fazendo do Brasil um potencial território para a implantação de biorrefinarias. Tendo em vista que a produção de lacticínios vem crescendo bastante, principalmente na região sudeste do país, o soro do leite, principal efluente desse processo, é uma alternativa para o uso como matéria-prima na produção do biopolímero biodegradável PHB (polihidroxibutirato), que possui características similares às dos plásticos convencionais provenientes do petróleo. Embora o PHB apresente propriedades equivalentes à maioria dos polímeros petroquímicos, seu custo de produção é elevado, devido a utilização de matérias-primas de alto custo, como glicose, sacarose e outras fontes de carbono. Entretanto, resíduos industriais, como o soro de leite, podem ser utilizados como uma alternativa de baixo custo para a obtenção do PHB. O polihidroxibutirato pode ser obtido bioquimicamente a partir de micro-organismos, usando matérias-primas com alta fonte de carbono, como a lactose, encontrada no soro do leite. Além disso, o subproduto dessa produção, a proteína presente no soro de leite (Whey protein), possui um alto valor agregado, contribuindo para a ampliação da receita do empreendimento. Tendo em vista o potencial econômico do processo e a escassez de dados da literatura, resolveu-se conduzir a modelagem e a simulação, bem como o estudo de viabilidade econômica de um processo de produção do PHB a partir do soro do leite, em escala comercial, com base no processo proposto em escala de laboratório por Ahn, Park e Lee (2000). Os resultados obtidos são encorajadores, pois sinalizam que o processo é economicamente viável, apesar das premissas conservadoras adotadas. Em geral, esse trabalho aponta para o potencial de se criar biorrefinarias em regiões do Brasil onde se têm grandes rejeitos de biomassa. Além das reduções dos impactos ambientais, essa integração pode contribuir para o desenvolvimento das regiões rurais através de geração de empregos e atração de investimentos
-
Mostrar Abstract
-
Brazilian biodiversity favors the implementation of projects that allow cleaner production facilities, making Brazil a potential location for the implantation of biorefineries. Considering that dairy production is growing, mainly in the southeastern region, whey, the main effluent of this process, is an alternative for the use as a raw material in the production of the biodegradable biopolymer PHB (polyhydroxybutyrate), which has characteristics similar to those of conventional plastics from petrochemical industry. However, PHB cost of production is high, due to the use of high cost raw materials such as glucose, sucrose and other carbon sources. A low-cost alternative is to use agroindustrial residues, such as whey. Polyhydroxybutyrate can be obtained biochemically from microorganisms using high carbon source materials such as lactose found in whey. In addition, the by-product of this production, whey protein, has a high added value, contributing to the increase of the income of the enterprise. Considering the economic potential of the process and the scarcity of data in the literature, it was decided to conduct the modeling and simulation, as well as the economic feasibility study of a PHB production process from whey on a commercial scale, based on the process proposed in laboratory scale by Ahn, Park and Lee (2000). Results are encouraging, as they indicate that the process is economically feasible, despite the conservative assumptions. In general, the work points to the potential of installing biorefineries in regions of Brazil where there are large amount of biomass rejects available. Besides reducing environmental impacts, this integration might contribute to the development of rural areas through job creation and investment attraction.
|
|
4
|
-
JORDAN GONZAGA ANDRADE BATISTA SILVA
-
Catalisadores de Ru/Nb2O5 para a Reação de Hidrogenação da Glicose a Sorbitol
-
Orientador : LUIZ ANTONIO MAGALHAES PONTES
-
MEMBROS DA BANCA :
-
DALMO MANDELLI
-
LEONARDO SENA GOMES TEIXEIRA
-
LUIZ ANTONIO MAGALHAES PONTES
-
RONALDO COSTA SANTOS
-
Data: 25/03/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
A indústria química vem demonstrando, ao longo dos últimos anos, um crescente interesse no uso de fontes renováveis na produção de bens de consumo. Nesse sentido, a biomassa lignocelulósica, devido às suas características e disponibilidade, pode substituir fontes fósseis, como o petróleo. A biomassa é matéria-prima para obtenção de moléculas mais complexas, chamadas "moléculas plataforma", de alto valor agregado. Entre essas plataformas moleculares, destaca-se o sorbitol, que é utilizado na indústria de alimentos, cosméticos e farmacêutica. O sorbitol é o mais proeminente entre polióis, devido ao seu amplo uso na produção de vitamina C, como substituto da glicose e na produção de biopolímeros. Na indústria, para produção de sorbitol utilizam-se catalisadores heterogêneos de Ru/C ou Ni-Raney, embora outros suportes tenham sido testados, tais como zeólitas (ZSM5) e óxidos (Al2O3). No entanto, tais suportes apresentam desvantagens como o alto custo de produção e lixiviação com contaminação do produto.
O presente trabalho tem como objetivo estudar catalisadores de Ru/Nb2O5, em diferentes concentrações de rutênio e, em duas fases morfológicas (fase amorfa e cristalina – fase TT) na hidrogenação da glicose a sorbitol. Os suportes catalíticos foram preparados a partir do óxido de nióbio hidratado submetidos a tratamento térmico e, posteriormente, impregnados com o sal de RuCl3, obtendo diferentes teores metálicos. Os catalisadores e suportes foram caracterizados por difração de raios X (DRX), isoterma de N2, área superficial específica pelo método BET (Brunauer, Emmett e Teller), volume de poros pelo método BJH (Barrett, Joyner e Halenda), redução à temperatura programada (RTP - H2), análise termogravimétrica e análise térmica diferencial (TG/DTA), espectrometria de fluorescência de raios X por energia dispersiva (EDXRF) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os precursores dos catalisadores foram reduzidos em reator de vidro a 250 °C por 3 h em fluxo de H2/N2 (5%). Em seguida, 500 mg de catalisador e uma solução aquosa de glicose 10% (m/v) foram adicionados em um reator batelada do tipo Parr e avaliados nas condições de operação de 100 °C, 60 bar de H2 e 700 rpm, por 4 h. Os produtos da reação foram analisados por cromatografia líquida de alta resolução (CLAE).
Verificou-se que o preparo dos catalisadores pelo método de impregnação úmida foi eficaz para obtenção das concentrações de Ru estudadas. Além disso, entre os teores estudados, o teor de 5% (m/m) de rutênio apresentou os melhores resultados de conversão da glicose e rendimento em sorbitol. A mudança de fase do suporte de Nb2O5 afetou significativamente os resultados de conversão da glicose e seletividade ao produto desejado. Para o suporte na fase amorfa obteve-se conversão 52,5% e seletividade de 54,9% para sorbitol. Para fase cristalina TT, o resultado foi de 84,6% de conversão e 98% de seletividade ao mesmo produto. O melhor desempenho foi observado no catalisador 5% Ru com suporte em fase cristalina e pode ser atribuído a modificações nas propriedades texturais do material, como a presença de poros de maiores diâmetros, que facilitam o transporte de reagentes aos sítios ativos, bem como pode estar associado ao efeito sinérgico entre o Ru e óxido de nióbio com estrutura mais ordenada e de transição do óxido (fase TT) que permite maior interação com o reagente.
-
Mostrar Abstract
-
In recent years, the chemical industry has been demonstrating a growing interest in the use of renewable sources in the production of consumer goods. In this sense, lignocellulosic biomass, due to its characteristics and availability, can replace fossil sources such as petroleum. Biomass is the raw material for obtaining more complex molecules of high added value, called "platform molecules". Among these platform molecules, sorbitol is one that stands out and is used in the food, cosmetics and pharmaceutical industry. Sorbitol is the most prominent among polyols due to its widespread use in vitamin C production as a substitute for glucose and in the production of biopolymers. In industry, heterogeneous Ru/C or Ni-Raney catalysts are used for sorbitol production, although other supports have been tested, such as zeolites (ZSM5) and oxides (Al2O3). However, such supports present disadvantages such as high production costs and leaching properties with contamination of the product.
The present work aims to study Ru/Nb2O5 catalysts in different ruthenium contents and two morphological phases (amorphous and crystalline phase - TT phase) in the hydrogenation of glucose to sorbitol. The catalytic supports were prepared from the hydrated niobium oxide and subjected to thermal treatment and subsequently impregnated with the RuCl3 salt, obtaining different metallic loadings. The catalysts and supports were characterized by X-ray diffraction (XRD), N2 isotherm, specific surface area B.E.T. (Brunauer, Emmett and Teller) determination, pore volume B.J.H. (Barrett, Joyner and Halenda) determination, temperature programmed reduction (TPR-H2), thermogravimetric and differential thermal analysis (TG/DTA), energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry (EDXRF) and scanning electron microscopy (SEM). The precursors of the catalysts were reduced in a glass reactor at 250 °C for 3 h in H2/N2 flow (5%). Then, 500 mg of catalyst and a 10% (w/v) aqueous glucose solution were added to a Parr type batch reactor and evaluated under the operating conditions of 100 °C, 60 bar H2 and 700 rpm for 4 h. The reaction products were analyzed by high-performance liquid chromatography (HPLC).
It was found that the preparation of the catalysts by the wet impregnation method was effective to obtain the Ru loadings studied. Moreover, among the Ru loadings studied, 5% (w/w) catalyst presented the best results of conversion of glucose and yield in sorbitol. The phase change of the Nb2O5 support significantly affected the results of glucose conversion and selectivity to the desired product. For support in the amorphous phase, 52.5% conversion and 54.9% selectivity to sorbitol were obtained. For TT crystalline phase, the result was 84.6% conversion and 98% selectivity to the same product. The best performance was observed in the 5% Ru catalyst with crystalline phase support and it can be attributed to modifications in the textural properties of the material, such as the presence of larger pore diameters, which facilitate the transport of reagents to the active sites, as well as associated to the synergistic effect between Ru and niobium oxide with more ordered structure and oxide transition (TT phase) that allows greater interaction with the reagent.
|
|
5
|
-
GABRIEL NUNES GUERRA
-
Avaliação da produção de ácidos carboxílicos de cadeia curta por fermentação acidogênica do resíduo de sisal
-
Orientador : LUIZ ANTONIO MAGALHAES PONTES
-
MEMBROS DA BANCA :
-
ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
-
ICARO THIAGO ANDRADE MOREIRA
-
LEILA MARIA AGUILERA CAMPOS
-
LUIZ ANTONIO MAGALHAES PONTES
-
Data: 28/03/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
A obtenção de bens de consumo a partir de fontes de resíduos agroindustriais mostra-se como uma alternativa mais sustentável em relação à produção baseada em petróleo. O conceito de Biorrefinaria surge da possibilidade de obter produtos químicos a partir de biomassa e seus resíduos de forma competitiva. Um modelo promissor de biorrefino é a plataforma dos carboxilatos, na qual a biomassa é convertida em ácidos carboxílicos de cadeia curta por fermentação anaeróbica utilizando uma comunidade de microrganismos. Os ácidos carboxílicos produzidos são então utilizados como moléculas plataforma para obtenção de diversos produtos, como polihidroxialcanoatos, combustíveis, flavorizantes e aromatizantes. O resíduo de sisal é uma matéria-prima potencial em uma biorrefinaria, considerando a relevância socioeconômica do sisal no semiárido baiano. Neste contexto, o presente trabalho estudou e avaliou a produção de ácidos carboxílicos por meio do processo de hidrólise e acidogênese do resíduo de sisal. Para isto, o resíduo de sisal foi submetido a pré-tratamento alcalino de modo a possibilitar uma maior suscetibilidade à ação dos microrganismos, e posteriormente caracterizado para compreender o impacto do pré-tratamento na composição e estrutura do material. Em seguida, foi proposta uma metodologia para o cultivo de uma comunidade de microrganismos a partir de esterco comercial e resíduo de sisal in natura e um planejamento experimental foi empregado para avaliar a robustez do processo em relação às variáveis pH e temperatura. O pré-tratamento resultou em um aumento do teor de celulose e remoção parcial da fração amorfa do material lignocelulósico. O uso de inóculo obtido da comunidade microbiana previamente cultivada reduziu significativamente a variabilidade do processo em relação ao uso de inóculo obtido diretamente do esterco e resíduo de sisal. Com o uso dessa comunidade microbiana, ácido propiônico foi obtido como produto principal (concentração máxima de 6g/L) e o processo mostrou-se independente do pH e da temperatura para pH entre 5,3 e 6,7 e temperaturas entre 30°C e 40°C. Desse modo, o resíduo sólido de sisal mostra-se como um substrato promissor para a obtenção de ácido propiônico via fermentação acidogênica, desde que seja empregada uma comunidade microbiana adequada
-
Mostrar Abstract
-
Obtaining consumer goods from agro-industrial waste sources is a more sustainable alternative to oil-based production. The concept of Biorefinery arises from the possibility of obtaining chemicals from biomass and its waste in a competitive way. A promising biorefinery platform is the carboxylate platform, in which biomass is converted into short chain carboxylic acids by anaerobic fermentation using a community of microorganisms. The carboxylic acids produced are then used as platform molecules to obtain various products, such as polyhydroxyalkanoates, fuels, and flavoring agents. Sisal solid waste is a potential raw material in a biorefinery, due to the socioeconomic relevance of sisal in the Bahia’s semi-arid region. In this context, the present work studied and evaluated the production of carboxylic acids through the hydrolysis and acidogenesis of the sisal waste. For this, the sisal waste was subjected to alkaline pretreatment in order to allow a greater susceptibility to the action of the microorganisms, and later characterized to understand the impact of the pretreatment on the composition and structure of the material. Then a methodology was proposed to obtain a community of microorganisms from commercial manure and in natura sisal solid waste and an experimental design was used to evaluate the robustness of the process in relation to pH and temperature. The pretreatment resulted in an increase in the cellulose content and partial removal of the amorphous fraction from the lignocellulosic material. The use of inoculum obtained from the previously cultivated microbial community significantly reduced the variability of the process in relation to the use of inoculum obtained directly from manure and sisal solid waste. With the use of this microbial community, propionic acid was obtained as the main product (maximum concentration of 6 g / L) and the process proved to be independent of pH and temperature for pH values between 5.3 and 6.7 and temperatures between 30 ° C and 40 ° C. Thus, the sisal solid waste appears as a promising substrate for the production of propionic acid via acidogenic fermentation, once a suitable microbial community is used
|
|
6
|
-
ANA PAULA DONATO BERNARDES
-
AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DE PARÂMETROS OPERACIONAIS NO DESEMPENHO DA COLUNA DE EXTRAÇÃO PULSADA E RECHEADA
-
Orientador : LUIZ MARIO NELSON DE GOIS
-
MEMBROS DA BANCA :
-
LUIZ MARIO NELSON DE GOIS
-
ROBERTO RODRIGUES DE SOUZA
-
SILVANA MATTEDI E SILVA
-
Data: 30/08/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
A extração líquido-líquido, ou extração por solvente, é uma operação unitária que visa à separação de um ou mais componentes a partir da inserção de uma fase líquida a qual possui mais afinidade com os componentes de interesse. É uma técnica utilizada em diversos ramos industriais dentre eles a indústria alimentícia, petroquímica e bioquímica. Assim, o presente trabalho tem por objetivo a investigação dos parâmetros operacionais no desempenho de uma coluna de extração pulsada e recheada. Para isto, foram realizadas 30 corridas com solução aquosa de ácido acético (soluto) e uma solução de 1-Butanol (solvente) a fim de se obter dados de concentração no extrato e rafinado e com estes dados poder calcular a eficiência da coluna e o coeficiente de transferência de massa. Para o cálculo da eficiência foram utilizados os modelos de Murphree (1925) e Kawase (1990). Já para o cálculo do coeficiente de transferência de massa utilizou-se cinco modelos distintos: Plug Flow Model (PFM), Safari et al. (2012), Kister (1992), Torab-Mostaedi e Safdari (2009) e Ghaffari et al. (2009). Os dois modelos escolhido para o cálculo da eficiência apresentaram valores consistentes. Já para o cálculo do coeficiente de massa dois modelos não apresentaram valores coerentes: Torab-Mostaedi e Safdari (2009) e Ghaffari et al. (2009). Com a análise dos resultados notou-se que tanto para eficiência quanto para coeficiente de transferência de massa houve uma influência positiva, ou seja, conforme os valores dos parâmetros operacionais aumentam a eficiência e coeficiente de massa também aumentam. Sendo a vazão da fase contínua o parâmetro que mais influenciou no desempenho da coluna, apresentando um aumento percentual de 32.46%. Por fim, um modelo empírico foi desenvolvido com o intuito de correlacionar a eficiência da coluna com os parâmetros operacionais. A equação mostrou boa concordância com a equação de Murphree, apresentando um desvio médio de 7.35%
-
Mostrar Abstract
-
Liquid-liquid extraction, or solvent extraction, is a unitary operation designed to separate one or more components from the insertion of a liquid phase that has more affinity with the components of interest. It is a technique used in various industrial process including the food industry, petrochemical and biochemical. Thus, the present work aims to investigate the operational parameters in the performance of a pulsed packed extraction column. For this, 30 runs were performed with aqueous acetic acid solution (solute) and 1-Butanol solution (solvent) in order to obtain concentration data in the extract and raffinate and with these data to calculate column efficiency and mass transfer coefficient. The Murphree (1925) and Kawase (1990) models were used to calculate the efficiency. The two models chosen for the efficiency calculation presented consistent values. For the calculation of the mass transfer coefficient, six different models were used: Plug Flow Model (PFM), Safari et al.(2012), Kister (1992), Torab-Mostaedi and Safdari (2009b), Diffusion Model and GhaffariTooran et al.(2009). Among these models, two did not present coherent values: Torab-Mostaedi and Safdari (2009b) and GhaffariTooran et al.(2009).With the analysis of the results it was noted that for both efficiency and mass transfer coefficient there was a positive influence. The flow ratio was the one that most influenced column efficiency, with a percentage increase of 33.57%. Finally, an empirical model was developed to correlate column efficiency with operational parameters. The equation showed good agreement with the Murphree equation, presenting an average deviation of 7.35%
|
|
7
|
-
ISIS ANGELICA GOMEZ GUTIERREZ
-
USO DO LÍQUIDO IÔNICO PRÓTICO [2HEA][Hx] COMO ADITIVO NA PRODUÇÃO DE BIODIESEL
-
Orientador : ANA KATERINE DE CARVALHO LIMA LOBATO
-
MEMBROS DA BANCA :
-
ANA KATERINE DE CARVALHO LIMA LOBATO
-
CAETANO MORAES
-
GEORGE SIMONELLI
-
LUIZ CARLOS LOBATO DOS SANTOS
-
SILVANA MATTEDI E SILVA
-
Data: 20/09/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
Os Líquidos Iônicos (LIs) são conhecidos por terem excepcionais propriedades físicoquímicas e serem ambientalmente amigáveis quando comparados com solventes orgânicos tradicionais. Essas substâncias vêm sendo usadas na síntese de biodiesel como catalisadores e também como cossolventes, neste último caso basicamente para preservarem catalisadores enzimáticos. Porém, de modo geral, para ambas as aplicações, as condições reacionais no tocante à razão molar álcool/óleo, quantidade adicionada de LI e tempo são geralmente elevadas. Por outro lado, quando se usam como catalisadores a temperatura de reação deve ser alta. No entanto, o grande atrativo destes compostos está em que oferecem benefícios ambientais, pois são reutilizáveis, não corrosivos e promovem a separação das fases no final da reação, facilitando os processos de purificação. Alguns desses compostos podem ser produzidos com uma estrutura química, tanto com grupos hidrofílicos como hidrofóbicos, e por tanto são categorizados como potenciais surfactantes, podendo promover a redução de tensão interfacial. Essa propriedade anfifílica pode ser usada com grande vantagem na reação de produção de biodiesel para diminuir as limitações relativas à transferência de massa interfacial, próprias da heterogeneidade do sistema. Essa diminuição melhora o contato entre as fases imiscíveis (óleo e álcool) e aumenta a taxa e rendimento da reação. O presente trabalho tem como finalidade estudar o efeito da adição de líquido iônico prótico (LIP) hexanoato de 2-hidroxietilamônio na reação de transesterificação alcalina de óleo de soja com metanol, para determinar o comportamento das variáveis de processo e sua influência sob o rendimento em peso do biodiesel produzido na procura pela obtenção de condições reacionais ótimas. Para isto foram estudadas variáveis dentro dos seguintes domínios razão molar álcool/óleo 3:1 - 9:1, 0 – 2,5% %LIP (%m/m) com referência à massa de óleo e tempo 10 −30 min. A metodologia de superfície de resposta, utilizando a técnica de delineamento composto central rotacional (DCCR), foi aplicada para otimização das variáveis de processo. As condições ótimas de reação foram alcançadas sob 1,30% (%m/m) de LIP [2HEA][Hx], razão molar álcool/óleo 7,46:1, 1% (%m/m) de KOH como catalisador, 30 °C de temperatura, durante 10 min de reação. O rendimento ótimo em massa foi de 96,77%. Os resultados mostram que baixas quantidades de LIP são suficientes para gerar uma diminuição de tensão interfacial no sistema, incrementando a miscibilidade dos reagentes em condições brandas de processo no qual se reflete no aumento do rendimento em massa. Esse efeito foi positivo no meio reacional, tornando o LIP promissor para ser aplicado como aditivo. Os parâmetros de qualidade do produto final, caracterizado para a condição ótima, foram índice de acidez, densidade a 20 °C, viscosidade cinemática a 40 °C, ponto de fulgor e aspecto, atendendo às e
-
Mostrar Abstract
-
Ionic Liquids (LIs) are known to have exceptional physicochemical properties and are environmentally friendly compared to traditional organic solvents. These substances have been used in biodiesel synthesis as catalysts and also as co-solvents, in the latter case basically to preserve enzymatic catalysts. Generally, however, for both applications, the reaction conditions with respect to alcohol / oil molar ratio, added amount of L1 and time are generally high. On the other hand, when used as catalysts the reaction temperature must be high. However, the great attraction of these compounds is that they offer environmental benefits because they are reusable, non-corrosive and promote phase separation at the end of the reaction, facilitating the purification processes. Some of these compounds can be produced with a chemical structure, both hydrophilic and hydrophobic groups, and are therefore categorized as potential surfactants, which may promote interfacial tension reduction. This amphiphilic property can be used to great advantage in the biodiesel production reaction to reduce the limitations on interfacial mass transfer due to system heterogeneity. This decrease improves contact between immiscible phases (oil and alcohol) and increases reaction rate and yield. The present work aims to study the effect of the addition of protic ionic liquid (LIP) 2-hydroxyethylammonium hexanoate on the alkaline transesterification reaction of soybean oil with methanol, to determine the behavior of process variables and their influence on yield. weight of biodiesel produced in search of optimal reaction conditions. For this, variables were studied within the following domains alcohol / oil molar ratio 3: 1 - 9: 1, 0 - 2.5%% LIP (% m / m) with reference to oil mass and time 10 −30 min. The response surface methodology, using the central rotational composite design (DCCR) technique, was applied to optimize the process variables. Optimal reaction conditions were achieved under 1.30% (% w / w) LIP [2HEA] [Hx], alcohol / oil molar ratio 7.46: 1, 1% (% w / w) KOH as catalyst 30 ° C for 10 min. The optimum mass yield was 96.77%. The results show that low amounts of LIP are sufficient to generate a decrease in interfacial tension in the system, increasing the reactants miscibility under mild process conditions which is reflected in the increase in mass yield. This effect was positive in the reaction medium, making LIP promising to be applied as an additive. The quality parameters of the final product, characterized for optimal condition, were acidity index, density at 20 ° C, kinematic viscosity at 40 ° C, flash point and appearance, meeting the Enviar feedback Histórico Salvas Comunidade
|
|
8
|
-
ANDRESSA DE ARAUJO FREIRE
-
Remediação dos metais pesados cobre e ferro por biossurfactante produzido em biorreator utilizando o extrato da casca de mamão como substrato
-
Orientador : ANA KATERINE DE CARVALHO LIMA LOBATO
-
MEMBROS DA BANCA :
-
ANA KATERINE DE CARVALHO LIMA LOBATO
-
ANDRÉA FARIAS DE ALMEIDA
-
GEORGE SIMONELLI
-
Data: 22/11/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
Nas últimas décadas, a contaminação dos corpos de água por metais pesados vem se tornando um sério problema ambiental. O descarte inadequado de efluentes contaminados por íons de metais, mesmo em pequenas concentrações, podem causar sérios danos aos seres humanos e ao ecossistema. Diante deste contexto, é necessário o tratamento destes efluentes a níveis ambientalmente aceitáveis. Não obstante a isso, a remediação por lavagem utilizando surfactantes biológicos, biossurfactantes surge como uma técnica alternativa aos métodos convencionais, por ser considerada de baixa toxicidade ao meio ambiente. Biossurfactantes são tensoativos de origem microbiana que podem capturar íons metálicos através de interações eletrostáticas. A presença de distintos grupos funcionais de diferentes polaridades em suas moléculas acarreta uma interação molecular com a carga dos metais, atuando como um agente quelante e possibilitando a descontaminação dos solos e efluentes. Contudo, as aplicações comerciais dos biossurfactante esbarram no seu alto custo de produção. Isto pode ser atribuído à utilização de nutrientes dispendiosos e deficiências nas operações de recuperação e purificação. Para superar estes gargalos, resíduos agroindustriais têm sido utilizados com uma alternativa de substrato de baixo custo para a produção de biossurfactantes. Nessa perspectiva, o presente trabalho visou avaliar, através do estudo cinético, a produção de surfactina por Bacillus subtilis UFPEDA 86 utilizando como fonte de carbono o extrato aquoso da casca de mamão, como forma de redução dos custos da produção e sua aplicação na remoção dos íons cobre e ferro presentes em um efluente sintético. A fermentação submersa ocorreu em um biorreator (37°C, 200 rpm, 0,5 vvm) durante 144 horas. Em intervalos de tempos regulares foram coletadas amostras para a realização do estudo cinético. O crescimento celular, consumo de substrato, produção da surfactina, pH do meio, tensão superficial e Concentração Micelar Crítica foram analisados. Para avaliar a eficiência da surfactina produzida na remoção dos metais cobre e ferro, foi realizado um planejamento experimental multivariado, na presença de biossurfactante bruto e purificado. Através das isotermas de adsorção avaliou-se a capacidade do biossurfactante em adsorver os metais Cu e Fe. Dentre os resultados encontrados, em 24 horas de cultivo, obteve-se a maior concentração de biomassa e produto, de 2.17 g L-1 e 2.88 g L-1, respectivamente e com relação ao substrato observa-se que 73% da fonte de carbono fornecida foi consumida. Não foi verificada uma mudança muito acentuada do pH ao longo do cultivo, possuindo valores variando na faixa de 5,58 para 6,83. Os ensaios fermentativos mostraram que Bacillus subtilis UFPEDA 86 é um bom produtor de biossurfactante e que o extrato da casca de mamão é um substrato viável para a produção de biossurfactante por esta cepa. O biossurfactante produzido apresentou Concentração Micelar Crítica (CMC) de 20,73 mg.L-1, na qual foi capaz de reduzir a tensão superficial da água de 70,54 para 28,69 mN/m.. O biossurfactante produzido a partir da casca de mamão foi capaz de adsorver Cu e Fe em sua estrutura. O modelo de adsorção de Langmuir ajustou-se bem ao Cu e Fe, sendo a capacidade máxima de adsorção estimada em 10 e 5 mg.g-1, respectivamente. O biossurfactante produzido apresentou potencial de uso como adsorvente no tratamento de efluentes líquidos contendo metais pesados.
-
Mostrar Abstract
-
In recent decades, heavy metal contamination of water bodies has become a serious environmental problem. Disposal of metal ions contaminated effluents, even in small quantities, can cause damage to humans, fauna, flora and microbiota, thus compromising the quality of life of the present ecosystem. Given this context, it is necessary to treat these effluents at environmentally acceptable levels. Nevertheless, a wash correction using biological surfactants, biosurfactants as an alternative technique to the methods used, as it is considered of low toxicity in the environment. Biosurfactants are surfactants of microbial origin that can capture metal ions through electronic interactions. The presence of distinct functional groups of different polarities in their molecules leads to a molecular interaction with metal charge, acting as a chelating agent and allowing the decontamination of soils and effluents. Biosurfactants offer several advantages over synthetic surfactants, including the possibility of production from renewable resources through fermentation. However, as commercial applications of biosurfactant run into its high cost of production. This can be attributed to the use of expensive nutrients and deficiencies in recovery and purification operations. To overcome these bottlenecks, agro-industrial waste is used as an alternative to the low cost substrate for biosurfactant production. From this perspective, the present work aims to evaluate the production of surfactin by Bacillus subtilis UFPEDA 86, using as a source of carbon or aqueous extract of papaya peel, as a way of reducing production costs and its application in the removal of copper and iron ions. in a synthetic effluent. Submerged fermentation occurred in a bioreactor (37 ° C, 200 rpm, 0.5 vvm) for 144 hours. At regular time intervals, sizes were collected to perform the kinetic study. Cell growth, substrate consumption, surfactin production, medium pH, surface tension and Critical Micellar Concentration were analyzed. To evaluate the efficiency of surfactin that removes copper and iron metals, an experimental multivariate design was performed in the presence of crude and purified biosurfactant. Through the adsorption isotherms analyzed, it is possible to obtain biosurfactant in the adsorption of Cu and Fe metals. Among the results found, in 24 hours of cultivation, recorded and higher of biomass and product, of 2.17 g L-1 and 2.88 g L-1, respectively and with respect to the observed substrate 73% of the clean carbon source was consumed. There was no significant change in pH throughout cultivation, with values ranging from 5.58 to 6.83. The fermentative assays shown in Bacillus subtilis UFPEDA 86 are a good biosurfactant producer and extract papaya peel or a viable substrate for biosurfactant production by this strain. The biosurfactant produced presented Critical Micellar Concentration (CMC) of 20.73 mg.L-1, which was able to reduce the surface tension of the water from 70.54 to 28.69 mN / m. Biosurfactant produced from papaya peel was able to adsorb Cu and Fe in its structure. Langmuir adsorption model can be adjusted for Cu and Fe, with the maximum adsorption capacity estimated at 10 and 5 mg.g-1, respectively. The biosurfactant produced presented potential for use as adsorbent in the treatment of heavy metallic trapped effluents.
|
|
9
|
-
LIS DA SILVA OSTIGARD
-
AVALIAÇÃO DE SUBSTITUIÇÃO DE FLUIDO TÉRMICO EM UNIDADE DE HIDROTRATAMENTO E FRACIONAMENTO DE PARAFINAS
-
Orientador : SILVANA MATTEDI E SILVA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
SILVANA MATTEDI E SILVA
-
REGINA FERREIRA VIANNA
-
LUCIENNE LOBATO ROMANIELO
-
Data: 16/12/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
Os sistemas de fluido térmico são instalações utilizadas para aquecimento ou resfriamento indireto em unidades industriais. Uma unidade de hidrotratamento e fracionamento de parafinas possui um sistema de óleo térmico para aquecimento das correntes de processo de quatro trocadores de calor. Utiliza-se a mistura eutética de bifenil e óxido de difenil desde o início da operação da planta na década de 1980. Esta unidade industrial faz parte de uma refinaria brasileira com capacidade de processamento de 323.000 bbl/d. Foram avaliados três fluidos térmicos como substitutos ao óleo sintético usado atualmente: um óleo parafínico n-C 13 -C 18 (produzido na própria unidade), o nanofluido de eutético de bifenil e óxido de difenil com partículas de cobre 6,0 % em volume e o nanofluido de polidimetilsiloxano com óxido de cobre a 6,0 % em volume. A carga térmica demandada pelo sistema foi calculada no software Petro-SIM ® (KBC- Yokogawa) através de simulações de estado estacionário. Observou-se que os nanofluidos não atenderam a energia térmica requerida e não são compatíveis para a planta industrial em questão, devido à concentração de nanopartículas em suspensão evidenciar a redução da capacidade calorífica e aumento da viscosidade como efeitos predominantes ao aumento de condutividade térmica. O óleo parafínico atingiu o desempenho térmico esperado e é superior em 30,46% quanto a capacidade de absorver energia térmica comparado ao fluido térmico atual,
7 contudo, é preciso avaliar a estabilidade térmica e oxidação do mesmo, verificando se as condições de temperatura do sistema de estudo são compatíveis ao uso deste fluido térmico. A avaliação econômica demonstrou que o uso do óleo parafínico como fluido térmico tem potencial de reduzir, a cada 6 anos de campanha da unidade, custos de compra de óleo térmico em 2,64 milhões de reais e eliminar despesas com tratamento de resíduos no valor de R$ 147.600,00.
-
Mostrar Abstract
-
Hot oil systems are used for the purpose of indirect heating or cooling in industrial plants. A paraffin hidrotreatment and fractionation unit uses a hot oil system for heating of process streams in four heat exchangers. The eutectic mixture of biphenyl and diphenyl oxide is employed as heat transfer fluid since the beginning of plant’s operation in the 1980’s. This industrial installation is part of Brazilian petroleum refinery which processes 323,000 bbl/d. This study evaluated three heat transfer fluids which are proposed as substitutes to the synthetic oil used currently, one being paraffinic oil n-C 13 -C 18 (produced in the industrial unit itself), the nanofluid of eutectic of biphenyl and diphenyl oxide and copper particles at 6% by volume and the nanofluid of polydimethylsiloxane and copper oxide at 6% by volume. The heat duty required by the system was calculated software Petro-SIM ® (KBC-Yokogawa) by steady state simulations. It was observed that the nanofluids did not provide the thermal energy required and are not suitable for the industrial unit mentioned because the concentration of suspended nanoparticles showed lower heat capacity and higher viscosity as predominant effects to higher thermal conductivity. The paraffinic oil reached the expected thermal performance and it is superior at 30.46% regarding to the capacity of absorb thermal energy when compared to the heat transfer fluid currently used, however, an evaluation regarding to thermal
stability and oxidation of this oil should be carried out to verify compatibility with
temperature conditions of the heat transfer fluid system.
The economic evaluation demonstrated that by using the paraffinic oil is expected to save the amount spent of 2.64 million of purchasing hot oil and will eliminate expenses related to waste treatment equivalent to R$ 147,600.00 every six years of operation of the industrial installation.
|
|
10
|
-
PEDRO MENEZES FRANCA
-
ESTUDO DA ADSORÇÃO DE PETRÓLEO UTILIZANDO FIBRA DE CANA-BRAVA EM REDE DE TECIDO NÃO TECIDO (TNT)
-
Orientador : SILVANA MATTEDI E SILVA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
SILVANA MATTEDI E SILVA
-
JOSE MARIO FERREIRA JUNIOR
-
ANA CRISTINA MORAIS DA SILVA
-
LUCIENNE LOBATO ROMANIELO
-
Data: 17/12/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
A Baía de Todos os Santos, é a maior baía do Brasil e apesar do desenvolvimento econômico gerado, carrega uma série de impactos ambientais para os moradores locais. Embora o número de acidentes seja pequeno, o tráfego de navios e efluentes da refinaria têm um impacto negativo bastante significativo na biota, introduzindo contaminantes como petróleo e derivados na água. A remoção de contaminantes em água de maneira eficiente tornou-se uma questão importante na atualidade. Dentre os diversos métodos, o processo de adsorção é um dos métodos eficazes utilizados para a remediação de áreas contaminadas com petróleo e seus derivados. Dessa maneira, esse trabalho tem o objetivo de investigar um adsorvente natural de fácil obtenção e baixo custo, como a fibra de cana-brava (Gynerium Sagittatum), na adsorção de petróleo. A biomassa utilizada foi estudada em sua forma lavada, acetilada e tratada com líquido iônico [2HEA][Ac]. Todas as fibras foram caracterizadas através de análises termogravimétricas (TG e DTG), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX), espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e análise da composição lignocelulósica. Os ensaios de adsorção do petróleo bruto foram realizados em banho termostático com a fibra nas três formas, variando o tempo para o estudo cinético e a concentração do adsorvato para o estudo de equilíbrio. O estudo cinético de adsorção do petróleo permitiu identificar que a fibra lavada atinge sua capacidade de adsorção máxima de 4,3 g de petróleo / g de adsorvente em 90 minutos, ao passo que as fibras acetiladas e tratadas com líquido iônico atingiram a as capacidades máximas de adsorção de 3,5 g de petróleo / g adsorvente em 30 minutos. O modelo cinético que mais se ajustou aos dados experimentais foi o de pseudo-segunda ordem. No estudo do equilíbrio os modelos que apresentaram os melhores ajustes foram as isotermas de Sips e Toth.
-
Mostrar Abstract
-
All Saints, is the largest bay in Brazil and despite the economic development generated, carries a series of environmental impacts for local residents. Although the number of accidents is low, ship traffic and refinery effluents have a significant negative impact on biota, introducing contaminants such as oil and derivatives into the water. Removal of contaminants in water efficiently has become an important issue today. Among the separations methods, it is an adsorption process one of the effective types used for the remediation areas with spill petroleum and its derivatives. Thus, the objective of this work is to investigate the adsorption of natural and low-cost adsorbent, such as wild cane fiber (Gynerium Sagittatum) in the adsorption of petroleum. Biomass was studied in raw form, acetylated and treated with [2HEA][Ac]. All the images were scanned with thermogravimetric techniques (TG and DTG), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR) and lignocellulosic composition analysis. The adsorption tests were performed in thermostatic baths with fiber in the three forms, varying the time for the kinetic study and the concentration of the adsorbate for the equilibrium study. The kinetic study of oil adsorption allowed to identify that the raw reaches its maximum adsorption capacity of 4.3 g of oil / g of adsorbent in 90 minutes, whereas the acetyled and ionic liquid treated fibers require 30 minutes to reach maximum value of 3.5 g oil / g adsorbent. The kinetic model that fit the experimental data was pseudo-second order. In the adsorption equilibrium, the models that presented the best fit were Sips and Toth isotherms.
|
|
|
Teses |
|
1
|
-
MURILO LEITE ALCÂNTARA
-
Separação de CO2/CH4 por membranas contendo líquidos iônicos com base em etanolaminas
-
Orientador : SILVANA MATTEDI E SILVA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
SILVANA MATTEDI E SILVA
-
JOSE MARIO FERREIRA JUNIOR
-
GEORGE SIMONELLI
-
CARLOS AUGUSTO DE MORAES PIRES
-
MÁRCIO LUIS LYRA PAREDES
-
CONSUELO CRISTINA GOMES SILVA
-
Data: 25/01/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
A presença indesejada de CO2, em correntes gasosas de metano, resulta em diversas perdas financeiras e ambientais. As etanolaminas vêm sendo utilizadas com sucesso na captura deste gás, contudo, estes materiais possuem diversas desvantagens, como alta perda de solvente por evaporação e degradação. A incorporação das etanolaminas dentro de estruturas estáveis e pouco voláteis dos LIs já apresentou elevado potencial na mitigação destes problemas, sem grandes perdas na seletividade. Entretanto, pouco foi estudado sobre as interações entre esses líquidos e CO2 ou CH4, e menos ainda sobre sua aplicação em processos de separação. Com o objetivo de estudar essas interações, experimentos de equilíbrio de fase a moderadas e altas pressões foram realizados. A ausência de formação de carbamatos ou degradação dos LIs, após os experimentos, são indicativos de que o mecanismo de solubilização de CO2 acontece por interações de caráter predominantemente físico ou químico através de ligações fracas e reversíveis. Variações no número de hidroxilas e tamanho da cadeia dos íons resultaram em alterações significativas na solubilização de CO2. Entretanto, todos os LIs baseados em etanolaminas apresentam elevada seletividade de CO2/CH4, tanto a baixa quanto a altas pressões. Mesmo quando comparadas as seletividades destes LIs com outros divulgados na literatura, os LIs baseados em etanolaminas apresentaram seletividades significativamente superiores. O [m-2HEA][Pr] apresentou seletividade ideal de CO2/CH4 no mínimo quatro vezes superior às dos outros LIs. As elevadas seletividades e mecanismo de reação reversível tornaram esses LIs ideais para serem aplicados em processos de separação por membrana. As membranas estudadas foram formadas com a adição de [m-2HEA][Pr] em uma matriz de PVA. Os primeiros testes indicaram seletividades de até 120 e permeação de CO2 de até 40 barrers, resultados que colocaram estas membranas acima do limite superior de Robeson. A utilização de correntes umidificadas aumentou em, aproximadamente, seis vezes a permeabilidade de CO2 das mesmas membranas, tornando-as, aproximadamente, cinquenta vezes mais permeáveis a CO2 e quarenta vezes mais seletivas a CH4 do que as membranas originais de PVA puro. Também foram estudados os efeitos da temperatura, diferencial de pressão, tratamento com vácuo, estabilidade, composição da corrente de alimentação e a substituição do [m-2HEA][Pr] por outros LIs baseados em etanolaminas. Ao comparar estas membranas com outras de alto desempenho divulgadas na literatura, observou-se que as membranas PVA + LIs baseados em etanolaminas apresentam seletividades de CO2/CH4 superiores às de quase todas as membranas comparadas, mantendo ainda níveis moderados de permeabilidade de CO2.
-
Mostrar Abstract
-
The undesired presence of CO2 in gaseous methane streams can promote financial and/or environmental losses. It has been extensively studied and applied the use of ethanolamines to successfully capture CO2 from gaseous streams. However, these materials have several disadvantages such as solvent loss through evaporation and degradation. The incorporation of ethanolamines into stable and non-volatile structures of ILs has already presented high potential in mitigating these disadvantages without massive losses in selectivity. However, little has been studied about the interactions between these liquids and CO2 or CH4, and still less has been studied about its application in separation processes. In order to study these interactions, high pressure phase equilibrium experiments were performed. The absence of carbamate formation or IL degradation after the experiments indicate that the mechanism of CO2 solubilization is physisorption or weak reversible chemisorption. Changes on the number of hydroxyl groups and size of ions carbon chains of the ILs structures promoted significant changes on CO2 solubilization, but all maintained high CO2/CH4 selectivities at high and low pressures. Even when comparing the selectivities of these ILs with others available in the literature, ethanolamines based ILs showed significantly higher selectivities. The [m-2HEA] [Pr] presented ideal CO2/CH4 selectivity at least 4x higher than the other ILs compared. The high selectivity and reversible reaction mechanism made these ILs ideal for application in membrane separation processes. The membranes studied were formed by the addition of [m-2HEA] [Pr] in a PVA matrix. The first tests resulted in selectivities up to 120 and CO2 permeations up to 40 barrers. Some of these results are placed above the upper limit bound of Robeson (2008). The use of a humidified stream increased around six times the CO2 permeability of the same membranes, making these membranes roughly fifty times more permeable to CO2 and around forty more selective to CH4 than the original pure PVA membranes. The effect of temperature, differential pressure, vacuum treatment, temporal stability, feed composition and substitution of [m-2HEA] [Pr] by other ethanolamine-based LIs were also studied. When comparing these membranes with other high-performance ones, found in the literature, it was possible to observe that the PVA + ethanolamine based ILs membranes presented higher CO2/CH4 selectivities than most for the compared membranes, even maintaining a moderate level of CO2 permeability.
|
|
2
|
-
LINDAURA ALMEIDA DA SILVA PORTO
-
PREPARAÇÃO DE CATALISADORES DE FERRO SUPORTADO EM CARVÕES ATIVADOS OBTIDOS A PARTIR DE RESÍDUOS DE DENDÊ PARA O ABATIMENTO DE FENÓIS EM EFLUENTES AQUOSOS
-
Orientador : MARIA DO CARMO RANGEL SANTOS VARELA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
CARLOS AUGUSTO DE MORAES PIRES
-
MARIA DO CARMO RANGEL SANTOS VARELA
-
SERGIO TELLES DE OLIVA
-
SIMONE PEREIRA DE LIMA
-
SIRLENE BARBOSA LIMA
-
TEREZA SIMONNE MASCARENHAS SANTOS
-
Data: 25/02/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
As grandes quantidades de poluentes fenólicos, provenientes de vários setores industriais, têm levado a uma crescente contaminação das águas, contribuindo para o aumento dos problemas ambientais. Os processos oxidativos avançados (POAs) têm se mostrado eficazes no tratamento desses efluentes, especialmente a reação de Fenton. Entretanto, o processo ainda apresenta problemas, tais como a disponibilidade de catalisadores eficientes e de baixo custo. Neste contexto, no presente trabalho, foram preparados catalisadores baseados em óxidos de ferro suportados em carvões ativados, obtidos a partir dos resíduos de dendê, para o abatimento de compostos fenólicos em efluentes industriais. Os carvões ativados foram preparados por ativação química, utilizando hidróxido de sódio, como agente ativante, na razão biomassa/ agente ativante 1:2, 1:1, 2:1 e 3:1 e por ativação física, usando vapor de água como ativante a 600 e 800°C. Os carvões ativados foram impregnados com solução de nitrato de ferro (5%, em massa, de ferro). As amostras foram caracterizadas por termogravimetria, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, difração de raios X, medida da área superficial específica e da porosidade, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia Raman e foram avaliadas na oxidação do fenol pela reação de Fenton. Nos catalisadores obtidos por ativação química e por ativação física detectou-se uma mistura de magnetita e hematita. A ativação química levou à formação de carvões ativados meso e microporos, enquanto a ativação física produziu carvões microporosos. Foram obtidos sólidos contendo grupos fenólicos, alcoólicos e carboxílicos, em sua superfície. Observou-se que o método de preparação não influenciou significamente, a natureza dos grupos funcionais na superfície dos carvões ativados. Todos os catalisadores obtidos a partir da ativação química conduziram a mais alta remoção do fenol, via reação de Fenton. O catalisador preparado com a razão biomassa/agente ativante mais elevada (3:1) levou à conversão mais alta de fenol (100%), ao final da reação. Entretanto, o catalisador preparado com a razão biomassa/agente (1:2) mais baixa conduziu à conversão do fenol em um tempo mais curto de reação. Os catalisadores obtidos por ativação física se mostraram inativos na oxidação do fenol.
-
Mostrar Abstract
-
The large amounts of phenolic pollutants from several industrial sectors have led to increased water contamination, contributing to the increase of environmental problems. Advanced oxidative processes (POAs) have been shown to be effective in the treatment of these industrial effluents, especially the Fenton reaction. However, this process still shows several drawbacks, such as efficient and low cost catalysts. In the present work, catalysts based on iron oxides supported on activated carbon, obtained from palm residues, were prepared for the abatement of phenolic compounds in industrial effluents. The activated carbons were prepared by chemical activation, using sodium hydroxide, as an activating agent, in the ratio biomass / activating agent 1: 2, 1: 1, 2: 1 and 3: 1 and by physical activation, using water vapor as an activator at 600 and 800 ° C. The activated carbons were impregnated with an iron nitrate solution (5% iron by weight). The samples were characterized by thermogravimetry, infrared spectroscopy with Fourier transform, X-ray diffraction, measurement of specific surface area and porosity, scanning electron microscopy and Raman spectroscopy and were evaluated for the oxidation of phenol by the Fenton reaction. In the catalysts obtained by chemical and physical activation, a mixture of magnetite and hematite was detected. Chemical activation led to the formation of activated meso and micropore carbons, while physical activation produced microporous carbons. Solids containing phenolic, alcoholic and carboxylic groups were obtained on their surface. It was observed that the method of preparation did not significantly influence the nature of the functional groups on the surface of the activated carbon. All catalysts obtained from chemical activation led to the highest removal of phenol, via Fenton's reaction. The catalyst prepared with the highest biomass / activating agent ratio (3: 1) led to the highest phenol conversion (100%) at the end of the reaction, however the catalyst prepared with the lowest biomass / agent ratio (1: 2), led conversion of phenol in a shorter reaction time. The catalysts obtained by physical activation proved to be inactive in the oxidation of phenol.
|
|
3
|
-
OLIVIA BOMFIM DA SILVA
-
Desenvolvimento de catalisadores de cobre suportado em carbono nanoestruturado para o abatimento de fenóis em efluentes aquosos
-
Orientador : MARIA DO CARMO RANGEL SANTOS VARELA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
MARIA DO CARMO RANGEL SANTOS VARELA
-
RAILDO ALVES FIUZA JUNIOR
-
LEILA MARIA AGUILERA CAMPOS
-
ROBERT NEWTON DA SILVA HENRIQUES MAGALHÃES
-
SIRLENE BARBOSA LIMA
-
Data: 26/02/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
O estilo de vida atual gera elevados índices de resíduos aquosos, que contaminam o meio ambiente. O uso doméstico da água ou em atividades agrícolas e industriais, bem como outras alterações geológicas e ambientais, impactam consideravelmente a qualidade dos recursos hídricos, tornando a contaminação da água um assunto crítico em todo o mundo. As indústrias geram elevadas quantidades de efluentes aquosos que geralmente contêm elevados teores de poluentes orgânicos. Dentre eles, o fenol é o considerado um contaminante prioritário pela Agência de Proteção Ambiental, que pode prejudicar o meio ambiente. Com a necessidade de reduzir danos ao meio ambiente, um grande número de tecnologias têm sido propostas para remover contaminantes dos efluentes aquosos. Entre eles, os processos de oxidação avançada com peróxido de hidrogênio são tidos como os mais eficientes, permitindo a completa mineralização desses compostos. Visando a obter catalisadores eficientes e estáveis para a remoção do fenol em efluentes aquosos, foram preparados, neste trabalho, catalisadores baseados em cobre suportando em carbonos nanoestruturados. Os carbonos nanoestruturados foram obtidos por moldagem sequencial, usando a SBA-15, zeólita Y e zeólita Beta, como molde e a sacarose ou glicerol como precursores do carbono. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, difração de raios X, medida da área superficial específica e porosidade, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura e energia dispersiva de raios X. Os carbonos nanoestruturados provenientes da SBA-15, zeólita Y e zeólita beta, apresentaram elevadas áreas superficiais específicas às amostras sintetizadas com a sacarose (878, 588 e 820 m2/g) e sintetizadas com o glicerol (1106, 475 e 900 m2/g), respectivamente. Os sólidos oriundos da SBA-15 apresentaram isotermas do tipo IV com um laço de histerese do Tipo H4, típico de materiais mesoporosos. Os materiais oriundos da zeólita Y apresentaram isotermas do tipo I, típico de sólidos microporosos, com um laço de histerese, sugerindo a formação de mesoporos após a pirólise da sacarose. Observou-se a presença de grupos oxigenados tais como, fenólicos, carboxílicos, quinônicos e carbonílicos na superfície. Os catalisadores de cobre (10%) suportado nos carbonos obtidos levaram à remoção de 100% do fenol, após 2 h de reação, não havendo formação de compostos intermediários fenólicos, na maioria dos casos. Em todos os casos, os catalisadores apresentaram elevada atividade catalítica na remoção de fenol de efluentes aquosos, sendo o mais ativo e seletivo aquele obtido a partir da zeólita Y e glicerol.
-
Mostrar Abstract
-
The current lifestyle generates high levels of aqueous residues, which contaminate the environment environment. The domestic use of water or in agricultural and industrial activities, as well as other geological and environmental changes, have a considerable impact on the quality of water resources, making water contamination a critical issue worldwide. Industries generate high amounts of aqueous effluents that usually contain high levels of organic pollutants. Among them, phenol is considered a priority contaminant by the Environmental Protection Agency, which can harm the environment environment. With the need to reduce damage to the environment, a large number of Technologies have been proposed to remove contaminants from wastewater. In between them, the advanced oxidation processes with hydrogen peroxide are considered the more efficient, allowing the complete mineralization of these compounds. aiming to obtain efficient and stable catalysts for the removal of phenol in aqueous effluents were prepared, in this work, catalysts based on copper supporting on carbon nanostructured. The nanostructured carbons were obtained by sequential molding, using SBA-15, zeolite Y and zeolite Beta, as a template and sucrose or glycerol as carbon precursors. The samples were characterized by spectroscopy in the infrared with Fourier transform, X-ray diffraction, surface area measurement specificity and porosity, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy and X-ray dispersive energy. The nanostructured carbons from SBA-15, Y zeolite and beta zeolite, showed high specific surface areas to the samples synthesized with sucrose (878, 588 and 820 m2/g) and synthesized with glycerol (1106, 475 and 900 m2/g), respectively. The solids from the SBA-15 showed isotherms of the Type IV with a Type H4 hysteresis loop, typical of mesoporous materials. You materials from zeolite Y showed type I isotherms, typical of solids microporous, with a hysteresis loop, suggesting the formation of mesopores after pyrolysis of sucrose. The presence of oxygenated groups such as phenolics, carboxylics, quinones and carbonyls on the surface. Copper catalysts (10%) supported on the carbons obtained led to the removal of 100% of the phenol, after 2 h of reaction, with no formation of phenolic intermediate compounds, in most cases. In In all cases, the catalysts showed high catalytic activity in removing phenol from aqueous effluents, the most active and selective being that obtained from zeolite Y and glycerol.
|
|
4
|
-
JAMILLE SANTOS SANTANA
-
DESENVOLVIMENTO DE NANOPARTÍCULAS DE REFORÇO EM BIOCOMPÓSITOS DE AMIDO DE MANDIOCA: EFEITO NAS PROPRIEDADES DOS FILMES
-
Orientador : JANICE IZABEL DRUZIAN
-
MEMBROS DA BANCA :
-
JANICE IZABEL DRUZIAN
-
ANA KATERINE DE CARVALHO LIMA LOBATO
-
JOYCE BATISTA AZEVEDO
-
JOSIANE DANTAS VIANA BARBOSA
-
JANIA BETANIA ALVES DA SILVA
-
DENILSON DE JESUS ASSIS
-
Data: 13/03/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
O avanço da tecnologia na área petroquímica, especificamente para a produção de polímeros, trouxe muitos benefícios à humanidade. No entanto, é cada vez mais evidente que o ecossistema é danificado em resultado do acúmulo do plástico não biodegradável. Para esse problema surge como alternativa a possibilidade de desenvolver outros tipos de produtos, que apresentem características reológicas similares aos polímeros sintéticos já existentes, mas que, concomitantemente, apresentem menor resistência à degradação, sendo eliminados biologicamente à medida que não tenham mais utilidade. Nessa perspectiva, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar matérias de reforço: nanopartículas de celulose (obtidas a partir de diferentes fontes), nanopartículas de amido (obtidas por diferentes métodos) e nanopartículas de amilopectina (Obtidas por diferentes tempos de hidrólise) e avaliar o efeito da incorporação dessas nanocargas em filmes a base de amido de mandioca e plastificados com glicerol. Essas partículas em escala nanométrica foram caracterizadas por: distribuição do tamanho de partícula (DSL), potencial Zeta, microscopia eletrônica de transmissão (MET), difração de raios - X (DRX), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia de absorção no infravermelho com transformadas de Fourier (FTIR) e massa molecular média ponderada (CLAE-IR). Os filmes obtidos pela incorporação das nanopartículas foram caracterizados por: microscopia eletrônica de varredura (MEV) e testes mecânicos de tração, sendo avaliadas as seguintes propriedades: resistência máxima a tração, alongamento e módulo de Young. As nanopartículas de amido obtidas por ultrassom apresentaram menor diâmetro (d = 70,97 ± 10,40 nm) do que aquelas obtidas por hidrólise ácida (112 ± 12,04 nm), que se apresentaram mais cristalinas (índice de cristalinidade de 36%). Quanto às nanopartículas de celulose, aquelas extraídas da celulose microcristalina apresentaram dimensões menores (L= 79,11 ± 19,33 nm, d= 7,47 ± 2,12 nm) do que aquelas os extraídas do sisal (L= 266,05 ± 55,90, d= 11,36 ± 4,72 nm). Independente da fonte, as nanopartículas de celulose se apresentaram mais cristalinas do que as nanopartículas de amido. Nos testes mecânicos observou-se que as nanopartículas de celulose aumentaram significativamente a resistência à tração do filme de amido em cerca de 50%, enquanto que as nanopartículas de amido obtidas por ultrassom não influenciaram no alongamento do filme. As nanopartículas de amilopectina apresentaram um rendimento inversamente proporcional ao tempo de hidrólise. Aquelas obtidas nos tempo de 36, 39 e 42 horas apresentaram uma distribuição de tamanho mais homogênea. O tempo de hidrólise de 48 horas gerou nanopartículas de amilopectina com o maior índice de cristalinidade (33,18 %). A massa molecular média ponderada foi reduzida a 0,15 x 103 Da com 48 horas de hidrólise da amilopectina. A adição das nanopartículas de amilopectina obtidas nos tempos de hidrólise de: 36, 39 e 42 horas nos filmes de amido provocou um efeito de reforço mecânico significativo. Os filmes adicionados das nanopartículas hidrolisadas por 42 horas apresentaram o maior valor de resistência máxima a tração (22,50 ± 1,51 N) representando um aumento de cerca de 140% dessa propriedade em comparação ao filme controle.
-
Mostrar Abstract
-
The advancement of petrochemical technology, specifically for the production of polymers, has brought many benefits to mankind. However, it is increasingly evident that the ecosystem is damaged as a result of the accumulation of nonbiodegradable plastic. For this problem, the possibility of developing other types of products, which present rheological characteristics similar to existing synthetic polymers, but which, at the same time, presents less resistance to degradation, are eliminated biologically as they are no longer useful. In this perspective, the present work aimed to develop and characterize reinforcing materials: cellulose nanoparticles (from different sources) nanoparticles of starch (by different methods) and amylopectin nanoparticles (with different times of hydrolysis) and to evaluate the effect of incorporation of these nanoparticles into films based on cassava starch and plasticized with glycerol. These particles at the nanoscale were characterized by: particle size distribution (DSL), Zeta potential, transmission electron microscopy (TEM), X - ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), infrared absorption spectroscopy Fourier transform (FTIR) and weighted average molecular weight - (HPLC-IR). The films obtained by the incorporation of the nanoparticles were characterized by: scanning electron microscopy (SEM), mechanical tensile tests, being evaluated the following properties: maximum tensile strength, stretching and Young's modulus. The starch nanoparticles obtained by ultrasound showed a smaller diameter (d = 70.97 ± 10.40 nm) than those obtained by acid hydrolysis (112 ± 12,04 nm), which were more crystalline (crystallinity index of 36% ). As for the cellulose nanoparticles, those extracted from the microcrystalline cellulose presented smaller dimensions (L = 79.11 ± 19.33 nm, d = 7.47 ± 2.12 nm) than those extracted from sisal (L = 266.05 ± 55.90, d = 11.36 ± 4.72 nm). Regardless of the source, the cellulose nanoparticles were more crystalline than the starch nanoparticles. In the mechanical tests it was observed that the cellulose nanoparticles significantly increased the tensile strength of the starch film by about 50%, whereas the starch nanoparticles obtained by ultrasound did not influence the elongation of the film. The amylopectin nanoparticles showed an inversely proportional yield to the hydrolysis time. Those obtained at the time of 36, 39 and 42 hours presented a more homogeneous size distribution. The 48 hour hydrolysis time generated amylopectin nanoparticles with the highest crystallinity index (33.18%). The weighted average molecular weight was reduced to 0.15 x 103 Da with 48 hours of amylopectin hydrolysis. The addition of the amylopectin nanoparticles obtained at the hydrolysis times of: 36, 39 and 42 hours in the starch films caused a significant mechanical reinforcing effect. The films added of hydrolysed nanoparticles for 42 hours presented the highest value of maximum tensile strength (22.50 ± 1.51 N) representing an increase of about 140% of this property compared to the control film.
|
|
5
|
-
CRISTIANE SANTOS DE JESUS
-
CULTIVO DE Spirulina sp. LEB-18 EM ESCALA PILOTO SOB CONDIÇÕES OUTDOOR PARA OBTENÇÃO DE BIOPRODUTOS DE ALTO VALOR AGREGADO
-
Orientador : JANICE IZABEL DRUZIAN
-
MEMBROS DA BANCA :
-
DENILSON DE JESUS ASSIS
-
FABIO ALEXANDRE CHINALIA
-
ICARO THIAGO ANDRADE MOREIRA
-
JANICE IZABEL DRUZIAN
-
MICHELE GREQUE DE MORAIS
-
Data: 11/04/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
O objetivo do trabalho foi cultivar Spirulina sp. LEB-18 em escala piloto sob condições outdoor e condições climáticas do Nordeste, visando obter simultaneamente compostos intra e extracelulares de alto valor agregado a partir da biomassa microalgal, como substâncias poliméricas extracelulares e proteínas, bem como utilizar o isolado proteico para aplicação em filmes à base de amido. Utilizou-se a cianobactéria Spirulina sp. LEB18 isolada da Lagoa da Mangueira (Santa Vitória do Palmar/RS-BR), mantida e cultivada em meio Zarrouk. Inicialmente foi avaliado o efeito das diferentes localizações geográficas (Bahia e Rio Grande do Sul) no crescimento e qualidade da biomassa de Spirulina sp. LEB-18 cultivada em escala piloto sob condições outdoor. A segunda etapa consistiu no monitoramento da produção das substâncias polímericas extracelulares (EPS) durante o crescimento da biomassa de Spirulina, avaliação da produtividade e caracterização dos exopolímeros produzidos em escala piloto sob condições outdoor. A terceira etapa envolveu a obtenção do isolado proteico a partir da biomassa de Spirulina para incorporação em biocompósitos à base de amido de mandioca. A influência positiva da radiação solar e temperatura na produtividade da biomassa de Spirulina sp. LEB-18 cultivada no Nordeste foi diretamente relacionada a melhoria das propriedades nutricionais, resultante do aumento nos teores de proteína, ficocianina e ácido graxo poliinsaturado. A biomassa produzida apresentou alta estabilidade térmica e pode ser considerada como alimento seguro. O crescimento das culturas no Sul do Brasil ocorreu a taxas mais baixas devido às baixas temperaturas e intensidades luminosas, indicando robustez do micro-organismo em relação à esses parâmetros. A síntese de EPS pela Spirulina sp. LEB-18 em escala piloto ocorreu concomitantemente com o crescimento das microalgas, o qual foi aproximadamente 10 vezes maior que a produtividade de biomassa aos 30 dias de cultivo. O cultivo de Spirulina sp. LEB-18, nas condições vi testadas, permitiu a produção simultânea de heteropolímeros com uma fração de alta massa molecular (polissacarídeos) e outra fração de baixa massa molecular (proteínas). Além disso, devido ao comportamento pseudoplástico das soluções e alta estabilidade térmica, o EPS obtido pode ser amplamente aplicado em diversos setores industriais, determinando assim sua potencialidade tecnológica e mercadológica. Foram identificadas as frações proteicas da biomassa de Spirulina: albumina (34,43%), glutelina (12,54%), globulina (1,73%) e prolamina (0,45%). As proteínas da biomassa de Spirulina sp. LEB18 apresentaram mínima solubilidade (1,74%) a pH 3,0 e máxima solubilidade (89,48%) a pH 10,0, resultando em aumento na solubilidade de 98,05%. O processo de extração de proteínas da Spirulina sp. LEB-18 permitiu obter isolado proteico com aproximadamente 74% de proteínas com elevada estabilidade térmica, facilitando a processabilidade e favorecendo sua aplicação em filmes biocompósitos obtidos por casting. Com o aumento da concentração de isolado proteico na matriz do biocompósito, os filmes apresentaram aspecto mais grosseiro e heterogêneo, a coloração tornou-se mais escura melhorando a capacidade de proteger o conteúdo da embalagem da luz e melhorar a qualidade dos alimentos embalados. Não foram observadas alterações significativas na tensão máxima, elasticidade e alongamento na ruptura entre filmes de amido e biocompósitos obtidos, no entanto, os filmes biocompósitos obtidos, podem ser alternativas adequadas de filmes para produtos alimentícios sensíveis a umidade, devido a menor permeabilidade ao vapor de água quando comparados ao filme controle.
-
Mostrar Abstract
-
The aim of this work was to cultivate Spirulina sp. LEB-18 on a pilot scale under outdoor conditions and and climatic conditions of the Northeast to obtain simultaneously high value-added intra and extracellular compounds from the microalgal biomass as extracellular polymeric substances and proteins, as well as using the protein isolate for application in starch-based films. The cyanobacterium Spirulina sp. LEB-18 isolated from the Mangueira Lagoon (Santa Vitória do Palmar / RS-BR), maintained and cultivated in Zarrouk medium. The effect of the different geographic locations (Bahia and Rio Grande do Sul) on the growth and quality of Spirulina sp. LEB-18 cultivated on a pilot scale under outdoor conditions. The second stage consisted of monitoring the production of extracellular polymer substances (EPS) during the growth of Spirulina biomass, evaluating the productivity and characterization of the exopolymers produced in pilot scale under outdoor conditions. The third step involved obtaining the protein isolate from Spirulina biomass for incorporation into cassava starch - based biocomposites. The positive influence of solar radiation and temperature on the biomass productivity of Spirulina sp. LEB-18 cultivated in the Northeast was directly related to an improvement in nutritional characteristics, resulting from an increase in the protein, phycocyanin and polyunsaturated fatty acid content. The biomass produced had a high thermal stability and could be considered safe food. The growth of crops in South Brazil occurred at lower rates due to low temperatures and luminous intensities, indicating the robustness of the microorganism in relation to these parameters. The synthesis of EPS by Spirulina sp. LEB-18 on a pilot scale occurred concomitantly with microalga growth, which was approximately 10 fold greater than the biomass productivity at 30 days of cultivation. The cultivation of Spirulina sp. LEB-18, under the conditions tested allows the simultaneous production heteropolymers with one high molecular weight fraction viii (polysaccharides) and another fraction of lower molecular mass (proteins). Moreover, due to the pseudoplastic behavior of the solutions and high thermal stability, the obtained EPS can be widely applied in several industrial sectors, thus determining its technological and marketing potentiality. Protein fractions of Spirulina biomass were identified: albumin (34.43%), gluteline (12.54%), globulin (1.73%) and prolamine (0.45%). The biomass proteins of Spirulina sp. LEB-18 presented minimal solubility (1.74%) at pH 3.0 and maximum solubility (89.48%) at pH 10.0, resulting in increase in the solubility of 98.05%. The protein extraction process of Spirulina sp. LEB-18 allowed to obtain protein isolate with approximately 74% of proteins with high thermal stability, facilitating the processability and favoring its application in biocomposite films obtained by casting. As the protein isolate concentration increased in the biocomposite matrix, the films presented a coarser and heterogeneous appearance, the coloration became darker, improving the ability to protect the contents of the packaging from light and improve the quality of packaged foods. No significant changes were observed in the maximum stress, elasticity and elongation at break between starch films and biocomposites obtained; however, the obtained biocomposite films may be suitable alternatives of films for food products sensitive to moisture, due to the lower vapor permeability of compared to the control film
|
|
6
|
-
WILTON DE JESUS DOS SANTOS
-
DESENVOLVIMENTO DE BLENDA COM MATRIZ DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE E FÉCULA DE ARARUTA (Maranta arundinacea) NATIVA E MODIFICADA PELO PROCESSO DE ACETILAÇÃO
-
Orientador : SAMUEL LUPORINI
-
MEMBROS DA BANCA :
-
DANILO HANSEN GUIMÃRES
-
HELIANILDES SILVA FERREIRA
-
JAIME SOARES BOAVENTURA FILHO
-
NADIA MAMEDE JOSE
-
SAMUEL LUPORINI
-
SIRLENE BARBOSA LIMA
-
Data: 06/09/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
A araruta (Maranta arundinacea) apresenta-se como uma fonte alternativa de matéria prima para a confecção de materiais termoplásticos, essa planta possui alto teor de amido que pode ser obtido com elevada pureza. A aplicação do amido nativo de araruta como matéria-prima na produção de polímeros tem demonstrado resultados interessantes apesar de algumas limitações devido seu caráter hidrofílico. A alta afinidade pela água é uma das características dos amidos nativos que dificulta seu processamento e aplicações. Nestes contextos, o presente trabalho tem por objetivo a propor a modificação química do amido de araruta, através do processo de esterificação, para obtenção de um material parcialmente hidrofóbico e desenvolvimento de blendas poliméricas a partir do amido modificado e o polietileno de alta densidade (PEAD). Os amidos foram modificados a partir de diferentes temperaturas de processo: ATC- 40 (40°C), ACT- 50 (50°C), ACT- 60 (60°C), ACT- 70 (70°C) e ACT- 80 (80°C). Os amidos modificados foram caraterizados quanto ao grau de substituição, análises térmicas, FTIR, DRX, RVA e MEV. A partir das caracterizações pode-se perceber que a modificação de fato ocorreu, para as sínteses à temperatura 40°C, 50°C, 60°C, 70°C e 80°C os graus de substituição foram respectivamente 0,31, 0,39, 0,53, 1,27 e 1,36. Em seguida preparou-se as blendas a partir dos amidos acetilados e o PEAD pelo processo de extrusão para formação dos pellets e termo prensagem para a avaliação das propriedades mecânicas. As blendas obtidas foram caracterizadas quanto às propriedades térmicas, resistência à tração, deformação específica, módulo de elasticidade e MEV. Por meio das caracterizações mecânicas (ensaios de Resistência à Tração) verificou-se que além de maior rigidez, a blenda confeccionada a partir do amido esterificado de araruta e PEAD apresentou também valores de tensão e deformação específica superiores aos da formulação à base do amido nativo de araruta com o PEAD. Com base nas caracterizações morfológicas (MEV), foi possível verificar que a formulação com o amido modificado de araruta apresentou uma melhor adesão interfacial com a matriz de PEAD.
-
Mostrar Abstract
-
Arrowroot (Maranta arundinacea) is an alternative source of raw material for the manufacture of thermoplastic materials. This plant has a high starch content that can be obtained with high purity. The application of arrowroot native starch as a raw material in polymer production has shown interesting results despite some limitations due to its hydrophilic character. The high affinity for water is one of the characteristics of native starches that makes its processing and applications difficult. In these contexts, the present work aims to propose the chemical modification of arrowroot starch, through the esterification process, to obtain a partially hydrophobic material and the development of polymeric blends from modified starch and high density polyethylene (HDPE). ). The starches were modified from different process temperatures: ATC-40 (40° C), ACT-50 (50° C), ACT-60 (60° C), ACT-70 (70° C) and ACT- 80 (80° C). Modified starches were characterized by degree of substitution, thermal analysis, FTIR, XRD, RVA and SEM. From the characterizations it can be seen that the modification actually occurred, for the syntheses at temperature 40° C, 50° C, 60° C, 70° C and 80° C the degrees of substitution were respectively 0.31, 0 , 39, 0.53, 1.27 and 1.36. Then the blends were prepared from the acetylated starches and the HDPE by the extrusion process for pellet formation and thermo pressing for the evaluation of the mechanical properties. The obtained blends were characterized by thermal properties, tensile strength, specific deformation, modulus of elasticity and SEM. The mechanical characterization (tensile strength tests) showed that in addition to greater stiffness, the blend made from esterified arrowroot starch and HDPE also presented higher stress and strain values than the native starch formulation. arrowroot with HDPE. Based on the morphological characterizations (SEM), it was possible to verify that the formulation with the arrowroot modified starch presented a better interfacial adhesion with the HDPE matrix.
|
|
7
|
-
EMANOEL IGOR DA SILVA OLIVEIRA
-
Nanoceluloses obtidas de fontes alternativas por hidrólise em meios ácidos sulfurados: Caracterização e aplicações em nanopapers e nanocompósitos
-
Orientador : NADIA MAMEDE JOSE
-
MEMBROS DA BANCA :
-
CARLOS ALBERTO CALDAS DE SOUSA
-
DANILO HANSEN GUIMÃRES
-
ISABEL CRISTINA RIGOLI
-
JAIME SOARES BOAVENTURA FILHO
-
NADIA MAMEDE JOSE
-
SILVANA MATTEDI E SILVA
-
Data: 29/11/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
Nanocelulose é um tipo de nanomaterial que tem sido extensivamente estudado na atualidade, em virtude de sua versatilidade, biodegradabilidade, disponibilidade e propriedades mecânicas, químicas e óticas diferenciadas. Tradicionalmente, a nanocelulose é obtida por hidrólise com ácidos inorgânicos fortes a partir de polpa celulósica de madeira, contudo há diversos meios ácidos capazes de hidrolisar a celulose de forma mais sustentável, bem como diversas fontes celulósicas alternativas, tais como os resíduos da agricultura, os recursos marinhos e os materiais processados pós consumo. Nesse trabalho, a casca do rambutan (Nephelium lappaceum), o papelão pós consumo e a alga marinha Ulva compressa foram utilizadas como fontes alternativas para obtenção de nanocelulose, em virtude de sua ampla disponibilidade regional/nacional. Foram utilizados três meios sulfurados distintos para hidrólise: o ácido sulfúrico (H2SO4), o líquido iônico aprótico hidrogenosulfato de 1-butil-3-metilimidazólio [Bmim][HSO4] e o líquido iônico prótico hidrogenosulfato de 2-hidroxietilamônio [HEA][HSO4]. Foram obtidas nanoceluloses com diferentes propriedades a depender da fonte celulósica, meio sulfurado e condições experimentais empregadas na hidrólise. Foram efetuadas caracterizações morfológicas, estruturais, espectroscópicas, eletroquímicas e térmicas nas nanoceluloses. De modo geral, nanoceluloses obtidas com H2SO4 apresentaram melhores propriedades para serem aplicadas em nanopapers e nanocompósitos, enquanto os líquidos iônicos se destacaram pela sua capacidade de recuperação. Foi possível obter nanocelulose esférica com [Bmim][HSO4], uma classe de materiais cujo interesse na literatura científica tem crescido ultimamente. [HEA][HSO4] foi utilizado pela primeira vez para obtenção de nanocelulose a partir da celulose microcristalina. O papelão demostrou ser uma fonte de alto teor celulósico e cristalinidade para obtenção de nanocelulose de alta qualidade, enquanto a alga marinha demonstrou ser uma fonte de nanocelulose com elevada razão de aspecto. A partir dessas nanoceluloses, foi possível obter nanopapers com boa transparência e baixa solubilidade em água – propriedades desejáveis para aplicação em eletrônica - bem como nanocompósitos de amido plastificado com propriedades mecânicas melhoradas, desejáveis em embalagens alimentícias. Além disso, algumas nanoceluloses demonstraram minimizar o processo de retrogradação dos filmes de amido, contribuindo para sua maior durabilidade. Os resultados obtidos demonstram que variadas fontes podem ser exploradas para a cadeia de suprimentos de nanocelulose, assim como variados tipos de líquido iônico. Espera-se com esse trabalho uma contribuição científica no sentido de tornar a Bahia e o Brasil polos produtores de nanocelulose, destacandose no segmento da nanotecnologia através da exploração de seu potencial agrícola, florestal e marítimo. nanopapers
-
Mostrar Abstract
-
Nanocellulose is a kind of material which has been widely studied nowadays, due its versatility, biodegradability, availability and mechanical, chemical and optical properties. By the traditional way, nanocellulose is achieved by hydrolysis with strong inorganic acids and cellulosic pulp got from wood, however there are many acidic mediums able to hydrolyze cellulose by a greener approach, as well so many alternative cellulosic sources, as agricultural wastes, marine resources and postconsume processed materials. In this work, rambutan peel (Nephelium lappaceum), post-consume cardboard and the seaweed Ulva compressa have evaluated as alternative sources to get nanocellulose due their high local and national availability. Three different sulphurous mediums have used to hydrolysis: sulphuric acid (H2SO4), the aprotic ionic liquid 1-butyl-3-methyl-imidazolium hydrogensulphate [Bmim][HSO4] and the protic ionic liquid 2hydroxylethylammonium hydrogensulphate [HEA][HSO4]. Nanocelluloses with different properties were achieved depending on cellulosic source, sulphurous mediums and experimental parameters used to hydrolysis. Morphological, structural, spectroscopic, electrochemical and thermal analysis were carried out. Nanocelluloses achieved by hydrolysis with H2SO4 showed better properties to be applied in nanopapers and nanocomposites, while the ionic liquids have highlighted by their recovery capability. It was possible to get spherical nanocellulose with [Bmim][HSO4], a new class of materials with increasing interesting by the scientific community. For the first time, [HEA][HSO4] has been used to nanocelullose extraction from microcrystalline cellulose. Cardboard showed to be a good source with high cellulose content and crystallinity suitable to provide high quality nanocellulose, while seaweed showed to be a source of nanocellulose with high aspect ratio. From these nanocelluloses, it was possible to prepare nanopapers with good transparencies and low solubility in water – suitable properties to electronic applications – as well to prepare nanocomposites of plasticized corn starch with improved mechanical properties, dealing with food packaging. Besides that, some nanocelluloses looks to decrease the unsuitable starch retrogradation process in films, increasing its lifetime. The results show that many sources can be exploited to nanocellulose supply chain, as well many kinds of ionic liquid. I hope this work contributes scientifically to turn Bahia and Brazil large producer polos of nanocellulose, standing out in the sector of nanotechnology by the exploitation of its agricultural, forestry and marine potential.
|
|
8
|
-
SAMIRA MARIA NONATO DE ASSUMPÇÃO
-
REAÇÃO DE OXIDAÇÃO DO HMF EM FDCA EM CATALISADORES DE PLATINA OU RUTÊNIO SUPORTADOS
-
Orientador : LUIZ ANTONIO MAGALHAES PONTES
-
MEMBROS DA BANCA :
-
JANICE IZABEL DRUZIAN
-
JEAN MARCEL RIBEIRO GALLO
-
JOSE MARIO FERREIRA JUNIOR
-
LUIZ ANTONIO MAGALHAES PONTES
-
SIRLENE BARBOSA LIMA
-
Data: 06/12/2019
-
-
Mostrar Resumo
-
O reaproveitamento sustentável de biomassa lignocelulósica, pautado no conceito de biorrefinaria, permite o desenvolvimento de bioprodutos de alto valor econômico. A bananicultura, apesar do curto ciclo vegetativo, acumula um grande excedente em resíduos ricos em carboidratos e disponíveis para serem reutilizado. Estes materiais são constituídos majoritariamente por celulose, lignina e hemicelulose. A celulose é um dos produtos de maior interesse e, quando hidrolisada disponibiliza uma fração rica em hexoses, principal fonte na síntese do hidroximetilfurfural (HMF). O ácido 2,5-furandicarboxílico (FDCA) é uma molécula plataforma que pode ser usada na síntese de fármacos ou na substituição do ácido tereftálico, usado para a produção de polímeros. O objetivo deste trabalho é a avaliação da reação de oxidação do HMF em FDCA sobre catalisadores de Platina e Rutênio suportados em materiais de diferentes funcionalidades químicas, visando o aproveitamento do pseudocaule de bananeira (PB) como fonte de HMF. As etapas consistem na produção de hexoses a partir do pré-tratamento do PB com 2% (m/v) NaOH à 80 °C por 1 h, seguida da hidrólise com 1% (v/v) H2SO4 à 200 °C por 2 h. O PB antes e após o pré-tratamento foi caracterizado por TGA/DTG, MEV, DRX e FT-IR. A desidratação da frutose em HMF ocorreu em reator batelada catalisada por Nb2O5 e NbOPO4 comerciais à 120 °C por 2 h. A reação de oxidação do HMF em FDCA ocorreu com catalisadores de Pt e Ru suportados em TiO2, SiO2 gel, carvão comercial (CA) e carvão obtido do caroço de açaí (CAK) em pH alcalino (pH=9, NaHCO3), 40 bar de ar sintético, 100 °C por 4 h. Os produtos das reações foram quantificados por CLAE a partir de curvas de calibração previamente construídas. Os catalisadores oxidativos foram sintetizados por impregnação úmida com teor de 5% do metal e caracterizados por FT-IR, MEV, DRX, TGA/DTA, Espectroscopia Raman, Isoterma de N2, RMN-H1, RMN-C13 e XPS. PB in natura mostrou 22,7% celulose, 19,08% hemicelulose e 17,2% lignina. O pré-tratamento alcalino removeu 64,5% lignina e 78,3% hemicelulose, mas preservou a celulose cristalina tipo I (nativa). Por isso, com a hidrólise ácida obteve-se conversão de 37,5% da celulose e rendimento de 32,1% em frutose e glicose. A desidratação da frutose com o catalisador de NbOPO4 mostrou maior rendimento em HMF 97,7% frente 87,8% com Nb2O5, devido a maior presença de sítios ácidos de BrØnsted. Os catalisadores Pt mostraram maior atividade catalítica que os impregnados com Ru. Os catalisadores de Pt suportados em CA e CAK possuem diferentes contribuições quanto a área de micro e mesoporoso e área superficial específica, mas com organização cristalina e estabilidade térmica similares. Ambos os materiais mostraram a presença de grupos hidroxila, quinona e éter na superfície mais externa, mas em diferentes proporções atômicas. Os materiais suportados em CA são mesoporosos e com baixa concentração atômica de grupos oxigenados (9%), o que levou ao menor desempenho na reação pelo bloqueio dos sítios pela adsorção de espécies. Os microporos nos catalisadores CAK associados a maior quantidade de grupos oxigenados (31%) levaram a um maior rendimento em FDCA. O catalisador Pt/CAK foi o mais ativo para esta reação com conversão de 100% em HMF e rendimentos de 93,6% FDCA e 3,3% FFCA. A reação ocorreu pela rota catalítica do HMFCA com a formação do gemdiol, promovido pH do meio. Os grupos funcionais do CAK apesar de não direcionarem a rota, facilitaram as etapas de desidrogenação do gemdiol aumentando o rendimento em FDCA.
-
Mostrar Abstract
-
The sustainable reuse of lignocellulosic biomass based on the concept of biorefinery allows the development of bioproducts of high economic value. The banana cultivation, despite the short vegetative cycle, accumulates a large surplus in residues, available for reuse and rich in carbohydrates. These materials consist mainly of cellulose, lignin and hemicellulose. Cellulose is one of the products of most interest and when the hydrolyzate provides a fraction rich in hexoses, main feedstock to the hydroxymethylfurfural (HMF) production. The furanic 2.5 dicarboxylic acid (FDCA) is a platform molecule that can be used in drug synthesis or as a substitute to the terephthalic acid, used for the production of polymers. The aim of this work is to evaluate the oxidation reaction of HMF in FDCA on platinum and ruthenium catalysts supported in materials of different chemical functionalities, employing the banana pseudostem (PB) as a source of HMF. The steps consist of the hexoses production from the PB pretreatment with 2% (w/v) NaOH at 80 °C for 1 h, followed by hydrolysis with 2% (v /v) H2SO4 at 200 °C for 2 h. PB before and after pretreatment was characterized by TGA/DTA, SEM, XRD and FT-IR. For the fructose dehydration in HMF was used Nb2O5 and NbOPO4 catalyst in a batch reactor at 120 ° C for 2 h. The oxidation reaction of HMF in FDCA employed Pt and Ru metals supported on TiO2, SiO2 gel, commercial carbon (CA) and açaí seed carbon (CAK) at alkaline pH (pH = 9, NaHCO3), 40 bar synthetic air, at 100 °C for 4 h. The reaction products were quantified by HPLC from previously constructed calibration curves. The catalysts were synthesized by wet impregnation with 5% metal content and characterized by FT-IR, SEM, XRD, TGA/DTA, Raman spectroscopy, N2 isotherm, H1-NMR, C13-NMR and XPS. In nature BP showed 22.7% cellulose, 19.08% hemicellulose and 17.2% lignin. Alkaline pretreatment removed 64.5% lignin and 78.3% hemicellulose, but preserved crystalline cellulose of type I (native). For this reason, acid hydrolysis led to the conversion of 37.5% of cellulose and 32.1% yield of fructose and glucose. The dehydration of fructose with NbOPO4 catalyst showed higher yield in HMF 97.7% compared to 87.8% with Nb2O5, due to the higher presence of Brønsted acid sites. In the oxidation reaction the Pt catalysts showed a higher catalytic activity that Ru catalysts. The carbon supports showed a different contribution in the micro and mesoporous area and surface area, but with similar crystalline structure and thermal stability. Both carbon materials indicated the presence of hydroxyls, quinones and ether on the surface, but with different atomic ratios. The catalysts supported on CA showed higher mesoporous character and lower contribution of oxygenated functional groups (9%), which led to the blockage of sites by species adsorption. The micropores in the CAK catalysts associated with a larger amount of oxygenated groups (31%) and led to a higher FDCA yield. The Pt/CAK catalyst was the most active for this reaction with 100% HMF conversion and yields of 93.6% FDCA and 3.3% FFCA. The reaction occurred by the catalytic route of the HMFCA promoted by alkaline pH with the gem-diol formation. Functional groups, although not directing the route, facilitated the dehydrogenation of gem-diol and increased the yield in FDCA.
|
|