PPGEQ PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA CENTRO DE TECNOLOGIA Telefone/Ramal: Não informado https://sigaa.sig.ufal.br/ppgeq
Dissertações/Teses

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2024
Dissertações
1
  • CLAUDIANA FERREIRA DA SILVA
  • SÍNTESE DE PONTOS QUÂNTICOS DE CARBONO A PARTIR DE BIOMASSAS NATURAIS PARA IMPLEMENTAÇÃO COMO FLUIDOS TRAÇADORES VERDES NA INDÚSTRIA PETROLÍFERA

     
     
  • Orientador : LEONARDO MENDONCA TENORIO DE MAGALHAES OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE LEANDRO DA SILVA DUARTE
  • LEONARDO MENDONCA TENORIO DE MAGALHAES OLIVEIRA
  • LIVIA MARIA DE OLIVEIRA RIBEIRO
  • SENDY MELISSA SANTOS DO NASCIMENTO
  • VANDERSON BARBOSA BERNARDO
  • Data: 16/02/2024

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  • O uso de precursores verdes para produção de biomateriais, é uma forma de aproveitamento de resíduos, agregando valor a materiais que seriam descartados. Tal perspectiva se suporta na natureza tóxica dos atuais fluídos usados para este fim. Embora a nanotecnologia ainda não seja muito empregada neste perfil de indústria, ela vem atraindo amplo interesse para desenvolvimento de pesquisas, principalmente os CQDs, em função de propriedades como boa estabilidade, propriedades ópticas, biocompatibilidade, ecologicamente viável e baixo custo. Este trabalho objetivou sintetizar Pontos Quânticos de Carbono (CQDs) ambientalmente amigáveis utilizando biorresíduos, para aplicação como fluidos traçadores em reservatórios de hidrocarbonetos. As cascas de banana da terra (Musa spp), da laranja pera (Citrus sinensis) e vagem de kapok (Ceiba pentandra), foram as matérias primas nas sínteses de carbonização hidrotérmicas dos CQDs, devido baixo custo, eficiência e ser ecológicos. As propriedades ópticas, estrutura química e grupos funcionais foram determinadas por caracterização como Espectroscopia Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Espectrofotometria Ultravioleta-Visível (UV-vis) e Espectroscopia de Fotoluminescência (PL) e Rendimento Quântico (RQ). Para análises de desempenho do material foram usados Tensiômetro Óptico (Ângulo de Contato), Teste de Compatibilidade e em Meios Porosos. Os resultados mostraram que os grupos funcionais em comum presentes nas amostras são O-H, N-H e C-N, favorecendo a solubilidade em água. Além disso, os CQDs apresentaram excelentes propriedades ópticas, como alta intensidade de emissão, boa estabilidade e longa vida útil. O rendimento quântico foi elevado, maior que 10%, um valor acima da média para materiais verdes, principalmente por não apresentarem dopagem adicional, assim têm-se um imenso potencial para rastreamento. O ângulo de contato da interação fluído – rocha, em rocha carbonática embebida por petróleo e pura (sem petróleo), mostrou que na rocha com óleo foram maiores que 90º para todas as amostras, e diminuíram ao longo do tempo de análise (30 min.). Entretanto, para rocha pura notouse que no início das análises, em todos CQDs, foram menores que 90º. Nos testes de compatibilidade usando soluções de salmoura e petróleo, os CQDs não interagiram com o petróleo e não há formação de fase adicional e o aumento de temperatura não há interferência significativa na emissão. A taxa de absorção das nanopartículas pelos diferentes meios porosos foram baixas, já que absorbância registrada no UV-vis foi alta, próxima a 0,1 e mesmo em baixa concentração ainda foi possível registrar a fluorescência. Considerando o exposto, as biomassas estudadas, apresentam um alto potencial para aplicação como fluidos traçadores em reservatórios de petróleo.

     

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2
  • LEANDRO MONTEIRO DOS SANTOS
  • Aplicação de estratégias para otimização do processo de tratamento de soro do leite em reator aberto por microalgas

  • Orientador : CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALBANISE ENIDE DA SILVA
  • BRIGIDA MARIA VILLAR DA GAMA
  • CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • Data: 19/03/2024

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  • A indústria de laticínios está em crescimento significativo em vários países devido à crescente demanda por leite e seus derivados, impulsionando o setor agrícola tanto em nações desenvolvidas quanto em desenvolvimento. Contudo, esse aumento na produção de laticínios acarreta consequências ambientais, como o consumo intensivo de recursos naturais, ocupação de terras e geração de efluentes altamente poluentes. Um desafio adicional surge com o soro do leite, um subproduto líquido resultante do processamento de laticínios, que requer tratamento e descarte adequados. Para abordar essas questões, diversas estratégias têm sido empregadas para tratar os efluentes da indústria de laticínios, incluindo processos biológicos aeróbicos e anaeróbicos, que se apresentam como alternativas promissoras. A tecnologia de tratamento biológico, especialmente por meio do uso de microalgas e durante o tratamento terciário (avançado), surge como uma opção promissora devido à sua eficiência na remoção de compostos orgânicos, e principalmente, nitrogênio e fósforo residuais do processo de tratamento secundário (principal) com custos operacionais reduzidos. Neste contexto, o presente estudo tem como objetivo analisar o processo de tratamento de soro do leite (após o tratamento principal) por microalgas visando a remoção de demanda química de oxigênio (DQO), nitrogênio total (NT) e fósforo total (FT) residuais buscando adequação aos padrões de lançamento exigidos pela legislação aplicando estratégias para otimização do processo (tempo de tratamento, modo semicontínuo, co-cultivo com fungo filamentoso e utilização de aeração de 1,5 vvm). O experimento foi conduzido utilizando a microalga Tetradesmus obliquus, bem como o co-cultivo com o fungo filamentoso Cuninghamella echinulata, combinado à aeração forçada em modo semicontínuo em reator aberto. Foram utilizadas duas cargas orgânicas C1 e C2 (~ DQO = 550 e 2200, NT =15 e 60 e FT = 5 e 20 mg.L-1, respectivamente), e portanto nomeou-se os experimentos com a microalga de CM1 e CM2, e para o co-cultivo com fungo de CMF1 e CMF2.  Evidenciou-se que o consórcio apresentou maior estabilidade e maior eficiência na remoção dos contaminantes em relação ao sistema de tratamento contendo apenas a microalga, e nas duas taxas de reposição volumétrica (TRV) de 40 e 60%, enquanto apenas 40% foram viáveis quando a microalga foi utilizada sozinha. Quanto à concentração residual de DQO, o CMF1 exibiu uma variação de DQO no intervalo de 62 a 88 mg.L-1, mantendo-se dentro dos limites estabelecidos pela norma da União Europeia (125 mg.L-1), enquanto CMF2 obteve uma DQO residual entre 165-250 mg.L-1 necessitando de outra etapa de tratamento para alcançar os padrões de lançamento, no entanto, a eficiência de tratamento foi elevada em ambos os casos (> 70%).  Em relação ao nitrogênio total, ambas as cargas orgânicas CMF1 e CMF2, obtiveram concentrações residuais entre 2-10 mg.L-1, se adequando aos padrões de lançamento da legislação europeia (10 mg.L-1). Por fim, para fósforo total, semelhantemente ao que ocorreu para DQO, CMF1 foi tratado eficientemente possuindo concentrações residuais entre 0,65-0,9 mg.L-1 atendendo a legislação europeia (entre 1-2 mg.L-1), enquanto para CMF2 os valores residuais se situaram entre 2-3,5 mg.L-1, mostrando necessidade de tratamento adicional. Isso levanta um questionamento, se nitrogênio total foi removido em ambas as cargas orgânicas, a DQO e o fósforo total podem não ter sido removidos pela limitação desse macrocomponente celular, logo estudar a relação DQO:N:P do efluente se mostra necessário em estudos posteriores. O peso seco celular obtido variou entre 300-900 mg.L-1, e pode ser utilizada para aplicações biotecnológicas. Por fim, durante o co-cultivo, houve um maior tamponamento do sistema com menor variação de pH, garantindo uma maior estabilidade do sistema.


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  • The dairy industry is experiencing significant growth in various countries due to the increasing demand for milk and its derivatives, propelling the agricultural sector in both developed and developing nations. However, this surge in dairy production has environmental consequences, such as intensive consumption of natural resources, land occupation, and the generation of highly polluting effluents. An additional challenge arises with milk whey, a liquid byproduct resulting from dairy processing, requiring proper treatment and disposal. To address these issues, various strategies have been employed to treat dairy industry effluents, including aerobic and anaerobic biological processes, which present promising alternatives. Biological treatment technology, particularly through the use of microalgae, especially during tertiary (advanced) treatment, emerges as a promising option due to its efficiency in removing organic compounds, notably residual nitrogen and phosphorus from the secondary (primary) treatment process, with reduced operational costs. In this context, the present study aims to analyze the milk whey treatment process (after primary treatment) by microalgae, targeting the removal of chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN), and total phosphorus (TP), seeking compliance with discharge standards required by legislation and applying optimization strategies for the process (treatment time, semi-continuous mode, co-cultivation with filamentous fungi, and the use of 1.5 vvm aeration). The experiment was conducted using the microalga Tetradesmus obliquus, as well as co-cultivation with the filamentous fungus Cunninghamella echinulata, combined with forced aeration in semi-continuous mode in an open reactor. Two organic loads were applied, C1 and C2 (~ COD = 550 e 2200, TN =15 e 60 and TP = 5 e 20 mg.L-1, respecctively), representing the experiments with microalga of CM1 and CM2, and for the co-cultivation with fungus of CMF1 and CMF2. It was evident that the consortium demonstrated greater stability and higher efficiency in contaminant removal compared to the treatment system containing only the microalga, at both volumetric replacement rates (VRR) of 40% and 60%, while only 40% was viable when the microalga was used alone. Regarding the residual COD concentration, CMF1 exhibited a COD variation in the range of 62 to 88 mg.L-1, staying within the limits established by the European Union standard (125 mg.L-1), while CMF2 obtained a residual COD between 165-250 mg.L-1, requiring another treatment step to achieve discharge standards; however, the treatment efficiency was high in both cases (> 70%). In terms of total nitrogen, both organic loads CMF1 and CMF2 obtained residual concentrations between 2-10 mg.L-1, complying with European legislation discharge standards (10 mg.L-1). Finally, for total phosphorus, similarly to COD, CMF1 was efficiently treated, with residual concentrations between 0.65-0.9 mg.L-1 meeting European legislation (between 1-2 mg.L-1), while for Ca, residual values ranged from 2-3.5 mg.L-1, indicating the need for additional treatment. This raises a question: if total nitrogen was removed in both organic loads, COD and total phosphorus may not have been removed due to the limitation of this cellular macrocomponent, hence studying the COD:N:P ratio of the effluent is necessary in subsequent studies. The obtained dry cell weight varied between 300-900 mg.L-1 and can be used for biotechnological applications. Finally, during co-cultivation, there was greater system buffering with less pH variation, ensuring greater system stability.

3
  • LARISSA NASCIMENTO LÔBO
  • OBTENÇÃO DE NANOLIGNINA A PARTIR DA CASCA E FIBRA DO COCO VERDE (Cocos sp.)

  • Orientador : RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • FRANCINE PIMENTEL DE ANDRADE
  • MÁRCIA ANDRÉA GOMES
  • RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • Data: 21/03/2024

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  • A lignina, segundo biopolímero mais abundante na natureza, desempenha papéis vitais nas plantas e possui propriedades atrativas para aplicações industriais. Diversos métodos de extração de lignina são mencionados, sendo a polpação acetossolv destacada por sua eficácia e sustentabilidade. Essa pesquisa teve como objetivo a obtenção de nanolignina a partir da lignina proveniente da casca e fibra do coco verde (Cocos nucifera) pelo método acetossolv. A pesquisa se iniciou com a coleta de resíduos de coco verde, comercializado nas imediações da Universidade Federal de Alagoas e sua preparação para a obtenção de farinha. A farinha foi então caracterizada quanto a extrativos totais, teor de cinzas, lignina, umidade, holocelulose, alfacelulose e hemicelulose. A polpação acetossolv foi realizada em duas etapas, variando condições de temperatura e presença ou não de extrativos. A lignina foi obtida por precipitação e posteriormente caracterizada através de análises químicas e morfológicas. O estudo abrangeu cinco etapas principais. A análise dos componentes primários da casca e fibra de coco demonstrou um teor de lignina de 40%, de celulose de 15,90% e hemicelulose de 15,86% situando-se dentro das faixas encontradas em outros estudos. A caracterização físico-química da farinha de coco verde revelou teores de extrativos entre 2,6 a 19,26%, umidade de 9,22 a 10,5%, cinzas de 0,98 a 5,12%, e proteínas entre 3,56 a 8,27%. Esses resultados indicam que a casca e fibra de coco verde são fontes ricas em lignina em comparação com outras biomassas lignocelulósicas. Ao avaliar os dados com referências anteriores, constatou-se que os resultados obtidos nesta dissertação se alinham com as tendências apresentadas em estudos anteriores sobre componentes primários e secundários do coco verde. Em seguida, a nanolignina foi produzida através de ultrassonicação. As características dos produtos obtidos foram analisadas, considerando a influência da temperatura e da presença de extrativos. Por fim, a nanolignina na melhor condição foi submetida a uma caracterização qualitativa e quantitativa abrangente. Os resultados revelaram um rendimento médio de 13,86%, com variações relacionadas à temperatura e tipo de biomassa. A pureza da lignina foi confirmada pelos teores de umidade, cinzas e lignina Klason, indicando valores consistentes. A análise termogravimétrica demonstrou estabilidade térmica da lignina, enquanto o FTIR revelou características típicas de lignina, como grupos cetona, estrutura aromática e metilação. A microscopia eletrônica de varredura destacou a formação de aglomerados e porosidades na lignina, sugerindo uma estrutura complexa. Esses resultados contribuem para uma compreensão abrangente da extração de lignina acetossolv e suas propriedades estruturais.


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  • Lignin, the second most abundant biopolymer in nature, plays vital roles in plants and possesses attractive properties for industrial applications. Various lignin extraction methods are mentioned, with acetosolv pulping being highlighted for its effectiveness and sustainability. This research aimed to obtain nanolignin from lignin derived from green coconut husk and fiber (Cocos nucifera) using the acetosolv method. The research began with the collection of green coconut residues, commercially available near the Federal University of Alagoas, and their preparation to obtain flour. The flour was then characterized for total extractives, ash content, lignin, moisture, holocellulose, alpha-cellulose, and hemicellulose. Acetosolv pulping was carried out in two stages, varying temperature conditions and the presence or absence of extractives. Lignin was obtained through precipitation and subsequently characterized through chemical and morphological analyses. The study comprised five main stages. Analysis of the primary components of coconut husk and fiber showed lignin content of 40%, cellulose content of 15.90%, and hemicellulose content of 15.86%, within ranges found in other studies. Physicochemical characterization of green coconut flour revealed extractives content ranging from 2.6 to 19.26%, moisture from 9.22 to 10.5%, ash from 0.98 to 5.12%, and proteins from 3.56 to 8.27%. These results indicate that green coconut husk and fiber are rich sources of lignin compared to other lignocellulosic biomasses. When comparing the data with previous references, it was found that the results obtained in this dissertation align with trends presented in earlier studies on primary and secondary components of green coconut. Next, nanolignin was produced through ultrasonication. The characteristics of the obtained products were analyzed, considering the influence of temperature and the presence of extractives. Finally, the nanolignin under the best condition was subjected to comprehensive qualitative and quantitative characterization. The results revealed an average yield of 13.86%, with variations related to temperature and biomass type. The purity of lignin was confirmed by moisture content, ash content, and Klason lignin content, indicating consistent values. Thermogravimetric analysis demonstrated the thermal stability of lignin, while FTIR revealed typical lignin characteristics such as ketone groups, aromatic structure, and methylation. Scanning electron microscopy highlighted the formation of clusters and porosities in lignin, suggesting a complex structure. These results contribute to a comprehensive understanding of acetosolv lignin extraction and its structural properties.

4
  • LARISSA RODRIGUES MACÁRIO
  • TRATAMENTO TERCIÁRIO DO SORO DO LEITE POR CO-CULTURA MICROALGA-LEVEDURA

  • Orientador : CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • ANA KARLA DE SOUZA ABUD
  • FRANCINE PIMENTEL DE ANDRADE
  • Data: 21/03/2024

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  • No Brasil, as fábricas de laticínios enfrentam desafios semelhantes, com o soro do leite, um subproduto da produção de queijo, sendo uma fonte significativa de resíduos poluentes devido à sua alta carga orgânica. Para lidar com isso, processos como a biorremediação, através de processos aeróbios (como lodo ativado) e anaeróbios (digestao anaeróbia) durante o tratamento secundário (principal). De modo a tratar os contaminantes que embora reduzidos no efluente ainda se encontram com valores acima aos padrões de descarte, utiliza-se o tratamento terciário (avançado ou de polimento). Nesse sentido, as microalgas podem ser usadas, e quando combinadas com outros microrganismos, como leveduras, potencializam o tratamento. Essa abordagem pela eficácia na remoção de nutrientes, principalmente nitrogênio e fósforo, além de diminuir a concentração da demanda química de oxigênio (DQO). Este estudo teve como objetivo avaliar o tratamento do soro do leite por meio do co-cultivo Tetradesmus obliquus e Saccharomyces cerevisiae em um reator coluna de bolhas em batelada aerado com 1,5 vvm  e 100 µmol m-2 s-1. Inicialmente, os experimentos operaram com diferentes concentrações de cargas orgânicas (300-400, 600-815, 1610 e 3240 mg L-1 para DQO, 8-47  para NT e 2,5-2,89, 5-6, 12 e 25 mg L-1 para FT) por 7 dias. Os resultados com o consórcio apresentaram maior eficiência de remoção, alcançando eficiências de remoção de 94,07% para DQO, 95,18% para fósforo total (FT) e 83,61% para nitrogênio total (NT). Quando a levedura foi utilizada, as eficiências máximas de remoção foram de 78,22%, 77,56% e 58,09% para DQO, NT e FT, respectivamente. Os valores residuais para as duas cargas orgânicas menores para os três parâmetros estiveram de acordo com os valores máximos estipulados pela legislação considerada. O crescimento da biomassa no consórcio foi maior que a levedura em monocultivo, com valores entre 72-380 m L-1, proporcionais as cargas orgânicas utilizadas. Percebeu-se que o sistema, o qual possuía uma relação DQO:N = 50 ficou limitado por nitrogênio, e por essa razão, em uma etapa posterior estudou-se relações DQO:N = 25 e 12,5, para as duas cargas orgânicas menores. Com as novas relações, de fato, foi verificado que a suplementação de nitrogênio potencializou o tratamento, no alcance dos mesmos parâmetros da etapa anterior, no entanto baixando o tempo de tratamento de 7 para 3 dias. Importante ressaltar, que o crescimento do lodo microbiano aumentou consideravelmente e que o pH pode ser controlado tranquilamente. Portanto, a biorremediação utilizando o consórcio microalga-levedura mostra uma boa viabilidade técnica para o tratamento terciário desse efluente de modo a atingir os padrões exigidos antes do seu lançamento em corpos hídricos.


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  • In Brazil, dairy factories face similar challenges, with whey, a by-product of cheese production, being a significant source of polluting waste due to its high organic load. To address this, processes such as bioremediation are employed, including aerobic processes (such as activated sludge) and anaerobic processes (anaerobic digestion) during secondary (primary) treatment. In order to treat contaminants that, although reduced in the effluent, still exceed discharge standards, tertiary (advanced or polishing) treatment is employed. In this regard, microalgae can be used, and when combined with other microorganisms such as yeast, they enhance treatment. This approach is effective in nutrient removal, primarily nitrogen and phosphorus, as well as reducing the concentration of chemical oxygen demand (COD). This study aimed to evaluate the treatment of whey through the co-cultivation of Tetradesmus obliquus and Saccharomyces cerevisiae in a batch bubble column reactor aerated at 1.5 vvm and 100 µmol m-2 s-1. Initially, experiments operated with different concentrations of organic loads (300-400, 600-815, 1610, and 3240 mg L-1 for COD, 8-47 for NT, and 2.5-2.89, 5-6, 12, and 25 mg L-1 for TP) for 7 days. Results with the consortium showed higher removal efficiency, achieving removal efficiencies of 94.07% for COD, 95.18% for total phosphorus (TP), and 83.61% for total nitrogen (TN). When yeast was used, maximum removal efficiencies were 78.22%, 77.56%, and 58.09% for COD, TN, and TP, respectively. Residual values for the two lower organic loads for the three parameters were in accordance with the maximum values stipulated by the legislation considered. Biomass growth in the consortium was higher than in yeast monoculture, with values ranging from 72-380 mL-1, proportional to the organic loads used. It was observed that the system, which had a COD:N ratio of 50, was limited by nitrogen, and for this reason, in a later stage, COD:N ratios of 25 and 12.5 were studied for the two lower organic loads. With the new ratios, it was indeed found that nitrogen supplementation enhanced treatment, achieving the same parameters as in the previous stage but reducing the treatment time from 7 to 3 days. It is important to note that microbial sludge growth increased considerably, and pH could be easily controlled. Therefore, bioremediation using the microalgae-yeast consortium demonstrates good technical feasibility for tertiary treatment of this effluent to meet the required standards before discharge into water bodies.

Teses
1
  • DANIELY CARLOS HENRIQUE
  • COMPÓSITO CQD-HDL PARA REMOÇÃO DE CORANTE CATIÔNICO EM SOLUÇÃO AQUOSA VIA ADSORÇÃO

  • Orientador : LUCAS MEILI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE URBAN BORBELY
  • CAMILA BRAGA DORNELAS
  • DANIEL PINTO FERNANDES
  • LIVIA MARIA DE OLIVEIRA RIBEIRO
  • LUCAS MEILI
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • SIMONI MARGARETI PLENTZ MENEGHETTI
  • Data: 11/03/2024

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  • Este estudo apresenta uma investigação abrangente sobre a síntese e caracterização de materiais compósitos constituídos por pontos quânticos de carbono (CQD) e hidróxidos duplos lamelares (HDL), e sua potencial aplicação no tratamento de água. Como forma de estudo e comparação, foram produzidos quatro materiais dois compósitos com adição de pontos quânticos de carbono (CQD) representados por H-HDL-CQD (Hidrotérmico com pontos quânticos de carbono) e CHDL-CQD (coprecipitação com ponto quântico de carbono) e dois HDLs sem os CQDs, (CHDL) e (H-HDL). Esses materiais foram submetidos a caracterizações usando diversas técnicas analíticas, incluindo DRX, FTIR, MEV, MET, RAMAN, adsorção/dessorção de N2 (BET) e pHpcz . Os resultados mostraram que o C-HDL-CQD produzido pelo método de coprecipitação foi sintetizado e que esse compósito possui estruturas mesoporosas, com valores de área superficial e diâmetro de poros maiores comparados com os outros materiais. A eficiência do C-HDL-CQD sintetizado como adsorvente de corantes, fármacos e do herbicida 2,4 D em soluções aquosas também foi avaliada. O estudo descobriu que o C-HDL-CQD exibiu capacidades adsortivas para o corante Azul de Metileno (AM). Os testes cinéticos mostraram fenômenos de adsorção rápida, que atingiram o equilíbrio entre 45 e 145 min. Os dados experimentais obtidos foram ajustados ao modelo de pseudo primeira-ordem, com capacidades de adsorção no equilíbrio de 6,50; 14,00 mg.g-1 e 8,00 mg.g-1 para concentrações iniciais de adsorvato de 25 e 50 mg.L-1 , respectivamente. As isotermas apresentaram comportamento similar ao modelo de Liu, caracterizado por uma hipótese que o adsorvente C-HDL-CQD é heterogêneo pela existência de diferentes sítios ativos e com diferentes energias livres. Testes experimentais adicionais indicaram que o aumento da força iônica desfavoreceu a adsorção de AM no adsorvente selecionado. A regeneração do adsorvente com adição de peroxido de hidrogênio (H2O2) mostrou uma eficiência significativa no desempenho após 6 ciclos de adsorção/dessorção, pois teve uma redução de adsorção de aproximadamente 20% até sexto ciclo. Após os testes com diferentes matrizes aquosas, a água deionizada apresentou melhor adsorção de AM, chegando a ser adsorvido a um percentual de 59,04%. No geral, este estudo destaca as aplicações potenciais de materiais compósitos no tratamento de águas residuais. A síntese bem-sucedida de materiais compósitos CQD/LDH fornece informações valiosas para o desenvolvimento de compósitos funcionais personalizados para a remoção de vários poluentes de soluções aquosas


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  • When in contact with water resources, some dyes, drugs and herbicides can cause serious damage to fauna and flora, also posing a risk to human beings. As a way to reduce the amount of these substances in the effluents, the present work aimed to synthesize and characterize the LDH/ZnAl composites with carbon quantum dots by co-precipitation and hydrothermal routes, maintaining a ratio of 2:1 ZnAL. for the removal of dyes, drugs and the herbicide 2,4 D in aqueous solution. As a means of study and comparison, four composite materials were produced with the addition of carbon quantum dots (CQD) represented by H-LDH/ZnAl-CO3-CQD (Hydrothermal with CQD) and C- LDH /ZnAl-CO3-CQD ( co-precipitation with CQD) and two LDH without the CQDs (C- LDH /ZnAl-CO3) and (H- LDH /ZnAl-CO3). Initially, affinity tests were carried out with the drugs (salicylic acid, 17 alpha methyltestosterone, caffeine, propranolol, rifampicin, diclofenac sodium, paracetamol and amoxicillin), 2.4 D herbicides and dyes (methyl orange, congo red, malachite green, fuchsin alkaline, acid fuchsin, rhodamine B, alizarin, methylene blue and safranine) using the four materials. Then, the best adsorbate and the best adsorbent material were defined and chosen, continuing the studies. The adsorbent agents were characterized via infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX) and point of zero charge (pHPCZ). In the affinity tests, the C- LDH /ZnAl-CO3-CQD, C- LDH /ZnAl-CO3 materials showed high removal efficiencies for the adsorbing Congo red and malachite green dyes (91.6% and 97.35%), ( 97.6%, and 98.68%), respectively. The materials H- LDH /ZnAl-CO3-CQD and H- LDH /ZnAl-CO3 obtained good adsorption for methyl orange, adsorbing 75.55% and 73.15%, respectively. In addition to orange, malachite green also had a good interaction with H- LDH /ZnAl-CO3, being removed 72.41%. The C- LDH /ZnAl-CO3 adsorbed 71.4% of the 2.4D herbicide, while the other materials had very little interaction. Both C- LDH /ZnAl-CO3-CQD and H- LDH /ZnAl-CO3-CQD did not have good results compared to H- LDH /ZnAl-CO3, which adsorbed 43.42% of salicylic acid, 70 .51% Rifampicin and 82.6% of sodium diclofenac and the C- LDH /ZnAl-CO3 which adsorbed 60.1% of rifampicin. In view of the results obtained with the dyes, initially, it was decided to work with C- LDH -ZnAl-CO3-CQD and methylene blue. Since C- LDH -ZnAl-CO3 did not show any interaction with blue reaching 0% removal and C- LDH -ZnAl-CO3-CQD at 32%. Then, several tests were carried out to study the influence of the main parameters that could influence the adsorptive process, such as the dosage of the adsorbent (0.05 to 0.5 g) and the pH of the solution (1 to 12.1) and concentration of the adsorbate (5 to 50 mg. L-1). The best adsorption result was obtained for 0.02 g, 25 mg concentration. L-1 and pH of the solution of 6.08.

2023
Dissertações
1
  • ELISA GABRIELA COSTA GOUVEIA
  • SÍNTESE E AVALIAÇÃO CATALÍTICA DA ZEÓLITA MORDENITA COM SISTEMA HIERÁRQUICO DE POROS NA PRESENÇA DE GLUTAMATO MONOSSÓDICO

  • Orientador : ANTONIO OSIMAR SOUSA DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO OSIMAR SOUSA DA SILVA
  • BRUNO JOSÉ BARROS DA SILVA
  • LUCAS MEILI
  • PAULO HENRIQUE LEITE QUINTELA
  • Data: 31/05/2023

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  • A mordenita é uma zeólita sintética com razão Si/Al relativamente alta, com valores entre 5 e 20, e que apresenta potencial na área de catálise em diferentes processos na indústria, como em reações de hidrocraqueamento, hidroisomerização e alquilação, devido à sua elevada acidez e estabilidade térmica. Contudo, a mordenita possui um sistema unidimensional de poros, o qual gera limitações difusionais aos sítios ativos. Para superar esse problema, a introdução de mesoporos é uma fácil abordagem. O presente trabalho promoveu o estudo de uma nova abordagem da síntese da zeólita mordenita utilizando o glutamato monossódico através do método hidrotérmico a 170 ºC em estufa com agitação de 60 rpm, em diferentes tempos de cristalização. As zeólitas foram caracterizadas por difratometria de raios X, espectroscopia de raios X por energia dispersiva, microscopia eletrônica de varredura, análises termogravimétricas, adsorção/dessorção de nitrogênio e dessorção de amônia à temperatura programada. As amostras selecionadas foram avaliadas nas reações de craqueamento de nhexano e do polietileno de ultra alto peso molecular. Os materiais foram obtidos com elevada cristalinidade, havendo incremento na razão Si/Al e decréscimo da densidade de sítios ácidos com o aumento do teor de do glutamato monossódico. As análises térmicas revelaram a completa remoção do sal aminoácido da estrutura das zeólitas após sua lavagem. As micrografias exibiram aglomerados de cristais de < 10 μm com geometria variável, havendo a desagregação parcial dos cristais com a utilização do glutamato. As medidas de adsorção/dessorção de nitrogênio indicaram, simultaneamente, uma melhoria nas micro e mesoporosidades para os materiais sintetizados com razão glutamato monossódico/alumina de 2 e 4, havendo um aumento de 8% e de até 33% no volume de microporos e mesoporos, respectivamente. Os testes catalíticos do craqueamento de n-hexano resultaram em uma maior tendência para a formação de olefinas. Menores valores de energia de ativação aparente foram obtidos para a degradação termocatalítica do polietileno de ultra alto peso molecular na presença das zeólitas, com uma redução percentual entre 19 e 36% em comparação ao polímero puro.


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  • Mordenite is a synthetic zeolite with a relatively high Si/Al ratio, with values between 5 and 20, which has potential in the field of catalysis in different industrial processes, such as hydrocracking, hydroisomerization and alkylation reactions, due to its high acidity and thermal stability. However, mordenite is generally considered a one-dimensional pore system, which causes diffusional limitations to the active sites. To overcome this issue, introducing mesopores is a facile approach. The present work promoted the study of a new approach to the synthesis of the mordenite zeolite using monosodium glutamate via hydrothermal method at 170 ºC in an oven with agitation of 60 rpm at different crystallization times. Zeolites were characterized by X-ray diffraction, X-ray energy dispersion spectroscopy, scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis, adsorption/desorption of nitrogen and temperature-programmed desorption of ammonia. The selected samples were evaluated in the n-hexane and ultra-high molecular weight polyethylene cracking reactions. The materials were obtained with high crystallinity, with the increment in the Si/Al ratio and decrease in the density of acid sites with the increase in the monosodium glutamate content. Thermal analysis revealed complete removal of the amino acid salt from the zeolite structure after washing. The micrographs showed crystal clusters of <10 μm with variable geometry and partial disaggregation of the crystals with the use of glutamate. Nitrogen adsorption/desorption measurements simultaneously indicated an improvement in micro and mesoporosity for the materials synthesized with monosodium glutamate/alumina ratio of 2 and 4, with an increase of 8% and up to 33% in the volume of micropores and mesopores, respectively. The catalytic tests of nhexane cracking resulted in a higher tendency for the formation of olefins. Lower values for the apparent activation energy were obtained in the thermocatalytic degradation of ultra-high molecular weight polyethylene in the presence of zeolites, with a percentage reduction ranging from 19 to 36% compared to pure polymer

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  • TAINÁ DE BORBOREMA HITA
  • DESENVOLVIMENTO DE MODELO DE INFERÊNCIA DE TETRACLORETO DE CARBONO EM UMA UNIDADE DE PRODUÇÃO DE MVC

  • Orientador : JOAO INACIO SOLETTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • JOAO BATISTA MAIA ROCHA NETO
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • SANDRA HELENA VIEIRA DE CARVALHO
  • JULIO INACIO HOLANDA TAVARES NETO
  • Data: 29/06/2023

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  • Na produção de Monocloreto de Vinila (MVC), o 1,2-Dicloroetano (1,2-DCE) deve passar por um processo de purificação, já que o processo de craqueamento de 1,2-DCE é altamente suscetível à inibição e deposição por traços de impurezas. Sua pureza é mantida em torno de 99,5 %peso/peso. Uma das impurezas com maior capacidade inibidora na reação de craqueamento é a presença de Tetracloreto de Carbono (CCl4). Assim sendo, o monitoramento da presença de CCl4 online na saída do processo de purificação do 1,2-DCE possibilita maior controle da reação de craqueamento, evita perdas de produção, possibilita uma otimização do processo, além de gerar um aumento do tempo de campanha dos fornos de craqueamento. A importância dessa análise em tempo real, a necessidade de controle dessa impureza e as dificuldades de manutenção dos instrumentos analíticos motivaram este trabalho para o desenvolvimento de um modelo de inferência da análise de CCl4. O modelo estatístico foi desenvolvido pelo método de aprendizado de máquina supervisionado, a partir das ferramentas da Aspen e Python. Os resultados obtidos indicam caminhos de variáveis de entrada para inferência da composição de CCl4, além de um modelo viável de analisador virtual.


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  • In the production of Vinyl Monochloride (MVC) the 1,2-Dichloroethane (1,2-DCE) must undergo a purification process, as the 1,2-DCE cracking process is highly susceptible to inhibition and deposition by traces of impurities. It must have a purity greater than 99.5 %wt/wt. One of the impurities with the greatest inhibiting capacity in the cracking reaction is the presence of Carbon Tetrachloride (CCl4). Therefore, having an online CCl4 measurement at the output of the 1,2-DCE purification process allows for greater control of the cracking reaction, avoids production losses, allows for an optimization of the process, in addition to generating a reduction in the campaign time of the cracking ovens. The importance of this real-time analysis, the need to control this impurity and the difficulties in maintaining the analytical instruments motivated the work of developing a model for inferring the analysis. The partial results obtained indicate paths of input variables for inference of the composition of CCl4, in addition to a viable virtual analyzer model so that these results can be included in the process control.

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  • BIANCA FERREIRA CONDE
  • VALIDAÇÃO NUMÉRICA DA PERCOLAÇÃO DE DERIVADOS DE PETRÓLEO EM MEIOS POROSOS UTILIZANDO O OPENFOAM

  • Orientador : RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LUCENA CAVALCANTE DE AMORIM
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • LEONARDO MENDONCA TENORIO DE MAGALHAES OLIVEIRA
  • LIVIA MARIA DE OLIVEIRA RIBEIRO
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • THAIS LOGETTO CAETITE GOMES
  • Data: 27/07/2023

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  • O estudo da percolação de fluidos em meios porosos é necessário em diversos processos para auxiliar na compreensão do comportamento do fluido dentro dos poros. É de suma importância para resolução de problemas relacionados aos casos de derramamentos de derivados de petróleo.  Este trabalho teve como objetivo realizar a validação numérica da percolação de derivados de petróleo em meios porosos utilizando o OpenFoam. Foi realizada uma série de simulações numéricas utilizando o programa OpenFoam e analisadas as características físico-químicas de amostras de óleo lubrifcantes automotivas. 


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  • The study of percolation of fluids in porous media is necessary in several processes to help understand the behavior of the fluid inside the pores. It is of paramount importance for solving problems related to cases of oil spills. This work aimed to carry out the numerical validation of the percolation of petroleum derivatives in porous media using OpenFoam. A series of numerical simulations were carried out using the OpenFoam program and the physicochemical characteristics of automotive lubricating oil samples were analyzed.

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  • WANDERSON DOS SANTOS CARNEIRO
  • ESTUDO DO PROCESSO DE AGLOMERAÇÃO DA CIANOBACTÉRIA Spirulina platensis EM LEITO FLUIDIZADO VISANDO APLICAÇÃO EM ÁREA ALIMENTÍCIA

  • Orientador : CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA KARLA DE SOUZA ABUD
  • CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • KACIANE ANDREOLA
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • Data: 31/07/2023

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  • Diante do intenso aumento de pesquisas com perspectiva para o desenvolvimento de fontes alimentares que sejam convencionais e que consigam atender a demanda da população, a cianobactéria Spirulina platensis tem se destacado devido as suas propriedades nutricionais, sendo fonte de proteínas, vitaminas, minerais, pigmentos, entre outros. Entretanto, essa cianobactéria na forma de pó apresenta partículas finas, o que leva a propriedades físicas indesejáveis, tais como baixa dispersão em líquidos e escoamento ruim, além de perdas de finos na manipulação, limitando a sua utilização industrial. O processo de aglomeração em leito fluidizado é utilizado para aumentar o tamanho de partículas finas, melhorando as propriedades físicas. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi estudar o processo de aglomeração da cianobactéria Spirulina platensis em leito fluidizado, a fim de melhorar as propriedades físicas do pó, bem como avaliar a qualidade do pó aglomerado. O estudo do processo foi realizado empregando-se um planejamento fatorial completo 22 com o intuito de identificar as possíveis melhorias em termos de processo, qualidade do produto e influência das variáveis operacionais no desempenho do processo. Os ensaios do planejamento foram realizados variando-se as condições operacionais de temperatura do ar de fluidização (65 °C - 85 °C) e vazão da solução ligante (1,5 mL/min - 3,5 mL/min), que foi uma solução de maltodextrina 30 %. As respostas avaliadas foram o rendimento do processo, a umidade, o tamanho médio das partículas (D50), a fluidez, o tempo de molhamento e a atividade de água. As informações estudadas revelaram um pó que mostrou crescimento das partículas, umidades abaixo de 15%, pós com escoamento caracterizado como razoável, melhoria no tempo de molhamento e atividade de água abaixo do valor de 0,65. Os pós também foram caracterizados quanto aos parâmetros de cor, obtendo diminuição nos parâmetros L* e b* e aumento no parâmetro a* e por fim, caracterizados na composição centesimal. Os resultados revelaram que as melhores condições do processo foram obtidas utilizando a temperatura do ar de fluidização de 85 °C e vazão de atomização de ligante de 2,5 mL/min e temperatura do ar de fluidização de 75 °C e vazão de atomização de ligante de 2,0 mL/min, sendo possível nessas condições obter rendimentos acima de 50%, bem como um pó aglomerado com alto teor de proteínas com valores acima de 56%, baixo teor de umidade (5,46% para a condição com temperatura de 85°C e 6,51%-7,4% para a condição com temperatura de 75°C) que estão dentro do limite tolerável estabelecido pela ANVISA, boa fluidez, aumento no tamanho médio de partículas em 3,5 vezes e melhoria no tempo de molhamento.



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  • In view of the intense increase in research with a perspective for the development of food sources that are conventional and that are able to meet the demand of the population, the cyanobacterium Spirulina platensis has stood out due to its nutritional properties, being a source of proteins, vitamins, minerals, pigments, between others. However, this cyanobacteria in powder form has fine particles, which leads to undesirable physical properties, such as low dispersion in liquids and poor flow, in addition to losses of fines in handling, limiting its industrial use. The fluidized bed agglomeration process is used to increase the size of fine particles, improving physical properties. Thus, the objective of this work was to study the agglomeration process of the cyanobacteria Spirulina platensis in a fluidized bed, in order to improve the physical properties of the powder, as well as to evaluate the quality of the agglomerated powder. The process study was carried out using a 22 full factorial design in order to identify possible improvements in terms of process, product quality and influence of operational variables on process performance. The planning tests were carried out varying the operating conditions of fluidization air temperature (65 °C - 85 °C) and binder solution flow rate (1,5 mL/min - 3,5 mL/min), which was a 30% maltodextrin solution. The responses evaluated were process yield, humidity, average particle size (D50), fluidity, wetting time and water activity. The information studied revealed a powder that showed particle growth, moisture below 15%, powders with flow characterized as reasonable, improvement in wetting time and water activity below the value of 0,65. The powders were also characterized according to the color parameters, obtaining a decrease in the L* and b* parameters and an increase in the a* parameter and finally, characterized in the centesimal composition. The results revealed that the best process conditions were obtained using a fluidization air temperature of 85 °C and a binder atomization flow rate of 2,5 mL/min and a fluidization air temperature of 75 °C and an atomization flow rate of binder of 2,0 mL/min, making it possible under these conditions to obtain yields above 50%, as well as an agglomerated powder with high protein content with values above 56%, low moisture content (5,46% for the condition with temperature of 85°C and 6,51%-7,4% for the condition with a temperature of 75°C) which are within the tolerable limit established by ANVISA, good fluidity, increase in the average particle size by 3,5 times and improvement in wetting time.

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  • LARISSA FARIAS QUEIROZ
  • Viabilidade de utilização de residuos de construção e demolição como adsorventes para aplicação no tratamento de águas contaminadas

  • Orientador : LUCAS MEILI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL PINTO FERNANDES
  • DANILO HENRIQUE DA SILVA SANTOS
  • LUCAS MEILI
  • POLLYANNA VANESSA DOS SANTOS LINS
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • Data: 10/08/2023

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  • O crescimento da urbanização e consequentemente da indústria de construção civil,
    desempenha um importante papel na economia mundial. No entanto, esse segmento é
    responsável pela promoção de importantes impactos ambientais relacionados,
    principalmente, a produção de grandes quantidades de resíduos sólidos que, somados
    aos problemas advindos do consumo excessivo de matérias-primas naturais, promovem
    importantes desafios para o desenvolvimento sustentável global. Para responder a esses
    desafios, o desenvolvimento de processos que possibilitem a reciclagem e/ou
    reutilização desses resíduos, consideradas as alternativas mais ecologicamente correta,
    vem sendo o principal objeto de estudo nesta área. Neste sentido, o presente trabalho
    pretende avaliar o potencial uso dos RCDs como material adsorvente no tratamento de
    águas contaminadas. Para tanto, um estudo bibliométrico e estudos de adsorção foram
    realizados. Os principais resultados da bibliometria indicam um crescimento
    significativo, nos últimos anos, do interesse pelo tema estudado, em todo mundo. Um
    total de 70 documentos, originárias de 31 países, foram recuperados. A China (26),
    destaca-se como o país mais produtivo. A rede de palavras-chaves utilizadas pelos
    autores indica que as publicações recuperadas tratam, principalmente, de aspectos
    relacionados a obtenção, tratamento e utilização dos resíduos de construção e demolição
    (RCD) na remoção de diferentes poluentes. A rota de síntese e a associação com outros
    materiais e/ou técnicas também foram retratadas nos trabalhos recuperados. Esses
    resultados constitui uma importante ferramenta para o direcionamento de futuras
    pesquisas sobre o tema. Para os ensaios de adsorção, o material foi tratado química e
    termicamente e testados quanto sua eficiência de adsorção. O material com melhor
    desempenho foi então caracterizado (FTIR, DRX, MEV, TG e EDX) e utilizado nos
    ensaios de adsorção. Os testes cinéticos mostram que uma taxa de adsorção de 0,065
    mg/min, nos primeiros 120 minutos, posteriormente foi diminuindo com o tempo,
    chegando a 0,026 mg/min, até equilíbrio da capacidade de adsorção em 5 horas. Os
    dados experimentais obtidos apresentaram melhor ajuste para o modelo de Elovich com
    capacidade de adsorção de 8 mg/g. Para as isotermas, o modelo de Sips é o que melhor
    se ajusta. Os estudos termodinâmicos indicam que a reação é espontânea, e o
    processo é endotérmico. Através dos testes de regeneração uma eficiência máxima de
    regeneração de 65%, aproximadamente, foi alcançada quando utilizado 100 mmol/L de
    H2O2 na presença de Fe2+ durante um período de 4h. Estes resultados evidenciam o alto
    potencial da utilização dos RCDs como material adsorvente.


  • Mostrar Abstract
  • The growth of urbanization and, consequently, the construction industry plays an important role in the global economy. However, this sector is responsible for significant environmental impacts, mainly related to the production of large quantities of solid waste, which, combined with issues arising from excessive consumption of natural raw materials, pose significant challenges for global sustainable development. To address these challenges, the development of processes that enable recycling and/or reutilization of these waste materials, considered the most environmentally friendly alternatives, has been the main focus of study in this field. In this context, this work aims to evaluate the potential use of construction and demolition waste (CDW) as adsorbent material in the treatment of contaminated water. To achieve this, a bibliometric study and adsorption experiments were conducted. The main results of the bibliometric analysis indicate a significant growth in interest in the studied topic worldwide in recent years. A total of 70 documents from 31 countries were retrieved, with China (26) standing out as the most productive country. The keyword network used by the authors indicates that the recovered publications mainly address aspects related to the acquisition, treatment, and utilization of construction and demolition waste (CDW) for the removal of various pollutants. The synthesis route and the combination with other materials and/or techniques were also depicted in the retrieved works. These results constitute an important tool for guiding future research on the subject. In the adsorption tests, the material was chemically and thermally treated, and its adsorption efficiency was tested. The material with the best performance was then characterized (FTIR, XRD, SEM, TG, BET, and EDX) and used in the adsorption experiments. The kinetic tests showed an adsorption rate of 0.065 mg/min during the first 120 minutes, which then decreased over time, reaching 0.026 mg/min until reaching adsorption equilibrium after 5 hours. The experimental data obtained showed a better fit to the Elovich model with an adsorption capacity of 8 mg/g. For the isotherms, the Sips model provided the best fit. Thermodynamic studies indicated that the reaction is spontaneous, and the process is exothermic. Through the regeneration tests, a maximum regeneration efficiency of approximately 65% was achieved when using 100 mmol/L of H2O2 in the presence of Fe2+ for a period of 4 hours. These results demonstrate the high potential of using CDW as adsorbent material.

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  • KÉSSYA JAYNE GONÇALVES DE ARAÚJO
  • ELABORAÇÃO DE NANOFLUIDOS DE CaO A PARTIR DA CONCHA DO SURURU (Mytella falcata) ENCONTRADO EM ALAGOAS, PARA APLICAÇÃO EM RECUPERAÇÃO AVANÇADA DE PETRÓLEO (EOR)

     
     
  • Orientador : LEONARDO MENDONCA TENORIO DE MAGALHAES OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE LEANDRO DA SILVA DUARTE
  • LEONARDO MENDONCA TENORIO DE MAGALHAES OLIVEIRA
  • LIVIA MARIA DE OLIVEIRA RIBEIRO
  • SAMUEL TEIXEIRA DE SOUZA
  • VANDERSON BARBOSA BERNARDO
  • Data: 17/11/2023

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  • Duas preocupações permeiam o futuro próximo, meio ambiente e energia. Estima-se que a demanda global por energia deverá aumentar em 50% dentro dos próximos anos, assim como a demanda de produtos derivados do petróleo. No entanto, a disponibilidade de petróleo encontra-se em declínio, e as técnicas atuais conseguem recuperar entre 20 e 40% apenas, deste óleo nos reservatórios, atraindo grande interesse para tecnologias que possam melhorar o fator de recuperação. O processo de recuperação avançada de petróleo (Enhanced oil recovery - EOR), tem como objetivo aumentar a eficiência de deslocamento em níveis microscópico e macroscópico, utilizando métodos especiais que podem ser, químicos, térmicos ou biológicos, quando os convencionais demonstram um baixo fator de recuperação. Este trabalho tem como objetivo analisar a produção de microfluidos para utilização em EOR, aumentando o fator de recuperação em reservatórios maduros. Foram produzidos microfluidos utilizando microparticulas de óxido de cálcio oriundas de conchas de sururu, Mytella falcata, provenientes de descarte irregular no estado de alagoas, as quais foram dispostas nas concentrações de 0,5%, 0,1%, 0,05% m/m, aplicada a técnica de dois passos para a produção, onde primeiro é produzido a nanopartícula em forma de pó e só após são dispersa no fluido base, nas concentrações necessárias. Os microfluidos produzidos foram avaliados em termos de composição superficial, avaliação de ângulo de contato, alteração de condutividade, eficiência de recuperação em um ensaio de inundação de meio poroso simulado. Os resultados indicam principalmente alteração na molhabilidade do sistema na análise de ângulo de contato , por meio da avaliação da gota de microfluido em contato com a amostra de rocha saturada, foi observado que a uma concentração de, 0,05% teve uma queda no ângulo de 41,95°; a 0,1% o ângulo caiu 36,57° , e a 0,5% uma queda de 44,12°, diferente de quando foi utilizado apenas a água destilada em contato com a superfície saturada da rocha, que ficou em torno de 34°. Observando também uma alteração da condutividade do fluido base, o qual apresentou aumento de acordo com a concentração utilizada de microparticulas, saindo de 0,0 mS/cm da água destilada pura, para 8,6 mS/cm na concentração de 0,5%, 3,5 mS/cm a uma concentração de 0,1% e 1,42 mS/cm a uma concentração de 0,05%, já para a eficiência de recuperação de óleo, obteve-se um aumento de até 8,5% na taxa de recuperação, o que demonstra seu potencial para recuperação de petróleo.

     
     

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Teses
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  • RAISA AMORIM SACRAMENTO
  • MATERIAIS DE SÍLICA MESOPOROSA MODELADAS COM SACAROSE PARA ADSORÇÃO DE CO2

  • Orientador : ANTONIO OSIMAR SOUSA DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO OSIMAR SOUSA DA SILVA
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • LEONARDO MENDONCA TENORIO DE MAGALHAES OLIVEIRA
  • JOHNNATAN DUARTE DE FREITAS
  • PAULO HENRIQUE LEITE QUINTELA
  • Data: 30/03/2023

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  • A captura e o armazenamento de dióxido de carbono (CO2) têm sido indicado como uma eficaz estratégia para reduzir as emissões desse gás de maior impacto no efeito estufa. Diversos estudos têm se voltado para a aplicação de materiais de sílica mesoporosa em processos de adsorção de CO2. E o SBA-15 tem se destacado como agente de captura de CO2 graças ao seu grande volume e diâmetro de poros e alto desempenho térmico e hidrotérmico. Em contrapartida, a síntese desses materiais ainda tem um alto custo devido à complexidade no processamento de obtenção do tetraetilortosilicato e o uso de surfactantes sintéticos para a modelagem desses materiais. O objetivo do presente trabalho foi a síntese de materiais de sílica mesoporosa, utilizando o silicato de sódio (Na2SiO3) como fonte de sílica e a sacarose como modelador de estrutura, para a adsorção de CO2. Os materiais foram sintetizados com sacarose em diversas razões molares (0, 0,3, 1, 2 e 3) em relação a sílica (SiO2). As estruturas de sílica mesoporosa foram preparadas e caracterizadas por análises termogravimétricas (TG/DTG) e adsorção de nitrogênio a -196°C, confirmando a formação de uma estrutura de sílica mesoporosa e mostrando que o aumento da composição de sacarose durante a síntese resultou no aprimoramento das propriedades estruturais e texturais desses materiais. As amostras preparadas com maior composição de sacarose obtiveram os melhores resultados de área superficial, 322 e 343 m2 ∙g-1, e diâmetro de poros, 7 e 9 nm, respectivamente. Os resultados obtidos nos ensaios de adsorção mostraram que as estruturas sintetizadas com a sacarose se correlacionaram melhor com o modelo cinético de Elovich, indicando que a quimissorção é uma etapa limitante da velocidade do processo de adsorção de CO2 desses materiais. Os adsorventes preparados com maior composição de sacarose apresentaram as melhores capacidades de adsorção, 44,37 e 47,81 mg.g-1, respectivamente, atingindo capacidade de adsorção superior a outras estruturas de sílica mesoporosa.


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  • The capture and storage of carbon dioxide (CO2) has been indicated as an effective strategy to reduce the emissions of this gas with the greatest impact on the greenhouse effect. Several studies have focused on the application of mesoporous silica materials in CO2 adsorption processes. And SBA-15 has stood out as a CO2 capture capture agent to its large pore volume and diameter and high thermal and hydrothermal performance. However, the synthesis of these materials still has a high cost due to the complexity in the processing to obtain tetraethylorthosilicate and the use of synthetic surfactants to model these materials. The objective of the present work was the synthesis of mesoporous silica materials, using sodium silicate (Na2SiO3) as a silica source and sucrose as a structure modeler, for the adsorption of CO2. The materials were synthesized with sucrose in different molar ratio (0, 0,3, 1, 2 e 3) in relation to silica (SiO2). The structures of mesoporous were prepared and characterized by thermogravimetric analysis (TG/DTG) and nitrogen adsorption at -196°C, confirming the formation of a mesoporous silica structure and showing that increasing sucrose composition during synthesis resulted in improved properties and textures of these materials. The samples prepared with higher sucrose composition obtained the best results obtained the best results for surface area, 322 and 343 m2 ∙g-1, and pore diameter, 7 and 9 nm, respectively. The results obtained in the adsorption tests found that the structures synthesized with sucrose correlated better with the Elovich Kinetic model, indicating that chemisorption is a rate-limiting step in the CO2 adsorption process of these materials. The adsorbents prepared with higher sucrose composition showed better adsorption capacities, 44.37 and 47.81 mg.g-1, respectively, reaching adsorption capacity superior to other mesoporous silica structures.

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  • RAFAELA GABRIEL
  • ESTUDO DOS EFEITOS DE AGITAÇÃO E MISTURA NO PROCESSO DE SÍNTESE DOSHIDRÓXIDOS DUPLOS LAMELARES (HDLs) E OTIMIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIDIODIESEL

     

  • Orientador : LUCAS MEILI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GABRIELA SILVEIRA DA ROSA
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • KLEBER JEAN LEITE DOS SANTOS
  • LIVIA MARIA DE OLIVEIRA RIBEIRO
  • LUCAS MEILI
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • Data: 31/03/2023

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  • O processo de agitação e mistura compreende a determinação de parâmetros mecânicos e de dimensionamento dos reatores, tais como: velocidade de agitação, tipos de impelidores, chicanas, entre outros. Tais características são determinantes na promoção da transferência de massa e energia para o sistema. A síntese por coprecipitação dos hidróxidos duplos lamelares (HDLs), argilas pertencentes à classe de nanopartículas minerais, é governada pelas etapas de nucleação e crescimento dos cristais diretamente associada à eficiência do processo de mistura e dispersão dos  reagentes.Todavia, na literatura não há nenhum estudo específico sobre esses efeitos e o que eles implicam para a formação dos HDLs.Devido essa lacuna existente, este trabalho apresenta como proposta o estudo variáveis de processo em um reator batelada, para a síntese dos HDLs por coprecipitação. O estudo foi realizado aplicando um planejamento fatorial 23, avaliando-se a influência das variáveis de processo: velocidade de agitação (200 e 1000 rpm), tempo de agitação (2 e 18 h) e presença ou ausência de chicanas, tendo como resposta a quantidade de HDL produzida e a conversão em biodiesel (aplicação).Além disso foram avaliadas as características químicas e estruturais dos materiais produzidos. Em linhas gerais, as variáveis de processo influenciaram na conversão embiodiesel (39,6 97,4 %),e naquantidade (51,9480,81 g) e características estruturais dos HDLs, como cristalinidade, tamanho do cristalito (70,99174,79 nm), área superficial (69,8197,62 m2/g) e outras.Com o resultado do primeiro planejamento, foi realizada o estudo de otimização da produção de biodiesel com o melhor HDL (na forma de óxidos mistos) que serviu como catalisador da reação de transesterificação. Para tanto, foi aplicado um planejamento composto central com as variáveistempo (0,32 a 3,68 h), quantidade de catalisador (1,29 a 9,70 %) e razão molar óleo/álcool (1:6,5 a 1:17,04). Sendo as condições otimizadaspara otempo, catalisador e razão molariguais a 2,95 h,7,77% e 1:16, respectivamente.Além disso, foi avaliado a estabilidade dos catalisadores formados por óxidos mistos/HDLs que demonstraram atividade satisfatória por até 4 ciclos.


  • Mostrar Abstract
  • The stirring and mixing process comprises the determination of mechanical parameters and sizing of the reactors, such as: stirring speed, types of impellers, baffles, among others. Such characteristics are crucial in promoting mass and energy transfer to the system and are associated with tank configurations. Process variables are commonly studied to define design and scale-up criteria for complex mixtures, such as processes that crystallize. The synthesis by coprecipitation of lamellar double hydroxides (HDLs), clays belonging to the class of mineral nanoparticles, is governed by the steps of nucleation and crystal growth, directly associated with the efficiency of the mixing and dispersion process of the reagents. However, in the literature there is no specific study on these effects and what they imply for the formation of LDH. Due to the lack of this information, this work proposes the study of mechanical parameters (process variables) in a batch reactor, for the synthesis of LDH by the coprecipitation method at variable pH. The study was carried out by evaluating the influence of the following process variables: stirring speed (200, 600 and 1000 rpm), stirring time (2, 10 and 18 h) and presence or absence of baffles, in response to the planning the structural and morphological characteristics of LDH. The evaluation of parameters should serve as a basis for improving the characteristics of LDH such as crystallinity, porosity and phase purity. In this sense, efforts are directed towards improving synthesis processes and optimizing the production of LDH and ensuring robustness and safety in industrial applications. In general terms, mechanical variables had an influence on the structural characteristics of HDLs, with significant changes in viscosity, density, yield (23.15 - 34.61%), crystallinity and crystallite size (70.99 - 174.79 nm).

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  • FRANCINE PIMENTEL DE ANDRADE
  • Uso de microalga e fungos filamentosos no tratamento de efluentes industriais (soro do leite e água produzida de petróleo)

  • Orientador : CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA KARLA DE SOUZA ABUD
  • CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • CRISTINA FERRAZ SILVA
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • Data: 09/05/2023

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  • Este trabalho teve como objetivo obter informações sobre o uso de microalgas e o cocultivo de microalgas com outros microrganismos (bactérias, fungos filamentosos e leveduras) no tratamento de águas residuais, especificamente o efluente da indústria de laticínios, soro de leite, e petróleo, denominado água produzida. Para isso, uma revisão da literatura em relação ao cultivo em sistema aberto revelou informações sobre a capacidade de remover contaminantes (principalmente Demanda Química de Oxigênio (DQO), Nitrogênio Total (TN) e Fósforo Total (TP) presentes em efluentes industriais por microalgas e seus consórcios com outras grupos microbianos. Os consórcios microalga-bactéria são utilizados principalmente devido à grande capacidade de remover matéria orgânica das bactérias e melhor assimilação de nitrogênio e fósforo pelas microalgas. Por outro lado, linhas de pesquisa utilizando o consórcio de microalgas com leveduras e os fungos têm ganhado atenção, primeiro porque as leveduras podem acumular um alto teor lipídico, assim como as microalgas, podendo assim ser utilizadas, por exemplo, na produção de biodiesel, e no caso dos fungos filamentosos para aumentar a capacidade de efluentes tratamento com moléculas orgânicas complexas (o poder metabólico dos fungos é superior ao das microalgas) e ajuda no processo de colheita da biomassa microalgal. Mas é reconhecido que as aplicações biotecnológicas para esses dois grupos podem ser ampliadas, portanto, pesquisas são necessárias. O tipo de biorreator e modo de operação influenciam significativamente no processo de tratamento de efluentes usando microalgas. Assim, uma revisão sobre os modos de operação mostrou que cultivos em batelada e batelada alimentada apresentam menores riscos de contaminação, enquanto os modos contínuo e semicontínuo maiores taxas de produtividade. Combinando o uso de efluentes, reatores e modo de operação que atendam as necessidades nutricionais e ambientais para o cultivo de microalgas, taxas de remoção de DQO, nitrogênio e fósforo podem ser superiores a 90%. Foi desenvolvido um modelo cinético para descrever a remoção simultânea de carbono orgânico, nitrogênio e fósforo, e o crescimento microbiano no tratamento de águas residuais utilizando microalgas, aplicando o modelo de ordem n para o consumo de contaminantes, Monod (um substrato limitante) e Silva e Cerqueira (múltiplos substratos) para o crescimento microbiano, os resultados demonstraram a capacidade desses modelos em predizer o comportamento do tratamento de diferentes efluentes industriais. Também foi realizado procedimento experimental, no qual o cultivo da microalga Tetradesmus obliquus no tratamento de soro de leite em lagoas abertas foi avaliado através de experimentos realizados em diferentes cargas orgânicas (0,5-4% v/v) e intensidades luminosas (25-200 µmol m-2 s-1). Conseguiu-se remover eficientemente demanda química de oxigênio (DQO), nitrogênio e fósforo com taxas maiores que 80% nas maiores intensidades luminosas (25-200 µmol m-2 s-1) em todas as cargas orgânicas analisadas, com destaque para as menores (0,5 e 1% v/v) por possuírem concentração de contaminantes final de acordo com a legislação. Além disso, uma revisão da literatura sobre o tratamento biológico da água produzida de petróleo foi realizada, e mostrou-se que existem poucos trabalhos publicados quando comparado com outros efluentes, principalmente pela característica desse efluente, como substâncias xenobióticas, alto teor de óleos e graxas e alta salinidade. Nesse sentido, os processos físicos e químicos são mais utilizados, embora sejam mais eficazes quando a água tratada é utilizada para reinjeção nos poços, mas devido à alta salinidade e à presença de compostos tóxicos, sugere-se a biorremediação do efluente quando a água produzida pode ser utilizada para outros fins nobres como por exemplo a irrigação. Foram encontrados estudos utilizando bactérias, microalgas, fungos filamentosos e leveduras, sendo os dois primeiros os de maior destaque, mas mostrando potencialidade e necessidade de mais estudos com os outros grupos microbianos. Nesse sentido, foram conduzidos experimentos de tratamento de água produzida em um reator de coluna de bolhas utilizando o co-cultivo de microalgas (Tetradesmus obliquus) e fungos filamentosos (Aspergillus niger, Penicillium oxalicum e Cunninghamella echinulata). A espécie C. echinulata alcançou maiores taxas de remoção de TOG (90-95%), inicialmente com 312-2500 mg L-1, sendo mais eficientes que as microalgas para esse parâmetro. Em diferentes concentrações de salinidade (5-50 g L-1), a T. obliquus manteve-se viva até 25 g L-1, enquanto o fungo C. echinulata cresceu em todas as concentrações de salinidade e removeu TOG com taxas entre (80-95%). Por fim, o co-cultivo T. obliquus-C. echinulata removeu até 63,4 e 36,58% de nitrogênio e fosforo, com concentrações iniciais entre 50-150 e de 30 mg L-1, respectivamente.


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  • This work aimed to obtain information regarding the use of microalgae and the co-cultivation of microalgae with other microorganisms (bacteria, filamentous fungi and yeasts) in the treatment of wastewater, specifically the dairy wastewater, and petroleum produced water. For this, a literature review regarding open system cultivation revealed information about the ability to remove contaminants (mainly Chemical Oxygen Demand (COD), Total Nitrogen (TN) and Total Phosphorus (TP)) present in industrial effluents by microalgae and their consortia with other microbial groups. Microalgae-bacteria consortia are used mainly due to the great capacity to remove organic matter from bacteria and better assimilation of nitrogen and phosphorus by microalgae. On the other hand, lines of research using the consortium of microalgae with yeasts and filamentous fungi have gained attention, first because yeasts can accumulate a high lipid content, as well as microalgae, and can therefore be used, for example, in the production of biodiesel, and in the case of filamentous fungi to increase the capacity of effluent treatment containing molecules complex organic compounds (the metabolic power of fungi is superior to that of microalgae) and helps in the process of harvesting microalgal biomass. But it is recognized that the biotechnological applications for these two groups can be expanded, therefore, research is necessary. The type of bioreactor and mode of operation significantly influence the effluent treatment process using microalgae. Thus, a review of the operating modes showed that batch and fed-batch cultivations present lower risks of contamination, while the continuous and semi-continuous modes have higher productivity rates. Combining the use of effluents, reactors and mode of operation in conjoint with the nutritional and environmental requirements, can reach removal rates for COD, nitrogen and phosphorus greater than 90%. After, a kinetic model was developed to describe simultaneous removal of organic carbon, nitrogen and phosphorus, and microbial growth in wastewater treatment using microalgae, applying the n-order model for contaminant consumption, Monod (a limiting substrate) and Silva and Cerqueira (multiple substrates) for microbial growth. The results demonstrate the ability of these models to predict the treatment behavior of different industrial effluents. Additionally, an experimental procedure was performed, in which the cultivation of the microalgae Tetradesmus obliquus in the treatment of whey in open ponds was evaluated through experiments carried out at different organic loads (0.5-4% v/v) and light intensities (25- 200 µmol m-2 s-1). It was possible to efficiently remove COD, nitrogen and phosphorus with rates greater than 80% at higher light intensities (25-200 µmol m-2 s-1) in all analysed organic loads, with emphasis on the lower ones (0.5 and 1% v/v) because they have a final concentration of contaminants in accordance with the legislation. In addition, a literature review on the biological treatment of oil produced water was carried out, and it was shown that there are few published works when compared to other effluents, mainly due to the characteristic of this wastewater, such as xenobiotic substances, high oil and grease content, and high salinity. In this sense, physical and chemical processes are more applied, although they are more effective when the treated water is used for reinjection in the wells, but due to the high salinity and the presence of toxic compounds, it is suggested the bioremediation of the effluent when the water produced it can be used for other noble purposes such as irrigation. Studies using bacteria, microalgae, filamentous fungi and yeasts were found, the first one being the most prominent, but showing the potential and need for further studies with other microbial groups. In this sense, experiments were conducted to treat produced water in a bubble column reactor using the co-culture of microalgae (Tetradesmus obliquus) and filamentous fungi (Aspergillus niger, Penicillium oxalicum and Cunninghamella echinulata). The species C. echinulata achieved higher TOG removal rates (90-95%), initially with 312-2500 mg L-1, being more efficient than microalgae for this parameter. At different salinity concentrations (5-50 g L-1), and T. obliquus remained alive up to 25 g L-1, while the fungus C. echinulata grew at all salinity concentrations and removed TOG at rates between (80-95%). Finally, the co-culture of T. obliquus-C. echinulata removed up to 63.4 and 36.58% of nitrogen and phosphorus, with initial concentrations between 50-150 and 30 mg L-1, respectively.

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  • TARSILA SANTOS DA SILVA
  • SÍNTESE, CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÃO DE HIDRÓXIDOS DUPLOS LAMELARES A PARTIR DE RESÍDUOS DE ALUMÍNIO

  • Orientador : SIMONI MARGARETI PLENTZ MENEGHETTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO OSIMAR SOUSA DA SILVA
  • LIVIA MARIA DE OLIVEIRA RIBEIRO
  • LUCAS MEILI
  • PAMELA MARGARITA SEPULVEDA
  • PAULO ANSELMO ZIANI SUAREZ
  • SIMONI MARGARETI PLENTZ MENEGHETTI
  • Data: 25/05/2023

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  • Uma das indústrias mais importantes e estratégicas que produzem resíduos perigosos, é a de produção de alumínio. O alumínio é o terceiro elemento mais abundante da Terra e, o segundo metal mais utilizado depois do ferro. Devido a reciclagem e reutilização inadequadas dos resíduos de alumínio, grandes quantidades destes materiais são descartados em aterros sanitários, apresentando riscos à saúde, a ecologia e a segurança devido à sua toxicidade e alta inflamabilidade. Estas questões estão impulsionando o desenvolvimento de novos métodos econômicos e ecologicamente corretos de reutilização dos resíduos de alumínio. A produção de Hidróxidos Duplos Lamelares (HDLs) usando resíduos de alumínio pode ser alcançada através da lixiviação dos íons Al3+, na forma de hidróxido, seguida por reação com os íons divalentes. Os íons de alumínio podem ser extraídos por dissolução do resíduo em meio alcalino ou ácido. Este trabalho teve como objetivo a síntese e caracterização dos HDLs produzidos a partir dos resíduos de esquadrias de alumínio. As sínteses dos HDLs foram realizadas pelos métodos de co-precipitação e tratamento hidrotérmico, mantendo uma proporção 3:1 de Mg/Al. O estudo das propriedades estruturais dos HDLs sintetizados foi realizada através de espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX), espectroscopia de absorção no infravermelho (FT-IR), difração de raios-X (DRX), termogravimetria (TGA) e área superficial específica (BET). Os comprimentos de ondas do FT-IR referentes aos grupos químicos do HDL sintetizados não divergiram sendo o insumo o hidróxido de alumínio comercial ou oriundo das esquadrias de alumínio. Os difratogramas de raios X dos HDLs produzidos indicaram picos característicos dos materiais do tipo hidrotalcita, apresentando picos de difração mais intensos para o HDL sintetizado a partir do tratamento hidrotérmico. A partir da equação de Scherrer observou-se um aumento de tamanho do cristalito com a elevação da temperatura de síntese. A análise termogravimétrica procedeu pela perda de água adsorvida entre as camadas, seguida pela desidroxilação das lamelas com liberação de água, apresentando diferentes valores na perda de massa para as condições de síntese estudadas. Os HDLs obtidos apresentaram isotermas do tipo IV e presença de histerese do tipo H3, o que evidencia a existência de estruturas mesoporosas. A área superficial e o diâmetro de poros variaram de 27,66 m2/g a 96,08 m2/g e 36 Ǻ à 39 Ǻ, respectivamente. A partir dos resultados obtidos é possível verificar que o HDL produzido a partir do resíduo de alumínio apresenta potencial para futuras aplicações nas áreas de catálise e adsorção. 


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  • One of the most important and strategic essential industries is the aluminum production. Aluminum is the third most abundant element on Earth and the second most used metal after iron. Inappropriate recycling and reuse of aluminum waste, large amounts of these materials are disposed of in landfills, facing health, ecology and safety risks due to their toxicity and high flammability. These issues are driving the development of new cost-effective and ecologically sound methods of reusing aluminum waste. The production of Lamellar Double Hydroxides (LDH) using aluminum residues can be achieved through the leaching of Al3 + ions, in the form of hydroxide, followed by reaction with the divalent ions. Aluminum ions can be extracted by dissolving the residue in an alkaline or acidic medium. This work had as objective the synthesis and characterization of LDHs obtained from the residues of aluminum frames. The syntheses of LDHs were carried out by the co-treatment and hydrothermal treatment methods, maintaining a 3:1 ratio of Mg/Al. Infrared absorption spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetry (TGA) and specific surface area (BET). The FT-IR wavelengths referring to the synthesized HDL chemical groups did not diverge, the input being commercial aluminum hydroxide or coming from aluminum frames. The X-ray diffractograms of LDHs with indicated peaks characteristic of materials of the hydrotalcite type, which are more intense diffraction elements for the LDH synthesized from the hydrothermal treatment. From the Scherrer equation, an increase in the crystallite size was observed with the increase in the synthesis temperature. A thermogravimetric analysis proceeds by the loss of water adsorbed between the layers, followed by the dehydroxylation of the coverslips with water release, different values in the loss of mass for the studied synthetic conditions. The LDHs obtained showed type IV and the presence of type H3 hysteresis, which evidences the existence of mesoporous structures. The surface area and pore diameter range from 27.66 m2/g to 96.08 m2/g and 36 Ǻ to 39 Ǻ, respectively. From the results obtained, it is possible to verify that LDH produced from aluminum waste has potential for future applications in the areas of catalysis and adsorption. 

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  • TACIANA CARNEIRO CHAVES
  • Codigestão anaeróbia de vinhaça e melaço de cana-de-açúcar para produção de H2

  • Orientador : RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • DAYANA DE GUSMAO COELHO
  • EDUARDO LUCENA CAVALCANTE DE AMORIM
  • FERNANDA SANTANA PEITER
  • LUCAS MEILI
  • RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • Data: 23/10/2023

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  • A utilização de resíduos industriais contendo carboidratos, lipídeos e proteínas em abundância representa uma fonte alternativa de energia renovável que vem ganhando destaque na atualidade. Os resíduos da agroindústria sucroalcooleira, a exemplo da vinhaça e do melaço de cana-de-açúcar, são ricos em matéria orgânica e, portanto, quando submetidos ao processo de digestão anaeróbia podem ser convertidos em hidrogênio, ácidos orgânicos e metano. Mantendo-se o controle de parâmetros operacionais específicos é possível inibir a formação de metano e favorecer a produção apenas de H2 e/ou ácidos. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi utilizar a cofermentação de vinhaça e melaço visando a produção de hidrogênio. Para isto, numa primeira fase (F1), baseado no planejamento experimental de mistura Simplex Lattice foram realizados testes em batelada para avaliar os efeitos sinérgicos e/ou antagônicos da vinhaça (V) e do melaço (M) em busca da melhor composição percentual dos substratos (V100/M0 = R1, V75/M25 = R2, V50/M50 = R3, V25/M75 = R4, V0/M100 = R5) que resultasse na máxima produção de H2 e que utilizasse a maior porcentagem possível de vinhaça, por ser este o substrato que na indústria sucroalcoooleira é o resíduo final do processo e de grande impacto ambiental. A partir da melhor condição verificada em F1, foi implementada uma segunda fase (F2), também em reatores batelada. Foram testadas a influência da concentração inicial em termos de demanda química de oxigênio (DQO 6 e 9 g/L), a temperatura (T entre 35 e 45 °C) e o pH inicial (5,5 e 6,5) com base num planejamento fatorial completo (23). Nesta fase, foram avaliadas cinco variáveis resposta, sendo três obtidas a partir do ajuste dos dados ao modelo de Gompertz Modificado (potencial máximo de produção - P, taxa máxima de produção - Rm e duração da fase lag - ʎ). As outras variáveis dependentes foram a taxa de produção volumétrica (VHPRDQOapl) e o rendimento volumétrico de hidrogênio (VHYDQOapl). Em F1, os resultados mostraram que o uso de vinhaça em 75% ou mais causou instabilidade na produção de H2. Foram obtidos os valores máximos de 595,63 mL-H2/g-DQOapl e 50,63 mL-H2/(g-DQOapl.d), ambos verificados na condição V50/M50, que, de acordo com o teste de Tukey, foram resultados estatisticamente semelhantes aos observados em V25/M75 e V0/M100. A vinhaça e o melaço interagiram sinergicamente nas misturas. Modelos quadráticos altamente significativos (p ≤ 0,05) e com bons ajustes foram obtidos para o rendimento (R2 = 0,98) e a taxa de produção de H2 (R2 = 0,92). Em F2, com a composição inicial da alimentação fixa em 50% de cada substrato, foram registrados os valores máximos de P (925,05 mL-H2), Rm (1,24 mL-H2/h), VHYDQOapl (1,56 L-H2/g-DQOapl) e VHPRDQOapl (54,98 mL-H2/g-DQOapl/d)na condição de menor temperatura e maiores DQO e pH. A fase lag durou de 0,00 horas (6 g/L, pH 6,5 e 35 °C) a 36,30 horas (9 g/L, pH 5,5 e 45 °C). O pH foi o fator mais influente e de efeito positivo sobre as variáveis respostas, exceto sob ʎ que apresentou a temperatura como fator de maior influência e o pH com efeito negativo. A temperatura revelou efeito influente negativo sobre as respostas, exceto sob ʎ. O efeito da DQO foi significativamente positivo para P, Rm e ʎ, mas de influência desprezível em relação a VHY e VHPR. Foram obtidos modelos lineares significativos e bem ajustados para relacionar os fatores DQO, pH e T com cada resposta, todos com R2 > 0,9.


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  • The use of industrial waste containing abundant carbohydrates, lipids and proteins represents an alternative source of renewable energy that is gaining prominence today. Waste from the sugar and alcohol agroindustry, such as vinasse and sugar cane molasses, are rich in organic matter and, therefore, when subjected to the anaerobic digestion process, they can be converted into hydrogen, organic acids and methane. By maintaining control of specific operational parameters, it is possible to inhibit the formation of methane and favor the production of only H2 and/or acids. In this context, the objective of this study was to use the co-fermentation of vinasse and molasses to produce hydrogen. To this end, in a first phase (F1), based on the experimental design of the Simplex Lattice mixture, batch tests were carried out to evaluate the synergistic and/or antagonistic effects of vinasse (V) and molasses (M) in search of the best percentage composition of substrates (V100/M0 = R1, V75/M25 = R2, V50/M50 = R3, V25/M75 = R4, V0/M100 = R5) that resulted in maximum H2 production and used the highest possible percentage of vinasse, for This is the substrate that in the sugar and alcohol industry is the final residue of the process and has a great environmental impact. Based on the best condition observed in F1, a second phase (F2) was implemented, also in batch reactors. The influence of the initial concentration in terms of chemical oxygen demand (COD 6 and 9 g/L), temperature (T between 35 and 45 °C) and initial pH (5.5 and 6.5) were tested based on in a complete factorial design (23). At this stage, five response variables were evaluated, three of which were obtained from adjusting the data to the Modified Gompertz model (maximum production potential - P, maximum production rate - Rm and duration of the lag phase - ʎ). The other dependent variables were the volumetric production rate (VHPRDQOapl) and the volumetric hydrogen yield (VHYDQOapl). In F1, the results showed that the use of vinasse at 75% or more caused instability in H2 production. Maximum values of 595.63 mL-H2/g-DQOapl and 50.63 mL-H2/(g-DQOapl.d) were obtained, both verified in the V50/M50 condition, which, according to the Tukey test, these were results statistically similar to those observed at V25/M75 and V0/M100. Vinasse and molasses interacted synergistically in the mixtures. Highly significant (p ≤ 0.05) quadratic models with good fits were obtained for yield (R2 = 0.98) and H2 production rate (R2 = 0.92). In F2, with the initial composition of the feed fixed at 50% of each substrate, the maximum values of P (925.05 mL-H2), Rm (1.24 mL-H2/h), VHYDQOapl (1.56 L-H2/g-DQOapl) and VHPRDQOapl (54.98 mL-H2/g-DQOapl/d) in the condition of lower temperature and higher COD and pH. The lag phase lasted from 0.00 hours (6 g/L, pH 6.5 and 35 °C) to 36.30 hours (9 g/L, pH 5.5 and 45 °C). pH was the most influential factor with a positive effect on the response variables, except under ʎ, which presented temperature as the most influential factor and pH with a negative effect. Temperature revealed a negative influential effect on responses, except under ʎ. The effect of COD was significantly positive for P, Rm and ʎ, but had negligible influence in relation to VHY and VHPR. Significant and well-adjusted linear models were obtained to relate the COD, pH and T factors with each response, all with R2 > 0.9.

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  • RODRIGO DE OLIVEIRA FARIAS
  • PIRÓLISE DA INFLORESCÊNCIA DO COQUEIRO PARA PRODUÇÃO
    DE FENÓIS E CARVÃO ATIVADO

  • Orientador : JOAO INACIO SOLETTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO MARTINS DE OLIVEIRA JUNIOR
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • LAIZA CANIELAS KRAUSE
  • MOZART DALTRO BISPO
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • SANDRA HELENA VIEIRA DE CARVALHO
  • Data: 31/10/2023

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  • A cultura do coco tem grande relevância econômica na Ásia-Pacífico e Brasil. Devido à alta quantidade de fibras e resíduos gerados, pesquisadores tem dado atenção especial a agregação de valor nesses materiais. Dentre eles, algumas biomassas como a inflorescência do coqueiro têm sido pouco pesquisadas. Utilizando a tecnologia de pirólise, resíduos da cultura do coco podem ser transformados tanto em combustíveis líquidos (bio-óleo) quanto sólidos (carvão). No caso do carvão, pode-se ainda utilizá-lo como adsorvente. Neste trabalho, biomassas da inflorescência do coqueiro foram pirolisadas. Efeitos da temperatura de pirólise (290–710 °C) e taxa de aquecimento (2–58 °C∙min-1) foram avaliados. Um planejamento composto central rotacional foi desenvolvido para identificar efeitos de interação dessas variáveis. Rendimento dos produtos (biocarvão, gás e bio-óleo) e concentração de fenol no bio-óleo foram as variáveis de resposta investigadas. Metodologia de superfície de resposta foi utilizada para otimizar a concentração de fenol. Além disso, a biomassa e o bio-óleo foram caracterizados por análises de termogravimetria, termogravimetria derivada e cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas. Temperatura e taxa de aquecimento mostraram efeitos significativos nas respostas. Um modelo linear foi adequado para rendimento em gás, enquanto modelos quadráticos se adequaram às outras respostas. Uma análise de trade-off entre rendimento de bio-óleo e concentração de fenol detectou valores ótimos de 42,8% e 46,9 mg∙g-1 a 530 ºC e 10,0 ºC∙min-1. Compostos fenólicos corresponderam a 77,8% da área total do bio-óleo baseado nos resultados da cromatografia. O carvão produzido através da pirólise da inflorescência a 650 ºC e 10 ºC∙min-1 foi ativado quimicamente com K2CO3 e aplicado na remoção de azul de metileno em soluções aquosas. O carvão produzido foi caracterizado através das técnicas de ponto de carga zero, FTIR, TG/DTG, DRX, BET, MEV e CHNS. Foram realizados experimentos para avaliar a cinética de adsorção usando concentrações de adsorbato de 25 mg∙L-1, 50 mg∙L-1 e 100 mg∙L-1. O carvão da inflorescência do coqueiro teve ponto de carga zero de 7,8, enquanto o carvão ativado teve ponto de carga zero de 5,8. Observou-se no FTIR grupos funcionais como metílicos, metilênicos, alquil, carbonila e aromáticos. A análise termogravimétrica revelou três zonas de degradação relacionadas à perda de massa da hemicelulose, celulose, lignina e outros componentes orgânicos. Na difração de raio-X, não foram observados picos de celulose nos carvões, indicando conversão durante a pirólise. A análise de área superficial mostrou que o carvão in natura teve uma área superficial de 113,000 m²∙g-1, enquanto o carvão ativado teve uma área de 515,345 m²∙g-1. As análises de CHNS foram semelhantes a carvões provenientes de fibra de coco. O modelo de pseudossegunda ordem foi o mais adequado para os ajustes dos dados cinéticos. O modelo de SIPS representou melhor as isotermas no estudo de equilíbrio, e os parâmetros termodinâmicos indicaram que a adsorção é endotérmica, espontânea para as temperaturas de 30 ºC e 40 ºC e não espontânea para as temperaturas de 50 ºC e 60 ºC. Portanto, o carvão ativado produzido se apresentou como um bom material adsortivo alternativo para o tratamento de águas contaminadas com azul de metileno.


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  • The coconut crop has great economic relevance in Asia-Pacific and Brazil. Due to the high amount of fibers and waste generated, researchers have given special attention to adding value to these materials. Among them, some biomasses such as coconut inflorescence have been little researched. Using pyrolysis technology, coconut crop residues can be transformed into both liquid (bio-oil) and solid (coal) fuels. In the case of coal, it can also be used as an adsorbent. In this work, coconut inflorescence biomasses were pyrolyzed. Effects of pyrolysis temperature (290–710 °C) and heating rate (2–58 °C∙min-1) were evaluated. A rotatable central composite design was developed to identify interaction effects of these variables. Yield of products (biochar, gas and bio-oil) and concentration of phenol in bio-oil (Cphenol) were the response variables investigated. Response surface methodology was used to obtain optimal phenol concentration. Furthermore, the biomass and bio-oil were characterized by analysis of thermogravimetry, derived thermogravimetry and gas chromatography coupled to mass spectrometry. Temperature and heating rate showed significant effects on responses. A linear model was suitable for gas yield, while quadratic models were suitable for the other responses. A trade-off analysis between bio-oil yield and phenol concentration detected optimal values of 42.8% and 46.9 mg∙g-1 at 530 ºC and 10.0 ºC∙min-1. Phenolic compounds accounted for 77.8% of the total bio-oil area based on the chromatography results. The charcoal produced by inflorescence pyrolysis at 650 ºC and 10 ºC∙min-1 was chemically activated with K2CO3 and applied to remove methylene blue in aqueous solutions. The coal produced was characterized using point of zero charge, FTIR, TGA/DTG, XRD, BET, SEM and CHNS techniques. Experiments were carried out to evaluate the adsorption kinetics using adsorbate concentrations of 25 mg·L-1, 50 mg·L-1 and 100 mgL-1. Coconut inflorescence charcoal had a point zero charge of 7.8, while activated charcoal had a point of zero charge of 5.8. Functional groups such as methyl, methylene, alkyl, carbonyl and aromatic groups were observed in the FTIR. Thermogravimetric analysis revealed three zones of degradation related to the weight loss of hemicellulose, cellulose, lignin and other organic components. In X-ray diffraction, no cellulose peaks were observed in the coals, indicating conversion during pyrolysis. Surface area analysis showed that raw charcoal had a surface area of 113.000 m²·g-1, while activated carbon had 515,345 m²·g-1. CHNS analyzes were similar to coals from coconut fiber. The pseudo-second order model was the most suitable for kinetic data adjustments. The SIPS model better represented the isotherms in the equilibrium study, and the thermodynamic parameters indicated that the adsorption is endothermic and spontaneous in 30 ºC and 40 ºC, although it is non-spontaneous in 50 ºC and 60 ºC. Therefore, the activated carbon produced was a good alternative adsorptive material for the treatment of water contaminated with methylene blue.

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  • GEORGIA NAYANE SILVA BELO GOIS
  • Codigestão do caldo de capim elefante BRS-Capiaçu com efluente de suinocultura visando a produção de metano

  • Orientador : EDUARDO LUCENA CAVALCANTE DE AMORIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • EDUARDO LUCENA CAVALCANTE DE AMORIM
  • FERNANDA SANTANA PEITER
  • LIVIA MARIA DE OLIVEIRA RIBEIRO
  • NORMA CANDIDA DOS SANTOS AMORIM
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • Data: 16/11/2023

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  • A biomassa lignocelulósica e resíduos da agropecuária ricos em carboidratos, lipídeos e proteínas são fontes promissoras para produção de energia renovável que vêm crescendo atualmente na área da produção de biocombustíveis. Analisando o mercado agrícola e industrial brasileiro, observa-se a crescente produção de capim elefante e o consumo de carne suína. O caldo do capim elefante e o efluente de suinocultura, por apresentar elevados índices de carboidrato e nitrogênio, podem representar uma combinação favorável para o processo de codigestão anaeróbia visando a produção de biogás. O objetivo deste estudo foi realizar a codigestão do capim elefante (BRS-Capiaçu) (CC) e efluente de suinocultura (ES) visando a produção de metano. Com isto, foi aplicado em uma primeira etapa (E1) o planejamento de mistura Simplex Lattice em reatores de bancada em modo batelada. Diferentes proporções da mistura (CC0/ES100, CC20/ES80, CC40/ES60, CC60/ES40, CC80/ES20, CC100/ES0) foram avaliadas por meio dos ajustes aos modelos lineares e quadráticos. Na segunda etapa (E2), foi utilizado um planejamento experimental 23 com condições onde variou-se (DQOapl;CNaHCO3;CC/ES%) F14;0;20/80, F28;0;20/80, F34;0,2;20/80, F48;0,2;20/80, F54;0;40/60, F68;0;40/60, F74;0,2;40/60, F88;0,2;40/60 para avaliar o modelo linear. Na E1, os resultados mostraram eficiência de remoção de carboidratos entre 42 e 72,48%, de DQO entre 18,78 e 53,82% e de SVT entre 34,81 e 54,78%. A codigestão foi favorável para produção de CH4, foram obtidos os valores máximos de 3921,90 mL-CH4/g-DQOapl e 98,11 mL-CH4/(g-DQOapl.d), ambos observados na condição CC20/ES80. O modelo quadrático teve o melhor ajuste (R2 iguais a 0,92 e 0,94 para o rendimento e a taxa de produção de metano, respectivamente) e verificou-se que houve uma interação sinérgica entre si. Já na segunda etapa (E2), o modelo linear obteve melhor ajuste (R2 iguais a 0,92 e 0,88) para o potencial máximo e a fase lag. O sistema apresentou um melhor resultado em comum referente a remoção de DQO, carboidratos e SVT no reator F8 (8gDQO/L;0,2gNaHCO3/g;40:60%), com 76,09, 95,08 e 75,97%, respectivamente. Assim, conclui-se que a condição ótima encontrada na segunda etapa (E2), consistiu em uma concentração de DQO de 8gDQO/L, 0,2gNaHCO3/g de bicarbonato de sódio e % de composição de substrato de 40:60. Alcançando um potencial máximo de 3387,70 mL-CH4 e uma taxa máxima de 2,12 mL-CH4/h e uma fase lag de 310 h.


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  • Lignocellulosic biomass and agricultural residues rich in carbohydrates, lipids and proteins are promising sources for the production of renewable energy that are currently growing in the area of biofuel production. Analyzing the Brazilian agricultural and industrial market, there is a growing production of elephant grass and the consumption of pork. The juice of elephant grass and the effluent of swine farming, for presenting high levels of carbohydrate and nitrogen, can represent a favorable combination for the process of anaerobic codigestion aiming at the production of biogas. The objective of this study is to carry out the co-digestion of elephant grass (BRS-Capiaçu) (CC) and swine effluent (ES) to produce methane. With this, in a first step (E1) the experimental design of the Simplex Lattice type was applied in benchtop reactors in batch mode. Different proportions of the mixture (CC0/ES100, CC20/ES80, CC40/ES60, CC60/ES40, CC80/ES20, CC100/ES0) were evaluated by adjusting the linear and quadratic models. In E1, the results showed carbohydrate removal efficiency between 42.00 and 72.48%, COD between 18.78 and 53.82% and SVT between 34.81 and 54.78%. Co-digestion was favorable for the production of CH4, maximum values of 3921.90 mL-CH4/g-CODapl and 98.11 mL-CH4/(g-DQOapl.d) were obtained, both observed in the CC20/ES80 condition. The reactors CC40/ES60, CC60/ES40 showed similar results among themselves 3432.70 mL-CH4/g-CODapl and 3446.69 mL-CH4/g-CODapl, respectively. The quadratic model had the best fit (R2 equal to 0.92 and 0.94 for yield and methane production rate, respectively). The second stage (E2) will also be carried out in batch reactors, aiming at the production of methane, where the effect of the initial substrate concentration (COD), alkalizing concentration (NaHCO3) and the two best CC/ES compositions verified in E1.
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  • NADJANE LEITE DOS SANTOS TELLES
  • Influência do inóculo na produção de hidrogênio a partir de resíduo de cervejaria artesanal

  • Orientador : EDUARDO LUCENA CAVALCANTE DE AMORIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA SANTANA PEITER
  • ANTONIO PEDRO DE OLIVEIRA NETTO
  • EDUARDO LUCENA CAVALCANTE DE AMORIM
  • RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • Data: 12/12/2023

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  • O desenvolvimento tecnológico e as mudanças nos hábitos das pessoas vêm aumentando a necessidade global por energia e tem sido uma preocupação da sociedade moderna. A busca pelo desenvolvimento de energia sustentável é uma questão importante a fim de evitar uma crise energética e minimizar os impactos ambientais ocorridos em virtude da utilização dos combustíveis fósseis durante muitos anos. Diante desse cenário, o hidrogênio surge como fonte alternativa de energia, já que sua combustão gera apenas oxigênio e água, sendo assim, considerado um combustível limpo e renovável. A produção biológica de hidrogênio, por meio da digestão anaeróbia aparece como alternativa para o processamento do resíduo de cervejaria artesanal, sendo possível aliar a geração de energia (hidrogênio) ao enquadramento ambiental deste resíduo sem interferir em sua qualidade. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi avaliar a produção de hidrogênio a partir do resíduo de cerveja coletado do tanque de fermentação como fonte de carbono, procurando avaliar os efeitos da Demanda Química de Oxigênio – DQO (5 e 10 g. L-1), tipo de inóculo (Fermentação natural e lodo anaeróbio) e agitação (sem agitação e 120 rpm). Os efeitos das variáveis dependentes na produção de H2 foram examinados pela análise de variância (ANOVA) e a produção acumulada foi ajustada por meio da função de Gompertz modificado, utilizando a média dos valores obtidos pelas réplicas dos reatores em cada tratamento do planejamento experimental. O efeito linear da DQO e tipo de inóculo; o efeito da interação da DQO e tipo de inóculo e a interação do tipo de inóculo e agitação foram altamente significativos na produção máxima de hidrogênio, indicando que esses termos tiveram grande impacto na variável resposta. O efeito da agitação e a interação entre DQO e agitação apresentaram pouco impacto na produção de hidrogênio. Os coeficientes de determinação (R2) de todos os ajustes foram de 0,9916 a 0,9975, indicando que o modelo aplicado descreve satisfatoriamente o progresso da produção acumulativa de hidrogênio. O máximo potencial de produção de hidrogênio e a taxa de produção foram obtidos nas condições (DQO de 5 g. L-1, inóculo de fermentação natural e agitação de 120 rpm) nos valores de 163,30 mL, e 0,52 mL.h-1, respectivamente. Os principais metabólitos produzidos foram metanol, etanol, ácido acético, ácido propiônico, ácido butírico e ácido valérico. A análise de sequenciamento genético relevou que a espécie Enterobacter sp. foi a que apresentou maior similaridade no reator inoculado com fermentação natural com maior produção de hidrogênio e que as bactérias não cultivadas foram as que apresentaram maior similaridade com o reator inoculado com lodo de ETE de menor produção de H2.


  • Mostrar Abstract
  • Technological development and changes in people's habits have increased the global need for energy and have been a concern of modern society. The search for sustainable energy development is an important issue in order to avoid an energy crisis and minimize the environmental impacts that occur due to the use of fossil fuels for many years. Given this scenario, hydrogen appears as an alternative source of energy, since its combustion generates only oxygen and water, thus being considered a clean and renewable fuel. The biological production of hydrogen, through anaerobic digestion, appears as an alternative for the processing of craft brewery waste, making it possible to combine energy generation (biogas) with the environmental framework of this waste without interfering with its quality. In this sense, the objective of this study was to evaluate the production of hydrogen from beer residue as a carbon source, seeking to establish optimal experimental conditions, using an experimental design 23, to evaluate the effect of the variables (Chemical Oxygen Demand - COD, type of inoculum and agitation) in two levels, resulting in 8 different experiments, carried out in duplicate, totaling 16 assays. The COD concentrations used were approximately 5 and 10 g. L-1, inoculum from natural fermentation and an anaerobic sludge, some reactors were submitted to agitation at 120 rpm and others kept without agitation. The effects of the dependent variables on the production of H2 were examined by analysis of variance (ANOVA) and the accumulated production was adjusted by means of the modified Gompertz function using the average of the values obtained by the replicas of the reactors in each treatment of the experimental design. The coefficients of determination (R2) of all adjustments were from 0.9916 to 0.9975, indicating that the applied model satisfactorily describes the progress of the cumulative hydrogen production. The maximum potential for hydrogen production and the production rate were obtained in reactor 5 (COD of 5 g. L-1, inoculum of natural fermentation and agitation of 120 rpm) in the values of 163.30 mL, and 0.52 mL /h, respectively.

2022
Dissertações
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  • MARCIO LUCIANO FERREIRA DE SA FILHO
  • USO DE MICROALGAS NA REMOÇÃO DE NITRATO EM ÁGUAS SUBTERRÂNEAS CONTAMINADAS

  • Orientador : CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • DANIELE VITAL VICH
  • RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • Data: 24/01/2022

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  • O nitrato é o contaminante mais frequente em aquíferos por todo o mundo. A atividade antrópica é o fator que mais contribui para a contaminação das águas pelo composto. Entre as fontes de contaminação, o lançamento inadequado de águas residuárias domésticas é um dos mais relevantes. No Brasil, por exemplo, é comum a utilização do conjunto fossa séptica e sumidouro como uma alternativa para a inexistência de rede coletora de esgoto. Entretanto, esta solução não é adequada para a remoção de compostos nitrogenados, como o nitrato. O consumo de água contaminada por nitrato tem sido relacionado com alguns problemas de saúde, sejam eles crônicos, como alterações da tireoide; ou agudos, como a metahemoglobinemia. Evidenciada a necessidade de remoção do nitrato, ou adequação de sua concentração para os padrões estabelecidos, os métodos mais utilizados para removê-lo da água são a troca iônica, osmose reversa, eletrodiálise, desnitrificação química e desnitrificação biológica. Na busca por novas alternativas, as microalgas mostram um potencial para ser utilizada em um sistema de desnitrificação biológica. Estes microrganismos possuem afinidade por compostos nitrogenados, como amônia, nitrito e nitrato, que são metabolizados promovendo o crescimento da biomassa e a redução da concentração dos compostos na água. Portanto, utilizando-se de biorreatores acrílicos transparentes, pretende-se avaliar a utilização de processo biológico mediado por microalgas para remover nitrato da água, visando o abastecimento humano. Serão avaliadas concentrações de nitrato entre10-300 mg/L, intensidades luminosas entre 25-150 µmol m-2 s-1 e a adequação da solução nutriente utilizada para o cultivo da Tetradesmus sp., espécie que será utilizada.  Por fim, espera-se que a Tetradesmus sp. seja eficiente e rápida na remoção do nitrato da água, sem que sejam produzidos resíduos potencialmente perigosos ou de difícil remoção, fornecendo uma alternativa, eventualmente mais barata, para o tratamento de águas contaminadas por nitrato capaz de auxiliar na promoção de melhores condições sanitárias para a população.


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  • Nitrate is the most frequent contaminant in aquifers around the world. Anthropogenic activity
    is the factor that most contributes to the contamination of water by the compost. Among the
    sources of contamination, the inappropriate discharge of domestic wastewater is one of the most
    relevant. In Brazil, there is an absence of sewage collection networks and the widespread use
    of the septic tank and sink as an alternative is an aggravating factor in terms of groundwater
    contamination. In this context, the present research aimed to evaluate the potential of using the
    microalgae Scenedesmus sp. in the remediation of groundwater contaminated by nitrate, nitrite
    and ammonia, considering the influence of nutritional and environmental factors in the process.
    The experiments were set up in batch and semi-continuous mode, with surface and forced
    aeration (0.5vvm), light intensities between 50 and 200 μmol m-2
    s
    -1
    , pH range 8.0 - 8.5, nitrate
    initial 50 - 400 mg/L, initial nitrite 0 - 16.8 mg/L, initial ammonia 0.0 - 9.0 mg/L, total
    phosphate concentration 0 - 60 mg/L and cultivation time between 3 and 15 days. In batch
    experiments, either with modified BG-11 culture medium or with real effluent, nitrate removals
    reached up to 100% and total phosphate removal up to 94%, when carried out under forced
    aeration. On the other hand, when the experiment was carried out in a semi-continuous way,
    until the third cycle, an average of 87% of nitrate removal was obtained for a 20% of
    bioreactor’s renewal, 79% of removal when the renewal was 40%, 57% removal for 60%
    reactor refresh and 50% of the nitrate was removed when the bioreactor refresh was 80%. In
    this manner, the volumetric replacement rates of 40 - 60% were those that showed greater
    stability in the production of biomass, in the removal of nitrate and phosphate, also
    demonstrating that low or very high replacement rates do not meet the required stability of the
    system for the time adopted for each cycle. Thus, the results show the potential of Scenedesmus
    sp. for remediation and adequacy of contaminated groundwater to current potability standards.

2
  • JOSIMAYRA ALMEIDA MEDEIROS
  • BIORREMEDIAÇÃO DO SORO DO LEITE UTILIZANDO CONSÓRCIO MICROALGA-FUNGO

  • Orientador : CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • KARINA RIBEIRO SALOMON
  • RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • Data: 07/03/2022

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  • A indústria de laticínios é um dos principais segmentos do setor alimentício em razão do seu crescimento expressivo e contínuo. Entretanto, o seu processo produtivo gera um subproduto conhecido como soro do leite que possui um alto potencial poluidor e por isso seu descarte é considerado um grande problema para esse setor. Associado a isso, os tratamentos físicoquímicos comumente aplicados para esse tipo de efluente são altamente dispendiosos o que torna a sua utilização inviável, em especial para pequenas e médias indústrias. A biorremediação vem como uma possibilidade para superar esse obstáculo e promover, de forma eficiente e com um menor custo associado, a remoção total ou parcial dos poluentes encontrados no soro do leite. Nesse sentindo, esse trabalho tem por intuito avaliar a utilização de fungos filamentosos (Penicillium oxalicum e Cunninghamella echinulata) e microalga (Tetradesmus sp.) no tratamento desse efluente, bem como comprovar as vantagens da utilização do consórcio microalga-fungo. Para isso, o processo de remediação foi estudado utilizando 4 concentrações do soro do leite (0,5, 1, 2 e 4%) e 3 sistemas de inóculo (fungo, microalga, e o consórcio) sob condições de agitação e iluminação constantes. O soro do leite foi caracterizado inicialmente com altos teores de demanda química de oxigênio (DQO) (52.886 mg O2. L-1 ), nitrogênio total (NT) (1.563 mg. L-1 ) e fosfato total (FT) (663,5 mg. L-1 ). Os resultados obtidos na etapa 1 apontaram uma superioridade do consórcio em relação aos sistemas com as espécies separadas (monossistemas), principalmente quando o efluente foi usado em uma maior concentração. Com a comprovação da hipótese inicial, foi realizado o tratamento do soro do leite utilizando reator coluna de bolhas e o consócio formado pela microalga e o fungo Cunninghamella echinulata, o qual mostrou maior eficiência, e para esse sistema foram avaliadas duas intensidades luminosas (100 µmol.m-2 . s-1 e 50 µmol.m-2 . s-1 ), além de comparar o potencial de remediação desses microrganismos em relação aos contaminantes naturais desse meio (microrganismos endógenos) (controle). Ambos os sistemas que utilizaram o consórcio apresentaram valores residuais menores para os poluentes avaliados do que o controle. Entretanto a intensidade luminosa de 100 µmol.m-2 . s-1 se destacou permitindo que o tratamento promovido pela simbiose atingisse percentuais de remoção de 91,3% para DQO, 90,46% para FT e 77% para NT. Desta maneira, o consórcio microalga-fungo se apresenta como potencial alternativa para promover a remediação do soro do leite e ainda, elevar a produção de biomassa


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  • The dairy industry is one of the main segments of the food sector due to its expressive and continuous growth. However, its production process generates a by-product known as whey that has a high polluting potential, and therefore its disposal is considered a huge problem for it. As regards, the physicochemical treatments commonly applied to this type of effluent are highly expensive, which makes their use unfeasible, especially for small and medium-sized industries. Bioremediation comes as a possibility to overcome this obstacle and to promote efficiently and with a lower associated cost the total or partial removal of pollutants found in whey. In this sense, this work aims to evaluate the use of fine fungi (Penicillium oxalicum Currie and Cunninghamella echinulata) and microalgae (Tetradesmus sp.) in the treatment of this whey effluent as well as to prove the advantages of using the fungi-microalgae consortium. Therefore, the remediation process was studied using 4 concentrations of whey (0.5%, 1%, 2%, and 4%) and 3 inoculum systems (fungus, microalgae, and the consortium) under constant agitation and lighting conditions. Whey was initially characterized by high levels of chemical demand for oxygen (52.886 mg O2.L-1 ), total nitrogen (1.563 mg.L-1 ), and total phosphorus (663.5 mg. L-1 in terms of phosphate). The results obtained in step 1 showed a superiority of the consortium in relation to systems with separate species (monosystems), especially when the effluent was used in a higher concentration. With the confirmation of the initial hypothesis, the whey treatment was carried out using a bubble column reactor and the consortium formed by the microalgae and the fungus Cunninghamella echinulata, which showed greater efficiency, and for this system two light intensities were evaluated (100 µmol.m-2 .s-1 and 50 µmol.m-2 .s-1 ), in addition to comparing the remediation potential of these microorganisms in relation to the natural contaminants of this medium (endogenous microorganisms) (control). Both systems that used the consortium showed lower residual values for the evaluated pollutants than the control. However, the light intensity of 100 µmol.m-2 .s-1 stood out, allowing the treatment promoted by symbiosis to reach removal percentages of 91.3% for COD, 90.46% for FT and 77% for NT. As a result, the microalgae-fungus consortium presents itself as a potential alternative to promote the remediation of whey and also increase the production of biomass.

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  • TATIANA GUARINO DORIA DA SILVA
  • Análise do Comportamento da Percolação de Derivados de Petróleo em Solo Arenoso do Litoral Alagoano

  • Orientador : SANDRA HELENA VIEIRA DE CARVALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GABRIEL FRANCISCO DA SILVA
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • MOZART DALTRO BISPO
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • SANDRA HELENA VIEIRA DE CARVALHO
  • Data: 14/03/2022

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  • O petróleo e seus derivados são aplicados de diversas formas na sociedade e sua comercialização, manuseio e descarte geraram preocupações referentes ao potencial de contaminação em solos e em águas subterrâneas em casos de derramamento. Assim, este presente trabalho realizou ensaios físicos do derramamento de óleos lubrificantes automotivos avaliando o efeito da viscosidade (0w20 – 47,6 cSt, 5w30 – 64 cSt e 20w50 – 134,7cSt) e da granulometria em meios arenosos com distintas granulometrias (Praia do Saco – 3,06 de diâmetro, Cruz das Almas – 5,06 de diâmetro e Barra de São Miguel – 5,47 de diâmetro). Na verificação da influência das características físico-químicas das areias foram determinados os valores dos diâmetros de Sauter, distribuição dos tamanhos dos sedimentos e os valores da saturação total (100%) de água em todas as condições analisadas. Enquanto para os óleos lubrificantes automovíveis foram determinados os valores de viscosidade, densidade e ponto de fluidez. Dessa forma, os resultados demonstraram que após a determinação das características físico-químicas das areias e dos óleos aplicadas nos ensaios de bancada, a viscosidade dos óleos e as granulometrias das areias influenciam no comportamento da percolação. Essa influência foi determinada pelo comportamento da percolação dos óleos em meios arenosos, pois para análise com a areia da praia do Saco (granulometria 3,0630) e com os óleos lubrificantes automotivos (0w20, 5w30 e 20w50) a percolação radial foi mais significativa para o óleo com maior densidade (20w50 - 134,7cSt) e na percolação axial o comportamento foi mais presente para o óleo de menor viscosidade (0w20 - 47,6 cSt). Ou seja, para uma mesma granulometria o escoamento radial aumenta com o aumento da viscosidade e o escoamento axial com a menor viscosidade. Ademais, foi constatado também, que para um mesmo óleo (viscosidade mantida) o escoamento radial é mais expressivo em granulometrias mais finas e o escoamento axial em granulometrias maiores. Esse trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento da percolação de derivados de petróleo em meios arenosos do litoral Alagoano. 


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  • Oil and its derivatives are applied in different ways in today's society and its commercialization, handling and disposal have raised concerns regarding the potential for contamination in soils and groundwater in cases of spillage. Thus, this present work carried out physical tests of the spillage of automotive lubricating oils evaluating the effect of viscosity (0w20 – 47.6 cSt, 5w30 – 64 cSt and 20w50 – 134.7cSt) and granulometry in sandy media with different particle sizes (Praia do Saco – 3.0630 in diameter, Cruz das Almas – 5.0644 in diameter and Barra de São Miguel – 5.4680 in diameter). In the verification of the influence of the physicochemical characteristics of the sands, the values of the Sauter diameters, the distribution of the sizes of the sediments and the values of the total saturation (100%) of water in all analyzed conditions were determined. As for the oils, the viscosity, density and pour point values were determined. Thus, the results showed that after determining the physicochemical characteristics of the sands and oils applied in bench tests, the viscosity of the oils and the granulometry of the sands influence the percolation behavior. This influence was determined by the behavior of oil percolation in sandy media, as for the analysis with the sand of Saco beach (granulometry 3.0630) and with the automotive lubricating oils (0w20, 5w30 and 20w50) the radial percolation was more significant for the oil with higher density (20w50 - 134.7cSt) and in the axial percolation the behavior was more present for the oil with lower viscosity (0w20 - 47.6 cSt). That is, for the same particle size, radial flow increases with increasing viscosity and axial flow with lower viscosity. Furthermore, it was also found that for the same oil (maintained viscosity) the radial flow is more expressive in finer particle sizes and the axial flow in larger particle sizes. This work aims to evaluate the behavior of percolation of petroleum derivatives in sandy environments of the Alagoas coast and perform the same bench tests in computational simulation using Ansy software.  

4
  • HAMYNE JULIA CHAVES DE ARAGAO LISBOA AMORIM
  • Recuperação de energia a partir do tratamento de resíduos de uma indústria cervejeira artesanal

  • Orientador : EDUARDO LUCENA CAVALCANTE DE AMORIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LUCENA CAVALCANTE DE AMORIM
  • FERNANDA SANTANA PEITER
  • INAÊ ALVES
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • Data: 28/03/2022

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  • A indústria cervejeira apresenta um papel importante no setor agroindustrial brasileiro com impacto positivo na economia do país. No contexto local, Alagoas tem apresentado um aumento no número de cervejarias artesanais e em decorrência dessa expansão, cresce a importância do estudo e da otimização da gestão dos resíduos gerados durante a produção de cerveja. Estes subprodutos, caracterizados em grande medida pelo alto teor de carga orgânica e sólidos, necessitam de tratamento adequado para minimizar o impacto negativo para o ecossistema em que forem inseridos. Visando oferecer uma alternativa para a contenção deste impacto, o presente trabalho investigou o potencial energético do biogás gerado a partir de resíduos de uma cervejaria local, analisando diferentes cenários caracterizados pelo uso de diferentes acionadores primários para a conversão do gás em energia a ser aproveitada pela própria fábrica. Os acionadores estudados foram motores a gás, microturbinas a gás e turbinas a gás. Para tal, os rótulos Pilsen e IPA produzidos na cervejaria foram selecionados e quantificou-se a geração de bagaço de malte e levedura fermentada durante o ano de 2020, apresentando uma média diária de  94,77 kg 19,98 L, respectivamente. Com base nos dados de produção metanogênica, estimou-se a produção de biogás da unidade, resultando no valor de 9,49 m³ de CH4.dia-1. Para o aproveitamento energético, calculou-se a potência elétrica gerada a partir do biogás, que apresentou o melhor desempenho com o uso de motores a gás, gerando 844,33 kWh/mês, podendo suprir até 8,10% do consumo de energia elétrica requerido pela cervejaria. Ademais, verificou-se que direcionar o uso do biogás para gerar energia térmica nas caldeiras do local poderia proporcionar um cenário capaz de suprir 42,47% do total mensal de gás natural requerido pela cervejaria. Assim, o estudo demonstra que os resíduos da cervejaria podem ser utilizados para suprir parcialmente a sua demanda de energia elétrica, bem como da energia térmica necessária para o funcionamento da caldeira.


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  • The brewery industry has an important role in the brazilian agroindustrial sector with a positive impact in the country economy. In local context, Alagoas has shown a growth in the number of craft brewery and, as a consequence of this expansion, the importance of the study and optimization of beer production waste management grows. These subproducts, characterized by the high content of negative organic load and solids, need appropriate treatment to minimize the negative impact to the ecosystem in which they are inserted. Aiming to offer an alternative to the containment of this impact, the present work investigated the biogas energetic potential generated from the waste of a local craft brewery, analyzing different scenarios characterized by the use of different prime movers to convert gas in energy to be used by the industry. The studied prime movers were gas engines, gas microturbines and gas turbines. To this, the Pilsen and IPA labels produced in the brewery were selected and the malt bagasse and yeast fermented generations during 2020 were measured, showing a daily average of 94,77 kg and 19,98 L, respectively. Based on methanogenic production data, was estimated the biogas production of the unity, resulting in 9,49 m³ de CH4.day-1. To the energetic use, the electric power generated by the biogas was calculated and showed the best performance with the use of gas engines, generating 844,33 kWh/month, being able to supply until 8,10% of the electric energy consumption required by the brewery. In addition, was verified that direct the biogas use to generate thermic energy in the industry boiler could provide a scenario able to supply 42,47% of the total natural gas required in a month by the brewery. So, the study demonstrate that the brewery waste can be used to supply partially its electric energy demand as well as the thermic energy needed to the boiler operation.

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  • ROSANGELA PEDROSA CARVALHO
  • Incorporação de Boro em peneiras moleculares do tipo silicoaluminofosfato SAPO-5 e SAPO-11

  • Orientador : ANTONIO OSIMAR SOUSA DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO OSIMAR SOUSA DA SILVA
  • LUCAS MEILI
  • MARITZA MONTOYA URBINA
  • ELEDIR VITOR SOBRINHO
  • Data: 27/05/2022

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  • Os silicoaluminofosfatos SAPO-5 e SAPO-11 são peneiras moleculares microporosas de interesse econômico, industrial e acadêmico devido à sua arquitetura e propriedades. O SAPO-5 possui poros grandes e acidez moderada, enquanto o SAPO-11 possui poros pequenos e acidez fraca, ainda assim ambos sofrem problemas relacionados a menores conversões e a desativação por coque quando aplicados em certas reações. A adição de heteroátomos metálicos auxilia na melhora das propriedades ácidas por incremento dos sítios de Brønsted, porém sem maior efetividade nos problemas com desativação. Pesquisas mostram que a adição do semi-metal boro na estrutura de zeólitas e zeótipos pode promover um incremento de sua acidez mantendo ou aumentando a conversão das reações, ao mesmo tempo que retarda as reações de transferência de hidrogênio características da formação de coque. O presente trabalho propôs a adição de boro em estruturas cristalinas de silicoaluminofosfatos como o SAPO-5 e SAPO-11 por pequenas modificações no processo de síntese hidrotérmica, e no SAPO-11 por troca iônica, buscando verificar uma quantidade ótima a ser adicionada de boro sem prejuízos às propriedades dos materiais e a influência que a forma de adição do boro exerce nelas. As propriedades físico-químicas das amostras foram determinadas DRX, IV-TF, ATG-ATD, TPD-NH3, adsorção de nitrogênio a -196°C (BET e t-plot). Os resultados obtidos mostram que, independentemente da forma de adição, o boro resultou em SAPO-5 e SAPO-11 puros e cristalinos, e quando em quantidades ótimas, com maior cristalinidade. A presença de boro manteve as amostras termicamente estáveis e facilitou processos de dessorção de ATG. Os espectros de IV mostraram que a quantidade de boro na síntese hidrotérmica e a forma de adição influenciam a formação de diferentes grupos funcionais, principalmente aqueles relacionados a espécies ácidas, o que também resultou em deslocamento da acidez, principalmente no SAPO-11 modificado por troca iônica. O aumento da área superficial e do volume de microporos foi mais pronunciado nas amostras onde houve adição de boro no processo de síntese. As trocas iônicas, quando em quantidades ótimas, resultaram em maior conversão na reação de craqueamento de n-hexano e menor formação de coque no catalisador.


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  • The silicoaluminophosphates SAPO-5 and SAPO-11 are microporous molecular sieves of economic, industrial and academic interest due to their architecture and properties. SAPO-5 has large pores and moderate acidity, while SAPO-11 has small pores and weak acidity, yet both suffer problems related to lower conversions and coke deactivation when applied in certain reactions. The addition of metallic heteroatoms helps to improve acidic properties by increasing Brønsted sites, but without greater effectiveness in problems with deactivation. Research shows that the addition of boron semimetal in the structure of zeolites and zeotypes can promote an increase in their acidity, maintaining or increasing the conversion of the reactions, at the same time delaying the hydrogen transfer reactions characteristic of coke formation. The present work proposed the addition of boron in crystalline structures of silicoaluminophosphates such as SAPO-5 and SAPO-11 by small modifications in the hydrothermal synthesis process, and in SAPO-11 by ion exchange, seeking to verify an optimal amount of boron to be added, without prejudice to the properties of the materials and the influence that the form of boron addition exerts on them. The physicochemical properties of the samples were determined XRD, FTIR, TG-ATD, TPD-NH3, nitrogen adsorption at -196°C (BET and t-plot). The results obtained show that, regardless of the form of addition, boron resulted in pure and crystalline SAPO-5 and SAPO-11, and when in optimal amounts, with greater crystallinity. The presence of boron kept the samples thermally stable and facilitated TG desorption processes. The IR spectra showed that the amount of boron in the hydrothermal synthesis and the form of addition influence the formation of different functional groups, mainly those related to acidic species, which also resulted in displacement of acidity, mainly in the exchange-modified SAPO-11 ionic. The increase in surface area and volume of micropores was more pronounced in samples where boron was added in the synthesis process. The ion exchanges, when in optimal amounts, resulted in higher conversion in the n-hexane cracking reaction and lower coke formation in the catalyst.

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  • VENANCIO VITOR LIMA DA SILVA BEZERRA
  • Obtenção de biochar a partir da pirólise catalítica do resíduo lignocelulósico das pontas e palhas usadas na produção do etanol 2G

  • Orientador : CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • LUCAS MEILI
  • JOAN MANUEL RODRÍGUEZ DÍAZ
  • MOZART DALTRO BISPO
  • Data: 17/08/2022

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  • O etanol de segunda geração (Etanol 2G) é uma das principais inovações tecnológicas atuantes no setor sucroalcooleiro e também no estado de Alagoas. O uso das pontas e palhas da cana-de-açúcar para ampliação da produção de álcool é cercado de vantagens econômicas e sociais, que também incentiva os setores da pesquisa e inovação. Apesar das grandes vantagens e benefícios, a produção do Etanol 2G apresenta como problemática a geração de resíduos sólidos, os quais são aplicados à queima para geração de energia elétrica da unidade. Esses resíduos apresentam uma grande quantidade de lignina, chamado de Resíduo Lignocelulósico (RLC), tendo uma estrutura química interessante com vasta aplicabilidade industrial e econômica. Em função dessas características, decidiu-se avaliar a possibilidade de transformação desses resíduos em materiais adsorventes, com aplicação em tratamento de efluentes. Para isso submeteu-se o RLC ao processo de degradação por aquecimento controlado, num processo chamado de Pirólise. Visando maiores rendimentos quantitativos referente a produção da fase sólida (chamado de biochar), a técnica de pirólise foi realizada com a adição de NaOH, o qual atua como catalisador. Buscando avaliar a eficiência adsortiva do biochar para tratamento de efluentes, decidiu-se estudar a adsorção do biochar na remoção de corantes, empregando Azul de Metileno como poluente modelo. Nesse trabalho avaliou-se a viabilidade do produto sólido da pirólise para o referido processo a partir de estudos do fenômeno da isoterma de adsorção, e também dos aspectos de taxas de transporte, referente à cinética de adsorção. Os estudos do processo pirolítico foram modelados mediante a um Planejamento 3k, usando Temperatura, Quantidade de NaOH e Diâmetro de partícula de Biomassa como variáveis independentes, e o rendimento do produto como variável de resposta para otimização do processo de degradação do biochar. O biochar que apresentou melhor rendimento no processo de pirólise foram usados para os estudos adsortivos de Cinética, Isoterma e Termodinâmica de Adsorção. Os resultados mostraram que a adição de catalisador no RLC reduziu a quantidade de massa degradada, sendo o biochar gerado de uma biomassa aquecida a 500°C, com adição de NaOH equivalente a 100,0% de RLC, com diâmetro de 300μm o mais adequando em termos quantitativos. As análises espectroscópicas comprovaram a eficiência da degradação, bem como a determinação do perfil ativador do biochar devido à quantidade de poros existentes. No estudo adsortivo, o biochar apresentou maior tendência ao modelo matemático de Sips e taxa de transporte de segunda ordem. Em virtude dos resultados obtidos, foi concluído que a geração de biochar por pirólise catalítica atribui ao RLC aplicabilidade alternativa, além da sua queima.


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  • Second generation ethanol (2G ethanol) is one of the main technological innovations in the sugar and alcohol sector and also in the state of Alagoas. The use of sugarcane tips and straws to expand alcohol production is surrounded by economic and social advantages, which also encourages the research and innovation sectors. Despite the great advantages and benefits, the production of 2G Ethanol presents as problematic the generation of solid waste, which are applied to the burning for the generation of electricity of the unit. These residues have a large amount of lignin, called Lignocellulosic Residue (RLC), having an interesting chemical structure with vast industrial and economic applicability. Due to these characteristics, it was decided to evaluate the possibility of transforming these residues into adsorbent materials, with application in effluent treatment. To this end, the RLC was submitted to the process of degradation by controlled heating, in a process called pyrolysis. Aiming at higher quantitative yields related to solid phase production (called biochar), the pyrolysis technique was performed with the addition of NaOH, which acts as catalyst. Seeking to evaluate the adsorptive efficiency of biochar for effluent treatment, it was decided to study the adsorption of biochar in the removal of dyes, using Methylene Blue as a model pollutant. In this work, the viability of the solid pyrolysis product for this process was evaluated based on studies of the phenomenon of adsorption isotherm, and also on the aspects of transport rates, referring to adsorption kinetics. The pyrolytic process studies were modeled using a 3k Planning, using Temperature, NaOH Quantity and Biomass Particle Diameter as independent variables, and product yield as response variable for optimization of the biochar degradation process. The biochar that presented the best performance in the pyrolysis process were used for adsorptive studies of Kinetics, Isotherm and Adsorption Thermodynamics. The results showed that the addition of catalyst in rlc reduced the amount of degraded mass, and the biochar generated from a biomass heated to 500°C, with the addition of NaOH equivalent to 100.0% Of RLC, with a diameter of 300μm plus suiting in quantitative terms. Spectroscopic analyses proved the degradation efficiency as well as the determination of the biochar activator profile due to the amount of existing pores. In the adsorptive study, the biochar showed a higher tendency to the mathematical model of Sips and second order transport rate. Due to the results obtained, it was concluded that the generation of biochar by catalytic pyrolysis attributes to the RLC alternative applicability, in addition to its burning.

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  • PEDRO HENRIQUE BARCELLOS FRANÇA
  • USO DE BIOCARVÃO IMPREGNADO COM ALUMÍNIO RECICLADO PARA REMOÇÃO DE CONTAMINANTES AMBIENTAIS

  • Orientador : SIMONI MARGARETI PLENTZ MENEGHETTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCAS MEILI
  • MARIO ROBERTO MENEGHETTI
  • SIMONI MARGARETI PLENTZ MENEGHETTI
  • Data: 29/08/2022

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  • O resíduo de alumínio é um produto proveniente de diferentes processos, que pode ter aproveitamento econômico, através da geração do alumínio secundário ou transformando-se e agregando valor a outros produtos. Uma de suas aplicações pode ser a produção de compostos químicos como o óxido e o cloreto de alumínio, além da combinação com outros materias. Um exemplo dessa combinação seria com carvão ativado, aumentando sua eficiência de adsorção e remoção de diferentes contaminantes presentes em águas. O objetivo deste trabalho foi analisar a qualidade do carvão impregnado com diferentes compostos obtidos do alumínio, e seu potencial para ser aplicado na remoção de contaminantes oriundos do setor agroindustrial, através de parâmetros físico/químicos. O carvão foi feito com serragem de Pinus sp. e caracterizada conforme sua composição química, quanto ao teor de lignina, hemicelulose e holocelulose. A análise elementar foi realizada tanto na biomassa e no carvão originário dela, quanto nas substâncias que seriam impregnadas. Também foram feitas as análises imediatas com o intuito de descobrir os teores de cinzas, umidade, material volátil e carbono fixo da biomassa. As variáveis utilizadas no processo de pirólise como a temperatura, taxa de aquecimento, tempo de residência e vazão do gás permaneceram constantes durante todo o estudo, já que essa pesquisa não está voltada para comparar o rendimento ou a qualidades do produto obtido. Após a análise termogravimétrica da biomassa, constatou-se que a faixa de temperatura escolhida para se trabalhar é a ideal, pois a degradação da lignina passa a ocorrer em temperaturas entre 400 e 800 ºC. A determinação do ponto de equilibrio na perda de massa da biomassa permitiu um melhor aproveitamento no planejamento das análises, uma vez que a umidade pode interferir no tempo e na temperatura do processo realizado.


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  • Aluminum waste is a product from different processes, which can be used economically, through the generation of secondary aluminum or transforming it and adding value to other products. One of its applications can be the production of chemical compounds such as aluminum oxide and chloride, in addition to their combination with other materials. An example of this combination would be with activated carbon, increasing its adsorption efficiency and removal of different contaminants present in water. The objective of this work was to analyze the quality of coal impregnated with different compounds obtained from aluminum, and its potential to be applied in the removal of contaminants from the agro-industrial sector, through physical/chemical parameters. Charcoal was made with Pinus sawdust and characterized according to its chemical composition, in terms of lignin, hemicellulose and holocellulose content. The elemental analysis was carried out both on the biomass and on the original coal, as well as on the substances that would be impregnated. Immediate analyzes were also carried out in order to discover the contents of ash, moisture, volatile material and fixed carbon in the biomass. The variables used in the pyrolysis process such as temperature, heating rate, residence time and gas flow remained constant throughout the study, as this research is not aimed at comparing the yield or quality of the product obtained. After the thermogravimetric analysis of the biomass, it appears that the temperature range chosen to work is the ideal one, as lignin degradation starts to occur at temperatures between 400 and 800 ºC. The determination of the equilibrium point in the loss of biomass mass allowed a better use in the planning of the analyses, since the humidity can interfere in the time and temperature of the process carried out.

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  • JESSICA MARIA OLÍVIA DE MELO
  • Síntese e caracterização de compósitos Co-Mo/HDL para catálise da reação de produção de H2 a partir da hidrólise de borohidreto

  • Orientador : CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
  • JOSE LEANDRO DA SILVA DUARTE
  • SIMONI MARGARETI PLENTZ MENEGHETTI
  • VANDERSON BARBOSA BERNARDO
  • Data: 29/09/2022

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  • O hidrogênio molecular (H2) atualmente tem sido alvo de muitos estudos por se mostrar uma alternativa promissora como vetor energético para fontes de energia renovável. Tendo em vista a necessidade da utilização de catalisadores para a geração de H2 vários estudos vêm sendo realizados objetivando o desenvolvimento de novos materiais catalíticos. Nesse estudo foi avaliada a eficiência catalítica de uma mistura de cobalto e molibdênio zero valentes ancorados em Hidróxidos Duplos Lamelares (HDL). A eficiência do HDL com Co0 e Mo0 (sintetizados por duas rotas) como catalisador da reação de hidrólise do NaBH4 foi avaliada pela taxa de hidrogênio gerado. O Co-Mo/HDL foi sintetizado pelo método de co-precipitação, e a morfologia e estrutura dos materiais foram investigadas por Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), espectroscopia de raios X por energia dispersiva (EDS) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) que comprovam a obtenção de dois catalisadores diferentes tanto morfologicamente e estruturalmente quanto em atividade catalítica. Como esperado, a velocidade de reação aumenta com o aumento da temperatura para os dois catalisadores, obtendo-se Ea = 20,86 kJ/mol para o catalisador 1 e Ea = 25,90 kJ/mol para o catalisador 2, e os valore obtidos indicam excelente desempenho catalítico. As taxas de geração de hidrogênio foram de até de 1067 mL/ min g para o catalisador 1 e de até 1515 mL/min g para o catalisador 2. As caracterizações ajudaram a desvendar a diferença de atividade catalítica entre os catalisadores, evidenciando as posições e formas diferentes de como Co-Mo acoplou no suporte HDL. Ambos os catalisadores apresentaram alto desempenho, com melhor atuação do catalisador 2, o qual manteve Co-Mo mais externo e com sítios expostos em sua estrutura facilitando assim a atividade catalítica. Tais conclusões indicam a possibilidade do uso desses catalisadores para geração de H2 de forma competitiva em relação a outros catalisadores presentes na literatura.


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  • Molecular hydrogen (H2) has currently been the subject of many studies because it is a promising alternative as an energy vector for renewable energy sources. Considering the need to use catalysts for the generation of H2, several studies have been developed aiming at more efficiency. In this study, double lamellar hydroxides (HDL) were chosen as support, due to their stability and viability, and as catalyst the mixture of cobalt and zero-valent molybdenum. The efficiency of HDL with Co0 and Mo0 (by two routes) as a catalyst for the NaBH4 hydrolysis reaction was evaluated by the rate of hydrogen generated. Co-Mo/HDL was synthesized by the co-precipitation method. The morphology and structure of the materials were investigated by X-Ray Diffraction (XRD), Transmission Electron Microscopy (TEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) and Scanning Electron Microscopy (SEM) which prove the achievement of two catalysts different both morphologically and structurally and in catalytic activity. As expected, the reaction rate increases along with the temperature for the two catalysts, obtaining Ea = 20.86 kJ/mol for catalyst 1 and Ea = 25.90 kJ/mol for catalyst 2, indicating excellent performance catalysts. catalytic. The hydrogen generation rates were up to 1067 mL/min g for catalyst 1 and up to 1515 mL/min g for catalyst 2. The characterizations helped to reveal the difference in catalytic activity between the catalysts, evidencing the different positions and ways of how Co-Mo docked in the HDL support. Both catalysts showed high performance, with better performance of catalyst 2, which kept Co-Mo more external and with exposed sites in its structure, thus facilitating catalytic activity. Such conclusions indicate the possibility of using these catalysts to generate H2 in a competitive way in relation to other catalysts present in the literature.

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  • JAQUELINE DOS SANTOS
  • ESTUDO DO PROCESSO SEMICONTÍNUO DE TRATAMENTO DO SORO DO LEITE UTILIZANDO MICROALGAS EM SISTEMA ABERTO

  • Orientador : CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALBANISE ENIDE DA SILVA
  • CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • Data: 31/10/2022

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  • A indústria de laticínios é um dos setores mais importantes da indústria alimentícia, gerando uma grande quantidade de efluentes, principalmente o soro do leite. Esse efluente é marcado pela alta concentração de DQO (demanda química de oxigênio), NT (nitrogênio total) e FT (fosfato total), podendo, por exemplo gerar eutrofização em corpos hídricos quando descartados sem o devido tratamento. As microalgas são microrganismos fotossintéticos que possuem elevada eficiência na remoção de nitrogênio e fosfato, podendo serem cultivadas em sistemas abertos, mesmo esse tipo de processo sendo sujeito a contaminação, eles possuem a vantagem de terem menores custos e poderem associar microrganismos naturais em sistemas simbióticos com as microalgas para o tratamento dos efluentes. Nesse sentido, esse trabalho tem por intuito avaliar a utilização da microalga Tetradesmus obliquus LCE-01 no tratamento o soro do leite diluído como também avaliar o processo semicontínuo em sistema aberto sem aeração forçada. Para isso, o processo de remediação foi estudado utilizando a concentração de 1 e 4 % sob condições de agitação magnética e iluminação constante (100 µmol m-2 s-1). O experimento foi realizado em regime em batelada nos primeiros 7 dias e posteriormente em semicontínuo com taxas de reposição volumétrica (TRV) de 20, 40, 60 e 80% em tempo de realimentação (ou reposição volumétrica) de 3 dias (configurando tempos de retenção hidráulico – TRH de 15, 7,5, 5 e 3,75 dias, respectivamente) e com um tempo de processo total de 16 dias (1 batelada de 7 dias e 3 ciclos semicontínuos de 3 dias), mantendo-se o pH entre 8 - 8,5. Os experimentos foram monitorados em relação a pH, peso seco celular, DQO, NT e FT. Em relação à DQO, valores residuais de 200-250 e 240-600 mg L-1, para 1 e 4% do soro do leite se mostram ainda altos ao padrão europeu para lançamento de 125 mg L-1. Em relação a NT, valores residuais foram de 6-9,8 e 25-33 mg L-1 com taxa máxima de remoção de 80 e 60% para 1 e 4% respectivamente, com alguns experimentos respeitando o limite para lançamento de 10-15 mg L-1 e 70-80% de taxa de remoção mínima. Para FT, os resíduos foram de 1-6 e 9-16 mg L-1, também em alguns experimentos se enquadrando na norma européia para lançamento de 3,1-6,2 mg L-1, apesar de ter tido uma eficiência máxima de remoção de 70 e 30% para 1 e 4% de soro, respectivamente. Percebeu-se que o processo semicontínuo mostrou estabilidade de operação e que precisa de melhoramentos para remover uma maior quantidade de contaminante. Produziu-se entre 250-600 mg L-1 de peso seco celular, sendo os maiores valores obtidos para o soro do leite 4% (maior carga orgânica). Também se verificou a importância da manutenção diária do pH do sistema para valores entre 8-8,5 de forma a conservar de maneira efetiva as microalgas dentro do sistema, visto que em pHs ácidos elas tendem a morrer. TRVs de até 40% para todos os contaminantes obtiveram maiores taxas de remoção (exceção de 60 e 80% para o soro do leite 1% mas precisa ser reavaliado). Como sugestões de melhoramento do sistema, pode-se citar a inclusão de aeração forçada, maiores tempos de realimentação e inserção de bactérias ou fungos filamentosos – simbiose microbiana com as microalgas. Percebeu-se que a carga orgânica imposta com o soro diluído 4% se mostrou em excesso, principalmente de NT e FT e etapas sequenciais podem ser necessárias para estabilização dos parâmetros residuais dos contaminantes.


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  • The dairy industry is one of the most important sectors of the food industry, generating a large amount of effluents, mainly whey. This effluent is marked by the high concentration of COD (chemical oxygen demand), TN (total nitrogen) and FT (total phosphate), which can, for example, generate eutrophication in water bodies when discarded without proper treatment. Microalgae are photosynthetic microorganisms that have high efficiency in removing nitrogen and phosphate, and can be cultivated in open systems, even though this type of process is subject to contamination, they have the advantage of operating at lower costs and being able to associate natural microorganisms in symbiotic systems with microalgae for the wastewater treatment. In this sense, this work aims to evaluate the use of the microalgae Tetradesmus obliquus LCE-01 in the treatment of diluted whey as well as to evaluate the semi-continuous process in an open system without forced aeration. For this, the remediation process was studied using the whey concentration of 1 and 4 % under conditions of magnetic stirring and constant illumination (100 µmol m-2 s-1). The experiment was carried out in batch mode for the first 7 days and later in semi-continuous mode with volumetric replacement rates (TRV) of 20, 40, 60 and 80% in a feedback time (or volumetric replacement) of 3 days (setting retention times hydraulic – HRT of 15, 7.5, 5 and 3.75 days, respectively) and with a total process time of 16 days (1 batch of 7 days and 3 semi-continuous cycles of 3 days), keeping the pH between 8 - 8.5. The experiments were monitored for pH, cell dry weight, COD, NT and FT. Regarding COD, residual values of 200-250 and 240-600 mg L-1, for 1 and 4% of whey, are still high according to the European standard for discharging of 125 mg L-1. Regarding NT, residual values were 6-9.8 and 25-33 mg L-1 with maximum removal rates of 80 and 60% for 1 and 4%, respectively, with some experiments respecting the release limit of 10- 15 mg L-1 and 70-80% minimum removal rate. For FT, the residues were 1-6 and 9-16 mg L-1, also in some experiments fitting the European norm for release of 3.1-6.2 mg L-1, despite having had a maximum efficiency removal rate of 70 and 30% for 1 and 4% of whey, respectively. It was noticed that the semi-continuous process showed stability of operation and that it needs improvements to remove a greater amount of contaminant. It was produced between 250-600 mg L-1 of cell dry weight, with the highest values obtained for the 4% of whey (higher organic load). It was also verified the importance of daily maintenance of the pH of the system to values between 8-8.5 in order to effectively conserve the microalgae within the system, since at acidic pHs, they tend to die. TRVs of up to 40% for all contaminants had higher removal rates (except 60 and 80% for 1% of whey but it needs to be re-evaluated). As suggestions for improving the system, we can mention the inclusion of forced aeration, longer refeeding times and insertion of filamentous bacteria or fungi (microbial symbiosis with microalgae). It was noticed that the organic load imposed with the 4% of diluted whey was in excess, mainly for NT and FT and sequential steps may be necessary to stabilize the residual parameters of these contaminants.

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  • KALINE CAVALCANTE VASCONCELOS
  • UTILIZAÇÃO DA CÁPSULA DO KAPOK (Ceiba pentandra (L.) Gaerth) PARA REMOÇÃO ADSORTIVA DE RODAMINA B EM SOLUÇÃO AQUOSA

     
     
     
  • Orientador : LEONARDO MENDONCA TENORIO DE MAGALHAES OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
  • EDUARDO JORGE DA SILVA FONSECA
  • JOSE LEANDRO DA SILVA DUARTE
  • LEONARDO MENDONCA TENORIO DE MAGALHAES OLIVEIRA
  • VANDERSON BARBOSA BERNARDO
  • Data: 17/11/2022

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  • Os descartes irregulares de resíduos oriundos das atividades humanas têm causado diversos problemas ambientais. Diante disso, tem-se observado uma forte tendência no desenvolvimento de pesquisas e processos que minimizem impactos negativos. Os métodos adsortivos têm ganhado destaque no tratamento de efluentes, uma vez que essas técnicas apresentam elevada eficiência na remoção de poluentes nocivos ao meio ambiente; tais contaminantes possuem baixa biodegradabilidade, resistência aos tratamentos convencionais e muitas vezes aparecem em baixas concentrações. O uso de biomassas como material adsorvente tende a reduzir os custos do processo adsortivo devido a sua disponibilidade e abundância. Dentre os poluentes persistentes, encontra-se o composto Rodamina B, um corante catiônico que, além de difícil remoção, apresenta risco à saúde. Das biomassas oriundas das atividades agrícolas, podemos citar a cápsula do kapok, que é considerada um dos poucos resíduos originários da Paineira (Ceiba pentandra (L.) Gaerth), visto que este é um dos únicos itens que não possuem aplicação descrita na literatura. Diante disso, fazer uso desse resíduo sólido como adsorvente, proporciona a valorização de um material que antes era visto apenas como rejeito. Nesse contexto, objetivou-se avaliar a cápsula do kapok como material adsorvente para remoção de Rodamina B em soluções aquosas. Através das técnicas de caracterização empregadas, como MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura), Microscopia Ótica (MO), FTIR (Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier), DRX (Difração de Raio X), pH de carga zero e TGA/DTG (Análise Termogravimétrica) foi possível conhecer as características químicas e morfológicas do adsorvente. Avaliou-se também a cinética de adsorção, a interferência das variações de massa de adsorvente, concentração de adsorvato e influência do pH, bem como, os possíveis interferentes do processo adsortivo quando aplicado em águas reais. Foi observado que a cápsula do kapok apresenta estrutura morfológica composta de características que sugerem um potencial adsortivo elevado pelo indicativo de alta área superficial e presença de grupos funcionais característicos. Por se tratar de um material de origem vegetal natural, as características amorfas do mesmo foram confirmadas. Além disso, a análise termogravimétrica apresentou a estabilidade térmica do material natural. Nos testes de afinidade foi possível constatar forte interação em todas as faixas de pH aplicadas. Em pH natural, o percentual mínimo de remoção foi de 71 % nos testes em batelada. No ensaio em água real foi observada a não seletividade do material, devido a redução da capacidade adsortiva em água salgada, mas ainda apresentando percentual de remoção superior a 59 %, em condições mais severas. No estudo cinético foi observado que em 240 min foi atingido cerca de 80% da capacidade adsortiva do material. Nos ensaios em coluna de adsorção foi observado grande potencialidade do material para tratamento de efluentes coloridos em fluxo contínuo, tendo como mínimo percentual global de remoção superior a 54 %. O hidrocarvão produzido a partir do adsorvente residual apresentou elevada capacidade adsortiva com remoção mínima de 92 % em pH natural, se apresentando como excelente alternativa para sua destinação. Tais resultados corroboram o uso deste material como uma alternativa ambientalmente amigável em via dupla, tanto no tocante a valorização de um resíduo sólido quanto a sua potencialidade em processos de remoção de poluentes em fase aquosa.

     
     
     

  • Mostrar Abstract
  • Irregular disposal of waste from human activities has caused several environmental problems, therefore, there has been a strong trend in the development of research and processes that minimize negative impacts. Adsorptive methods have gained prominence in the treatment of effluents, since this technique presents high efficiency in the removal of harmful pollutants to the environment; such contaminants have low biodegradability, resistance to conventional treatments and often appear in low concentrations. The use of biomass as adsorbent material tends to reduce the costs of the adsorptive process due to its availability and abundance. Among the persistent pollutants, there is the compound Rhodamine B, which is a cationic dye, which, in addition to being difficult to remove, presents a health risk. From the biomasses from agricultural activities, we can mention the kapok capsule, which is considered one of the few residues originating from Paineira, since this is one of the only items that do not have application described in the literature. Therefore, making use of this solid waste as an adsorbent provides the recovery of a material that was previously seen only as waste. In this context, the objective was to evaluate the kapok capsule as an adsorbent material for the removal of Rhodamine B in aqueous solutions. Through the characterization techniques employed, such as SEM (Scanning Electronic Microscopy), FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), XRD (X-Ray Diffractometry), zero-load pH and TGA/DTG (Thermogravimetric Analysis) it was possible to know the chemical and morphological characteristics of the adsorbent. We also evaluated the adsorption kinetics, the interference of variations in adsorbent mass and adsorbate concentration and pH influence, as well as the possible interferences of the adsorptive process when applied in real water. It was observed that the kapok capsule presents a morphological structure composed of characteristics that suggest a high adsorptive potential by indicating a high surface area and presence of characteristic functional groups. As it is a material of natural plant origin, its amorphous characteristics were confirmed, in addition, the thermogravimetric analysis shows the thermal stability of the natural material. In the affinity tests, it was possible to observe a strong interaction in all applied pH ranges. At natural pH, the minimum percentage of removal was 71 % in the batch tests. In the test in real water, the non-selectivity of the material was observed, due to the reduction of the adsorptive capacity in salt water, but still showing a removal percentage above 59%, under more severe conditions. In the kinetic study it was observed that in 240 min about 80% of the material adsorptive capacity was reached. In the adsorption column tests, great potential of the material was observed for the treatment of colored effluents in continuous flow, with a minimum global percentage of removal greater than 54 %. The hydrochar produced from the residual adsorbent showed high adsorptive capacity with a minimum removal of 92 % at natural pH, presenting itself as excellent alternative to your destination. Such results corroborate the use of this material as an environmentally friendly alternative in a dual carriageway, both in terms of the recovery of solid waste and its potential in processes of removing pollutants in the aqueous phase.

     
     
     
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  • FELIPE DUARTE SOARES BARBOSA
  • UTILIZAÇÃO DO CARVÃO ATIVADO DE OSSOS BOVINOS COMO AGENTE ADSORVENTE PARA REMOÇÃO DO HERBICIDA 2,4-D (ÁCIDO DICLOROFENOXIACÉTICO)

  • Orientador : SANDRA HELENA VIEIRA DE CARVALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JULIO INACIO HOLANDA TAVARES NETO
  • KLEBER JEAN LEITE DOS SANTOS
  • LUCAS MEILI
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • SANDRA HELENA VIEIRA DE CARVALHO
  • Data: 22/12/2022

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  • O avanço da agricultura e a necessidade da alta produtividade de alimentos tem trazido a constante preocupação com a larga utilização de herbicidas. Esses compostos tem um custo relativamente acessível e são bastante eficazes no controle de culturas infestantes. Dentre esses herbicidas podemos destacar o ácido diclorofenoxiacético (2,4-D), o segundo mais utilizado entre os herbicidas no Brasil e em Alagoas, que tem entre as suas aplicações a cana-de-açúcar, uma forte cultura da agricultura alagoana. Neste trabalho, foi realizado o estudo da viabilidade da utilização do carvão de ossos bovinos como adsorvente para remoção desse herbicida. A adsorção é um método muito versátil e tem um custo relativamente baixo enquanto o carvão ativado é um material largamente utilizado nesta técnica por possuir principalmente uma alta área superficial e uma estrutura porosa bem desenvolvida. Dentre os diâmetros de partícula disponíveis, além do carvão pulverizado, foi utilizado o tamanho de partícula 20x50 (carvão ativadogranular) pós teste de comparação deste com o tamanho de partícula 6x30. Foi verificado que o processo de adsorção é favorecido utilizando o valor de pH igual a 2, chegando a ter uma eficiência aproximadamente 25% maior em relação a segunda melhor condição de pH, que seria o pH 3. Após a realização do teste cinético, ficou constatado que, em geral, a eficiência de remoção dos dois tamanhos de partículas foi similar, e que o carvão pulverizado atinge o equilíbrio em uma velocidade muito mais interessante, cerca de 30 minutos, enquanto o carvão granular (20x50) leva cerca de 120 minutos. Em relação aos modelos cinéticos foram testados os modelos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem e o melhor ajuste foi o de pseudo-segunda ordem tendo maiores valores de R² e menores valores de erro médio relativo, indicando um provável processo de adsorção química. Estes testes foram realizados em três concentrações diferentes, 30, 50 e 100 mg/L, no qual o processo de adsorção teve um melhor percentual de remoção na concentração de 30 mg/L.


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  • The advance of agriculture and the need for high food productivity has brought constant concern about the wide use of herbicides. These compounds have a relatively affordable cost and are quite effective in controlling weed crops. Among these herbicides we can highlight dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), the second most used among herbicides in Brazil and in Alagoas, which has among its applications the sugarcane, a strong crop of Alagoas agriculture. In this work, a study was carried out on the feasibility of using carbon from bovine bones as an adsorbent for the removal of this herbicide. Adsorption is a very versatile method and has a relatively low cost while activated carbon is a material widely used in this technique because it mainly has a high surface area and a well-developed porous structure. Among the available particle diameters, in addition to pulverized carbon, the particle size 20x50 (granular activated carbon) was used after a comparison test with the particle size 6x30. It was verified that the adsorption process is favored using a pH value equal to 2, reaching an efficiency approximately 25% greater in relation to the second best pH condition, which would be pH 3. After performing the kinetic test, it was found that, in general, the removal efficiency of the two particle sizes was similar, and that pulverized coal reaches equilibrium at a much more interesting speed, about 30 minutes, while granular coal (20x50) takes about 120 minutes. In relation to the kinetic models, the pseudo-first order and pseudo-second order models were tested and the best fit was the pseudo-second order, having higher R² values and lower mean relative error values, indicating a probable chemical adsorption process. These tests were performed at three different concentrations, 30, 50 and 100 mg/L, in which the adsorption process had a better percentage of removal at the concentration of 30 mg/L.

Teses
1
  • POLLYANNA VANESSA DOS SANTOS LINS
  • Avaliação da influência dos parâmetros de síntese de hidróxidos duplo lamelares ZnAl para aplicação como adsorventes em tratamento de água

  • Orientador : LUCAS MEILI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ RICARDO FELKL DE ALMEIDA
  • ANTONIO OSIMAR SOUSA DA SILVA
  • JOAO BATISTA MAIA ROCHA NETO
  • LUCAS MEILI
  • RUSIENE MONTEIRO DE ALMEIDA
  • Data: 15/12/2022

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  • Estudos sobre a utilização de diversos materiais como agentes adsorventes vem crescendo cada vez mais, principalmente no que se refere a tratamento de efluentes. Os Hidróxidos Duplo Lamelares (HDLs), também conhecidos como argilas aniônicas, consistem no empilhamento de camadas de hidróxidos mistos de cátions tri e divalentes onde os ânions hidratados ocupam ou espaços entre as lamelas. Estes materiais vêm se destacando como materiais adsorventes devido a infinidade de produtos que podem ser produzidos variando fatores como, composição química, parâmetros de reação, layout do reator, dentre outros. Neste trabalho foi realizado um planejamento experimental 23 com triplicata no ponto central, para produção de HDLs compostos por ZnAL. Foram avaliados os fatores de reação: pH, tempo e temperatura, 11 materiais foram produzidos ao total pelo método de co-precipitação a pH crescente, com o intuito de avaliar a influência dos fatores avaliados no processo de adsorção do corante Verde Malaquita, bem como nas mudanças químicas e físicas dos adsorventes, utilizando como resposta do planejamento o percentual de remoção do corante, a área superficial, o tamanho do cristalito e o potencial de carga zero. Os materiais sintetizados foram caracterizados pelas técnicas de PCZ, DRX, TG/DTG, MEV, FTIR e BET confirmando a produção de ZnAl e fornecendo as principais diferenças nos produtos sintetizados. Posteriormente estes HDLs foram utilizados em testes de adsorção realizados em banho finito com a finalidade de remover o Verde Malaquita de soluções aquosas. A análise do planejamento experimental mostra que o pH foi o fator mais significativo em seu nível superior para todas as repostas estudadas, o tempo no seu nível inferior foi significativo para quase todas respostas, com exceção da área superficial, onde a temperatura se mostrou mais significativa no seu nível superior, sendo a temperatura o parâmetro menos significativo para as demais repostas. O teste do modelo linear foi suficiente para gerar uma equação estatisticamente significativa, com exceção do tamanho do cristalito, onde o modelo quadrático também foi testado e ainda assim apresentou falta de ajuste. Dentre os materiais sintetizados nas 11 sínteses, o material 6 (T60pH12t6) se destacou na adsorção do corante Verde Malaquita, apresentando uma capacidade de remoção superior a 87%, o estudo cinético afirma que o sistema apresenta um resultado muito satisfatório em 240 minutos e os dados experimentais são melhores ajustados pelo modelo de pseudo-segunda ordem, as isotermas são melhores representadas pelo modelo de Sips, apresentando um valor de máxima capacidade de adsorção à 60°C de 572,84 mg g -1 . O valor positivo de ΔHo sugere que a adsorção é de natureza endotérmica, o valor negativo de ΔSo indica que a desordem do sistema diminui na interface adsorvente/adsorvato durante adsorção e os valores negativos de ΔGo confirmam a espontaneidade do processo. Os valores negativos ΔG° para todas as temperaturas estudadas indicam que o processo de adsorção do corante Verde Malaquita ocorre de forma espontânea e viável.


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  • Studies on the use of different materials as adsorbent agents have been growing more and more, especially with regard to effluent treatment. Double Lamellar Hydroxides (HDLs), also known as anionic clays, consist of stacking layers of mixed hydroxides of tri and divalent cations where the hydrated anions occupy or spaces between the layers. These materials have been standing out due to the myriad of products that can be produced varying factors such as chemical composition, reaction parameters, reactor layout, among others. In this work, an experimental design 23 was carried out, with triplicate at the central point, for the production of HDLs composed of ZnAL. The reaction factors were evaluated: pH, time and temperature, 11 materials were produced in total by the co-precipitation method at increasing pH, in order to evaluate the influence of the evaluated factors in the adsorption process of the dyes Verde Malachite and Rhodamine B, using the removal percentage as a planning response. The synthesized materials were characterized by PCZ, DRX, TG/DTG and SEM techniques, confirming the production of ZnAl and providing the main differences in the synthesized products. Later, these HDLs were used in adsorption tests carried out in a finite bath in order to remove the aforementioned dyes from aqueous solutions. For Malachite Green, the linear model states that the main effects pH and time, as well as all the second-order interaction effects were significant, however performing one of the F tests, it was found that the model shows signs of lack of adjustment. The quadratic model was tested, after performing the F test, it was observed that the generated equation is not statistically significant, being necessary to repeat one of the points studied to validate the model or redo the planning. Among the materials synthesized in the 11 syntheses, material 6 (T60pH12t6) stood out in the adsorption of the Green Malachite dye, with a removal capacity greater than 87%, the kinetic study states that the system presents a very satisfactory result in 240 minutes and the experimental data are better fitted by the pseudo-second order model, the isotherms are better represented by the Sips model, presenting a value of maximum adsorption capacity at 60°C of 629.51 mg.g-1. The negative value of ΔHo suggests that the adsorption is exothermic in nature, the negative value of ΔSo indicates that the disorder of the system decreases at the adsorbent/adsorbate interface during the adsorption reaction, and the negative values of ΔGo confirm the spontaneity of the process. For the Rhodamine B dye, the linear model was tested, where all the main effects and the secondary interaction effects were significant, with the exception of the interaction between pH and temperature. It can be seen that the highest percentage of removal occurs at lower levels for all main effects, with greater influence of pH, after performing the F test, it was found that the generated equation is not statistically significant, so the model was tested quadratic, which showed no lack of adjustment. 

2021
Dissertações
1
  • LARISSA LIMA DE ARRUDA MELO
  • AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES OPERACIONAIS E EQUILÍBRIO DE FASES NO PROCESSO DE PRODUÇÃO E PURIFICAÇÃO DO FEROMÔNIO RINCOFOROL

  • Orientador : JOAO INACIO SOLETTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • SANDRA HELENA VIEIRA DE CARVALHO
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • HENRIQUE FONSECA GOULART
  • ANTONIO EUZEBIO GOULART SANTANA
  • ALLAN DE ALMEIDA ALBUQUERQUE
  • Data: 26/03/2021

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  • A espécie Rhynchophorus palmarum ataca diversas culturas, principalmente coqueiros, que apresentam grande importância socioeconômica para o desenvolvimento do país. Essa praga é o principal vetor da doença do anel vermelho, contaminando as plantas com o nematoide Bursaphellencus cocophilos, prejudicando todo seu o desenvolvimento, podendo levá-la à morte. Atualmente, o método mais efetivo no combate a praga é o uso do feromônio de agregação Rincoforol ((2E)-6-metil-2-hepten-4-ol)), aliado a armadilhas artesanais distribuídas em torno da área de plantio. O presente projeto tem como objetivo aperfeiçoar o processo de produção e purificação do feromônio rincoforol, avaliando as condições que favoreçam o processo reativo e a purificação do produto, de modo a minimizar o uso de água e reagentes, gerando assim, melhores condições operacionais e menores volumes de efluentes. Para isso, foi proposta uma metodologia de purificação que emprega menores volumes de reagentes, analisando as fases geradas em cada etapa da purificação, bem como do produto, determinando suas propriedades físico-químicas, sendo possível identificar o caráter ácido da fase orgânica, a variação da densidade e da condutividade apresentada por cada fase ao longo do processo, sem significativas variações na temperatura. O rincoforol obtido apresentou pH na faixa de 0,62 ± 0,029, densidade e condutividade iguais a 0,8647 ± 0,0042 g/cm3 e 0,70 ± 0,05 µS/cm, respectivamente, estando em torno de 31,40 °C. A fim de verificar a eficiência da metodologia proposta, as fases aquosas foram analisadas por cromatografia gasosa acoplada a um detector por ionização em chama (GC- FID), sendo possível identificar e quantificar as frações de THF e de rincoforol presente, bem como avaliar a eficiência das lavagens efetuadas, resultando em um produto contendo ainda frações de compostos orgânicos oriundos da reação. Em seguida, foi feito o estudo de equilíbrio líquido-líquido envolvendo os componentes majoritários do sistema ao final da síntese, THF+ Rincoforol+ Água, realizado a 20 °C e 30 °C. Foram preditos pelo modelo termodinâmico UNIFAC diagramas ternários característicos do tipo 2, em que há completa solubilidade entre o soluto (feromônio) e solvente (THF), havendo parcial miscibilidade entre as soluções binárias Rincoforol/Água e Água/THF. No entanto, resultados de simulação de um tanque flash trifásico com o modelo NRTL demonstraram que para temperaturas abaixo de 341,45 K não há formação de duas fases líquidas para a mistura binária Água/THF, de modo que diagramas ternários do tipo 1 devem ser obtidos. Verificou-se ainda que a temperatura exerce forte influência no processo de extração, fato justificado através da diminuição da região de formação de fases. A partir dos diagramas e do gráfico do coeficiente de partição do rincoforol, comprovou-se que a extração usando THF como solvente é favorecida em temperaturas menores. Além disso, foi realizada uma modelagem termodinâmica com os modelos NRTL e UNIQUAC por meio da regressão dos dados experimentais de ELL. Os modelos correlacionaram razoavelmente a inclinação das tie lines, porém o ajuste não foi satisfatório por ter previsto regiões heterogêneas similares para ambas as temperaturas, diferentemente do observado experimentalmente. Os desvios médios quadráticos (RMSD) entre os valores experimentais e correlacionados por NRTL e UNIQUAC foram, respectivamente, 6,76% e 6.87%. Contudo, o estudo realizado foi fundamental para determinar as variáveis do processo que necessitam ser monitoradas, de modo que a produção e purificação seja mais efetiva, almejando o scale-up da produção.


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  • The species Rhynchophorus palmarum attacks several cultures, mainly coconut trees, which have great socioeconomic importance for the development of the country. This pest is the main vector of the red ring disease, contaminating the plants with the nematode Bursaphellencus cocophilos, impairing all their development, and can lead to death. Currently, the most effective method to combat the pest is the use of the aggregation pheromone Rincoforol ((2E) -6-methyl-2-hepten-4-ol)), combined with artisanal traps distributed around the planting area. The present project aims to improve the process of production and purification of the pheromone rincoforol, evaluating the conditions that favor the reactive process and the purification of the product, in order to minimize the use of water and reagents, thus generating better operational conditions and lower effluent volumes. For this, a purification methodology was proposed that uses lower volumes of reagents, analyzing the phases generated in each purification step, as well as the product, determining its physical-chemical properties, making it possible to identify the acid character of the organic phase, the variation density and conductivity presented by each phase throughout the process, without significant variations in temperature. The rincoforol obtained had pH in the range of 0.62 ± 0.029, density and conductivity equal to 0.8647 ± 0.0042 g / cm3 and 0.70 ± 0.05 µS / cm, respectively, being around 31.40 ° C. In order to verify the efficiency of the proposed methodology, the aqueous phases were analyzed by gas chromatography coupled to a flame ionization detector (GC-FID), being possible to identify and quantify the fractions of THF and rincoforol present, as well as to evaluate the efficiency of the washes carried out, resulting in a product containing fractions of organic compounds from the reaction. Then, the study of liquid-liquid balance involving the major components of the system at the end of the synthesis, THF + Rincoforol + Water, carried out at 20 ° C and 30 ° C. Characteristic ternary diagrams of type 2 were predicted by the UNIFAC thermodynamic model, in which there is complete solubility between the solute (pheromone) and solvent (THF), with partial miscibility between the binary solutions Rincoforol / Water and Water / THF. However, simulation results of a three-phase flash tank with the NRTL model demonstrated that for temperatures below 341.45 K there is no formation of two liquid phases for the water / THF binary mixture, so that type 1 ternary diagrams must be used. obtained. It was also found that the temperature has a strong influence on the extraction process, a fact justified by the reduction of the phase formation region. From the diagrams and graph of the partition coefficient of rincoforol, it was proved that extraction using THF as a solvent is favored at lower temperatures. In addition, thermodynamic modeling was performed with the NRTL and UNIQUAC models by regressing the experimental ELL data. The models reasonably correlated the slope of the tie lines, however the adjustment was not satisfactory because it predicted similar heterogeneous regions for both temperatures, differently from what was observed experimentally. The mean quadratic deviations (RMSD) between the experimental values and correlated by NRTL and UNIQUAC were, respectively, 6.76% and 6.87%. However, the study carried out was fundamental to determine the process variables that need to be monitored, so that the production and purification is more effective, aiming at the production scale-up.

2
  • FELIPE DE ALCÂNTARA MOURA VILELA
  • Avaliação das condições operacionais de agitação do processo reativo da produção de rincoforol

  • Orientador : JOAO INACIO SOLETTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • SANDRA HELENA VIEIRA DE CARVALHO
  • ANTONIO EUZEBIO GOULART SANTANA
  • HENRIQUE FONSECA GOULART
  • Data: 30/03/2021

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  • Estratégias para o controle de artrópodes fitófagos estão relacionados com o uso de
    semioquímicos. Dentre estes pode-se destacar o rincoforol (6-metil-2-hepten-4-ol), feromônio de
    agregação do inseto Broca-do-olho do coqueiro (Rhynchophorus palmarum), vetor da doença do
    anel vermelho (Bursaphelenchus cocophilus) em plantações de palmáceas (Arecaceae) na
    América do Sul. Este feromônio pode ser obtido através da síntese Grignard. Para ampliação da
    escala de produção, é necessário um estudo mais aprofundado das operações de agitação e
    mistura envolvidas no processo reacional da produção de rincoforol. Este trabalho buscou
    aprofundar-se nas operações envolvidas neste processo através de três frentes: 1) a determinação
    de temperaturas de operação para as reações através da criação de um sistema de monitoramento
    de temperatura, 2) a criação de um programa para determinação não invasiva do rendimento da
    reação através da análise computacional de imagens e 3) a modelagem e simulação da
    fluidodinâmica do sistema utilizando técnicas de fluidodinâmica computacional (CFD) para
    prever as condições de agitação e mistura no reator. Foi criado um registrador de temperatura
    através de um microcontrolador de código aberto e foi sugerida a temperatura de 25ºC para uma
    operação segura da reação de formação do reagente de Grignard e uma temperatura
    máxima de 40ºC para inicialização desta reação. Foi criado um programa em linguagem
    Python capaz de determinar a cinética e o rendimento da reação através de colorimetria.
    Foi feita a modelagem transiente multifásica em CFD, simulações indicaram altura da
    nuvem de sólidos acima de 90% do nível de líquido para velocidade de agitação de 1200
    RPM.


  • Mostrar Abstract
  • Strategies for phytophagous arthropods control are related to the use of semiochemicals.
    Among these we can highlight rhyninchophorol (6-methyl-2-hepten-4-ol), the
    aggregation pheromone of south American palm weevil (Rhynchophorus palmarum),
    vector of the red ring disease (Bursaphelenchus cocophilus) in palm plantations
    (Arecaceae) in South America. This pheromone can be obtained through Grignard
    synthesis. Aiming production scale-up, a more in-depth study of the stirring and mixing
    operations involved in the reaction process of rhynchophorol production is made
    necessary. This work sought to deepen the operations involved in this process through
    three fronts: 1) the determination of operating temperatures for the process chemical
    reactions through the development of a temperature monitoring system, 2) the creation
    of a computer program for non-invasive determination of the reaction yield through
    computational image analysis and 3) the modeling and simulation of the system&#39;s fluid
    dynamics using computational fluid dynamics (CFD) techniques to predict the
    conditions of agitation and mixing in the reactor. A temperature datalogger was created
    using an open source microcontroller. A temperature of 25ºC for a safe operation of the
    Grignard reagent formation reaction and a maximum temperature of 40ºC for
    initialization of this reaction were suggested. A Python language computer program
    capable of determining the reaction kinetics and the reaction yield through colorimetry
    was developed. Multiphase transient modeling in CFD was performed, simulations
    indicated solids suspension cloud height greater than 90% of the liquid level for an
    agitation speed of 1200 RPM.

3
  • ERICA PORTO FERNANDES
  • SÍNTESE DE ALUMINA A PARTIR DE RESÍDUO DE ALUMÍNIO E AVALIAÇÃO DO SEU USO COMO ADSORVENTE

  • Orientador : SIMONI MARGARETI PLENTZ MENEGHETTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
  • Guilherme Luiz Dotto
  • LUCAS MEILI
  • SIMONI MARGARETI PLENTZ MENEGHETTI
  • Data: 19/08/2021

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  • As indústrias de fundição e de fabricação de peças de alumínio produzem grandes
    quantidades de resíduos. Os descartes inadequados destes materiais causam problemas
    ambientais. Entretanto, tais resíduos podem ser utilizados como matéria-prima para
    obtenção de outros materiais com valor agregado e de interesse industrial como é o caso
    da alumina, alúmen, hidróxido de alumínio, entre outros. Este trabalho aborda a
    utilização de resíduo de alumínio metálico como fonte para obtenção de alumina e sua
    aplicação como adsorvente na remoção dos corantes azul de metileno, fucsina básica e
    violeta cristal. A síntese da alumina foi realizada por meio de lixiviação básica com
    NaOH, empregando o HCl como agente de precipitação. A morfologia e estrutura da
    alumina foram investigadas por FT-IR, DRX, MEV, TGA e EDX. A área superficial
    determinada pelo método de BET foi de 304,31 m 2 .g -1 . A alumina apresentou potencial
    como adsorvente dos corantes em solução aquosa, e a capacidade máxima de adsorção
    determinada experimentalmente foi de 57,8 mg.g -1 para o azul de metileno, 32,9 mg.g -1
    para a fucsina básica e 31, 82 mg.g -1 para o violeta cristal, com concentração inicial de
    400 mg.L -1 para todos os corantes. Foram realizados testes de toxicidade com a espécie
    Artemia salina e por meio de germinação de sementes de Lactuca sativa, empregando
    as soluções dos corantes antes e depois do tratamento por adsorção. A partir dos
    resultados obtidos foi possível verificar que a alumina produzida a partir do resíduo de
    alumínio apresenta potencial para remoção dos corantes e pode contribuir para
    diminuição dos possíveis efeitos tóxicos destes ao meio ambiente.


  • Mostrar Abstract
  • The aluminum foundry and aluminum parts industries produce large amounts of
    wastes. The inadequate disposal of these materials creates environmental problems.
    However, such waste can be used as raw material to obtain other materials with
    aggregate value and industrial interest as it is the case of alumina, alum, aluminum
    hydroxide, among others. This work discusses the use of aluminum metal waste as a
    source to obtain alumina and its application as an adsorbent in the removal of the dyes
    methylene blue, basic fuchsine and crystal violet. The synthesis of alumina was carried
    out by means of basic leaching with NaOH, employing HCl as precipitation agent. The
    morphology and structure of the alumina were investigated by FT-IR, XRD, SEM, TGA
    and EDX. The surface area determined by the BET method was 304.31 m 2 .g -1 . Alumina
    showed potential as an adsorbent of the dyes in aqueous solution, and the maximum
    adsorption capacity experimentally determined was 57.8 mg.g -1 for methylene blue, 32.9
    mg.g -1 for basic fuchsin and 31, 82 mg.g -1 for crystal violet at an initial concentration of
    400 mg.L-1 for all dyes. Toxicity tests were performed with the species Artemia salina
    and by means of germination of Lactuca sativa seeds, using the solutions of the dyes
    before and after treatment by adsorption. From the results obtained it was possible to
    verify that the alumina produced from aluminum waste has the potential to remove the
    dyes and can contribute to the reduction of possible toxic effects of these to the
    environment.

4
  • MAVYLA SANDREYA CORREIA TENORIO
  • Análise fluidodinâmica de um solo marinho jateado empregando modelos reológicos

  • Orientador : JOSE LUIS GOMES MARINHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BEATRIZ RAMOS BARBOZA
  • JOAO PAULO LIMA SANTOS
  • JOSE LUIS GOMES MARINHO
  • LEONARDO MENDONCA TENORIO DE MAGALHAES OLIVEIRA
  • Data: 26/08/2021

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  • Com a exploração de campos petrolíferos marinhos, em regiões de águas ultraprofundas, a necessidade do uso de diferentes métodos de construção de poços tem se ampliado. A técnica de assentamento de revestimento condutor por jateamento é a mais utilizada para a fase de início de poço em tais condições. Neste cenário, nas
    camadas iniciais, onde o solo marinho está em contato com a água do mar, este material pode se apresentar sob o aspecto de lama fina, caracterizando um solo coesivo não-drenado, possuindo baixa resistência ao cisalhamento e que pode ser considerado como um material de comportamento viscoplástico. Desta forma, a utilização da reologia dos fluidos para analisá-lo pode ser uma opção válida, sendo possível classificá-lo como um fluido de Herschel-Bulkley. Uma das alternativas para se entender o comportamento do solo durante o jateamento é o uso da modelagem computacional e simulação numérica, devido à acurácia desta técnica e ao seu custo de desenvolvimento, visto que as condições locais e orçamentárias nem sempre possibilitam estudos e análises experimentais mais complexas. Sendo assim, este trabalho teve como foco a modelagem computacional do jateamento do solo marinho, baseando-se a abordagem fluidodinâmica do solo. Para isto, utilizou-se o software de fluidodinâmica computacional (CFD – Computiaitonal Fluid Dynamics) SIMULIA XFLOW©, desenvolvido pela Dassault Systèmes, versão (2020). Primeiramente, este trabalho buscou investigar a deformação do solo marinho em resposta a um jato vertical incidente, utilizando a água do mar como fluido de perfuração. O perfil da cavidade formada pelo jato foi quantificado em termos de profundidade e largura, rastreando a posição da interface fluido-fluido ao longo do tempo de jateamento considerado. Isto foi possível graças ao método numérico do software, o LBM (Lattice-Boltzmann Method), que é baseado na Equação de Transporte de Boltzmann. Este método oferece um melhor suporte às simulações de escoamentos multifásicos se comparado aos métodos numéricos utilizados nos softwares de CFD convencionais, no que se diz respeito à
    modelagem da região de interface entre fluidos. Em seguida, análises paramétricas foram realizadas buscando-se entender a influência da velocidade do jato e do fluido de perfuração na deformação do solo em resposta ao jato incidente. Os resultados mostraram que o aumento da velocidade do jato proporcionou maiores profundidades e larguras à cavidade; já a variação do fluido de perfuração, não provocou diferenças
    significativas na cavidade escavada, exceto ao se considerar um fluido de perfuração de massa específica mais elevada, cujo jato deformou o solo em maiores profundidades em relação aos demais fluidos de perfuração. A fim de observar como se daria o jateamento do solo enquanto ocorre o assentamento do revestimento condutor, implementou-se uma broca no modelo analisado. A broca idealizada foi modelada conforme as informações
    disponíveis na literatura e não desempenhou uma boa performance para o jateamento, mesmo mediante a variação de rotação da broca e da vazão de fluidos, dado que houve o acúmulo demasiado de solo no anular interior ao condutor.


  • Mostrar Abstract
  • Due to the exploration of marine oil fields in ultradeep water regions, the need for

    different methods of well construction has increased. The technique of laying
    conductive casing by jetting is the most widely used for the well starting phase in such
    conditions. In this scenario, in initial layers, where the marine soil is in contact with
    seawater, this material can present itself as a fine mud, characterizing a cohesive non-
    drained soil, with low shear strength and that can be considered as a material with
    viscoplastic behavior. Thus, the use of fluid rheology to analyze it can be a valid option,
    and it is possible to classify it as a Herschel-Bulkley fluid. One of the alternatives to
    understand the behavior of the soil during jetting is the use of computational modeling
    and numerical simulation, due to the accuracy of this technique and its development
    cost, since the local and budgetary conditions do not always allow more complex
    studies and experimental analysis. Thus, this work focused on the computational
    modeling of the jetting of marine soil, based on the soil fluid dynamics approach. For
    this, the computational fluid dynamics (CFD) software SIMULIA XFLOW©,
    developed by Dassault Systèmes, version (2020), was used. Firstly, the present work
    sought to investigate the deformation of the seabed in response to an incident vertical
    jet, using seawater as the drilling fluid. The profile of the cavity formed by the jet was
    quantified in terms of depth and width by tracking the position of the fluid-fluid
    interface over the considered jetting time. This was possible thanks to the numerical
    method of the software, the LBM (Lattice-Boltzmann Method), which is based on the
    Boltzmann Transport Equation. This method provides better support for multiphase
    flow simulations compared to the numerical methods used in conventional CFD
    software, regarding the modeling of the fluid interface region. Next, parametric analyses
    were performed seeking to understand the influence of jet velocity and drilling fluid on
    ground deformation in response to the incident jet. The results demonstrated that
    increasing the jet velocity provided greater depths and widths to the cavity; however,
    varying the drilling fluid did not cause significant differences in the excavated cavity,
    except when considering a drilling fluid of higher specific mass, whose jet deformed the
    soil at greater depths than the other drilling fluids. In order to observe how the jetting of
    the soil would occur while the conductive casing is being laid, a drill bit was
    implemented in the analyzed model. The idealized drill bit was modeled according to
    the information available in the literature and did not perform adequately for jetting,
    even when varying the rotation of the drill bit and the fluid flow rate, since there was
    too much soil accumulation in the annulus inside the conductor.

5
  • ISAIANE FERREIRA LIMA DE OLIVEIRA
  • Avaliação das Atividades Biológicas das Espécies Moringa oleifera e Azadirachta indica em Células HTR e Identificação de Compostos por meio de RMN

  • Orientador : RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • TATIANE LUCIANO BALLIANO
  • EDSON DE SOUZA BENTO
  • GLORIA MARIA MARINHO SILVA
  • Data: 31/08/2021

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  • No século XX com a descoberta de métodos analíticos e ensaios farmacológicos ocorreu o avanço das pesquisas de produtos naturais, contribuindo para a identificação de substâncias ativas no organismo humano. Com a identificação de compostos líderes, resultando no desenvolvimento de novos fármacos, os produtos naturais representam uma importante fonte de compostos bioativos que podem atuar na terapêutica devido às suas habilidades de modular diferentes processos bioquímicos, sendo possível demonstrar inúmeras atividades, como anti-inflamatória, antifúngica, anti-hipertensiva, antitumoral, antioxidante, cicatrizante, entre outros. Neste contexto, o presente estudo teve por objetivo investigar as atividades biológicas de duas espécies de plantas medicinais: Moringa oleifera e Azadirachta indica, frente às células de placentas, visto que as gestantes são um alvo bastante sensível a qualquer tipo de tratamento medicinal. Foram realizados estudos de quantificação da viabilidade celular com a utilização dos extratos nas concentrações de 25, 50, 75 e 100% em linhagens de células HTR empregando o ensaio de MTT, análises de AFM das células com e sem tratamento, e análises de RMN dos extratos. De acordo com os dados obtidos, o extrato de Moringa obteve viabilidade celular nas concentrações de 25% e 50%, sendo tóxico acima de 50%, enquanto que o extrato de Nim mostrou não ter viabilidade celular em nenhuma das concentrações, com o AFM observaram-se mudanças morfológicas, um aumento na elasticidade das células desencadeada pelo tratamento com Moringa que pode estar associado ao rearranjo do citoesqueleto, e uma diminuição na elasticidade desencadeada pelo tratamento com Nim que
    pode estar relacionado a um processo de morte celular e com os espectros de RMN foram detectadas no extrato de Nim a presença dos compostos: 2-hidroxiisobutirato, ácido acético, betaína, citrato, ácido fórmico, glucarato (sacarato), lactato, succinato e dimetil sulfona, e no extrato de Moringa a presença dos compostos: ácido fórmico, ácido fumárico, ácido orótico, betaína, glicerol e trigonelina.


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  • In the 20th century, with the discovery of analytical methods and pharmacological tests, the advance of research on natural products occurred, contributing to the identification of active substances in the human body. With the identification of leading compounds, resulting in the development of new drugs, natural products represent an important source of bioactive compounds that can act in therapy due to their abilities to modulate different biochemical processes, being possible to demonstrate numerous activities, such as anti-inflammatory, antifungal, antihypertensive, antitumor, antioxidant, healing, among others. In this context, this study aimed to investigate the biological activities of two species of medicinal plants: Moringa oleifera and Azadirachta indica, against placental cells, since pregnant women are a very sensitive target for any type of medicinal treatment. Studies of quantification of cell viability were performed with the use of extracts in concentrations of 25, 50, 75 and 100% in HTR cell lines using the MTT assay, AFM analysis of cells with and without treatment, and NMR analyzes of extracts. According to the data obtained, the Moringa extract obtained cell viability in the concentrations of 25% and 50%, being toxic above 50%, while the Neem extract showed no cell viability in any of the concentrations, with the AFM observed morphological changes, an increase in the elasticity of cells triggered by treatment with Moringa that may be associated with the rearrangement of the cytoskeleton, and a decrease in elasticity triggered by treatment with Neem that may be related to a process of cell death and with the spectra of NMR was detected in the Neem extract the presence of the compounds: 2-hydroxyisobutyrate, acetic acid, betaine, citrate, formic acid, glucarate (saccharate), lactate, succinate and dimethyl sulfone, and in the Moringa extract the presence of the compounds: formic acid , fumaric acid, orotic acid, betaine, glycerol and trigonelline.

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  • DAVISSON COSTA GALINDO
  • Numérico da Escavação por Jatos de Broca em Operações de Jateamento em Solos Marinhos

  • Orientador : JOSE LUIS GOMES MARINHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BEATRIZ RAMOS BARBOZA
  • JOAO PAULO LIMA SANTOS
  • JOSE LUIS GOMES MARINHO
  • LEONARDO MENDONCA TENORIO DE MAGALHAES OLIVEIRA
  • Data: 02/09/2021

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  • Com o aumento da complexidade para explorar petróleo em ambientes cada vez mais desafiadores, há também a elevação do custo para manter as operações desse tipo, como, por exemplo, uma sonda de perfuração no mar, que pode chegar centenas de milhares de dólares por dia. Assim sendo, deixar as operações de perfuração mais eficientes pode trazer expressiva economia na perfuração como um todo. A fase de início de poço consiste basicamente no assentamento do revestimento condutor, e dentre as diversas formas de assentamento pode-se destacar a técnica de jateamento do solo, utilizada quando os sedimentos do solo marinho se encontram na forma de lama. Em casos assim, o solo marinho é um corpo deformável cujo comportamento se encontra entre sólido elástico linear e líquido viscoso, sendo então governado pela teoria geral da reologia, podendo ser descrito como um fluido não-Newtoniano altamente viscoso, que apesar de ser uma abordagem pouco explorada, ela se mostra bastante promissora na predição do comportamento de solos coesivos. A fluidodinâmica computacional (CFD) se torna uma ferramenta numérica poderosa para modela e simular problemas desse tipo, resolvendo toda matemática complexa por trás desses fenômenos. Desta forma, o presente trabalho avalia numericamente o mecanismo de escavação em termos de profundidade largura de um solo marinho se comportando como um fluido viscoso de Herschel-Bulkley sob a incidência de jatos de uma broca simulando os primeiros segundos da técnica de jateamento utilizando o software comercial Ansys Fluent®, um programa de CFD baseado no método dos volumes finitos. Os resultados indicam que a velocidade do jato é o parâmetro que mais influencia na escavação, explicitando as propriedades viscoplástica do solo. Contudo, a eficiência da operação não depende apenas de um parâmetro em específico, mas de um conjunto de fatores. O tamanho e posição da broca, inclinação dos bicos e até mesmo o fluido de perfuração utilizado no processo são parâmetros que também apresentaram bons resultados, influenciando no mecanismo de escavação do solo.


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  • The more complex the oil exploration in deepwater environment is, the more expensive it becomes. For instance, the rent of an offshore rig can cost hundreds of thousands of dollars a day. Therefore, improving deepwater drilling efficiency can lead to cost savings in the overall process. The drilling process of an oil well starts with the initial drilling, which is the operation to accommodate the conductor casing. Among the techniques to set the conductor casing, jetting operations have become popular in deepwater environments where the seafloor sediments allow the technique to be used. In these environments, the submarine soil is a deformable body whose behavior falls between a linear elastic solid and viscous fluid, so its behavior is governed by general theory of rheology and it can be described as highly viscous non-Newtonian fluid. Considering cohesive soil behavior as viscous fluid is a promising work despite the lack of study. Problems of this type can be solve using computational fluid dynamics (CFD), a powerful software which solves complex fluid mechanics equations. Thus, this work numerically evaluates the excavation mechanism in conductor jetting operations in submarine soil in the first 30 seconds, considering the soil as viscous fluid of Herschel-Bulkley. Ansys Fluent®, a finite volume method based CFD software, was applied to simulate the jetting excavation process. The results indicate that the jet velocity is the parameter that most influences excavation, because of the soil viscoplastic properties. However, the efficiency of the operation does not depend only on a specific parameter, but on a set of factors. The size and position of the drill bit, inclination of the nozzles, and even the drilling fluid used in the process are parameters that also showed good results, influencing the soil excavation mechanism.

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  • SANNYELE ALCANTARA EMILIANO
  • Caracterização, Produção e Avaliação da Capacidade Adsortiva do Carvão Ativado Obtido da Pirólise a Vácuo da Espécie Dipteryx Alata Vog (Baru)

  • Orientador : RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • EDUARDO LUCENA CAVALCANTE DE AMORIM
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • TATIANE LUCIANO BALLIANO
  • ANTONIO MARTINS DE OLIVEIRA JUNIOR
  • Data: 02/09/2021

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  • Considerando que o Brasil gera anualmente cerca de 41 milhões de toneladas de resíduos agrícolas, isto torna-o um dos países com maior capacidade de incorporar tecnologias para o reaproveitamento dos mesmos. Onde dentre os vários resíduos com potencial para tornar-se fonte de produção de energia e transformação na indústria química, temos o barueiro (Dipteryx alata Vog.), espécie vegetal arbórea originária das regiões férteis do cerrado brasileiro que tem como fruto o Baru. Esta espécie vem sendo considerada umas das mais promissoras para cultivo devido a seu uso múltiplo. Dos frutos se consome a polpa na forma de farinhas e doces, enquanto as sementes (amêndoas), após torradas, podem ser empregadas na confecção de diversas preparações culinárias, além da extração de óleo de excelente qualidade. Entretanto, existem poucos estudos sobre a utilização de seu endocarpo, podendo este vir a se tornar um problema ambiental em função do grande volume gerado. Com objetivo de tornar este resíduo um produto de alto valor agregado, faz-se necessário seu tratamento através de processos de transformação, destacando dentre os existentes a pirólise. Este método origina compostos de cadeias mais curtas como gases não condensáveis, biochar e produto líquido. O biochar, através do processo de ativação química, torna-se uma matéria-prima viável para ser utilizada na adsorção de compostos orgânicos e inorgânicos. Isto posto, o presente trabalho teve como objetivo a produção e caracterização do carvão ativado do baru (Dipteryx alata Vog.) para estudo de sua viabilidade como bioadsorvente, através de ensaios de isoterma e cinética de adsorção que permitem avaliar a eficiência que o mesmo terá na remoção do fenol de efluentes. Para desenvolvimento do estudo foi realizado uma série de ensaios que envolvem desde a preparação da matéria-prima até a obtenção do carvão vegetal pelo processo de pirólise a vácuo e a partir do material obtido, a caracterização do mesmo, submetendo-o ainda a ensaios de adsorção. A pirólise foi realizada a temperatura de 500ºC, considerada favorável para obtenção do carvão pela análise termogravimétrica da biomassa, sob taxa de aquecimento de 10ºC. min -1 , com tempo de residência de 120 min. A média do rendimento em carvão vegetal, bio-óleo e gases alcançaram valores de 25,63%, 56,47% e 17,90%, respectivamente. Para avaliar a qualidade dos produtos finais do processo de pirólise e as características da biomassa utilizada, empregaram-se técnicas de caracterização como: composição elementar, análises imediata e termogravimétrica, espectroscopia no Infravermelho (FTIR), Microscopia eletrônica de Varredura (MEV), BET e Ponto de carga zero (pHcz). Uma vez que o biochar do endocarpo do baru apresentou um elevado teor de carbono fixo, baixos teores de voláteis e cinzas, o mesmo pode ser considerado como um carvão de qualidade, com maior rendimento gravimétrico. Avaliando o comportamento deste carvão quanto ao seu pH no ponto de carga zero, podese concluir que o mesmo apresenta superfície heterogênea, com pHcz = 7,9, que permitem sua interação com componentes de natureza aniônica ou catiônica. Atestando esses resultados os ensaios de adsorção realizados apontam para um sistema favorável, e que possivelmente ocorre em monocamadas na superfície do material, assinalando a quimissorção como etapa determinante do mecanismo cinético. 


  • Mostrar Abstract
  • Considering that Brazil generates approximately 41 million tons of agricultural waste annually, this makes it one of the countries with the greatest capacity to incorporate technologies for reuse of them. Where among the various wastes with the potential to become an energy production source and transformation in the chemical industry, we have the barueiro (Dipteryx alata Vog.), a species of arboreal plant originating in the fertile regions of the Brazilian cerrado whose fruit is baru. This species has been considered one of the most promising for cultivation due to its multiple use. From the fruits, the pulp is consumed in the form of flour and sweets, while the seeds (almonds), after toast, can be used in the preparation of various culinary preparations, in addition to the extraction of excellent quality oil. However, there are few studies on the use of its endocarp, which may become an environmental problem due to the large volume generated. With the objective of making this waste a product with high added value, it is necessary to treat it through transformation processes, highlighting pyrolysis among the existing ones. This method creates shorter chain compounds such as non-condensable gases, biochar and liquid product.Biochar, through the chemical activation process, becomes a viable raw material to be used in the adsorption of organic and inorganic compounds. That said, the present work aimed at the production and characterization baru activated carbon (Dipteryx alata Vog.) to study its viability as bioadsorbent, through the performance of isotherm and adsorption kinetics tests, which allow to evaluate the efficiency that it will have in removing of phenol from effluents. For the development of the study, a series of tests were carried out, involving from the preparation of the raw material to obtaining charcoal by the vacuum pyrolysis process and from the material obtained, its characterization, subjecting it to adsorption tests.Pyrolysis was carried out at a temperature of 500ºC, considered favorable for obtaining coal by thermogravimetric analysis of biomass, under a heating rate of 10ºC. min -1 , with residence time of 120 minutes. The average yield in charcoal, bio-oil and gases reached values of 25.63%, 56.47% and 17.90%, respectively. To evaluate the quality of the final products of the pyrolysis process and the characteristics of the biomass used, characterization techniques were used, such as: elementary composition, immediate and thermogravimetric analysis, Infrared spectroscopy (FTIR) and Scanning electron microscopy (SEM), Method BET and pH point of zero charge (pHcz). Since the baru endocarp biochar presented a high fixed carbon content, low volatile and ash contents, it can be considered as a quality charcoal, with higher gravimetric yield.Measuring the behavior of this charcoal related to its pH point of zero charge, it can be concluded that it has a heterogeneous surface, with pHcz = 7.9, that allow its interaction with components of anionic or cationic nature.Attesting to these results, the adsorption tests carried out point to a favorable system, and which possibly occurs in monolayers on the surface of the material, pointing out chemisorption as a determining step of the kinetic mechanism.

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  • IVIS DE MELO AGRA
  • Síntese e caracterização de compósitos hidrocarvão/simonkolleite e seus precursores para aplicação na remoção adsortiva do antibiótico rifampacina em solução aquosa

  • Orientador : CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
  • LEONARDO MENDONCA TENORIO DE MAGALHAES OLIVEIRA
  • JOSE LEANDRO DA SILVA DUARTE
  • JOAN MANUEL RODRÍGUEZ DÍAZ
  • Data: 30/09/2021

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  • O Brasil é um dos maiores produtores de cana-de-açúcar do mundo, e Alagoas é o estado, da região Nordeste, que apresenta a maior contribuição em toneladas produzidas. Após o processo de extração do caldo para produção e de açúcar e alcool, é gerado um subproduto, o bagaço de cana, este resíduo apresenta um viés para diversas aplicações, como a queima para geração de energia elétrica, e mais recente tem sido estudado a sua aplicação como agente adsorvente. Uma alternativa para aprimorar as características da biomassa, é converter o resíduo em hidrocarvão (HC), pois a conversão garante uma matriz mais estável e mais eficiente para o processo de adsorção. O hidrocarvão também pode ser utilizado como suporte para materiais com propriedades catalíticas, no caso deste estudo o simonkolleite (SK). Nesse contexto, foram sintetizados três compósitos e seus precursores, visando a deposição do simonkolleite sobre o hidrocarvão de bagaço de cana. Em seguida foi avaliada a eficiência dos materiais para a remoção da rifampicina de um efluente aquoso. A rifampicina é um fármaco utilizado para o tratamento de tuberculose e hanseníase, e faz parte da classe de poluentes emergentes. A associação do SK ao hidrocarvão pode acarretar uma maior eficiência, para o tratamento de efluentes contendo os PE. Nesse estudo, foram investigadas três rotas de síntese dos compósitos, por coprecipitação, misturação manual e adição de SK na etapa de preparação do HC. Os materiais sintetizados foram caracterizados por técnicas de Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raio x (DRX), Análise Termogravimétrica (TGA e DrTGA) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Óptica (MO) e Ponto de Carga Zero (PCZ). Para os testes adsortivos, em água destilada, em pH igual a 9, foi obtido um percentual de remoção da rifampicina, dos Compósitos Coprecipitado e Manual, iguais a 72,1 e 71,3 %, respectivamente, enquanto para o Hidrocarvão, SK e Compósito ZnO, em pH igual a 5, apresentaram uma redução de 70,4, 37,23 e 72,4 %, respectivamente. Os modelos que se adequaram para cinética de adsorção e isoterma de adsorção, foram o de pseudo-segunda ordem e o de Sips, por essa ordem. Os testes em matrizes reais, relataram similaridade com os realizados na matriz modelo, indicando a possibilidade de aplicação em diferentes matrizes aquosas, quando comparados à matriz modelo (água destilada). Os resultados mostraram que os métodos de coprecipitação e misturação manual foram eficientes para a deposição e ancoragem do SK sobre o hidrocarvão. A perspectiva deste trabalho é avaliar a influência da metodologia de síntese nas propriedades fotocatalíticas e oxidativas dos compósitos.


  • Mostrar Abstract
  • Brazil is one of the largest sugarcane producers in the world, and Alagoas is the state, in the Northeast region, which presents the largest contribution in produced tons. After the process of extracting the juice for production and sugar and alcohol, a by-product is generated, sugarcane bagasse, this residue has a bias for various applications, such as burning to generate electricity, and more recently has been studied its application as an adsorbent agent. An alternative to improve the characteristics of biomass is to convert the residue into hydrochar (HC), as the conversion ensures a more stable and more efficient matrix for the adsorption process.
    Hydrochar can also be used as a support for materials with catalytic properties, in the case of this study simonkollite (SK). In this context, three composites and their precursors were synthesized, aiming at the deposition of simonkollite on sugarcane bagasse hydrochar. Then, the efficiency of the materials for the removal of rifampicin from an aqueous effluent was evaluated. Rifampicin is a drug used to treat tuberculosis and leprosy and is part of the class of emerging pollutants (EP). The association of SK with hydrochar can lead to greater efficiency for the treatment of effluents containing EP. In this study, three synthesis routes of the composites were investigated, by co-precipitation, manual mixturation and addition of SK in the HC preparation step. The synthesized materials were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-Ray Diffraction (XRD), Thermogravimetric Analysis (TGA and DrTGA) and Scanning Electron Microscopy (SEM), Optical Microscopy (OM) and Spot Zero Charge System (PCZ). For the adsorptive tests, in distilled water, at pH equal to 9, a percentage of removal of rifampicin, Coprecipitate and Manual Composites, equal to 72.1 and 71.3%, respectively, was obtained, while for Hydrocarbon, SK and ZnO composite, at pH equal to 5, showed a reduction of 70.4, 37.23 and 72.4%, respectively. The models that were suitable for adsorption kinetics and adsorption isotherm were the pseudo-second order and the Sips, in that order. The tests in real matrices reported similarity with those performed in the model matrix, indicating the possibility of application in different aqueous matrices, when compared to the model matrix (distilled water). The results showed that the methods of co-precipitation
    and manual mixing were efficient for the deposition and anchorage of SK on the hydrochar. The perspective of this work is to evaluate the influence of the synthesis methodology on the photocatalytic and oxidative properties of the composites. 

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  • RENATO TEIXEIRA DE ARAUJO GUIMARAES
  • Otimização dos processos de extração da pectina e do óleo de subprodutos da indústria de processamento do maracujá (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Deg).

  • Orientador : SANDRA HELENA VIEIRA DE CARVALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO MARTINS DE OLIVEIRA JUNIOR
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • KEDES PAULO PEREIRA
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • SANDRA HELENA VIEIRA DE CARVALHO
  • Data: 01/10/2021

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  • O Brasil é o maior produtor e consumidor mundial de maracujá (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Deg). Esta demanda é destinada em sua maioria ao consumidor interno, principalmente a indústria alimentícia. As sementes e cascas do maracujá representam cerca de 70% do fruto e possuem um grande potencial de utilização comercial. Contudo, são consideradas subprodutos em grande parte dos processos industriais. Este trabalho objetiva a melhoria dos processos de extração do óleo e da pectina de maracujá utilizando solventes (etanol e ácido cítrico). O planejamento composto central e a metodologia de superfície de resposta foram utilizados para avaliação dos rendimentos e do grau de esterificação. No processo de extração do óleo, foram consideradas as variáveis: temperatura de extração, massa de amostra e tempo de extração. Na extração
    da pectina, foram consideradas as variáveis: temperatura de extração, concentração do ácido cítrico e tempo de extração. O maior rendimento da extração do óleo, em massa, foi de aproximadamente 27 %, considerando: temperatura de extração de 60 °C; massa de amostra de 7,5 g; e tempo de 30 minutos. Os maiores valores do rendimento e do grau de esterificação da pectina, em massa, foram de aproximadamente 15 % e 56 %,
    respectivamente, nas seguintes condições: temperatura de 85 °C; concentração de 2,5 g/100mL; e, tempo de 30 minutos. O resíduo sólido decorrente da extração da pectina apresentou mudança na composição centesimal, em relação à caracterização inicial da casca, havendo redução da matéria mineral, do nitrogênio total e da proteína bruta. O estudo da cinética de secagem foi realizado para verificar o modelo matemático com
    melhor ajuste aos dados experimentais da secagem convectiva: Page apresentou melhor ajuste a 55 e 65 °C; e, o modelo logarítmico, a 75 °C. Na secagem das cascas o modelo de Page apresentou melhor ajuste nas três temperaturas aplicadas, de 55, 65 e 75 °C.


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  • Brazil is the world&#39;s largest producer and consumer of passion fruit (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Deg). This demand is destined mostly for the domestic consumer, mainly the food industry. The seeds and peel of the passion fruit represent about 70% of the fruit and have a great potential for commercial use. However, they are considered by-products in most industrial processes. This work aims to improve the extraction
    processes of oil and pectin from passion fruit using solvents (ethanol and citric acid). The central composite design and the response surface methodology were used to evaluate the yields and the esterification degree. In the passion fruit oil extraction process, the following variables were considered: extraction temperature, sample mass and extraction time. In the pectin extraction process, the following variables were considered: extraction temperature, citric acid concentration and extraction time. The highest yield of oil extraction, in mass, was approximately 27%, considering: extraction temperature of 60 °C; sample mass of 7.5 g; and extraction time of 30 minutes. The highest values of the yield and degree of esterification of pectin, by mass, were approximately 15% and 56%, respectively, under the following conditions: temperature of 85 °C; concentration of 2.5 g/100mL; and, time of 30 minutes. The solid residue resulting from the extraction of pectin showed a change in the composition of the centesimal composition, in relation to the initial characterization of the peel, with a
    reduction of mineral matter, total nitrogen and crude protein. The study of drying kinetics was performed to verify the mathematical model with the best fit to the experimental data of convective drying: Page presented the best fit at 55 and 65 °C, and the logarithmic model, at 75 °C. In the drying of the peels the Page model showed the best fit in the three temperatures applied, 55, 65 and 75 °C.

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  • KLEBER MARTINIANO DE LIMA
  • Simulação em CFD de leito fluidizado com partículas do grupo B de Geldart em um sistema bifásico gás-sólido.

  • Orientador : LEONARDO MENDONCA TENORIO DE MAGALHAES OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO BENTES FREIRE
  • LEONARDO MENDONCA TENORIO DE MAGALHAES OLIVEIRA
  • LUCAS MEILI
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • Data: 15/12/2021

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  • Atualmente, os maiores desafios enfrentados pelos vários setores industriais, incluindo o farmacêutico, alimentício, químico e agrícola, dentre outros consistem em buscas intermitentes no que se refere à otimização de processos que reduzam custos, tempo e a maximização da eficiência operacional das etapas de mistura, secagem, revestimento, granulação, gaseificação, entre outras. Nesse contexto, surgem os leitos fluidizados, que podem ser aplicados aos processos que envolvam o contato entre a fase sólida particulada e a fluida. Sendo assim, este trabalho objetiva, a partir de uma abordagem Euler-Euler em um sistema gás-sólido, avaliar as propriedades fluidodinâmicas de partículas inertes do grupo B de Geldart em leito fluidizado. Para alcançar os propósitos supramencionados, tenciona-se a aplicação da modelagem matemática via simulação em ambiente CFD com auxílio do aplicativo comercial Ansys Fluent 2021 R2 versão acadêmica. A geometria foi construída na forma bidimensional e foi realizado teste de malha, para verificar se esta influenciava nos resultados. Também foi feito o teste de modelo de turbulência e avaliado qual mais adequado para as simulações (k-ε ou SST). A interação entre as fases foi determinada pela equação Syamlal-O&#39;Brien e o valor do coeficiente de restituição partícula-partícula de 0,9. A viscosidade das partículas foi calculada pela Teoria Cinética de Escoamento Granular (KTGF). Os resultados mostraram que a malha mais adequada para realizar as simulações apresentou razão de aspecto próximo a 1, excelente qualidade ortogonal e excelente assimetria, além de apresentar menor custo computacional e menor erro (4,4 %). O modelo de turbulência escolhido foi o K-ɛ, por apresentar menor custo computacional e por atingir a fluidização mais rápida que o modelo SST. A velocidade de mínima fluidização encontrada foi 0,3 m/s. Também foi observado que na velocidade do ar acima de 0,5 m/s houve a formação de slugs axiais. Além disso, nas simulações com velocidades maiores que a V mf foi encontrada vórtices. As simulações possibilitaram a visualizar e avaliar os fenômenos que ocorreram internamente no leito fluidizado. De modo geral, os resultados avaliados dos fenômenos de queda de pressão, turbulência e a influência da velocidade do gás associados com estes fenômenos, contribuirá para alcançar elevados coeficientes convectivos e assim colaborar na eficiência dos processos industriais.


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  • Currently, the biggest challenges faced by various industrial sectors, including pharmaceutical, food, chemical and agricultural, among others, consist of intermittent searches regarding the optimization of processes that reduce costs, time and maximize the operational efficiency of the mixing steps, drying, coating, granulation, gasification, among others. In this context, fluidized beds arise, which can be communicated to processes that involve the contact between the solid particulate and the fluid phase. Therefore, this work aims, from an Euler-Euler approach in a gas-solid system, to evaluate the fluid dynamic properties of inert particles of Geldart&#39;s group B in a fluidized bed. To achieve the above-mentioned purposes, it is intended to apply mathematical modeling via simulation in a CFD environment with the aid of the commercial application Ansys Fluent 2021 R2 academic version. The geometry was constructed in a two-dimensional form and a mesh test was carried out to verify if this influenced the results. The turbulence model test was also carried out and the most suitable for the simulations (k-ε or SST) was evaluated. The interaction between the phases was provided by the Syamlal-O&#39;Brien equation and the value of the particle-particle restitution coefficient of 0.9. The particle viscosity was calculated by the Kinetic Theory of Granular Flow (KTGF). The results induced that the most suitable mesh to perform the simulations presented an aspect close to 1, excellent orthogonal quality and excellent asymmetry, besides presenting lower computational cost and less error (4.4%). The turbulence model chosen was the K-ɛ, as it has a lower computational cost and because it achieves faster fluidization than the SST model. The minimum fluidization velocity found was 0.3 m / s. It was also observed that at air velocity above 0.5 m/s there was a formation of axial slugs. Furthermore, in simulations with addition greater than V mf vortices were found. The simulations made it possible to visualize and evaluate the phenomena that occurred internally in the fluidized bed. In general, the results obtained from the phenomena of pressure drop, turbulence and influence of the gas influence rate associated with these phenomena will contribute to high levels of convective coefficients and thus collaborate in the efficiency of industrial processes.

2020
Dissertações
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  • RAFAEL DA SILVA OLIVEIRA DE HOLANDA
  • AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DO PROCESSO ELETROQUÍMICO NO TRATAMENTO DO EFLUENTE DA INDÚSTRIA DE SORVETES

  • Orientador : CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • JOSE EDMUNDO ACCIOLY DE SOUZA
  • KARINA RIBEIRO SALOMON
  • Data: 18/02/2020

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  • Os efluentes das indústrias de produtos derivados do leite apresentam como característica principal uma grande quantidade de carga orgânica, o que dificulta o tratamento, necessitando passar por vários processos e etapas, gerando um alto custo operacional. Nesta perspectiva foi desenvolvido um sistema eletroquímico para o tratamento desse efluente, utilizando DSA como material eletródico. O sistema é composto de um reator vertical com os eletrodos posicionados na base do reator, formando uma região flotante logo acima dos eletrodos. O sistema operou em fluxo contínuo e em batelada. Nesse estudo foram utilizados eletrodos comerciais do tipo DSA®(Ti/Ru0,34Ti0,66O2) de 7 x 6 cm, um reator com capacidade de tratamento de 3,8L de efluente, e Na2SO4 0,1mol L-1 como eletrólito de suporte. Inicialmente foi avaliado o comportamento hidrodinâmico do reator em fluxo contínuo, onde observou-se picos de concentração do indicador, representando a formação de zonas mortas, acarretando numa não linearidade no escoamento. No planejamento experimental, avalio a influência da densidade de corrente, vazão e concentração do efluente nas variáveis de respostas DQO e turbidez. Verificou-se que a densidade de corrente, interação corrente e concentração são as variáveis mais significativa. Nas condições otimizadas de densidade de corrente de 20mA/cm2 , concentração do efluente de 2g/L e uma vazão de 370mL/s obteve-se a redução máxima de 84,67% da DQO e de 84,66 de turbidez, após 2 horas de reação em fluxo contínuo. Em batelada a eficiência média para a % de redução de DQO e Turbidez foi de 71,42% e 82,57% respectivamente. No estudo em função do tempo de reação, para ambas as variáveis de resposta, observou-se um aumento da eficiência na redução dos parâmetros da turbidez e DQO tendendo a se manter constante após 60 e 90 minutos de reação, respectivamente, indicando atingir o equilíbrio entre o fluxo de alimentação do reator e a velocidade cinética do tratamento. A eficiência do tratamento tanto em fluxo continuo quanto em batelada foi associada ao sistema eletroflotação/eletrooxidação. Além de eficiente o sistema mostrou-se economicamente viável com um consumo elétrico estimado de 1,3104 kWh m-3 nas condições otimizadas. 


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  • Os efluentes das indústrias de produtos derivados do leite apresentam como característica principal uma grande quantidade de carga orgânica, o que dificulta o tratamento, necessitando passar por vários processos e etapas, gerando um alto custo operacional. Nesta perspectiva foi desenvolvido um sistema eletroquímico para o tratamento desse efluente, utilizando DSA como material eletródico. O sistema é composto de um reator vertical com os eletrodos posicionados na base do reator, formando uma região flotante logo acima dos eletrodos. O sistema operou em fluxo contínuo e em batelada. Nesse estudo foram utilizados eletrodos comerciais do tipo DSA®(Ti/Ru0,34Ti0,66O2) de 7 x 6 cm, um reator com capacidade de tratamento de 3,8L de efluente, e Na2SO4 0,1mol L-1 como eletrólito de suporte. Inicialmente foi avaliado o comportamento hidrodinâmico do reator em fluxo contínuo, onde observou-se picos de concentração do indicador, representando a formação de zonas mortas, acarretando numa não linearidade no escoamento. No planejamento experimental, avalio a influência da densidade de corrente, vazão e concentração do efluente nas variáveis de respostas DQO e turbidez. Verificou-se que a densidade de corrente, interação corrente e concentração são as variáveis mais significativa. Nas condições otimizadas de densidade de corrente de 20mA/cm2 , concentração do efluente de 2g/L e uma vazão de 370mL/s obteve-se a redução máxima de 84,67% da DQO e de 84,66 de turbidez, após 2 horas de reação em fluxo contínuo. Em batelada a eficiência média para a % de redução de DQO e Turbidez foi de 71,42% e 82,57% respectivamente. No estudo em função do tempo de reação, para ambas as variáveis de resposta, observou-se um aumento da eficiência na redução dos parâmetros da turbidez e DQO tendendo a se manter constante após 60 e 90 minutos de reação, respectivamente, indicando atingir o equilíbrio entre o fluxo de alimentação do reator e a velocidade cinética do tratamento. A eficiência do tratamento tanto em fluxo continuo quanto em batelada foi associada ao sistema eletroflotação/eletrooxidação. Além de eficiente o sistema mostrou-se economicamente viável com um consumo elétrico estimado de 1,3104 kWh m-3 nas condições otimizadas. 

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  • DANIEL UCHOA QUINTELA
  • Utilização da concha de sururu (Mytella falcata) na remoção de corante verde de malaquita  de soluções aquosas

  • Orientador : LUCAS MEILI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCAS MEILI
  • CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
  • JULIO COSME SANTOS DA SILVA
  • JOSE LEANDRO DA SILVA DUARTE
  • Data: 19/02/2020

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  • O corante verde malaquita, pertencente a classe trifenilmetano, é um composto não biodegradável, amplamente utilizado na aquicultura devido à sua atividade antibacteriana e antifúngica tendo um custo operacional relativamente baixo. Ele também possui outras aplicações, sendo empregado no tingimento de lã, algodão, seda, papel, couro, na fabricação de tintas e tintas de impressão. Neste trabalho, as conchas de sururu (Mytella falcata), foram utilizadas para a remoção do corante verde malaquita em solução aquosa. O agente adsorvente foi caracterizado via análise térmica (TG/DTG), espectroscopia no infravermelho (FTIR), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva de raios-x (EDX). Nos testes de adsorção em banho finito foram obtidos percentuais de remoção acima de 90% em todas as condições avaliadas. A capacidade máxima de adsorção da concha de Mytella falcata atingiu valor de 539,24 mg.g-1 a 60º C superior a diversos materiais com origem semelhante aplicados para a remoção de contaminantes similares ao corante verde malaquita. Os resultados do estudo cinético indicaram que o processo segue o modelo de pseudossegunda ordem e que o mecanismo de adsorção se baseia em múltiplas etapas, difusão em bulk, difusão intrapartícula e, finalmente, difusão em microporos. Os dados de equilíbrio se ajustaram melhor ao modelo de Sips, com maiores valores de R2 e menores valores de erro médio relativo (ARE) para todas as temperaturas estudadas (30, 40, 50 e 60ºC). O teste de regeneração/reutilização via foto-regeneração ultravioleta indicou que o agente adsorvente manteve valores de porcentagem de remoção acima dos 85% para os 5 ciclos avaliados. Os estudos termodinâmicos sugeriram que a adsorção é endotérmica, regido por um processo de quimissorção e que houve modificações estruturais na superfície do sólido. Em suma, as conchas de sururu foram aplicadas com sucesso na remoção do corante verde malaquita da água, demonstrando ser um biosorvente alternativo promissor.


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  • O corante verde malaquita, pertencente a classe trifenilmetano, é um composto não biodegradável, amplamente utilizado na aquicultura devido à sua atividade antibacteriana e antifúngica tendo um custo operacional relativamente baixo. Ele também possui outras aplicações, sendo empregado no tingimento de lã, algodão, seda, papel, couro, na fabricação de tintas e tintas de impressão. Neste trabalho, as conchas de sururu (Mytella falcata), foram utilizadas para a remoção do corante verde malaquita em solução aquosa. O agente adsorvente foi caracterizado via análise térmica (TG/DTG), espectroscopia no infravermelho (FTIR), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva de raios-x (EDX). Nos testes de adsorção em banho finito foram obtidos percentuais de remoção acima de 90% em todas as condições avaliadas. A capacidade máxima de adsorção da concha de Mytella falcata atingiu valor de 539,24 mg.g-1 a 60º C superior a diversos materiais com origem semelhante aplicados para a remoção de contaminantes similares ao corante verde malaquita. Os resultados do estudo cinético indicaram que o processo segue o modelo de pseudossegunda ordem e que o mecanismo de adsorção se baseia em múltiplas etapas, difusão em bulk, difusão intrapartícula e, finalmente, difusão em microporos. Os dados de equilíbrio se ajustaram melhor ao modelo de Sips, com maiores valores de R2 e menores valores de erro médio relativo (ARE) para todas as temperaturas estudadas (30, 40, 50 e 60ºC). O teste de regeneração/reutilização via foto-regeneração ultravioleta indicou que o agente adsorvente manteve valores de porcentagem de remoção acima dos 85% para os 5 ciclos avaliados. Os estudos termodinâmicos sugeriram que a adsorção é endotérmica, regido por um processo de quimissorção e que houve modificações estruturais na superfície do sólido. Em suma, as conchas de sururu foram aplicadas com sucesso na remoção do corante verde malaquita da água, demonstrando ser um biosorvente alternativo promissor.

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  • DANIELY CARLOS HENRIQUE
  • Conchas de Mytella falcata calcinadas como adsorvente alternativo para a remoção eficiente do antibiótico rifampicina de soluções aquosas

  • Orientador : LUCAS MEILI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALESSANDRA HONJO IDE
  • CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
  • JOSE LEANDRO DA SILVA DUARTE
  • JULIO COSME SANTOS DA SILVA
  • LUCAS MEILI
  • Data: 19/02/2020

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  • .O presente trabalho estudou a viabilidade do uso de conchas de Mytella falcata (sururu, um molusco bivalve) como biossorvente inovador para a remoção do antibiótico rifampicina de soluções aquosas. O material alternativo foi testado nas formas in natura e após pirólise e calcinação, a fim de melhorar sua capacidade de adsorção. Os ensaios preliminares de adsorção permitiram determinar a fração calcinada como a que apresentava melhor seletividade frente ao antibiótico. As análises de microscopia eletrônica de varredura (SEM), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), difração de raios-X (XRD) e espectroscopia de energia dispersiva por raios-X (EDS) foram utilizadas para caracterização do adsorvente, mostrando a presença de CaCO3 residual, principalmente na forma de aragonita e calcita, e uma estrutura porosa com superfície heterogênea caracterizada por partículas arredondadas. Foram realizados diversos ensaios para estudar a influência dos principais parâmetros que poderiam influenciar o processo adsortivo. Os testes cinéticos mostraram fenômenos de adsorção rápida, que atingiram o equilíbrio entre 30 a 45 minutos. Os dados experimentais obtidos apresentaram o melhor ajuste com o modelo de pseudo-primeira ordem, fornecendo capacidades de adsorção no equilíbrio de 3,05, 4,58 e 7,00 mg.g-1 e percentuais de remoção de 72,37  0,97%, 82,28  0,19% e 82,26  1,38% para concentrações iniciais de adsorbato de 50, 100 e 200 mg.L-1, respectivamente. Dados de equilíbrio mostraram que a capacidade de adsorção da rifampicina dependia levemente da temperatura, provavelmente pelo aumento simultâneo da dessorção da água associada ao aumento da temperatura. As isotermas mostraram um comportamento similar ao modelo de Redlich-Peterson, indicando uma adsorção multicamada. A análise dos parâmetros termodinâmicos mostrou que a adsorção foi espontânea e levemente endotérmica. Testes experimentais adicionais indicaram que o aumento da força iônica poderia elevar a adsorção de rifampicina no adsorvente selecionado. Finalmente, a regeneração por adsorvente por ultrassom mostrou uma diminuição significativa nos desempenhos após 5 ciclos de adsorção/dessorção.


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  • .O presente trabalho estudou a viabilidade do uso de conchas de Mytella falcata (sururu, um molusco bivalve) como biossorvente inovador para a remoção do antibiótico rifampicina de soluções aquosas. O material alternativo foi testado nas formas in natura e após pirólise e calcinação, a fim de melhorar sua capacidade de adsorção. Os ensaios preliminares de adsorção permitiram determinar a fração calcinada como a que apresentava melhor seletividade frente ao antibiótico. As análises de microscopia eletrônica de varredura (SEM), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), difração de raios-X (XRD) e espectroscopia de energia dispersiva por raios-X (EDS) foram utilizadas para caracterização do adsorvente, mostrando a presença de CaCO3 residual, principalmente na forma de aragonita e calcita, e uma estrutura porosa com superfície heterogênea caracterizada por partículas arredondadas. Foram realizados diversos ensaios para estudar a influência dos principais parâmetros que poderiam influenciar o processo adsortivo. Os testes cinéticos mostraram fenômenos de adsorção rápida, que atingiram o equilíbrio entre 30 a 45 minutos. Os dados experimentais obtidos apresentaram o melhor ajuste com o modelo de pseudo-primeira ordem, fornecendo capacidades de adsorção no equilíbrio de 3,05, 4,58 e 7,00 mg.g-1 e percentuais de remoção de 72,37  0,97%, 82,28  0,19% e 82,26  1,38% para concentrações iniciais de adsorbato de 50, 100 e 200 mg.L-1, respectivamente. Dados de equilíbrio mostraram que a capacidade de adsorção da rifampicina dependia levemente da temperatura, provavelmente pelo aumento simultâneo da dessorção da água associada ao aumento da temperatura. As isotermas mostraram um comportamento similar ao modelo de Redlich-Peterson, indicando uma adsorção multicamada. A análise dos parâmetros termodinâmicos mostrou que a adsorção foi espontânea e levemente endotérmica. Testes experimentais adicionais indicaram que o aumento da força iônica poderia elevar a adsorção de rifampicina no adsorvente selecionado. Finalmente, a regeneração por adsorvente por ultrassom mostrou uma diminuição significativa nos desempenhos após 5 ciclos de adsorção/dessorção.

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  • ROSANA CORREIA VIEIRA
  • ESTUDO DA MODELAGEM CINÉTICA DA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA EM BATELADA DE POLPA DE TOMATE (Lycopersicon esculentum Mill)

  • Orientador : RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • EDUARDO LUCENA CAVALCANTE DE AMORIM
  • MARTHA SUZANA RODRIGUES DOS SANTOS ROCHA
  • RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • Data: 21/02/2020

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  • A utilização de polpa de frutas, verduras e hortaliças na formulação de vários produtos representa alternativa de aproveitamento dos mesmos, evitando desperdícios e agregando valor, principalmente a produção de fermentados alcoólicos das polpas e seus resíduos. O processo de fermentação alcoólica compreende um conjunto de reações enzimáticas controladas, ocorre a oxidação anaeróbico parcial dos açúcares, produzindo etanol, como principal produto, gás carbônico (CO2) e liberando energia, através da ação do microrganismo comumente usado, a levedura Sacharomyces cerevisiae. O tomate é uma das hortaliças mais produzidas e consumidas no Brasil e no mundo, sendo consumido in natura ou processado, por conter substâncias antioxidantes como ácido ascórbico, licopeno e compostos fenólicos, que exercem papel preventivo, especialmente contra doenças crônicas não transmissíveis. O objetivo desse trabalho foi a produção de bebida alcoólica fermentada utilizando polpa do tomate e caracterizar a cinética de fermentação através da modelagem do processo, estudando-se as variáveis de processo como concentração de inóculo, de sacarose inicial e produção de etanol. Inicialmente foi feita a caracterização físico-química das polpas de tomate, assim como a quantificação dos antioxidantes presentes, valores semelhantes aos encontrados em literatura. Em seguida, foram realizados testes de fermentações em batelada, para avaliar a concentração de inóculo, variando em 1, 3 e 5 g/L, variando também as concentrações de açúcares em 55, 110, 230 g/L e fixando as condições de fermentação em pH de 5,5, 20 g/L de concentração de polpa à temperatura de 30°C. Foram assim identificadas as melhores condições do processo, em torno de 230 g/L de açúcar e 5 g/L de inóculo, produzindo-se um vinho dentro das normas brasileiras, com 101,5 g/L de concentração de etanol e 99,5% de eficiência de fermentação. Em relação a modelagem cinética, os resultados mostraram que as constantes cinéticas obtidas (µmáx) situam-se entre 0,2-0,5 dia-1 e valor da constante de semi-saturação (Ks) teve um valor médio 7,47 ± 0,18 g/L, mostrando uma fermentação de fez de forma lenta, com, em torna de 4 dias quando alcança a fase estacionária, possibilitando o fornecimento de parâmetros que auxiliam no estudo de um modelo representativo do uso dessa biomassa na obtenção de sua bebida fermentada. As taxas de consumo de substrato e a produtividade de etanol obtiveram valores máximo com 5 g/L inicial de inóculo e com 230 g/L inicial de açúcar, assim como fator de conversão de células por substrato (Yx/s) (4,545 g/(L.h)) e produto (Yp/s) (1,39 g/(L.h)) por substrato tiveram valores máximo em concentrações mais elevadas de açúcares, devido ao favorecimento do efeito conhecido como “Paster Effect”. Em relação a inibição, foi obtido uma inibição por substrato pequena, resultando em um Kelevado (508,16 ± 5,16 g/L), sendo assim o modelo de Monod é o mais indicado para esse tipo de fermentação.


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  • A utilização de polpa de frutas, verduras e hortaliças na formulação de vários produtos representa alternativa de aproveitamento dos mesmos, evitando desperdícios e agregando valor, principalmente a produção de fermentados alcoólicos das polpas e seus resíduos. O processo de fermentação alcoólica compreende um conjunto de reações enzimáticas controladas, ocorre a oxidação anaeróbico parcial dos açúcares, produzindo etanol, como principal produto, gás carbônico (CO2) e liberando energia, através da ação do microrganismo comumente usado, a levedura Sacharomyces cerevisiae. O tomate é uma das hortaliças mais produzidas e consumidas no Brasil e no mundo, sendo consumido in natura ou processado, por conter substâncias antioxidantes como ácido ascórbico, licopeno e compostos fenólicos, que exercem papel preventivo, especialmente contra doenças crônicas não transmissíveis. O objetivo desse trabalho foi a produção de bebida alcoólica fermentada utilizando polpa do tomate e caracterizar a cinética de fermentação através da modelagem do processo, estudando-se as variáveis de processo como concentração de inóculo, de sacarose inicial e produção de etanol. Inicialmente foi feita a caracterização físico-química das polpas de tomate, assim como a quantificação dos antioxidantes presentes, valores semelhantes aos encontrados em literatura. Em seguida, foram realizados testes de fermentações em batelada, para avaliar a concentração de inóculo, variando em 1, 3 e 5 g/L, variando também as concentrações de açúcares em 55, 110, 230 g/L e fixando as condições de fermentação em pH de 5,5, 20 g/L de concentração de polpa à temperatura de 30°C. Foram assim identificadas as melhores condições do processo, em torno de 230 g/L de açúcar e 5 g/L de inóculo, produzindo-se um vinho dentro das normas brasileiras, com 101,5 g/L de concentração de etanol e 99,5% de eficiência de fermentação. Em relação a modelagem cinética, os resultados mostraram que as constantes cinéticas obtidas (µmáx) situam-se entre 0,2-0,5 dia-1 e valor da constante de semi-saturação (Ks) teve um valor médio 7,47 ± 0,18 g/L, mostrando uma fermentação de fez de forma lenta, com, em torna de 4 dias quando alcança a fase estacionária, possibilitando o fornecimento de parâmetros que auxiliam no estudo de um modelo representativo do uso dessa biomassa na obtenção de sua bebida fermentada. As taxas de consumo de substrato e a produtividade de etanol obtiveram valores máximo com 5 g/L inicial de inóculo e com 230 g/L inicial de açúcar, assim como fator de conversão de células por substrato (Yx/s) (4,545 g/(L.h)) e produto (Yp/s) (1,39 g/(L.h)) por substrato tiveram valores máximo em concentrações mais elevadas de açúcares, devido ao favorecimento do efeito conhecido como “Paster Effect”. Em relação a inibição, foi obtido uma inibição por substrato pequena, resultando em um Kelevado (508,16 ± 5,16 g/L), sendo assim o modelo de Monod é o mais indicado para esse tipo de fermentação.

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  • EMMANUELLE DE SOUZA BALBINO
  • Produção de hidrogênio a partir do hidrolisado da palha da soja

  • Orientador : EDUARDO LUCENA CAVALCANTE DE AMORIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LUCENA CAVALCANTE DE AMORIM
  • FERNANDA SANTANA PEITER
  • RENATA MARIA ROSAS GARCIA ALMEIDA
  • Data: 28/02/2020

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  • Visando o desenvolvimento sustentável, diante da consciência de que o planeta possui recursos finitos e dos danos causados pela poluição, busca-se por fontes alternativas de energia que possam competir e/ou substituir a utilização de combustíveis fósseis. O hidrogênio é uma opção, pois sua obtenção por fermentação a partir de biomassa o caracteriza como energia de fonte renovável. Para produção de hidrogênio por fermentação anaeróbia utilizou-se como substrato o hidrolisado de resíduos da cultura da soja, palha da soja, pré-tratada de forma mecânica (moagem) e química (solução de ácido sulfúrico diluído (H2SO4)) a temperatura ambiente (26°C). Foi realizado planejamento fatorial 23 para avaliar o efeito (p<0,05) da carga de sólidos (5 e 10% m/v), concentração de ácido sulfúrico (1,0 e 4,0% v/v) e tempo de contato (30 e 60 min) na etapa do pré-tratamento da biomassa na produção biológica de hidrogênio. O procedimento experimental foi realizado em reatores operados em batelada de 7 dias, mantidos a temperatura mesofílica (35±1°C) através da utilização de uma incubadora rotativa shaker a 120 rpm, inoculados com lodo de reator UASB, termicamente pré-tratado e com pH do meio inicialmente 7,70. O intervalo escolhido de tempo de contato e concentração de ácido sulfúrico diluído não foram significativos no pré-tratamento da palha da soja a temperatura ambiente, porém a concentração de sólidos sim, de forma que o aumento da quantidade de sólidos resultou numa maior quantificação de glicose. Já na produção biológica de hidrogênio todos os parâmetros foram significativos (p<0,05). Foi possível obter um rendimento máximo de hidrogênio pela metodologia proposta de 89 mL de H2/g de biomassa seca, nas condições mais brandas de pré-tratamento (1% v/v de H2SO4, tempo de contato de 30 min e concentração de sólidos de 5,0% m/v).


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  • Visando o desenvolvimento sustentável, diante da consciência de que o planeta possui recursos finitos e dos danos causados pela poluição, busca-se por fontes alternativas de energia que possam competir e/ou substituir a utilização de combustíveis fósseis. O hidrogênio é uma opção, pois sua obtenção por fermentação a partir de biomassa o caracteriza como energia de fonte renovável. Para produção de hidrogênio por fermentação anaeróbia utilizou-se como substrato o hidrolisado de resíduos da cultura da soja, palha da soja, pré-tratada de forma mecânica (moagem) e química (solução de ácido sulfúrico diluído (H2SO4)) a temperatura ambiente (26°C). Foi realizado planejamento fatorial 23 para avaliar o efeito (p<0,05) da carga de sólidos (5 e 10% m/v), concentração de ácido sulfúrico (1,0 e 4,0% v/v) e tempo de contato (30 e 60 min) na etapa do pré-tratamento da biomassa na produção biológica de hidrogênio. O procedimento experimental foi realizado em reatores operados em batelada de 7 dias, mantidos a temperatura mesofílica (35±1°C) através da utilização de uma incubadora rotativa shaker a 120 rpm, inoculados com lodo de reator UASB, termicamente pré-tratado e com pH do meio inicialmente 7,70. O intervalo escolhido de tempo de contato e concentração de ácido sulfúrico diluído não foram significativos no pré-tratamento da palha da soja a temperatura ambiente, porém a concentração de sólidos sim, de forma que o aumento da quantidade de sólidos resultou numa maior quantificação de glicose. Já na produção biológica de hidrogênio todos os parâmetros foram significativos (p<0,05). Foi possível obter um rendimento máximo de hidrogênio pela metodologia proposta de 89 mL de H2/g de biomassa seca, nas condições mais brandas de pré-tratamento (1% v/v de H2SO4, tempo de contato de 30 min e concentração de sólidos de 5,0% m/v).

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  • GABRYEL PONTES LIMA
  • Produção de bio-hidrogênio a partir de frutas e vegetais residuais em reatores anaeróbios em batelada

  • Orientador : EDUARDO LUCENA CAVALCANTE DE AMORIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LUCENA CAVALCANTE DE AMORIM
  • JOSE LUIS GOMES MARINHO
  • FERNANDA SANTANA PEITER
  • Data: 28/02/2020

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  • A quantidade de alimento perdida tem se tornado um problema ambiental, econômico e social. O consumo sustentável e o reaproveitamento desse resíduo podem ser alternativas para solucionar este problema. A fermentação anaeróbia surge como uma alternativa de baixo custo para reaproveitar o resíduo, obtendo produtos de valor agregado. O efeito do pré-tratamento ácido, pH inicial e volume de inóculo na produção anaeróbia de bio-hidrogênio foi investiga em reatores em batelada, utilizando um planejamento fatorial completo. A fermentação foi realizada em reatores com 42 mL de volume útil. O experimento mostrou que o pH inicial e o volume de inóculo influenciaram significativamente na produção de bio-hidrogênio individual e interativamente. O rendimento máximo de hidrogênio de 646,7 mL/g CC foi obtido com o pré-tratamento ácido de 6,4% v/v, pH inicial de 4,00 e volume de inóculo de 75% v/v. A taxa máxima de produção de hidrogênio de 2,3 mL/h foi obtida com o pré-tratamento ácido de 1,6% v/v, pH inicial de 4,00 e volume de inóculo de 75% v/v. O modelo de Gompertz modificado pode descrever o progresso da produção acumulada de hidrogênio nos ensaios em batelada deste estudo com sucesso.


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  • A quantidade de alimento perdida tem se tornado um problema ambiental, econômico e social. O consumo sustentável e o reaproveitamento desse resíduo podem ser alternativas para solucionar este problema. A fermentação anaeróbia surge como uma alternativa de baixo custo para reaproveitar o resíduo, obtendo produtos de valor agregado. O efeito do pré-tratamento ácido, pH inicial e volume de inóculo na produção anaeróbia de bio-hidrogênio foi investiga em reatores em batelada, utilizando um planejamento fatorial completo. A fermentação foi realizada em reatores com 42 mL de volume útil. O experimento mostrou que o pH inicial e o volume de inóculo influenciaram significativamente na produção de bio-hidrogênio individual e interativamente. O rendimento máximo de hidrogênio de 646,7 mL/g CC foi obtido com o pré-tratamento ácido de 6,4% v/v, pH inicial de 4,00 e volume de inóculo de 75% v/v. A taxa máxima de produção de hidrogênio de 2,3 mL/h foi obtida com o pré-tratamento ácido de 1,6% v/v, pH inicial de 4,00 e volume de inóculo de 75% v/v. O modelo de Gompertz modificado pode descrever o progresso da produção acumulada de hidrogênio nos ensaios em batelada deste estudo com sucesso.

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  • NIVEA DOS SANTOS BRAINER
  • Síntese e caracterização de  compostos de coordenação a base de estanho e estudos em catálise

  • Orientador : SIMONI MARGARETI PLENTZ MENEGHETTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIMONI MARGARETI PLENTZ MENEGHETTI
  • LUCAS MEILI
  • CINTYA D'ANGELES DO ESPIRITO SANTO BARBOSA
  • PAULO ANSELMO ZIANI SUAREZ
  • Data: 24/04/2020

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  • mais eficiente e sustentável. As redes metalorgânicas (metal organic frameworks -MOFs) e
    seus derivados são catalisadores heterogêneos promissores, pois exibem alta área superficial,
    estrutura de poros bem definida e versatilidade estrutural. Nesse sentido, este trabalho tem como
    objetivo a síntese simples e branda via método ultrassônico e sob agitação a temperatura
    ambiente de MOFs de zinco (ZIF-8) dopadas com estanho (1, 10 e 15 %), Sn-MOFs com
    diferentes fontes de estanho (SnCl4 e SnSO4) e SnO2 derivados das Sn-MOFs, para aplicação
    como catalisadores heterogêneos em reações de transesterificação do acetato de etila e
    esterificação do ácido propiônico. As MOFs foram caracterizadas por difração de raios-X de
    pó (DRX), espectroscopia na região do infravermelho médio por transformada de Fourier
    (FTIR), fisissorção de nitrogênio, análise termogravimétrica (TGA), microscopia eletrônica de
    varredura (MEV) e espectrometria de energia dispersiva de raio-X (EDX). Os resultados de

    DRX para as Sn-MOFs preparadas com SnSO4 evidenciaram que são isoestruturais a outras Sn-
    MOFs reportadas na literatura, todavia neste trabalho foi utilizado um método mais brando. Por

    outro lado, para as Sn-MOFs obtidas com o uso de SnCl4 em diferentes concentrações (Sn-
    MOF-U0,125M e Sn-MOF-U0,25M) não foi observada diferença estrutural significativa. Os SnO2

    apresentaram pureza estrutural e área superficial superior a alguns trabalhos reportados na
    literatura. A ZIF-8 dopada com 1, 10 e 15 % de estanho exibiram estruturas cristalinas similares
    e compatíveis com o padrão simulado da ZIF-8, e morfologias distintas frente ao aumento de
    Sn na estrutura da ZIF-8. Os resultados prévios obtidos para a reação de transesterificação do
    acetato de etila demonstraram que a ZIF-8 e seus derivados incorporados com estanho
    conduziram a maiores conversões de acetato de etila, de cerca de 25% em 4 horas a 120 oC, em
    relação aos as Sn-MOFs e SnO2, os quais não apresentaram resultados significativos de
    conversões. Já para as reações de esterificação as Sn-MOFs demonstraram ser mais eficientes,
    em que a Sn-MOF-U0,25M apresentou conversão do ácido propiônico de aproximadamente 55%
    em duas horas de reação. Por fim, os resultados evidenciaram que o emprego desses materiais
    como catalisadores heterogêneos nas reações estudadas é promissor. Ademais, este trabalho
    abre portas para a inserção de novos materiais a base de estanho na área de catalise heterogênea.


  • Mostrar Abstract
  • mais eficiente e sustentável. As redes metalorgânicas (metal organic frameworks -MOFs) e
    seus derivados são catalisadores heterogêneos promissores, pois exibem alta área superficial,
    estrutura de poros bem definida e versatilidade estrutural. Nesse sentido, este trabalho tem como
    objetivo a síntese simples e branda via método ultrassônico e sob agitação a temperatura
    ambiente de MOFs de zinco (ZIF-8) dopadas com estanho (1, 10 e 15 %), Sn-MOFs com
    diferentes fontes de estanho (SnCl4 e SnSO4) e SnO2 derivados das Sn-MOFs, para aplicação
    como catalisadores heterogêneos em reações de transesterificação do acetato de etila e
    esterificação do ácido propiônico. As MOFs foram caracterizadas por difração de raios-X de
    pó (DRX), espectroscopia na região do infravermelho médio por transformada de Fourier
    (FTIR), fisissorção de nitrogênio, análise termogravimétrica (TGA), microscopia eletrônica de
    varredura (MEV) e espectrometria de energia dispersiva de raio-X (EDX). Os resultados de

    DRX para as Sn-MOFs preparadas com SnSO4 evidenciaram que são isoestruturais a outras Sn-
    MOFs reportadas na literatura, todavia neste trabalho foi utilizado um método mais brando. Por

    outro lado, para as Sn-MOFs obtidas com o uso de SnCl4 em diferentes concentrações (Sn-
    MOF-U0,125M e Sn-MOF-U0,25M) não foi observada diferença estrutural significativa. Os SnO2

    apresentaram pureza estrutural e área superficial superior a alguns trabalhos reportados na
    literatura. A ZIF-8 dopada com 1, 10 e 15 % de estanho exibiram estruturas cristalinas similares
    e compatíveis com o padrão simulado da ZIF-8, e morfologias distintas frente ao aumento de
    Sn na estrutura da ZIF-8. Os resultados prévios obtidos para a reação de transesterificação do
    acetato de etila demonstraram que a ZIF-8 e seus derivados incorporados com estanho
    conduziram a maiores conversões de acetato de etila, de cerca de 25% em 4 horas a 120 oC, em
    relação aos as Sn-MOFs e SnO2, os quais não apresentaram resultados significativos de
    conversões. Já para as reações de esterificação as Sn-MOFs demonstraram ser mais eficientes,
    em que a Sn-MOF-U0,25M apresentou conversão do ácido propiônico de aproximadamente 55%
    em duas horas de reação. Por fim, os resultados evidenciaram que o emprego desses materiais
    como catalisadores heterogêneos nas reações estudadas é promissor. Ademais, este trabalho
    abre portas para a inserção de novos materiais a base de estanho na área de catalise heterogênea.

8
  • NATIEL JOHNSON SANTOS DE HOLANDA
  • USO DE LEITOS COALESCENTES NO TRATAMENTO DE ÁGUA PRODUZIDA DA INDÚSTRIA DE PETRÓLEO

  • Orientador : JOAO INACIO SOLETTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • SANDRA HELENA VIEIRA DE CARVALHO
  • DAYANA DE GUSMAO COELHO
  • FLÁVIA BARTIRA PEDRO DA SILVA ALMEIDA
  • Data: 26/06/2020

  • Mostrar Resumo
  • A indústria do petróleo é uma das mais poluentes do mundo, seus vários segmentos podem causar grandes impactos ao meio ambiente. Pode-se destacar a água de produção ou água produzida (AP), gerada em grandes volumes por essas indústrias, constituída por diversos compostos químicos, com elevado teor de óleos e graxas (TOG). Um grande desafio consiste no tratamento desse efluente, pois as tecnologias aplicadas no seu tratamento nem sempre são eficientes para atingir os parâmetros necessários para atender as normas vigentes, principalmente quando há formação de emulsão óleo-em-água (O/A). Os leitos coalescentes tornam-se uma alternativa viável para a separação dessas emulsões. Portanto, o objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho de um equipamento coalescedor com e sem chicanas no tratamento de água produzida, visando a remoção do óleo da água. O leito utilizado foi composto por fibras de coco seco, uma biomassa muito comum no estado de Alagoas, nos comprimentos de leito de 5, 10 e 15 cm, nas vazões de 40, 70 e 108 L/h. Os experimentos foram realizados utilizando amostras de emulsão óleo-em-água sintéticas, que foram produzidas em laboratório utilizando, petróleo, água, NaCl e lauril sulfato de sódio, com concentração de aproximadamente 400 . Foram acopladas chicanas após o leito coalescente com a finalidade de aumentar o tempo de residência do efluente no equipamento. O coalescedor operou com fluxo horizontal, em estado estacionário, atingindo valores de eficiências de 17 a 60% em relação à remoção de TOG, sem o acoplamento das chicanas. Na presença das chicanas as eficiências atingiram valores de 40,4 a 74%. Estes resultados indicam que os leitos coalescentes podem ser uma alternativa no processo de tratamento da água produzida, com a finalidade de reduzir o TOG, seja para fins de descarte, reuso ou reinjeção.


  • Mostrar Abstract
  • A indústria do petróleo é uma das mais poluentes do mundo, seus vários segmentos podem causar grandes impactos ao meio ambiente. Pode-se destacar a água de produção ou água produzida (AP), gerada em grandes volumes por essas indústrias, constituída por diversos compostos químicos, com elevado teor de óleos e graxas (TOG). Um grande desafio consiste no tratamento desse efluente, pois as tecnologias aplicadas no seu tratamento nem sempre são eficientes para atingir os parâmetros necessários para atender as normas vigentes, principalmente quando há formação de emulsão óleo-em-água (O/A). Os leitos coalescentes tornam-se uma alternativa viável para a separação dessas emulsões. Portanto, o objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho de um equipamento coalescedor com e sem chicanas no tratamento de água produzida, visando a remoção do óleo da água. O leito utilizado foi composto por fibras de coco seco, uma biomassa muito comum no estado de Alagoas, nos comprimentos de leito de 5, 10 e 15 cm, nas vazões de 40, 70 e 108 L/h. Os experimentos foram realizados utilizando amostras de emulsão óleo-em-água sintéticas, que foram produzidas em laboratório utilizando, petróleo, água, NaCl e lauril sulfato de sódio, com concentração de aproximadamente 400 . Foram acopladas chicanas após o leito coalescente com a finalidade de aumentar o tempo de residência do efluente no equipamento. O coalescedor operou com fluxo horizontal, em estado estacionário, atingindo valores de eficiências de 17 a 60% em relação à remoção de TOG, sem o acoplamento das chicanas. Na presença das chicanas as eficiências atingiram valores de 40,4 a 74%. Estes resultados indicam que os leitos coalescentes podem ser uma alternativa no processo de tratamento da água produzida, com a finalidade de reduzir o TOG, seja para fins de descarte, reuso ou reinjeção.

9
  • ELVIO NASCIMENTO DE OLIVEIRA
  • ADSORÇÃO DA CAFEÍNA EM CARVÃO ATIVADO DA FOLHA DE COQUEIRO (Coccus nucifera L.)

  • Orientador : SANDRA HELENA VIEIRA DE CARVALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • MOZART DALTRO BISPO
  • RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO
  • SANDRA HELENA VIEIRA DE CARVALHO
  • TIAGO SCHENA
  • Data: 30/06/2020

  • Mostrar Resumo
  • O crescente aumento da populacional proporciona também o aumento do consumo de

    compostos químicos, falta de recursos e critérios para tratamento dos resíduos gerados
    aponta para um crescente acúmulo dos poluentes emergentes no meio ambiente, dentre eles,
    destaca-se a cafeína. Resíduo da cocoicultura, as folhas do coqueiro Coccus nucífera L, são
    utilizadas neste trabalho para a produção de biocarvão pelo processo de pirólise a 500 ºC após
    análise desta biomassa por termogravimetria (TGA). O biocarvão gerado é ativado com
    carbonato de potássio (K2CO3) para ser usado como adsorvente da cafeína em meio aquoso. A
    análise de difração de raio (DRX) realizada no carvão ativado aponta para uma estrutura
    predominantemente amorfa e o estudo do pH no ponto de carga zero (pHPZC) apresentou o
    valor de 7,9. Na Adsorção de nitrogênio pelo método Brunauer, Emmett e Teller (BET) o
    adsorvente em estudo apresentou a predominância de mesoporos, da ordem de 45,48 ηm e
    uma área superficial de 678,03 m2/g, dados bastante aceitáveis quando comparados a outros
    processos e biomassas principalmente pelo tempo e temperatura necessário para o equilíbrio,
    40 minutos e 30 ºC. Usando recursos estatísticos para ajuste dos experimentos a modelos
    definidos na literatura, a cinética de adsorção sugere um processo em pseudo-segunda ordem
    onde a difusão intrapartícula pode ser desprezada, as isotermas de adsorção foram ajustadas
    para o modelo de Redlich-Peterson e uma curva tipo L no modelo proposto por Giles, ambos
    os modelos definindo que a diferença de concentração entre adsorvente e adsorvato regem o
    processo. Os parâmetros termodinâmicos calculados nas temperaturas de 30, 40 e 50 ºC
    resultaram num sistema onde a energia livre de Gibbs (ΔG°) com valores negativos define que
    a adsorção ocorre de forma espontânea e a entalpia (ΔH°) com o valor de – 28,35 kJ/mol para
    um processo regido por adsorção física.


  • Mostrar Abstract
  • O crescente aumento da populacional proporciona também o aumento do consumo de

    compostos químicos, falta de recursos e critérios para tratamento dos resíduos gerados
    aponta para um crescente acúmulo dos poluentes emergentes no meio ambiente, dentre eles,
    destaca-se a cafeína. Resíduo da cocoicultura, as folhas do coqueiro Coccus nucífera L, são
    utilizadas neste trabalho para a produção de biocarvão pelo processo de pirólise a 500 ºC após
    análise desta biomassa por termogravimetria (TGA). O biocarvão gerado é ativado com
    carbonato de potássio (K2CO3) para ser usado como adsorvente da cafeína em meio aquoso. A
    análise de difração de raio (DRX) realizada no carvão ativado aponta para uma estrutura
    predominantemente amorfa e o estudo do pH no ponto de carga zero (pHPZC) apresentou o
    valor de 7,9. Na Adsorção de nitrogênio pelo método Brunauer, Emmett e Teller (BET) o
    adsorvente em estudo apresentou a predominância de mesoporos, da ordem de 45,48 ηm e
    uma área superficial de 678,03 m2/g, dados bastante aceitáveis quando comparados a outros
    processos e biomassas principalmente pelo tempo e temperatura necessário para o equilíbrio,
    40 minutos e 30 ºC. Usando recursos estatísticos para ajuste dos experimentos a modelos
    definidos na literatura, a cinética de adsorção sugere um processo em pseudo-segunda ordem
    onde a difusão intrapartícula pode ser desprezada, as isotermas de adsorção foram ajustadas
    para o modelo de Redlich-Peterson e uma curva tipo L no modelo proposto por Giles, ambos
    os modelos definindo que a diferença de concentração entre adsorvente e adsorvato regem o
    processo. Os parâmetros termodinâmicos calculados nas temperaturas de 30, 40 e 50 ºC
    resultaram num sistema onde a energia livre de Gibbs (ΔG°) com valores negativos define que
    a adsorção ocorre de forma espontânea e a entalpia (ΔH°) com o valor de – 28,35 kJ/mol para
    um processo regido por adsorção física.

10
  • DAVID CLEBSON DE MELO SILVA
  • Adsorção de CO2 em peneiras moleculares mesoporosas a base de óxido de alumínio.

  • Orientador : ANTONIO OSIMAR SOUSA DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO OSIMAR SOUSA DA SILVA
  • ANTONIO SOUZA ARAÚJO
  • LUCAS MEILI
  • MARITZA MONTOYA URBINA
  • SORAYA LIRA ALENCAR
  • Data: 24/07/2020

  • Mostrar Resumo
  • Devido a demanda em diminuir as concentrações excessivas de gás carbônico no ambiente,
    várias tecnologias têm sido estudadas e desenvolvidas para este fim. Atualmente, o uso de
    peneiras moleculares tem sido utilizado e otimizado, devido a eficiência de captura do CO2 e
    facilidade de recuperação do material evitando perdas. As peneiras moleculares mesoporosas
    se destacam, pois, sua estrutura permite o acesso das moléculas ao interior dos poros com
    facilidade, uma vez que possuem área superficial e volume de poros elevados, e é estável
    termicamente. Este trabalho teve como objetivo utilizar peneiras moleculares, a base de
    óxidos de alumínio, para adsorção de CO2. Foi avaliado a temperatura de tratamento da
    síntese (60, 90, 120, 150 e 180 °C) e o uso dois agentes direcionadores diferentes: o ácido
    caprílico e o ácido esteárico. Essa diferença no agente direcionador provocou mudança nas
    propriedades texturais do material. Os materiais foram caracterizados por adsorção de
    nitrogênio a -196°C, análises termogravimétricas (TGA/DTA), microscopia eletrônica de
    varredura (MEV), dessorção de CO2 à temperatura programada (TPD-CO2). Os adsorventes
    preparados foram submetidos à avaliação da capacidade de adsorção do dióxido de carbono
    (CO2) através do método termogravimétrico. Todas as amostras obtiveram resultados próximo
    em relação a área superficial (305 ± 13 m2/g), havendo uma tendência de aumento
    proporcional do diâmetro de poro à medida que houve o aumento da temperatura de
    tratamento da síntese. As análises termogravimétricas mostraram que houve a saída do
    composto orgânico e que, quanto maior a temperatura de tratamento térmico na síntese,
    maior a temperatura de remoção do tensoativo indicada/observada pelas curvas
    termogravimétricas. As micrografias de varredura mostram que há uma maior aglomeração
    das partículas quando há o aumento da temperatura de síntese. As amostras sintetizadas com
    ácido caprílico tiveram a quantidade de sítios básicos por grama de adsorvente reduzidos,
    enquanto que as sintetizadas com ácido esteárico aumentaram, à medida que se elevou a
    temperatura de tratamento. Os resultados obtidos nos ensaios de adsorção de CO2
    demonstraram que quanto maior a temperatura de tratamento térmico na síntese, maior a 

    capacidade de adsorção, chegando a 24,6 e 26,79 mgCO2/gads para as amostras sintetizadas
    com ácido caprílico e ácido esteárico ambas tratadas a 180 °C, respectivamente, cujo valor
    corresponde a um aumento de 237 e 414%, respectivamente, em relação com as mesmas
    amostras tratadas a 60 °C.


  • Mostrar Abstract
  • Devido a demanda em diminuir as concentrações excessivas de gás carbônico no ambiente,
    várias tecnologias têm sido estudadas e desenvolvidas para este fim. Atualmente, o uso de
    peneiras moleculares tem sido utilizado e otimizado, devido a eficiência de captura do CO2 e
    facilidade de recuperação do material evitando perdas. As peneiras moleculares mesoporosas
    se destacam, pois, sua estrutura permite o acesso das moléculas ao interior dos poros com
    facilidade, uma vez que possuem área superficial e volume de poros elevados, e é estável
    termicamente. Este trabalho teve como objetivo utilizar peneiras moleculares, a base de
    óxidos de alumínio, para adsorção de CO2. Foi avaliado a temperatura de tratamento da
    síntese (60, 90, 120, 150 e 180 °C) e o uso dois agentes direcionadores diferentes: o ácido
    caprílico e o ácido esteárico. Essa diferença no agente direcionador provocou mudança nas
    propriedades texturais do material. Os materiais foram caracterizados por adsorção de
    nitrogênio a -196°C, análises termogravimétricas (TGA/DTA), microscopia eletrônica de
    varredura (MEV), dessorção de CO2 à temperatura programada (TPD-CO2). Os adsorventes
    preparados foram submetidos à avaliação da capacidade de adsorção do dióxido de carbono
    (CO2) através do método termogravimétrico. Todas as amostras obtiveram resultados próximo
    em relação a área superficial (305 ± 13 m2/g), havendo uma tendência de aumento
    proporcional do diâmetro de poro à medida que houve o aumento da temperatura de
    tratamento da síntese. As análises termogravimétricas mostraram que houve a saída do
    composto orgânico e que, quanto maior a temperatura de tratamento térmico na síntese,
    maior a temperatura de remoção do tensoativo indicada/observada pelas curvas
    termogravimétricas. As micrografias de varredura mostram que há uma maior aglomeração
    das partículas quando há o aumento da temperatura de síntese. As amostras sintetizadas com
    ácido caprílico tiveram a quantidade de sítios básicos por grama de adsorvente reduzidos,
    enquanto que as sintetizadas com ácido esteárico aumentaram, à medida que se elevou a
    temperatura de tratamento. Os resultados obtidos nos ensaios de adsorção de CO2
    demonstraram que quanto maior a temperatura de tratamento térmico na síntese, maior a 

    capacidade de adsorção, chegando a 24,6 e 26,79 mgCO2/gads para as amostras sintetizadas
    com ácido caprílico e ácido esteárico ambas tratadas a 180 °C, respectivamente, cujo valor
    corresponde a um aumento de 237 e 414%, respectivamente, em relação com as mesmas
    amostras tratadas a 60 °C.

11
  • JORGE LUIZ VALENTIM DOS SANTOS
  • APLICAÇÃO DE PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS E DE PROCESSOS ELETROLÍTICOS VISANDO A REDUÇÃO DE COR DO CALDO DE CANA-DE-AÇÚCAR VARIEDADE RB-92579

  • Orientador : SANDRA HELENA VIEIRA DE CARVALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • JOSE LEANDRO DA SILVA DUARTE
  • SANDRA HELENA VIEIRA DE CARVALHO
  • VANDERSON BARBOSA BERNARDO
  • Data: 29/07/2020

  • Mostrar Resumo
  • Substâncias fenólicas são responsáveis por conferir cor no caldo de cana-de-açúcar. Sua remoção na etapa de clarificação do caldo, que vem logo após a sua extração por moagem, torna um caldo mais claro e consequentemente um açúcar mais branco e de maior valor comercial. O processo de sulfitação atualmente aplicado com esse objetivo, proporciona barreiras na comercialização do açúcar cristal branco, em função dos resíduos de enxofre presentes acima dos limites das legislações vigentes no mercado internacional. Neste estudo, objetivando apresentar alternativas a clarificação do caldo de cana, foram estudadas duas tecnologias: Processo de Oxidação Avançado (POA) e, processo eletrolítico. Foi utilizada a variedade de cana-de-açúcar RB-92579, face a sua maior produtividade no campo, e sua limitação industrial devido a elevada cor do caldo. Os experimentos por POA mantiveram as condições operacionais da etapa de clarificação do caldo do processo industrial: temperatura em torno de 100 o C e pH entre 6,8 a 7,2, corrigido pela adição de uma solução de hidróxido de cálcio. Foi utilizada uma dosagem de 0,75molL -1 de peróxido de hidrogênio, além da exposição à luz ultravioleta. Os experimentos ocorreram em regime de batelada e em regime de recirculação do caldo em reator de vidro em duas configurações: reator fechado sem espelho e reator aberto internamente espelhado. Para o tratamento do caldo por eletrólise foram utilizados eletrodos DSA ® com base metálica de titânio, revestido com óxidos de rutênio e óxido de titânio, sendo aplicadas densidades de corrente de 10, 20 e 30 mA/cm 2 . O único reagente utilizado foi uma solução de Ca(OH) 2 para correção do pH do caldo bruto. Como resultado, obteve-se uma redução de cor ICUMSA de aproximadamente 65% para o tratamento por POA, nos experimentos em batelada e nos realizados em reator fechado sem espelho. A fotólise do peróxido de hidrogênio, a 0,75 molL -1 por irradiação de 85 Watts de luz ultravioleta aplicado em reator aberto e espelhado internamente, reduziu em 85% a cor ICUMSA do caldo. Os experimentos realizados por eletrodegradação com densidade de corrente de 20 mA/cm 2 apresentaram uma maior eficiência na remoção da cor do caldo de cana-de-açúcar (90%), em um tempo de 90 minutos. Os resultados mostram que as aplicações por Processo Oxidativo Avançado por fotólise do peróxido de hidrogênio e do Processo Eletrolítico por eletrodegradação, podem ser alternativas em substituição ao processo por sulfitação, agregando maior valor ao açúcar.


  • Mostrar Abstract
  • Substâncias fenólicas são responsáveis por conferir cor no caldo de cana-de-açúcar. Sua remoção na etapa de clarificação do caldo, que vem logo após a sua extração por moagem, torna um caldo mais claro e consequentemente um açúcar mais branco e de maior valor comercial. O processo de sulfitação atualmente aplicado com esse objetivo, proporciona barreiras na comercialização do açúcar cristal branco, em função dos resíduos de enxofre presentes acima dos limites das legislações vigentes no mercado internacional. Neste estudo, objetivando apresentar alternativas a clarificação do caldo de cana, foram estudadas duas tecnologias: Processo de Oxidação Avançado (POA) e, processo eletrolítico. Foi utilizada a variedade de cana-de-açúcar RB-92579, face a sua maior produtividade no campo, e sua limitação industrial devido a elevada cor do caldo. Os experimentos por POA mantiveram as condições operacionais da etapa de clarificação do caldo do processo industrial: temperatura em torno de 100 o C e pH entre 6,8 a 7,2, corrigido pela adição de uma solução de hidróxido de cálcio. Foi utilizada uma dosagem de 0,75molL -1 de peróxido de hidrogênio, além da exposição à luz ultravioleta. Os experimentos ocorreram em regime de batelada e em regime de recirculação do caldo em reator de vidro em duas configurações: reator fechado sem espelho e reator aberto internamente espelhado. Para o tratamento do caldo por eletrólise foram utilizados eletrodos DSA ® com base metálica de titânio, revestido com óxidos de rutênio e óxido de titânio, sendo aplicadas densidades de corrente de 10, 20 e 30 mA/cm 2 . O único reagente utilizado foi uma solução de Ca(OH) 2 para correção do pH do caldo bruto. Como resultado, obteve-se uma redução de cor ICUMSA de aproximadamente 65% para o tratamento por POA, nos experimentos em batelada e nos realizados em reator fechado sem espelho. A fotólise do peróxido de hidrogênio, a 0,75 molL -1 por irradiação de 85 Watts de luz ultravioleta aplicado em reator aberto e espelhado internamente, reduziu em 85% a cor ICUMSA do caldo. Os experimentos realizados por eletrodegradação com densidade de corrente de 20 mA/cm 2 apresentaram uma maior eficiência na remoção da cor do caldo de cana-de-açúcar (90%), em um tempo de 90 minutos. Os resultados mostram que as aplicações por Processo Oxidativo Avançado por fotólise do peróxido de hidrogênio e do Processo Eletrolítico por eletrodegradação, podem ser alternativas em substituição ao processo por sulfitação, agregando maior valor ao açúcar.

2019
Dissertações
1
  • WEDJA TIMOTEO VIEIRA
  • CARACTERIZAÇÃO CROMATOGRÁFICA E AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE ANTIMICROBIANA DO EXTRATO PIROLENHOSO OBTIDO A PARTIR DE BIOMASSAS RESIDUAIS

  • Orientador : JOAO INACIO SOLETTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • JOAO INACIO SOLETTI
  • MELISSA GURGEL ADEODATO VIEIRA
  • TATIANE LUCIANO BALLIANO
  • Data: 01/07/2019

  • Mostrar Resumo
  • O processamento de biomassas para obtenção de produtos químicos de alto valor
    agregado tem se tornado mais evidente nos últimos anos. O Brasil, por gerar uma
    quantidade considerável de resíduos tem grande capacidade de aproveitamento desses
    materiais. Nessa vertente, a pirólise é inserida como um processo termoquímico de
    transformação da biomassa que ocorre na ausência total ou parcial de oxigênio
    originando compostos de cadeias mais curtas como gases não condensáveis, biochar e
    produto líquido. O extrato pirolenhoso que é parte do produto líquido tem ampla
    aplicação como fungicida, herbicida e inseticida. Por se tratar de uma mistura complexa
    algumas técnicas de separação e identificação como a cromatografia gasosa acoplada ao
    espectrômetro de massas GC/qMS são úteis no mapeamento dos compostos ali presente.
    Isto posto, o trabalho a seguir teve como objetivo a caracterização cromatográfica do
    extrato pirolenhoso obtido a partir de diversas biomassas residuais e o estudo da
    atividade antifúngica desses extratos frente a fungos causadores de onicomicoses, que se
    trata de uma micose superficial na unidade ungeal. As biomassas residuais estudadas
    foram endocarpo do coco, endocarpo do dendê, endocarpo da macaúba, endocarpo do
    ouricuri, eucalipto e semente de açaí para as quais foram feitas caracterizações como
    densidade, análise elementar, análise imediata, TG/DTG e FTIR. Foi realizado um
    planejamento experimental 2³ para determinar as melhores condições de pirólise para as
    biomassas sendo definadas temperatura de 400ºC, taxa de aquecimento de 10 ºC/min e
    tempo de residência de 2h. Os compostos do extrato pirolenhoso foram identificados
    por GC/qMS, onde os compostos majoritários tentativamente identificados pertecem ao
    grupo dos fenóis com área até 74,64% para extrato pirolenhoso do endocarpo do
    ouricuri (EP-OU), 51,15% para extrato pirolenhoso da semente do açaí (EP-SA),
    19,22% para o extrato pirolenhoso do endocarpo do dendê (EP-DE) e 10,22% para
    extrato pirolenhoso do endocarpo do coco (EP-CO), seguido do grupos das cetonas com
    69,77% para extrato pirolenhoso do endocarpo de dendê (EP-DE) e com 39,24% para
    extrato pirolenhoso do endocarpo do coco (EP-CO). Os compostos do grupo químico
    dos aldeídos foram identificados com áreas mais significativas para o extrato
    pirolenhoso da semente de açaí (EP-SA) com 31,56% e para extrato pirolenhoso do
    endocarpo do coco (EP-CO) com 16,66%. Dos testes de suscetibilidade realizados
    infere-se que os halos de inibição do extrato pirolenhoso sem nenhum processo de
    extração foram de 60-90% mais expressivos que os halos de inibição do extrato
    pirolenhoso após extração com diclorometano. Para o fluconazol (25 mg/L), um
    antifúngico comercial e o extrato pirolenhoso, é possível perceber que o extrato inibe o
    crescimento de todos os fungos e bactérias em estudo, enquanto o fluconazol (25 mg/L)
    não tem atividade antifúngica para o Fusarium sp. I, Fusarium sp. II e Microsporum
    gypseum nem para a bactéria Staphylococcus aureus.


  • Mostrar Abstract
  • O processamento de biomassas para obtenção de produtos químicos de alto valor
    agregado tem se tornado mais evidente nos últimos anos. O Brasil, por gerar uma
    quantidade considerável de resíduos tem grande capacidade de aproveitamento desses
    materiais. Nessa vertente, a pirólise é inserida como um processo termoquímico de
    transformação da biomassa que ocorre na ausência total ou parcial de oxigênio
    originando compostos de cadeias mais curtas como gases não condensáveis, biochar e
    produto líquido. O extrato pirolenhoso que é parte do produto líquido tem ampla
    aplicação como fungicida, herbicida e inseticida. Por se tratar de uma mistura complexa
    algumas técnicas de separação e identificação como a cromatografia gasosa acoplada ao
    espectrômetro de massas GC/qMS são úteis no mapeamento dos compostos ali presente.
    Isto posto, o trabalho a seguir teve como objetivo a caracterização cromatográfica do
    extrato pirolenhoso obtido a partir de diversas biomassas residuais e o estudo da
    atividade antifúngica desses extratos frente a fungos causadores de onicomicoses, que se
    trata de uma micose superficial na unidade ungeal. As biomassas residuais estudadas
    foram endocarpo do coco, endocarpo do dendê, endocarpo da macaúba, endocarpo do
    ouricuri, eucalipto e semente de açaí para as quais foram feitas caracterizações como
    densidade, análise elementar, análise imediata, TG/DTG e FTIR. Foi realizado um
    planejamento experimental 2³ para determinar as melhores condições de pirólise para as
    biomassas sendo definadas temperatura de 400ºC, taxa de aquecimento de 10 ºC/min e
    tempo de residência de 2h. Os compostos do extrato pirolenhoso foram identificados
    por GC/qMS, onde os compostos majoritários tentativamente identificados pertecem ao
    grupo dos fenóis com área até 74,64% para extrato pirolenhoso do endocarpo do
    ouricuri (EP-OU), 51,15% para extrato pirolenhoso da semente do açaí (EP-SA),
    19,22% para o extrato pirolenhoso do endocarpo do dendê (EP-DE) e 10,22% para
    extrato pirolenhoso do endocarpo do coco (EP-CO), seguido do grupos das cetonas com
    69,77% para extrato pirolenhoso do endocarpo de dendê (EP-DE) e com 39,24% para
    extrato pirolenhoso do endocarpo do coco (EP-CO). Os compostos do grupo químico
    dos aldeídos foram identificados com áreas mais significativas para o extrato
    pirolenhoso da semente de açaí (EP-SA) com 31,56% e para extrato pirolenhoso do
    endocarpo do coco (EP-CO) com 16,66%. Dos testes de suscetibilidade realizados
    infere-se que os halos de inibição do extrato pirolenhoso sem nenhum processo de
    extração foram de 60-90% mais expressivos que os halos de inibição do extrato
    pirolenhoso após extração com diclorometano. Para o fluconazol (25 mg/L), um
    antifúngico comercial e o extrato pirolenhoso, é possível perceber que o extrato inibe o
    crescimento de todos os fungos e bactérias em estudo, enquanto o fluconazol (25 mg/L)
    não tem atividade antifúngica para o Fusarium sp. I, Fusarium sp. II e Microsporum
    gypseum nem para a bactéria Staphylococcus aureus.

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