Dissertações/Teses

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2021
Dissertações
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  • TALITA KÊNYA OLIVEIRA COSTA
  • Avaliação da conversão do óleo de soja em biodiesel utilizando álcoois de cadeia curta

  • Orientador : CAMILA GAMBINI PEREIRA COURTIAL
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • FRANCISCO WENDELL BEZERRA LOPES
  • LINDEMBERG DE JESUS NOGUEIRA DUARTE
  • Data: 19/03/2021

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  • O biodiesel é uma das alternativas na redução dos impactos ambientais por ser um combustível derivado de matérias primas renováveis como óleos vegetais e gorduras animais. Pode ser obtido através da reação de transesterificação entre um álcool e triglicerídeos na presença ou não de um catalisador, tendo como produto um éster, que é o biodiesel, e glicerina. O objetivo deste trabalho foi a avaliação do uso de álcoois de cadeia curta na reação de transesterificação do óleo de soja, utilizando catalisador de base homogênea (hidróxido de potássio), obtendo como resultado o modelo para a conversão da reação e a cinética reacional para o biodiesel feito com butanol. As reações de transesterificação foram realizadas em um reator de vidro encamisado, com condensador acoplado e um banho de aquecimento. Inicialmente, foram realizadas as reações com diferentes álcoois variando a razão molar álcool:óleo para o biodiesel utilizando como álcool o metanol, etanol, 2-propanol e butanol, logo após foi feito um planejamento fatorial 23 com o butanol na reação e com as seguintes condições: razão álcool:óleo de 4:1 a 8:1, 1 a 2%, 1 a 2 horas e 65°C. Para a obtenção da curva cinética, foram retiradas amostras da reação entre o tempo inicial e 60 minutos. Para todas as amostras foram analisadas a densidade e viscosidade e suas conversões foram medidas utilizando análise termogravimétrica. Na análise de densidade, das reações do planejamento fatorial, variou entre 889,41 kg/m3 e 850,18 kg/m3, já para a viscosidade variou entre 11,10 cSt e 3,10 cSt. Ao aumentar a conversão em éster, a densidade e a viscosidade sofreram decréscimo em seus valores. Para as análises de conversão, os quatro tipos de álcool com a razão molar 10:1 foram encontradas as conversões: metanol 99,28%, etanol 81,72%, 2-propanol 7,50% e butanol 49,74%. Para o planejamento com butanol, o ponto ótimo ocorreu com razão 8:1, 2% em massa de catalisador, por duas horas, onde obteve 76,24% de conversão. Com o modelo obtido pelo planejamento 23 constatou-se que os três fatores analisados foram significativos, com um erro médio entre os valores preditos e experimentais de 2,3%. A reação se mostrou de segunda ordem com constante cinética de valor 3x10-5 min-1. Sendo assim, pode-se concluir que o biodiesel produzido com butanol obteve valores de conversão condizentes com os trabalhos encontrados na literatura fazendo com que esse álcool seja uma alternativa na produção do biocombustível por advir de fontes renováveis e melhor a lubricidade do combustível.



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  • Biodiesel is one of the alternatives in reducing environmental impacts as it is a fuel derived from renewable raw materials such as vegetable oils and animal fats. It can be obtained through the transesterification reaction between an alcohol and triglycerides in the presence or not of a catalyst, having as product an ester, which is biodiesel, and glycerin. The objective of this work was to evaluate the use of short chain alcohols in the transesterification reaction of soybean oil, using a homogeneous base catalyst (potassium hydroxide), obtaining as a result the model for the conversion of the reaction and the reaction kinetics for the biodiesel made with butanol. The transesterification reactions were carried out in a jacketed glass reactor, with a coupled condenser and a heating bath. Initially, reactions were carried out with different alcohols varying the molar ratio alcohol: oil to biodiesel using methanol, ethanol, 2-propanol and butanol as alcohol, soon after a factorial design 23 was made with butanol in the reaction and with the following conditions: alcohol: oil ratio of 4:1 to 8:1, 1 to 2%, 1 to 2 hours and 65 ° C. To obtain the kinetic curve, samples of the reaction were taken between the initial time and 60 minutes. For all samples, density and viscosity were analyzed and their conversions were measured using thermogravimetric analysis and gas chromatography. In the density analysis, of the reactions of the factorial design, it varied between 889.41 kg/m3 and 850.18 kg/m3, whereas for the viscosity it varied between 11.10 cSt and 3.10 cSt. By increasing the conversion to ester, the density and viscosity decreased in their values. For the conversion analysis, the four types of alcohol with a 10:1 molar ratio were found: methanol 99.28%, ethanol 81.72%, 2-propanol 7.50% and butanol 49.74%. For planning with butanol, the optimum point occurred with an 8:1, 2% mass ratio of catalyst, for two hours, where it obtained 76.24% conversion. With the model obtained by factorial design, it was found that the three factors analyzed were significant, with an average error between the predicted and experimental values of 2.3%. The reaction was shown to be of second order with a kinetic constant of 3x10-5 min-1. Thus, it can be concluded that the biodiesel produced with butanol obtained conversion values consistent with the works found in the literature, making this alcohol an alternative in the production of biofuel due to renewable sources and better lubricity of the fuel.

2
  • ELTON DA NÓBREGA SILVA
  • SÍNTESE DA FERRITA DE COBRE E SUA APLICAÇÃO NA DEGRADAÇÃO FOTOQUÍMICA DO 2,4-D

  • Orientador : ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CAMILA PACELLY BRANDÃO DE ARAÚJO
  • SUYLAN LOURDES DE ARAÚJO DANTAS
  • VIVIAN STUMPF MADEIRA
  • Data: 07/05/2021

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  • O aumento do consumo de defensivos agrícolas, entre eles os herbicidas, vem causando uma série de discussões a respeito de sua aplicação e de suas consequências para os seres humanos e o meio ambiente. Um dos herbicidas mais empregados no mundo é o ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D), contudo, sua presença tem sido relatada a sua presença em corpos hídricos, causando impactos na saúde de animais e humanos. Para degradar esse contaminante, neste trabalho a ferrita de cobre (CuFe2O4) foi sintetizada por meio do método de coprecipitação. O catalisador foi estudado em reações de fotodegradação do herbicida 2,4-D em solução aquosa, por meio da fotocatálise heterogênea com e sem a adição de agentes oxidantes auxiliares. As amostras foram sintetizadas utilizando a razão 0,1 e 0,5 metal/base, empregando dois tipos de sais, um com o íon Fe2+ e outro com o íon Fe3+. Foi sintetizada uma amostra produzida pelo método Pechini para fins comparativos entre os métodos de produção. Os catalisadores foram submetidos a um teste termogravimétrico e calcinadas a 600°C. Foram realizados difratogramas de raios-X para determinar a formação da fase ferrita de cobre. Um teste fotocatalítico preliminar foi realizado para escolher o catalisador com melhor desempenho sendo a melhor amostra o 0,1_Fe3+Cu, que com o H2O2 degradou 100% do 2,4-D em 60 min. Os parâmetros dos experimentos fotocatalíticos foram estudados, como: pH, concentração de catalisador, concentração de herbicida, concentração de agente oxidante. O catalisador degradou 100% do herbicida em 60 min de reação. Com os dados experimentais, seguindo a lei das velocidades iniciais, foi montado uma lei de velocidade que representasse o modelo do sistema. A lei de velocidade seguiu uma cinética do tipo Langmuir-Hinshelwood e o mecanismo da reação foi estudado, sendo possível concluir que o catalisador degradou completamente o 2,4-D junto ao H2O2.


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  • The increase in the consumption of pesticides, including herbicides, has caused a series of discurssions regarding its application and their consequences for humans and the environment. One of the most widely used herbicides in the world is 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), however, its presence has been reported to be present in water bodies, causing impacts on the health of animals and humans. To degrade this contaminant, in this work copper ferrite (CuFe2O4) was synthesized using coprecipitation method and tested in photocatalytic reactions for the degradation of 2,4-D herbicide in aqueous solution, through heterogeneous photocatalysis with and without the addition of auxiliary oxidizing agents. The samples were was synthesized using the ratio 0.1 and 0.5 metal / base, using two types of salts, one with the Fe2+ ion and the other with the Fe3+ ion. A sample by the Pechini method was synthesized for comparative purposes. The catalysts were collected in a thermogravimetric test and calcined at 600°C. X-ray diffractograms were performed to determine the formation of the copper ferrite phase. A preliminary photocatalytic test was carried out to choose the catalyst with the best performance, the best sample being 0.1_Fe3+Cu, which with H2O2 degraded a large amount of 2,4-D. The parameters of the photocatalytic experiments were studied, such as: pH, concentration of catalyst, concentration of herbicide, concentration of oxidizing agent. The catalyst degraded 100% of the herbicide in 60 min of reaction. With the experimental data, following the law of the initiates, a law of speed was created that represents the model of the system. The law of speed followed a Langmuir-Hinshelwood kinetics and the reaction mechanism was studied, being possible that the catalyst obtained high performance in the degradation of 2,4-D with H2O2.

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  • MATEUS FERNANDES MONTEIRO
  • UNIDADE DE REGENERAÇÃO DE MONO ETILENOGLICOL: DADOS EXPERIMENTAIS E MODELAGEM TERMODINÂMICA

  • Orientador : OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AFONSO AVELINO DANTAS NETO
  • ANDERSON ALLES DE JESUS
  • MARIA CARLENISE PAIVA DE ALENCAR MOURA
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • Data: 17/06/2021

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  • Hidratos de gás são sólidos cristalinos que podem causar severos problemas para a escoamento de gás natural em linhas subaquáticas. O mono etilenoglicol (MEG) o inibidor termodinâmico da formação de hidratos de gás mais utilizado. Dados experimentais de equilíbrio líquido–vapor (ELV) para o sistema água+MEG+NaCl são essenciais para descrever os efeitos de composição, pressão e temperatura na unidade de regeneração de MEG. A regeneração tem o objetivo de remover água e sais da corrente de MEG rico, resultando em MEG pobre. No contexto da produção de gás o MEG é regenerado para assegurar à viabilidade econômica e ambiental do processo, devido ao grande volume de MEG requerido na operação. Os principais equipamentos da unidade de regeneração são: separador trifásico, evaporador flash e coluna de destilação. Uma versão modificada do ebuliômetro de Othmer foi aplicada para a determinação de dados experimentais de ELV nas pressões de 35, 65 e 101,3 kPa. Os sistemas binários água+MEG e MEG+NaCl também foram experimentalmente estudados. Os modelos de coeficiente de atividade ENRTL (Electrolyte Nonrandom Two–Liquid) e UNIQUAC (Universal Quasi–Chemical Activity Coefficient) foram adequadamente parametrizados para descrever o comportamento líquido–vapor das misturas supracitadas. A consistência termodinâmica dos dados foi verificada por meio do teste dos desvios. O binário MEG–NaCl apresenta propriedade coligativa inversa, i.e., a temperatura de bolha decresce devido a adição do sal. Dados experimentais de equilíbrio sólido–líquido (solubilidade do NaCl) em temperaturas entre 293,15 e 403,15 K também foram determinados. Foi utilizado método analítico (densidade) para a determinação dos dados, baseado em medidas sucessivas constantes. A dependência da temperatura na solubilidade do NaCl é relativamente fraca se comparada a outros sais e uma inversão da solubilidade com a temperatura para regiões ricas em MEG (wMEG > 0,9) foi observada. Os dados de solubilidade de NaCl foram correlacionados por5 meio da propriedade de excesso utilizando a equação de Redlich–Kister. Os dados experimentais de equilíbrio sólido–líquido também foram aplicados na parametrização do ENRTL. O modelo devidamente parametrizado foi aplicado na simulação da unidade de regeneração de MEG no simulador comercial AspenPlus v11. Foi dado destaque ao separador flash com remoção de sólidos e a coluna de destilação, obtendo-se uma descrição satisfatória da separação da água e do cloreto de sódio presentes no MEG.

     


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  • Gas hydrates are crystalline solids and may cause several harsh consequences for natural gas production in subsea lines. Monoethylene glycol (MEG) is the most used thermodynamic hydrate inhibitor. Vapor–liquid equilibrium (VLE) data for aqueous systems in the presence of electrolytes have many industrial applications. VLE data for water + MEG mixtures in the presence of sodium chloride at low pressures are important to describe the effects of composition, temperature and pressure on MEG regeneration unit. The regeneration aims to remove water and salt present in the rich MEG stream, resulting in lean MEG. In the gas production context, MEG is regenerated to reduce operational costs, due to the large amount required. The MEG regeneration process consists mainly of a three-phase separator, flash evaporator with brine removal, and distillation column. A modified version of the Othmer ebulliometer was applied to measure reliable VLE data for water + MEG + NaCl at 101.325, 65 and 35 kPa. Binary systems water + MEG and MEG + NaCl were also experimentally studied. The Electrolyte Nonrandom Two-Liquid (ENRTL) and Universal Quasi-Chemical Activity Coefficient (UNIQUAC) models were successfully parameterized to describe the VLE behavior for water + MEG+ NaCl systems. Thermodynamic consistence of the datasets was also checked. MEG+NaCl solutions presented an inverted colligative property, i.e., the addition of salt decreases the boiling point. NaCl solubility were also measured from 293.15 to 403.15 K in the whole MEG concentration range. The experimental method used for the determination of salt solubility data was analytical (density measurements) and based on the reproducibility of the concentration of two successive samples. The temperature dependence on the solubility of NaCl is relatively weak compared to other salts and a reverse trend behavior with increasing temperature has been described for MEG contents higher than 90 wt%. Excess solubility has been correlated with Redlich–Kister expansion. Solid–liquid equilibrium data were also used for ENRTL parametrization. The parameterized models allow the simulation of the MEG regeneration process in the Aspen Plus, describing satisfactorily water and NaCl separation at flash evaporator and distillation column.

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  • MÁRIO HERMES DE MOURA NETO
  • Dados experimentais e método computacional para a determinação da composição no processo de regeneração de monoetileno glicol

     
  • Orientador : OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALESSANDRO ALISSON DE LEMOS ARAÚJO
  • ANDERSON ALLES DE JESUS
  • JACKSON ARAUJO DE OLIVEIRA
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • Data: 17/06/2021

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  • Hidratos de gás são sólidos cristalinos formados pela combinação de pequenas moléculas de gás (e.g. CO2 e metano) e água. Esses sólidos podem se formar nos dutos de produção de Gás Natural, causando grandes prejuízos, como obstrução parcial ou total da produção e rompimento dos dutos. Monoetilenoglicol (MEG) é um inibidor termodinâmico de hidrato de gás amplamente aplicado. Para garantir a viabilidade ambiental e financeira, o MEG deve ser regenerado e reutilizado. Uma série de medições de densidade e condutividade elétrica de misturas de água+MEG+NaCl foi reportada, permitindo a supervisão indireta da unidade de regeneração de MEG (MRU). Medidas de densidade (610 pontos experimentais) e condutividade elétrica (250 pontos experimentais) foram realizadas de 278,15 a 363,15 K, faixa completa de concentração de solventes e NaCl até próximo da saturação. A teoria de soluções foi aplicada na modelagem de densidade, através do volume de excesso (VE). O VE foi correlacionado com a equação de Redlich-Kister. Uma correlação semi-empírica com cinco parâmetros ajustáveis foi aplicada para condutividades elétricas de misturas binárias água+NaCl e MEG+NaCl. Para descrever o sistema ternário, uma regra de mistura quadrática com um parâmetro de correção foi responsável por contabilizar a composição do solvente. Foram obtidas correlações termodinâmicas precisas para densidade (ρ) e condutividade elétrica (κ) em função das concentrações de água, MEG e NaCl, e temperatura. Essas funções permitiram a determinação dos dados de equilíbrio líquido-vapor (ELV) para misturas água+MEG na presença de NaCl em baixas pressões, que são importantes para descrever os efeitos da composição, temperatura e pressão na MRU. Uma versão modificada do ebuliômetro Othmer foi aplicada para medir os dados ELV para o sistema água+MEG+NaCl a 101,32, 65 e 35 kPa. Os modelos de coeficiente de atividade ENRTL e UNIQUAC foram parametrizados para descrever o comportamento de ELV da mistura. As soluções binárias MEG+NaCl apresentam propriedade coligativa inversa, ou seja, a adição de sal diminui a temperatura de bolha. Os dados ELV indicaram que a separação da água perde eficiência com a adição de sal. As funções ρ e κ apresentaram comportamento aproximadamente ortogonal entre si, permitindo a determinação da composição da mistura. O ambiente Matlab foi aplicado para resolver o sistema não linear de duas equações com restrições. A função fmincon foi considerada robusta para determinação de composição a partir dos dados experimentais de densidade e condutividade elétrica. A metodologia proposta foi extensivamente testada (860 pontos de dados) e foram obtidos desvios menores que 0,0060 e 0,0011 em fração mássica de solventes e NaCl, respectivamente, demonstrando a exatidão exigida.

     

     

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  • Gas hydrates are crystalline solids formed by the combination of small gas molecules (e.g. CO2 and methane) and water. These solids may form in Natural Gas production lines, causing great damage, such as partial or total obstruction of the production flow and rupture of the pipelines. Monoethylene glycol (MEG) is a thermodynamic gas hydrate inhibitor widely applied for natural gas flow assurance. To ensure financial and environmental feasibility the MEG needs to be regenerated and reused. A series of density and electrical conductivity measurements of water+MEG+NaCl mixtures was reported allowing indirect supervision of the MEG regeneration unit (MRU). Density (610 data points) and electrical conductivity (250 data points) measurements were performed from 278.15 to 363.15 K, the complete concentration range of solvents and NaCl up to almost saturation. The solution theory was applied for density modeling purpose, using the excess volume ( ). The  was correlated with the aid of the Redlich–Kister equation. A semiempirical correlation with five adjustable parameters was applied for electrical conductivities of water+NaCl and MEG+NaCl binary mixtures. To describe the ternary system, a quadratic mixing rule with a correction parameter accounted for the solvent composition. Accurate thermodynamic correlations for density (ρ) and electrical conductivity (κ) as function of water, MEG and, NaCl concentrations and temperature were obtained. These functions allowed the determination of VLE data for water+MEG mixtures in the presence of NaCl at low pressures, which are important to describe the effects of composition, temperature, and pressure in the MRU. A modified version of the Othmer ebulliometer was applied to measure reliable VLE data for water+MEG+NaCl at 101.325, 65, and 35 kPa. The Electrolyte Nonrandom Two-Liquid and Universal Quasi-Chemical Activity Coefficient models were parameterized to describe the VLE behavior of water+MEG+NaCl. MEG+NaCl solutions presented an inverted colligative property, i.e., the addition of salt decreases the boiling point. VLE data indicated that water separation is less efficient due to the addition of salt. The ρ and κ functions also presented an approximately orthogonal behavior to each other, allowing the determination of mixture composition. The Matlab environment was considered to solve the nonlinear system of two equations with constraints. The fmincon built–in function was found robust for composition determination from the experimental density and electrical conductivity data. The proposed methodology was extensively tested (860 data points) and deviations less than 0.0060 and 0.0011 in solvents and NaCl mass fractions were obtained, demonstrating the required accuracy.

     
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  • ESTEFANI ALVES ASEVEDO
  • Uso de Solventes Eutéticos Profundos na Recuperação de Lipídeos e Carotenóides da Microalga Dunaliella salina

     


     
  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • NATHALIA SARAIVA RIOS
  • BRUNA MARIA EMERENCIANO DAS CHAGAS
  • CARLOS EDUARDO DE ARAÚJO PADILHA
  • Data: 29/07/2021

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  • Atingir a sustentabilidade em alguns processos biotecnológicos ainda demanda ultrapassar importantes desafios. Neste contexto, microalgas e Solvente Eutéticos Profundos (DESs) possuem características promissoras. As microalgas podem biossintetizar produtos que têm inúmeras aplicações no setor farmacêutico, nutracêutico, cosmético e ainda na produção de biocombustíveis a partir de condições de cultivo simples utilizando a biofixação de CO2. Já os DESs são capazes de atuarem como coadjuvantes na extração desses compostos intracelulares, aumentando a eficiência do processo, agindo como não tóxicos, não-voláteis e renováveis. Assim, buscando explorar essas características e demandas, o objetivo do presente estudo foi avaliar o cultivo da microalga Dunaliella salina visando à produção de carotenóides, bem como o uso de DESs como coadjuvantes na extração de lipídeos e carotenóides totais da biomassa microalgal. Primeiramente, avaliou-se o crescimento da microalga frente a três condições de cultivo: Cultivo sob Estresse Luminoso (CEL), Cultivo sob Estresse Nutricional e Luminoso (CENL) e Cultivo Controle (CC). As curvas de crescimento e os parâmetros de crescimento celular indicaram que o estresse causado apenas pela alta intensidade luminosa influenciou relevantemente o acúmulo de biomassa, uma vez que no CEL os valores médios foram 0,46 g.L-1, no CC 0,37 g.L-1 enquanto no CENL apenas 0,25 g.L-1, indicando que a limitação de nitrogênio não favoreceu o desenvolvimento da microalga. Em relação à composição da biomassa, observou-se que a rota metabólica direcionou-se para a produção de carboidratos em condições de estresse apresentando as maiores diferenças para este metabólito, CENL 29,75 ± 1,39 %, CEL 19,87 ± 1,28 % e CC 8,77 ± 1,99 %, por outro lado, a microalga reagiu minimamente aos estímulos quanto a produção de lipídeos e carotenóides totais, por isto o acúmulo de biomassa foi fator crucial para a escolha da melhor condição considerando a produtividade dos compostos de interesse. O cultivo CEL alcançou produtividade de lipídeos no valor de 74,00 ± 0,16 mg.L-1 e produtividade de carotenóides de 9,22 ± 0,73 mg.L-1 e foi escolhido para a obtenção de grande quantidade de biomassa da microalga Dunaliella salina para a realização do estudo do uso dos Solventes Eutéticos Profundos na extração de lipídeos e carotenóides. Verificou-se que o uso de diferentes DES puros e aquosos à base de cloreto de colina potencializou a permeabilidade do solvente Acetato de Etila e Etanol (EAE) na parede celular da microalga cultivada sob estresse luminoso. Destacou-se o desempenho do solvente sintetizado por Cloreto de Colina e Ureia (Ch-U), que provocou um aumento de, aproximadamente, 57 % na recuperação de lipídeos e em torno de 11% na recuperação de carotenóides totais em relação à recuperação da biomassa não-tratada. A partir da caracterização da biomassa seca tratada com DES, observou-se que o conteúdo de proteínas obteve pequenas diferenças em relação à biomassa bruta, enquanto que o teor de carboidratos apresentou significativas perdas. Ao comparar diferentes pré-tramentos para a extração de lipídeos e carotenóides, comprovou-se a eficácia da utilização dos DESs e o uso do solvente EAE, uma vez que a recuperação de lipídeos foi a melhor, atingindo valores médios de 74,99 %, seguido pelo tratamento realizado por sonicador com média de 67,34 %, esferas de vidro 44,22 % e por fim, biomassa não-tratada com 31,46%. Para a recuperação de carotenóides, destacou-se o uso do sonicador como pré-tratamento, e os demais não apresentaram diferenças significativas entre eles. A fim de atingir melhores resultados para esta recuperação, foi proposto uma metodologia que evitasse o fracionamento dos carotenóides para a fase DES, além de eliminar a etapa de secagem, realizando o tratamento da pasta de biomassa microalgal floculada. Essas alterações causaram um aumento de aproximadamente 23% na quantidade de carotenóides recuperados. Por fim, a partir de um planejamento fatorial observou-se como a temperatura, volume de DES e tempo influenciam o processo de recuperação de carotenóides frente às alterações propostas. Observou-se que em apenas 20 min de tratamento com 1,5 mL de DES a 60 °C foi possível recuperar 88,91 ± 1,01 % dos carotenoides contidos na pasta de biomassa floculada, atingindo resultado similar à extração da biomassa seca realizada após o tratamento com Sonicador (melhor resultado alcançado nesta pesquisa) indicando a possibilidade e ressaltando a eficiência na aplicação dos DESs como coadjuvante da extração dos compostos intracelulares da microalga Dunaliella salina.

     

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  • Given the current scenario of intense environmental degradation by conventional production mechanisms, the development of environmentally sustainable alternative routes is essential. In this context, the biotechnological potential of microalgae is highlighted, since the production of this microorganism has economic and environmental advantages in addition to the natural production of compounds beneficial to human health. Based on these facts, this dissertation proposes the production of microalgal biomass of Dunaliella salina and Anikistrodesmus sp. aiming at the extraction of bioactive compounds such as carotenoids, evaluating cultivation conditions and extraction techniques supported by a minimal environmental degradation approach. 

     
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  • STEPHANIE CAROLINE BIVAR MATIAS
  • AVALIAÇÃO DE ESTRATÉGIAS DE PRODUÇÃO EM CULTIVO DESCONTÍNUO DA PROTEÍNA QUIMÉRICA MULTI-ANTIGÊNICA TgAGS/BsT DE Toxoplasma gondii EM Escherichia coli BL21 Star

     


  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DE ARAÚJO PADILHA
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • FRANCISCO CANINDE DE SOUSA JUNIOR
  • NATHALIA SARAIVA RIOS
  • Data: 17/08/2021

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  • A toxoplasmose, apesar dos avanços da ciência e tecnologia, é uma doença que requer atenção uma vez que não existe uma vacina capaz de imunizar humanos e animais contra todos os tipos isolados de Toxoplasma gondii. Assim, a utilização de proteínas quiméricas, que podem conter múltiplos antígenos, é uma alternativa bastante promissora para o processo de obtenção de uma vacina e teste de diagnóstico para toxoplasmose devido à grande diversidade de antígenos apresentados pelo T. gondii. Nesse contexto, o presente estudo tem como foco principal avaliar estratégias de cultivo descontínuo na produção da proteína quimérica multi-antigênica TgAGS/BsT de Toxoplasma gondii. Para atingir o objetivo proposto, inicialmente foram realizados diversos cultivos exploratórios para observar o comportamento cinético da E. coli BL21 Star em cinco diferentes composições de meio (2xTY, TB suplementado com glicose, TB suplementado com glicerol, LB e M9) sem adição de IPTG (indutor). Em seguida, cultivos de E. coli B21 Star foram realizados com 1.0 mM IPTG em diferentes tempos de início da indução (0,5, 1 e 6 h) no sentido de avaliar os efeitos sobre o crescimento celular, produção da proteína de interesse, pH do cultivo e formação de ácido acético. Os resultados mostraram que dentre os meios de cultivos avaliados, o 2xTY e TB suplementado com glicerol apresentaram os melhores valores de concentração celular de 3,42 ± 0,05 g/L e 5,48 ± 0,05 g/L, respectivamente. Nos ensaios induzidos por IPTG, observou-se maior expressão da proteína TgAGS/BsT com início da indução em 6 h de cultivo, com concentração máxima de proteína de interesse de 1,82 ± 0,02 g/L para o meio 2xTY e 2,49 ± 0,03 g/L para o meio TB.  Além disso, a indução por IPTG mais tardia proporcionou maior estabilidade do plasmídeo pET-TgAGS, permanecendo com valores acima de 90% ao final do cultivo. A expressão da proteína TgAGS/BsT foi confirmada por eletroforese, apresentando massa molecular de aproximadamente 18,6 kDa. Portanto, o presente estudo identificou as melhores condições de composição do meio de cultivo e tempo de indução para a produção da proteína TgAGS/BsT cultivos em incubador rotativo, com resultados que encorajam a ampliação para cultivos em biorreatores de maior capacidade.


  • Mostrar Abstract
  • Despite the advances in science and technology, toxoplasmosis does not yet have a vaccine capable of immunizing humans and animals against all isolated types of T. gondii. The treatment of this disease is based on the use of drugs that have some toxicity and can cause serious side effects justifying the need for the development of vaccines or immunotherapeutic as preventive measures. Due to the great diversity of antigens presented by Toxoplasma gondii, a vaccine and diagnostic kit containing multiple antigens is quite promising. Among the bacteria used to produce recombinant proteins, Escherichia coli is the most widely used because of its well described genetic characteristics. In this context, the present work has as main focus to evaluate discontinuous cultivation strategies in the production of Toxoplasma gondii multi-antigenic chimeric protein TgAGS / BsT performed in a rotary incubator. To achieve the proposed objective, several assays will be performed to observe the kinetic behavior of the E. coli XL-1 Blue strain in five different medium compositions (2xTY, glucose supplemented TB, glycerol supplemented TB, LB and M9) without addition of inductor in rotary incubator. In addition, the stability of the plasmid, the influence of the medium on the kinetic parameters of E. coli cell growth will be evaluated. and TgAGS / BsT multi-antigen chimera protein expression and acetic acid formation.

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  • JOSÉ DALADIÊ BARRETO DA COSTA FILHO
  • Valorização de sabugo de milho: Potencial para produção de etanol de segunda geração e uso de lignina residual da hidrólise enzimática como adsorvente de corante catiônico

  • Orientador : DOMINGOS FABIANO DE SANTANA SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DE ARAÚJO PADILHA
  • DOMINGOS FABIANO DE SANTANA SOUZA
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • PEDRO FERREIRA DE SOUZA FILHO
  • Data: 18/08/2021

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  • A conversão de materiais lignocelulósicos em açúcares fermentescíveis para produção de etanol tem sido uma alternativa promissora para aumentar a produção de biocombustíveis. Entretanto, a produção de etanol celulósico requer um aperfeiçoamento de suas principais etapas, entre elas o pré-tratamento, para isso, as pesquisas têm mostrado muitas possibilidades. O pré-tratamento oxidativo tem ganhando espaço na literatura na última década, entretanto os estudos com persulfato ainda são limitados. Diante desse contexto, o presente trabalho teve como principal objetivo investigar os efeitos do pré-tratamentos oxidativo com persulfato de sódio termicamente ativado (Ox) e do organosolv com glicerol acidificado (Os) no sabugo de milho, assim como destinar as frações obtidas após cada etapa. Os efeitos na composição após os pré-tratamentos Os e Ox foram avaliados, assim como as combinações das estratégias em etapas sequenciadas (oxidação seguida de organosolv – OxOs; e organosolv seguido de oxidação - OsOx) e o efeito sinérgico em uma única etapa, tanto na presença de ácido sulfúrico (Oxs) quanto sem acidificação do meio (GP). Em termos composicionais, a combinação das técnicas em duas etapas (OxOs e OsOx), independentemente da ordem de realização, e em uma única etapa (Oxs) foram as responsáveis pelas maiores taxas de remoção de lignina e hemicelulose.  As fases fluídas a base de glicerol recuperadas, devido à natureza ácida (pH < 1), têm potencial para reciclo eficiente em novas etapas de pré-tratamento. As biomassas pré-tratadas e a não tratada (in natura) foram submetidas a hidrolise enzimática com carga de sólidos de 5% (m/v) e carga enzimática de 10,0 FPU/g de biomassa durante 48 horas. Após a sacarificação, o hidrolisado foi separado para determinação da concentração de açúcares redutores e glicose. As maiores concentrações foram obtidas com OxOs, enquanto OsOx e Oxs apresentaram resultados estatisticamente iguais, portanto, os hidrolisados do Oxs (HOxs) e OxOs (HOxOs) foram aplicados na fermentação durante 72 horas com Saccharomyces cerevisiae PE-2, enquanto os resíduos sólidos (ROxs e ROxOs) foram destinados a ensaios de adsorção do corante catiônico azul de metileno (AM). O hidrolisado (HOs) e o sólido (ROs) do organosolv foram utilizados como controle nos experimentos a fim de avaliar o papel da oxidação. Uma rápida produção de etanol nas 12 horas iniciais de incubação foi atingida com os HOxs e HOxOs (~10 g/L). A caracterização composicional dos resíduos ROs, ROxs e ROxOs indicam a presença de polissacarídeos não digeridos durante a sacarificação, mas com composição maioritária de lignina (~75%), coerente com as análises termogravimétricas e de FTIR. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou a digestão severa da fibra do sabugo de milho nos três sólidos residuais, além de indícios do aumento da porosidade nos ROxs e ROxOs. Os ensaios cinéticos de adsorção revelaram uma rápida captura do AM nos minutos iniciais, porém com decaimento lento da concentração mesmo após 2 horas. A cinética que melhor se ajustou aos dados experimentais foi a do tipo pseudo-segunda ordem. A isoterma de Langmuir conseguiu representar satisfatoriamente os pontos de equilíbrio analisados após 24 horas de incubação (R² > 0,98). Em ambas as curvas (cinética e de equilíbrio), os resíduos das biomassas submetidas ao pré-tratamento oxidativo apresentaram maior eficiência na captura do AM, comportamento corroborado pela estimação das capacidades adsortivas máximas do ROs (149,33 mg/g), ROxs (172,10 mg/g) e ROxOs (187,50 mg/g). Portanto, pode-se concluir que a aplicação do organosolv com a oxidação por persulfato ativado por temperatura se mostrou uma técnica eficiente para a conversão celulósica na sacarificação e consequentemente na produção de etanol, assim como mostrou ter efeitos positivos na adsorção de substâncias catiônicas.


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  • The conversion of lignocellulosic materials into fermentable sugars for ethanol production has been a promising alternative to increase biofuel production. However, the production of cellulosic ethanol requires an improvement in its main stages, including pretreatment, for which research has shown many possibilities. Oxidative pretreatment has gained space in the literature in the last decade, however studies with persulfate are still limited. In this context, this study aimed to investigate the effects of oxidative pretreatments with thermally activated sodium persulfate (Ox) and organosolv with acidified glycerol (Os) on corn cob, as well as to dispose of the fractions obtained after each stage. The effects on the composition after Os and Ox pretreatments were evaluated, as well as the combinations of sequential step strategies (oxidation followed by organosolv - OxOs; and organosolv followed by oxidation - OsOx) and the synergistic effect in a single step, in the presence of sulfuric acid (Oxs) or without acidification (GP). In compositional terms, the combination of techniques in two steps (OxOs and OsOx), regardless of the order of performance, and in a single step (Oxs) were responsible for the highest rates of lignin and hemicellulose removal. The recovered glycerol-based fluid phases, due to their acidic nature (pH < 1), have the potential for efficient recycling in new pre-treatment steps. The pretreated and untreated (in natura) biomass were subjected to enzymatic hydrolysis with a solids load of 5% (m/v) and an enzymatic load of 10.0 FPU/g of biomass for 48 hours. After saccharification, the hydrolyzate was separated to determine the concentration of reducing sugars and glucose. The highest concentrations were obtained with OxOs, while OsOx and Oxs showed statistically equal results, therefore, the hydrolysates of Oxs (HOxs) and OxOs (HOxOs) were applied in fermentation for 72 hours with Saccharomyces cerevisiae PE-2, while solid residues (ROxs and ROxOs) were intended for adsorption tests of the cationic dye methylene blue (AM). The hydrolyzate (HOs) and solid (ROs) of the organosolv were used as controls in the experiments in order to evaluate the role of oxidation. Rapid ethanol production in the initial 12 hours of incubation was achieved with HOxs and HOxOs (~10 g/L). The compositional characterization of ROs, ROxs and ROxOs residues indicate the presence of undigested polysaccharides during saccharification, but with a majority composition of lignin (~75%), consistent with thermogravimetric and FTIR analyses. Scanning electron microscopy (SEM) showed severe fiber digestion of corn cob in the three residual solids, as well as evidence of increased porosity in ROxs and ROxOs. The kinetic adsorption assays revealed a fast AM capture in the initial minutes, but with a slow concentration decay even after 2 hours. The kinetics that best fit the experimental data was the pseudo-second order type. The Langmuir isotherm was able to satisfactorily represent the equilibrium points analyzed after 24 hours of incubation (R² > 0.98). In both curves (kinetic and equilibrium), biomass residues submitted to oxidative pretreatment showed greater efficiency in capturing AM, a behavior corroborated by the estimation of the maximum adsorptive capacities of ROs (149.33 mg/g), ROxs (172.10 mg/g) and ROxOs (187.50 mg/g). Therefore, it can be concluded that the application of organosolv with oxidation by temperature-activated persulfate proved to be an efficient technique for cellulosic conversion in saccharification and consequently in ethanol production, as well as having positive effects on the adsorption of cationic substances.

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  • ANA CARLA DA FONSECA FERREIRA
  • REMOÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA DE EFLUENTE DE CARCINICULTURA POR MEIO DE TRATAMENTO FÍSICO-QUÍMICO (COAGULAÇÃO-FLOCULAÇÃO) E BIOLÓGICO (LODO ATIVADO)


  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EMILIANNY RAFAELY BATISTA MAGALHAES
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • NATHALIA SARAIVA RIOS
  • PEDRO FERREIRA DE SOUZA FILHO
  • Data: 27/08/2021

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  • A carcinicultura vem se tornando uma das principais atividades aquícolas devido ao cenário mundial de crescimento populacional e à demanda por novas fontes de alimentos.  No entanto, o crescimento dessa atividade vem acompanhado de uma preocupação, também crescente, em relação aos impactos ambientais gerados pelo volume de efluentes liberados, sem tratamento, nos corpos d’água, sendo o processo de coagulação-floculação e o sistema de lodos ativados ambas opções para tratar efluentes dessas atividades. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de remoção de matéria orgânica de um efluente de carcinicultura, utilizando o processo de coagulação-floculação-sedimentação com dois coagulantes – um comercial (A) e o outro natural à base de Moringa oleifera – em três condições para concentração do coagulante (30, 50 e 80 mg/L) e tempo de decantação (35 min, 1h e 24h). Além disso, paralelamente a esse processo, também foi realizado o tratamento biológico através de um sistema de lodo ativado em escala de bancada, operando com alimentação 200 mL/dia, taxa de reciclo de 1:1 e idade do lodo de 20 dias. Para o tratamento físico-químico, as eficiências máximas de remoção de demanda química de oxigênio (DQO) foram iguais a 78,44% e 77,44%, obtidas com o coagulante natural à base de Moringa oleífera, e o comercial A, respectivamente. A remoção de turbidez foi 68,84 e 97,33% para o coagulante natural e o A, respectivamente. A condição ótima para o coagulante natural e o A foi obtida ao utilizar a menor concentração (30 mg/L) e o menor tempo de decantação (35 min), tornando o processo extremamente viável e promissor, tendo em vista menores custos e tempos de processo. O tratamento biológico apresentou eficiência média de remoção de DQO e carbono orgânico total (COT) de 92,84 e 95,90%, respectivamente; comprovando a eficiência do tratamento por lodo ativado. Conforme a Resolução CONAMA 430/2011, o efluente tratado com os coagulantes A e natural à base de Moringa e o tratamento biológico atenderam às exigências ambientais de descarte em termos de remoção da matéria orgânica.


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  • Due the growth of demand for new food sources, shrimp farming has become one of the main aquaculture activities. However, the high amount of non-treated effluent released into water bodies  generate a growing concern about the environmental impacts. Activated sludge system is a good alternative treatment for shrimp farming effluent. Thus, the objective of this work is evaluate the efficiency of organic matter removal from a real shrimp farming effluent by activated sludge treatment system in different operational and process conditions. The optimum condition of operation will be determinate for the release of the effluent in concordance with the legislation.

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  • TALITA LORENA DA SILVA DO NASCIMENTO
  • AVALIAÇÃO DE BIOADSORVENTE DERIVADO DA PACHIRA AQUATICA Aubl.  PARA REMOÇÃO DE METAIS EM EFLUENTES INDUSTRIAIS

  • Orientador : RENATA MARTINS BRAGA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABÍOLA DIAS DA SILVA CURBELO
  • KARINE FONSECA SOARES DE OLIVEIRA
  • MAGNA ANGELICA DOS SANTOS BEZERRA SOUSA
  • MARCUS ANTONIO DE FREITAS MELO
  • RENATA MARTINS BRAGA
  • Data: 31/08/2021

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  • O uso de subprodutos agroindustriais para remoção de contaminantes através do processo de adsorção tem sido uma alternativa sustentável devido sua origem renovável, abundância, baixo custo e eficiência comparada ao carvão comercial. Nesse sentido, o presente estudo objetivou investigar a utilização do bioadsorvente derivado da casca do fruto da Pachira aquática para remoção de íons metálicos em solução aquosa. O bioadsorvente foi produzido através da carbonização das cascas da biomassa a 450°C, e caracterizado através da análise imediata, DRX, MEV, potencial de carga zero, potencial zeta, análise termogravimetria e titulação de Boehm.  O planejamento fatorial completo com pontos centrais foi aplicado para otimizar os ensaios de adsorção e verificar a influência da concentração de íons metálicos Ni2+ e Cd2+, massa de adsorvente e temperatura na capacidade de remoção de tais íons. Os ensaios de adsorção foram desenvolvidos por meio de sistemas em batelada e em coluna de leito fixo. Os modelos cinéticos das soluções multielementares mostraram que ocorreu processo de quimissorção, já os modelos de isoterma que melhor se ajustaram aos dados experimentais foram o de Freundlich e Langmuir para Ni2+ e Cd2+, respectivamente. O estudo da termodinâmica de adsorção mostrou que o sistema, para ambos os íons, é endotérmico, uma vez que os valores de ΔH foram positivos, e que as condições de adsorção são não espontâneas, indicadas pelos resultados de ΔG positivo. Além disso, os resultados de ΔH>20 kJ/mol para ambos os íons confirmaram que o processo ocorrido foi o de quimissorção. As curvas de ruptura mostraram que a uma vazão de 3mL/min e altura de leito de 12 cm houve melhores resultados de remoção, sendo o tempo de ruptura para as concentrações iniciais de 100 mg/L de Ni2+ e Cd2+ igual a 30 e 36 min, respectivamente. A capacidade de adsorção dos metais na coluna de leito fixo foi maior para o Cd2+ do que Ni2+, com remoção de 99% e 89% respectivamente. Foi observado que para a concentração do adsorbato de 100mg/L o tempo de ruptura foi atingido muito rápido, porém diminuindo a concentração para 45mg/L esse tempo foi aumentado em cerca de 6x. O bioadsorvente produzido a partir da casca do fruto da Pachira aquática tem potencial de remoção de metais em efluentes industriais, proporcionando valorização de um subproduto florestal de forma sustentável através de sua aplicação em sistemas de tratamento de efluentes.


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  • The use of agro-industrial products to remove contaminants through the adsorption process has been a sustainable alternative due to its renewable origin, abundance, low cost and efficiency compared to commercial coal. In this sense, the present study aimed to investigate the use of a bioadsorbent derived from the fruit peel of aquatic Pachira for the removal of metallic ions in aqueous solution. The bioadsorbent was produced by carbonization of the biomass husks at 450 °C, and characterized through immediate analysis, XRD, SEM, the zero charge potential, zeta potential, thermal analysis and Boehm titration. The full factorial design with central points was applied to optimize the adsorption tests and verify the influence of the concentration of Ni2+ and Cd2+ metallic ions, adsorbent mass and temperature on the removal capacity of such ions. The adsorption tests were developed using batch and fixed bed column systems. The kinetic models of the multielementary solutions showed that a chemisorption process occurred, whereas the isotherm models that best fit the experimental data were Freundlich and Langmuir for Ni2+ and Cd2+, respectively. The study of adsorption thermodynamics showed that the system, for both ions, is endothermic, since the ΔH values were positive, and that the adsorption conditions are non-spontaneous, indicated by the positive ΔG results. Furthermore, the results of ΔH >20 kJ/mol for both ions confirmed that the process occurred was that of chemisorption. The rupture curves showed that at a flow rate of 3mL/min and bed height of 12 cm there were better removal results, with the rupture time for the initial concentrations of 100 mg/L of Ni2+ and Cd2+ equal to 30 and 36 min, respectively. The adsorption capacity of metals in the fixed bed column was greater for Cd2+ than Ni2+, with removal of 99% and 89% respectively. It was observed that for adsorbate concentration of 100mg/L, the break-up time was reached very quickly, however, by decreasing the concentration to 45mg/L, this time was increased by about 6x. The bioadsorbent produced from the fruit peel of the Pachira aquática has the potential to remove metals in industrial effluents, providing sustainable valorization of a forest by-product through its application in effluent treatment systems.


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  • RAQUEL REVOREDO PINHEIRO DE SOUZA
  • Analise Técnica Para Aumento Da Produtividade de Dessalinizadores Solares Através de Modelagem e Simulação

  • Orientador : ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CAMILA PACELLY BRANDÃO DE ARAÚJO
  • INDIRA ARITANA FERNANDES DE MEDEIROS
  • Data: 24/09/2021

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  • Cientes da necessidade global de garantir acesso a água potável e de que maior parte da água existente no globo terrestre contém níveis de salinidade que impossibilitam seu consumo e uso doméstico, propomos, neste trabalho, simulações que nos possibilitaram compreender alguns dos fenômenos pertinentes ao funcionamento de dessalinizadores solares, principalmente voltados para a otimização da capacidade de produção de água a partir de um equipamento convencional a equipamentos modificados. Para isso, utilizou-se a simulação em software EMSO partindo da modelagem matemática de balanços de energia. Foram obtidos resultados de produtividade diária de 1,5671 L/m² para o modelo convencional, de 1,8604 L/m² para o modelo modificado com baixa pressão, de 1,7416 L/m² para o modelo modificado com fonte de calor de 50W, de 1,9646 L/m² para o modelo modificado com fonte de calor de 100W e de 2,1970 L/m² para o modelo modificado com fonte de calor de 150W. Os resultados dos nanofluidos não se adequaram ao modelo proposto, visto que, o modelo utilizado na literatura não é, dentro do que vimos, capaz de descrever os fenômenos. Além disso, ainda comparou-se os resultados com dados experimentais da região Nordeste obtendo-se 2,7310 L/m² de produção diária. Os resultados possibilitaram compreender as características dos diferentes modelos no tocante a transferência de calor, bem como foi possível avaliar o melhor equipamento representado pelo modelo e seu o seu custo benefício. Dentro dessas características o modelo modificado com fonte de calor de 150W foi o que melhor se adequou.


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  • Aware of the global need to ensure access to drinking water and that most of the water on the globe contains salinity levels that make it impossible to consume and use it in the home, we propose, in this work, simulations that allowed us to understand some of the phenomena relevant to the functioning of solar desalinators, mainly aimed at optimizing the water production capacity from conventional equipment to modified equipment. For this, simulation in EMSO software was used, starting from the mathematical modeling of energy balances. Daily productivity results were obtained of 1.5671 L/m² for the conventional model, 1.8604 L/m² for the modified model with low pressure, 1.7416 L/m² for the modified model with a 50W heat source , 1.9646 L/m² for the modified model with a 100W heat source and 2.1970 L/m² for the modified model with a 150W heat source. The results of nanofluids did not fit the proposed model, since the model used in the literature is not, according to what we have seen, capable of describing the phenomena. Furthermore, the results were compared with experimental data from the Northeast region, obtaining 2.7310 L/m² of daily production. The results made it possible to understand the characteristics of the different models regarding heat transfer, as well as it was possible to evaluate the best equipment represented by the model and its cost-benefit ratio. Within these characteristics, the modified model with a 150W heat source was the best fit.

Teses
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  • DENNYS CORREIA DA SILVA
  • Floculação iônica e extração líquido-líquido utilizando tensoativos e sistemas microemulsionados para remoção de óleo de água produzida

  • Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AFONSO AVELINO DANTAS NETO
  • ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • KATHERINE CARRILHO DE OLIVEIRA DEUS
  • PAULA ROMYNE DE MORAIS CAVALCANTE NEITZKE
  • RICARDO PAULO FONSECA MELO
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • Data: 15/03/2021

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  • A água produzida (AP) é uma das principais fontes de poluição derivada da indústria petrolífera e representa uma das mais importantes preocupações ambientais. Neste trabalho, tensoativos e sistemas de microemulsão foram usados para remover o óleo disperso da AP pelos métodos de floculação iônica e extração líquido-líquido. Para os experimentos envolvendo floculação iônica, apresentou-se uma alternativa para a remoção de petróleo da água produzida utilizando o tensoativo iônico óleo de coco babaçu saponificado (OCBS) como parte da captura de óleo por solubilização micelar, seguida por floculação iônica por íons Ca2+. Um delineamento experimental fatorial foi aplicado, de modo a otimizar o processo de remoção de óleo (). Os experimentos investigaram a influência da concentração de tensoativo + CaCl2 (C), temperatura (T) e velocidade de agitação (v), obtendo  = 70,02-91,49%. Posteriormente, avaliou-se a influência do pH, razão CaCl2/tensoativo e cinética de remoção de óleo (t) no sistema de maior , obtendo-se  = 100%. Em seguida, foi feita a reprodução do sistema ótimo de maior remoção de petróleo utilizando como floculantes as microemulsões tendo OCBS como tensoativo, apresentando  = 100%. Com isso, pode-se afirmar que a aplicação de floculação iônica utilizando OCBS é uma técnica eficiente no tratamento de AP. Já para os experimentos envolvendo extração líquido-líquido, os sistemas utilizados foram compostos por AP como fase aquosa; querosene de aviação como fase oleosa; álcool isoamílico e 1-butanol como cotensoativos; e Dissolvan® e Lipesa® como tensoativos. Um planejamento experimental foi aplicado para a otimização do processo e os experimentos foram realizados de acordo com a rede de Scheffé, mostrando eficiências de remoção de óleo () entre 24-99%. O ponto de extração da microemulsão utilizado para a otimização do processo foi composto por 60% em peso de AP, 5% em peso de querosene e 35% em peso da razão cotensoativo/tensoativo (relação C/T = 9). Os efeitos da relação C/T, capacidade de carga de microemulsão, cinética de remoção de óleo, temperatura, e velocidade de separação de fases foram avaliados. A partir desses testes, foi possível obter 100% de remoção de óleo utilizando C/T = 9, t = 25 min, T = 50–60°C, demonstrando a viabilidade dos sistemas avaliados. Comparando as duas técnicas, foi possível constatar que a floculação iônica apresentou maior vantagem por utilizar menos componentes obtendo altos valores de remoção de óleo.


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  • The produced water (AP) is one of the main sources of pollution derived from the oil industry and represents one of the most important environmental concerns. In this work, surfactants and microemulsion systems were used to remove dispersed oil from the AP by ion flocculation and liquid-liquid extraction methods. For experiments involving ionic flocculation, an alternative was presented for the removal of oil from the water produced using the ionic surfactant babassu coconut oil (OCBS) as part of the capture of oil by micellar solubilization, followed by ionic flocculation by Ca2 + ions. A factorial experimental design was applied in order to optimize the oil removal process (ER). The experiments investigated the influence of the surfactant concentration + CaCl2 (C), temperature (T) and agitation speed (v), obtaining ER = 70.02-91.49%. Subsequently, the influence of pH, CaCl2/surfactant ratio and oil removal kinetics (t) on the system with the highest ER was evaluated, obtaining E_R = 100%. Then, the optimal system for greater oil removal was reproduced using microemulsions as flocculants having OCBS as surfactant, presenting ER = 100%. Thus, it can be said that the application of ionic flocculation using OCBS is an efficient technique in the treatment of PA. For experiments involving liquid-liquid extraction, the systems used were composed of AP as an aqueous phase; aviation kerosene as an oily phase; isoamyl alcohol and 1-butanol as co-active agents; and Dissolvan® and Lipesa® as surfactants. An experimental plan was applied to optimize the process and the experiments were carried out according to the Scheffé network, showing oil removal efficiencies (ER) between 24-99%. The microemulsion extraction point used for the optimization of the process was composed of 60% by weight of AP, 5% by weight of kerosene and 35% by weight of the cosurfactant/surfactant ratio (C/S = 9 ratio). The effects of the C/S ratio, microemulsion load capacity, oil removal kinetics, temperature, and phase separation speed were evaluated. From these tests, it was possible to obtain 100% oil removal using C/S = 9, t = 25 min, T = 50–60 ° C, demonstrating the viability of the evaluated systems. Comparing the two techniques, it was possible to verify that the ionic flocculation presented greater advantage for using fewer components obtaining high values of oil removal.

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  • CLEITIANE DA COSTA NOGUEIRA
  • Produção de etanol celulósico sob elevadas concentrações de polímeros à base de óxido de etileno

  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DE ARAÚJO PADILHA
  • EMMANUEL DAMILANO DUTRA
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • FRANCINALDO LEITE DA SILVA
  • PEDRO FERREIRA DE SOUZA FILHO
  • TELMA TEIXEIRA FRANCO
  • Data: 12/04/2021

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  • A conversão de resíduos agroindustriais como a casca de coco verde (CCV) e o sabugo de milho (SM) em etanol é uma alternativa promissora para o Brasil superar impasses industriais, econômicos e ambientais. Entretanto, a produção de etanol celulósico requer um aperfeiçoamento de suas principais etapas: o pré-tratamento, a hidrólise enzimática e a fermentação. Para isso, as pesquisas têm mostrado muitas possibilidades. Dentre elas, destaca-se o uso de polímeros como o polietileno glicol (PEG) e seus derivados como coadjuvantes nessas etapas, visto que, além de auxiliar beneficamente o pré-tratamento da biomassa, eles têm favorecido a atividade enzimática e aumentado a vitalidade, viabilidade e tolerância celular em meio fermentativo com inibidores. Assim, este trabalho avaliou como os tipos de polímeros e suas concentrações podem influenciar o desempenho de cada etapa. Para isso, utilizaram-se as biomassas CCV e SM (não tratada e pré-tratada em condições hidrotérmica, ácida e alcalina) e SigmaCell celulose, leveduras (Saccharomyces cerevisiae CAT-1 e Kluyveromyces marxianus) e polímeros (Triton X-100, Tween 80, PEG 400 a 4000 e EOPO 5800) em diferentes concentrações durante as etapas estudadas. Ainda, foram propostas estratégias fermentativas para integrar essas etapas com uso dos polímeros. Nas fermentações em meio inibitório, os polímeros polietilenoglicol (PEG) e etileno óxido-propileno óxido (EOPO) agiram como desintoxicantes, mantendo a viabilidade celular e a produção de etanol semelhante ao controle sem inibidor e polímero. Esse comportamento foi diretamente relacionado com a concentração do polímero até os valores 175 e 100 g.L-1 para o PEG 4000 e EOPO 5800, respectivamente. Na hidrólise enzimática simulada, o PEG e o EOPO aumentaram a atividade celulolítica e a liberação de açúcares fermentescíveis em ambiente rico em lignina. O PEG 400 permitiu utilizar os açúcares presentes no licor do pré-tratamento hidrotérmico pressurizado na sacarificação e fermentação simultâneas (SFS) com sucesso, aumentando o título etanólico de 6,43 g.L-1 (controle sem PEG) para 7,87 g.L-1. Em ambiente ácido, o PEG aumentou a deslignificação do sabugo durante o pré-tratamento. Entretanto, o efeito dos polímeros foi mais pronunciado com a CCV nas etapas subsequentes de hidrólise e fermentação, provavelmente devido ao alto teor de lignina dessa biomassa. Os resultados de SFS com licor e PEG 4000 para a CCV pré-tratada ácida e hidrotérmica foram respectivamente 8,8±0,8 g.L-1 e 9,3±1,2 g.L-1 de etanol, mas esses valores foram superados quando utilizado o coco não tratado (9,7±0,5 g.L-1). A SFS em batelada da CCV não tratada atingiu 89,8% de rendimento mássico de etanol, utilizando 175 g.L-1 de PEG 4000, 20 FPU.g-1 e 108 celúlas.mL-1 de S. cerevisiae CAT-1. A adição de PEG possibilitou operar a SFS em batelada alimentada utilizando até 30% (m/m) de carga de sólidos, 13,3 FPU.g-1 de carga enzimática e 1x108 celúlas.mL-1 de S. cerevisiae CAT-1, produzindo 35,1 g.L-1 de etanol em 48 h. Portanto, os resultados indicaram que o PEG em elevadas concentrações é uma alternativa para facilitar o processamento da CCV na indústria do etanol celulósico.


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  • The conversion of agro-industrial wastes such as green coconut husk (GCH) and corncob (CC) into ethanol is a promising alternative for Brazil to overcome industrial, economic and environmental issues. However, the cellulosic ethanol production requires an improvement in its main stages: pretreatment, enzymatic hydrolysis and fermentation. For this purpose, researches have shown many possibilities. Among them, it can be highlighted the use of polymers such as polyethylene glycol (PEG) and its derivatives as coadjuvants in these stages, since, in addition to beneficially assisting the pretreatment of biomass, it has favored the enzymatic activity and increased the vitality, viability and tolerance of the yeast in fermentation media with inhibitors. Therefore, this study evaluated how the type of polymer and its concentration can influence the performance of each stage. For this, the GCH and CC biomasses (untreated and pretreated in hydrothermal, acid and alkaline conditions) and SigmaCell cellulose, yeasts (Saccharomyces cerevisiae CAT-1 and Kluyveromyces marxianus), and polymers (Triton X-100, Tween 80, PEG 4000 and EOPO 5800) at different concentrations were used during the studied stages. In addtion, fermentative strategies have been proposed to integrate these steps by using polymers. In fermentations in inhibitory medium, the polymers PEG and ethylene oxide-propylene oxide (EOPO) acted as detoxification agents, maintaining the cell viability and the ethanol production similar to the control without inhibitor and polymer. This behavior was directly related to the concentration of the polymer up to the values of 175 and 100 g.L-1 for PEG 4000 and EOPO 5800, respectively. In simulated enzymatic hydrolysis, PEG and EOPO increased cellulolytic activity and the release of fermentable sugars in an environment rich in lignin. PEG 400 was successfully used in the simultaneous saccharification and fermentation (SSF) of the slurry from the pressurized hydrothermal pretreatment, increasing the ethanol titer from 6.43 g.L-1 (control without PEG) to 7.87 g.L-1. During acid pretreatment, PEG increased the delignification of the CC. However, the effect of polymers was more pronounced with the GCH for the subsequent stages of hydrolysis and fermentation, probably because of the high biomass lignin content. The results of SSF with liquor and PEG for pretreated acid and hydrothermal GCH were 8.8±0.8 g.L-1 and 9.3±1.2 g.L-1 of ethanol, respectively. However, these values were exceeded when using untreated coconut (9.7±0.5 g.L-1). Batch SSF from untreated GCH reached 89.8% mass yield of ethanol, using 175 g.L-1 PEG 4000, 20 FPU.g-1 and 1x108 cells.mL-1 of S. cerevisiae CAT-1. The addition of PEG made it possible to operate the batch fed SSF using up to 30% (w/w) of solid loading, 13.3 FPU.g-1 of enzyme loading and 1x108 cells.mL-1 of S. cerevisiae CAT-1, producing 35.1 g.L-1 ethanol in 48 h. Therefore, the results indicated that PEG in high concentrations is an alternative to facilitate the processing of GCH in the cellulosic ethanol industry.

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  • HELTON GOMES ALVES
  • Influência da concentração polimérica em sistemas microemulsionados contendo Álcali-Surfactante-Polímero aplicados em rochas areníticas

     

     
  • Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AFONSO AVELINO DANTAS NETO
  • CLÁUDIO REGIS DOS SANTOS LUCAS
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • MARIA CARLENISE PAIVA DE ALENCAR MOURA
  • PEDRO TUPÃ PANDAVA AUM
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • Data: 30/08/2021

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  • O processo de recuperação avançada de óleo (Enhanced Oil Recovery - EOR) utilizando métodos químicos, dentre eles, sistemas químicos contendo Álcali, Surfactante e polímero (ASP), vem sendo amplamente investigado, devido a boa sinergia entre os três agentes químicos e por apresentar um incremento de 20% no percentual de óleo in place recuperado. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo o estudo experimental de sistemas químicos microemulsionados, constituídos de óleo de coco saponificado (surfactante), Butan-1-ol (co-surfactante), querosene (fase oleosa), Na2CO(Álcali), água e diferentes porcentagens do polímero AH 912 SH, aplicados como método alternativo na EOR em rocha arenítica da formação sedimentar Botucatu. Os sistemas químicos foram caracterizados por análises de diâmetro de partícula, tensão superficial e viscosidade. Ensaios de reologia e de adsorção foram realizados com o objetivo de avaliar sua influência na recuperação de petróleo. Os testes de fluxo em meio poroso foram realizados em um sistema de confinamento que simula as condições de um reservatório de petróleo, utilizando plugs de rocha arenítica com permeabilidade na faixa de 15,70 mD a 27,66 mD e petróleo proveniente da Bacia Potiguar do campo de Ubarana. Os tamanhos de gotículas dos sistemas apresentaram valores característicos de agregados micelares, com dimensão máxima de 2,63 nm. A tensão superficial apresentou elevação com o aumento da porcentagem de polímero nos sistemas. Os testes de recuperação avançada utilizando os sistemas químicos apresentaram eficiências de deslocamento de petróleo com valores diretamente proporcionais ao aumento da viscosidade dos sistemas químicos ASP. O sistema com maior percentual de polímero obteve melhor percentual de óleo deslocado (79,12%), resultando na maior eficiência de deslocamento total (96,07%). Também foi observado que é possível obter resultados satisfatórios de recuperação injetando menores volumes do sistema químico SASP4, combinado com injeção de salmoura. Este estudo mostrou o potencial dos sistemas químicos ASP microemulsionados na recuperação de óleo.


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  • The Enhaced Oil Recovery (EOR) process using chemical methods, among them, Chemical systems containing Alkali, Surfactant, and Polymer (ASP), has been widely investigated, due to the good synergy between the three chemical agents and for presenting a 20% increase in the percentage of recovered oil in place. In this context, the present work aims at the experimental study of chemical systems, consisting of saponified coconut oil (surfactant), Butan-1-ol (co-surfactant), kerosene (oil phase), Na2CO3 (Alkali), water and different percentages of polymer AH 912 SH, applied as an alternative method in EOR in sandstone rock from the Botucatu sedimentary formation. Chemical systems were characterized by analysis of particle diameter, surface tension and viscosity. Rheology and adsorption tests were carried out in order to evaluate their influence on oil recovery. The flow tests in porous media were carried out in a confinement system that simulates the conditions of an oil reservoir, using sandstone rock plugs with permeability in the range of 15.70 mD to 27.66 mD and oil from the Potiguar Basin of the Ubarana field. The droplet sizes showed characteristic values of micellar aggregates, with a maximum dimension of 2.63 nm. Surface tension increased as the percentage of polymer in the systems increased. Advanced recovery tests using chemical systems showed oil displacement efficiencies with values directly proportional to the increase in viscosity of ASP chemical systems. The system with the highest percentage of polymer obtained the best percentage of oil displaced (79.12%), resulting in greater total displacement efficiency (96.07%). It was also observed that it is possible to obtain satisfactory recovery results by injecting smaller volumes of the system, followed by brine injection. This study showed the potential of ASP microemulsion chemical systems in oil recovery.

     

     

     
     
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  • VIVIANE HIROMI UCHIDA
  • Aproveitamento total do fruto de Castanhola (Terminalia catappa Linn) na produção de pectinases e celulases por Fermentação em Estado Sólido (FES) utilizando Aspergilus niger IOC 3998 e utilização de seus compostos bioativos

  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DE ARAÚJO PADILHA
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • FRANCINALDO LEITE DA SILVA
  • NATHALIA SARAIVA RIOS
  • SÉRGIO DANTAS DE OLIVEIRA JÚNIOR
  • Data: 24/09/2021

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  • O fruto de castanhola (Terminalia catappa Linn) são comestíveis mas não possuem valor comercial. Nesse contexto, o presente estudo investigou o potencial do fruto de castanhola para o desenvolvimento do extrato com propriedades bioativas visando inibir a enzima α-amilase e o uso em cosméticos. Além disso o fruto também foi utilizado como substrato para obtenção de pectinases e celulaes a partir de fermentação em estado sólido (FES). Os extratos da polpa apresentaram valores de compostos fenólicos (2,984mg/g ± 0,38), flavonóides (1,644mg/g ± 0,21), flavonóis (0,123mg/g ± 0,001) e antocianinas totais (0,505mg/g ± 0,09) e a inibição da enzima α-amilase alcançando 100% com extrato concentrado. Para o encapsulamento por nanoemulsões, utilizando água destilada como fase aquosa, Crodamol OQ-LQ como a fase oleosa e Tween 80 como emulsificante, verificou-se a formação de 3 sistemas com diâmetros médios 43,2 nm ± 0,6 para a F1, 41,1 nm ± 0,3 para a F2 e 68,9 nm ± 0,3 para F3. Os melhores valores encontrados no processo de fermentação para a poligalacturonase e pectina liases foram de 32,61 U/g (30°C, pH 8,0 e 80% de umidade) e 189,91 U/g (30°C, pH 4,0 e 80% de umidade), respectivamente. No planejamento fatorial as contribuições de pH e as interações de temperatura-pH e temperatura-umidade foram significativas para a PG. Enquanto que para a PMGL, a umidade e a interação com a temperatura-pH foram significativos. Os extratos enzimáticos de PG e PMGL se mantiveram estáveis nas temperaturas entre 30 a 70°C. Entretanto os extratos se mostraram pouco estáveis (40 % da atividade relativa) em diferentes pHs para a PG, e para a PMGL se manteve estável (100 a 70 % da atividade relativa) até 1h de incubação. O resíduo tratado teve melhor rendimento (celulose 22 %), com produção de CMCase e FPase de 13,2 U/g e 0,232 U/g respectivamente. Os extratos enzimáticos obtiveram melhor desempenho em pHs neutros e em temperaturas acima de 50 °C a atividade enzimática diminuiu para 37,18 % e 18,48 % respectivamente.


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  • Abstract: Castanets (Terminalia catappa Linn) are edible but have no commercial value. In this context, the present study investigated the potential of the castannet fruit for the development of extract with bioactive properties aiming to inhibit the α-amylase enzyme and its use in cosmetics. In addition, the fruit was also used as a substrate for obtaining pectinases and cellulae from solid state fermentation (FES). The pulp extracts showed values of phenolic compounds (2.984mg/g ± 0.38), flavonoids (1.644mg/g ± 0.21), flavonols (0.123mg/g ± 0.001) and total anthocyanins (0.505mg/g ± 0.21) 0.09) and inhibition of α-amylase enzyme reaching 100% with concentrated extract. For the encapsulation by nanoemulsions, using distilled water as the aqueous phase, Crodamol OQ-LQ as the oil phase and Tween 80 as the emulsifier, it was verified the formation of 3 systems with mean diameters 43.2 nm ± 0.6 for the F1. 41.1 nm ± 0.3 for F2 and 68.9 nm ± 0.3 for F3. The best values found in the fermentation process for polygalacturonase and pectin lyases were 32.61 U/g (30°C, pH 8.0 and 80% humidity) and 189.91 U/g (30°C, pH 4.0 and 80% humidity), respectively. In the factorial design, pH contributions and temperature-pH and temperature-humidity interactions were significant for PG. While for PMGL, moisture and temperature-pH interaction were significant. The enzymatic extracts of PG and PMGL were stable at temperatures between 30 and 70°C. However, the extracts were not very stable (40% of relative activity) at different pHs for PG, and for PMGL it remained stable (100 to 70% of relative activity) up to 1h of incubation. The treated residue had the best yield (22%), with CMCase and FPase production of 13.2 U/g and 0.232 U/g respectively. The enzymatic extracts performed better at neutral pH and at temperatures above 50 °C the enzymatic activity decreased to 37.18% and 18.48% respectively.

     

2020
Dissertações
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  • RAYANNE MACÊDO ARANHA
  • Tratabilidade de solos contaminados com creosoto e fenantreno através de processo oxidativo avançado com persulfato ativado por quelato de ferro.

  • Orientador : OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDSON LUIZ FOLETTO
  • HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • MARILDA MENDONÇA GUAZZELLI RAMOS VIANNA
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • Data: 17/02/2020

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  • Uma porção significativa de solos contaminados contém poluentes líquidos orgânicos conhecidos como NAPLs (do inglês, Non-Aqueous Phase Liquids). O creosoto é um tipo de DNAPL (do inglês, Dense Non-Aqueous Phase Liquids) e, por isso, tem a capacidade de migrar para profundidades significativas em subsuperfície, até atingir uma camada impermeável, onde se acumula. Assim, ele pode estar presente em diferentes fases no meio subterrâneo, tais como vapor, NAPL (residual e livre), dissolvida e sorvida. Ele é uma mistura complexa de constituintes orgânicos, contendo principalmente hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs). Os HPAs são poluentes orgânicos persistentes que tendem a adsorver em partículas sólidas devido às suas propriedades físico-químicas. Processos oxidativos avançados podem ser aplicados para remediar áreas contaminadas com HPAs através do uso de agentes oxidantes, como o persulfato. Esse oxidante pode ser ativado por íons de ferro gerando radicais livres de sulfato () que reagem com as espécies orgânicas causando mineralização parcial ou completa. Neste trabalho, o particionamento de HPAs contidos no creosoto entre as fases vapor, aquosa, DNAPL e sorvida foi avaliado. Além disso, ensaios de tratabilidade utilizando persulfato ativado por quelato de ferro foram aplicados em solos arenosos artificialmente contaminados com creosoto e fenantreno. A partir da avaliação de distribuição de fases, a maior concentração de contaminantes foi detectada na fase sorvida. Os ensaios de tratabilidade realizados no solo contaminado com creosoto demonstraram que 61,4% dos HPAs selecionados no estudo foram removidos. O fenantreno (PHE) mostrou ser um dos HPAs mais recalcitrantes. Assim, ensaios de tratabilidade em solo contaminado com fenantreno foram realizados e maiores percentuais de remoção foram obtidos, sendo possível atingir níveis abaixo do valor de intervenção estabelecido pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) para áreas industriais. Os ensaios cinéticos indicaram que a cinética de degradação do PHE ajusta-se adequadamente a um modelo de segunda ordem. Com base nos resultados deste estudo, a oxidação química provou ser uma tecnologia de remediação eficaz para a contaminação de solos por HPAs.


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  • A significant portion of contaminated soil contains organic liquid pollutants known as Non-Aqueous Phase Liquids (NAPLs). Creosote is a type of DNAPL (Dense Non-Aqueous Phase Liquids) and therefore has the ability to migrate to significant subsurface depths until it reaches an impermeable layer where it accumulates. Thus, it may be present at different stages in the underground medium, such as vapor, dissolved and sorbed NAPL (residual and free). It is a complex mixture of organic constituents containing mainly aromatic polycyclic hydrocarbons (HPAs). HPAs are persistent organic pollutants that tend to adsorb into solid particles due to their physicochemical properties. Advanced oxidation processes can be applied to remedy contaminated sites with HPAs through the use of oxidizing agents such as persulfate. This oxidant can be activated by iron ions generating sulfate free radicals () that react with organic species causing partial or complete mineralization. In this work, the partitioning of HPAs contained in creosote between vapor, aqueous, DNAPL and sorbed phases was evaluated. In addition, treatability assays using iron chelate activated persulphate were applied to sandy soils artificially contaminated with creosote and phenanthrene. From the phase distribution evaluation, the highest contaminant concentration was detected in the sorbed phase. Treatability trials performed on creosote contaminated soil showed that 61.4% of the PAHs selected were removed. Phenanthrene (PHE) has been shown to be one of the most recalcitrant HPAs. Thus, treatability tests on phenanthrene contaminated soil were performed and higher removal percentages were obtained and it was possible to reach levels below the intervention value established by the Environmental Company of São Paulo (CETESB) for industrial areas. Kinetic assays indicated that the degradation kinetics of PHE adequately fit a second order model. Based on the results of this study, chemical oxidation proved to be an effective remediation technology for soil contamination by HPAs.

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  • WILLYAN ARAÚJO DA COSTA
  • Produção, Recuperação e Aplicação de Bioativos Oleaginosos Obtidos A Partir de Células de Rhodotorula mucilaginosa

  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • FRANCISCO CANINDE DE SOUSA JUNIOR
  • CARLOS EDUARDO DE ARAÚJO PADILHA
  • SÉRGIO DANTAS DE OLIVEIRA JÚNIOR
  • Data: 19/02/2020

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  • A presente dissertação teve como objetivo central a obtenção de bioativos lipídios por meio de um bioprocesso utilizando-se células de Rhodotorula mucilaginosa CCT3892 como catalisador e melaço de cana-de-açúcar como fonte de carbono, a recuperação das mesmas por meio de um processo verde utilizando solventes eutéticos profundos e a obtenção de um sistema nanoemulsionado para uso na indústria cosmética.  Os resultados da primeira etapa mostraram que o uso de melaço (CM) na produção simultânea dos ativos pela levedura foi capaz de promover a obtenção de rendimentos em lipídeos totais e carotenoides totais (16,50 % ± 0,68% e 0,053 ± 0,001 mg.g-1, respectivamente) semelhantes ao obtido por um cultivo em meio sintético (S) (15,36 ± 1,36 % e 0,051 ± 0,001 mg.g-1). Com respeito à produção de ácidos graxos, o cultivo CM mostrou-se ser também o mais proeminente uma vez que o mesmo apresentou uma composição rica em ácido oleico (74,05. Com respeito à suplementação com extrato de 1 aumento da permeabilidade das células da levedura e uma correlata recuperação fracionada dos carotenoides presentes no interior da mesma. O melhor resultado de recuperação dos carotenoides totais (0,110 ± 0,005 mg.mL-1) se deu com o usos do solvente sintetizado com a adição de glicerol (ChGy). Os resultados da análise dos perfis de ácidos graxos dos óleos obtidos após cada um dos tratamentos revelaram mostraram que os tratamentos não trouxeram variações em relação aos mesmos. A análise termogravimética da biomassa microbiana, antes e após os tratamentos realizados, revelou que a depender da espécie química utilizada na síntese do solvente, o mecanismo de interação do mesmo para com a parede celular muda completamente. Um planejamento experimental (2³) revelou a influência direta que a temperatura de processo, a adição de etanol no solvente e o tempo de processo exercem sobre toda operação de recuperação. Na última etapa desta pesquisa, constatou-se a forte atividade antioxidante do extrato obtido, a qual foi atribuída não só a presença de carotenoides (0,10 ± 0,02 mg.g-1) mas também dos diferentes açúcares redutores presentes em sua composição, como: xilose (2,19 ± 0,02 mg.g-1), glicose (1,03 ± 0,00 mg.g-1) e arabinose (0,36 ± mg.g-1). Após a determinação do valor de IC50 para a atividade antioxidante do extrato (10,84 mg.mL-1), o mesmo foi adicionado a 2,5% em uma fase oleosa composta por triglicerídeos de ácido cáprico e caprílico e conservante. A fase foi então emulsionada com água destilada (fase aquosa) e Tween 20 (tensoativo), verificando-se então a formação de dois sistemas de escalas nanométricas, F1 (42,90 ± 8,17 nm) e F2 (118,85 ± 1,44 nm). Ambos sistemas obtidos foram caracterizados quanto ao seu pH, potencial zeta e índice de polidispersividade (PDI). Após os ensaios de estabilidade, constatou-se que os sistemas se apresentaram estáveis em relação ao ensaio de centrifugação, mas cineticamente estáveis variantes com relação ao comportamento cinético de acordo com as condições térmicas impostas, após 30 dias de estocagem. A análise reológica também foi realizada constatando-se que o comportamento dos mesmos variou de newtoniano (F1) para não-newtoniano (F2) em função da composição da fase oleosa no sistema final.


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  • The present study aimed to obtain lipo-molecules by a bioprocess using Rhodotorula mucilaginosa CCT3892 cells as catalyst and sugarcane molasses as carbon source, evaluated a green extraction process of them using Deep Eutectic Solvents and lastly to obtain nanoemulsioned systems containing these biosubstances in view of a future application in the cosmetic industry. The results obtained in the first part of this work showed that the use of molasse (CM) in the bioactive simultaneous production by the yeast was able to produce the same content of total lipids and total carotenoids (16.50 % ± 0.68% e 0.053 ± 0.001 mg.g-1)  as a synthetic medium (CS) (15.36 ± 1.36 % e 0.051 ± 0.001 mg.g-1). With regards to the fatty acids production, the CM cultivation showed the most prominent profile once it present a great content of oleic acid (74,05%). The yeast extract supplementation (CMEL) did not provide an improvement in microbial oil-production once it redirected the yeast metabolism to others actives instead of secondary metabolites obtainment. In the second part of this research, the use of four choline chloride based Deep Eutectic Solvents was verified in relation to their ability in to improve the yeast cell permeability and total carotenoids recuperation. The best result for the total carotenoid recovery (0.110 ± 0.005 mg.mL-1) was achieved using the solvent synthetized with glycerol (ChGy). The results of the fatty acids analysis showed that DES treatments did not influence in the oil composition. The thermogravimetric analysis of the yeast cells, before and after the treatments, revealed that the solvent interaction with the cells were conditioned to the chemical specie used in DES synthesis. An experimental design (2³) evidenced the process dependence in relation to the temperature, etanol addition in the solvent and extraction time.  In the last part of this research, it was found a strong antioxidant activity for the eutectic extract obtained from the Rhodotorula cells and it was conclude that this characteristic was not only due the carotenoid presence (0.10 ± 0.02 mg.g-1) but also because of the content of reducing sugars, such as: xylose (2.19 ± 0.02 mg.g-1), glucose (1.03 ± 0.00 mg.g-1) and arabinose (0.36 ± 0.00 mg. g-1). After the IC50 determination (10.84 mg.mL-1), the extract was added at 2,5% in an oil phase formed by caprylic/capric triglycerides and preservative. The phase was emulsified with distilled water (aqueous phase) and Tween 20 (surfactant) and the formation of nanoemulsions was noticed, F1 (42.90 ± 8.17 nm) and F2 (118.85 ± 1.44 nm). Both systems were characterized in relation to their pH, zeta potential and polydispersity index (PDI). After the stability tests, the systems showed to be stable in relation to the centrifugal action and variant in kinetic terms according to the storage temperature (30 days). The rheology of the nanoemulsions was also investigated and it revealed that the behavior in ration to a shear stress was conditioned to the oil content, which varied from Newtonian (F1) to non-Newtonian (F2) as a function of the oil phase content. 

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  • CAROLINA DA SILVA COSTA
  • Desenvolvimento de um sistema catalítico em meio pressurizado para conversão de γ-butirolactona em produtos de alto valor agregado.

  • Orientador : CAMILA GAMBINI PEREIRA COURTIAL
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CAMILA GAMBINI PEREIRA COURTIAL
  • FRANCISCO WENDELL BEZERRA LOPES
  • MARIA CARLENISE PAIVA DE ALENCAR MOURA
  • PEDRO MIGUEL VIDINHA GOMES
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • Data: 20/02/2020

  • Mostrar Resumo
  • A insustentabilidade da utilização de materiais fósseis gera a busca de componentes alternativos capazes de produzir produtos químicos e energia a partir de processos limpos, renováveis e economicamente viáveis. No contexto de produção de produtos químicos, a biomassa é considerada uma fonte de moléculas-plataforma capaz de sintetizar produtos químicos de alto valor agregado. A γ-butirolactona (GBL), por exemplo, é uma importante molécula-plataforma para a produção de 1,4-butanodiol (BDO) e tetrahidrofurano (THF), tendo estas substâncias diversas aplicabilidades industriais. Sendo assim, o presente trabalho objetivou estudar os processos de hidrogenação catalítica da γ-butirolactona, empregando catalisadores nano-estruturados bimetálicos a base de paládio e rênio e suportados em sílica (PdRe/SiO2). Os catalisadores PdRe/SiO2 foram sintetizados pelo método de impregnação sucessiva e caracterizados quanto sua superfície e volume de poros, quantidade de metais, temperatura de redução, estrutura cristalina e morfologia. As reações foram avaliadas quanto ao efeito da temperatura e pressão, a partir de um delineamento composto central rotacional, efeito da água (solvente) e CO2 supercrítico (meio reacional). Os catalisadores foram caracterizados como materiais mesoporosos com poros estreitos e uniformes. Do DRX do catalisador foram identificados os picos referentes ao Pd em diferentes planos, apenas um pico do Re e um pico característico de materiais amorfos referente à sílica. As imagens de TEM mostraram estruturas aglomeradas dos metais, porém bem distribuídas no suporte. Para as reações, apenas o efeito linear de temperatura foi significativo para a conversão GBL, enquanto que para a seletividade do BDO, os efeitos quadráticos da temperatura e pressão foram estatisticamente significativos. Dímeros de BDO e GBL foram identificados como produtos das reações e a água apresentou grande influência em suas formações. Os efeitos do CO2-SC se mostraram mais expressivos no aumento da seletividade do THF.


  • Mostrar Abstract
  • The unsustainability of the use of fossil materials generates the search for alternative components capable of producing chemical products and energy from clean, renewable and economically viable processes. In the context of chemical product production, biomass is considered a source of platform molecules capable of synthesizing high value-added chemicals. γ-Butyrolactone (GBL), for example, is an important platform molecule for the production of 1,4-butanediol (BDO) and tetrahydrofuran (THF), these substances having several industrial applications. Thus, the present work aimed to study the processes of catalytic hydrogenation of γ-butyrolactone, employing bimetallic nanostructured catalysts based on palladium and rhenium and supported on silica (PdRe/SiO2). The PdRe/SiO2 catalysts were synthesized by the successive impregnation method and characterized in terms of their surface and pore volume, quantity of metals, reduction temperature, crystalline structure and morphology. The reactions were evaluated for the effect of temperature and pressure, from a central rotational composite design, water effect (solvent) and supercritical CO2 (reaction medium). The catalysts were characterized as mesoporous materials with narrow and uniform pores. From the XRD of the catalyst, the Pd peaks were identified in different planes, only a peak of Re and a characteristic peak of amorphous materials referring to silica. TEM images showed agglomerated metal structures, but well distributed on the support. For the reactions, only the linear temperature effect was significant for the GBL conversion, while for the BDO selectivity, the quadratic effects of temperature and pressure were statistically significant. Dimers of BDO and GBL were identified as products of the reactions and water had a great influence on their formations. The effects of CO2-SC were more expressive in increasing the selectivity of THF.

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  • MARCELO DA SILVA PEDRO
  • Efeito de padrões de escoamento sobre o particionamento de biomoléculas (proteína e ampicilina) em sistemas aquosos bifásicos (SABs) empregando microsistemas.

  • Orientador : DOMINGOS FABIANO DE SANTANA SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DE ARAÚJO PADILHA
  • DOMINGOS FABIANO DE SANTANA SOUZA
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • JUAN ALBERTO CHAVEZ RUIZ
  • LIANA FRANCO PADILHA
  • Data: 20/02/2020

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  • A separação de proteínas é um processo complexo e envolve várias etapas de processamento, tornando o processo caro e lento. Nesse trabalho, um microsistema foi construído para separar proteínas modelo utilizando a técnica de extração líquido-líquido através de sistema aquoso bifásico (SAB) de polímero e sal. O SAB foi formado pela mistura do polímero polietilenoglicol-PEG (25% m/m), fosfato de potássio (10% m/m) e água destilada (65% m/m). Os canais do microsistema apresentam diâmetros de 0,51 mm, 1,14 mm e 1,8 mm. A faixa de vazões total varia de 20 a 700 μL/min. O efeito do padrão de escoamento sobre a extração de biomoléculas (proteína e ampicilina) foi investigado. Padrões de fluxo foram determinados usando SAB composto por PEG/fosfato com diferentes massas moleculares de polímero (PEG 1500, PEG 4000 e PEG 6000) e minicanais de silicone com geometria circular disposto na forma senoidal e diâmetro 1,8 mm. Conforme esperado, o aumento gradativo de vazão de líquido possibilitou alcançar em sequência os seguintes padrões de fluxo: fluxo slug, gotículas e paralelo. A elevada viscosidade das fases poliméricas impediu a ocorrência do fluxo paralelo nos sistemas com maiores massas moleculares de PEG. Inicialmente, foi estudado o efeito dos padrões de fluxo sobre a recuperação da proteína albumina do soro bovino (do inglês bovine serum albumin-BSA) para os três padrões de fluxo obtido no sistema PEG-1500/fosfato de potássio dibásico nos tempos de residência de 3, 5 e 10 min no minicanal de 1,8 mm. Nessa condição, as maiores eficiências de recuperação de BSA foram 38%, 56% e 32% para 10 min de incubação e usando os padrões de fluxo slug, gotículas e paralelo, respectivamente. Em seguida, a recuperação de uma molécula menor (ampicilina), cuja massa molar é 349 g/mol, foi testada para efeito de comparação com a proteína BSA que tem massa molar de 66500 g/mol (molécula grande), sendo observado uma maior recuperação da molécula menor. Ensaios de recuperação de BSA também foram realizados utilizando um minicanal de 1,14 mm e microcanal de 0,510 mm empregando o padrão de fluxo de gotículas e tempos de residência de 3, 5 e 10 min. Os coeficientes volumétricos de transferência de massa () foram obtidos no intervalo de 0,41-2,75x10-3 (s-1) para todos os microcanais e padrões de fluxo. Os regimes de fluxo afetaram a recuperação de BSA, sendo o regime de gotículas o que proporcionou maior pecentual de recuperação. O mesmo não foi observado para a molécula menor, antibiótico ampicilina, que teve recuperação independente do regime de fluxo.  A redução do diâmetro dos canais e o aumento dos tempos de residência tiveram efeito positivo na eficiência de extração e o valor máximo de eficiência obtido foi 69% para o microcanal 0,510 mm e tempo de residência de 10 min para a proteína BSA. O regime de fluxo e redução de escala tiveram efeito positivo para , com maiores valores sendo obtidos para o regime de gotículas e microcanal 0,510 mm.

     


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  • Protein separation is a complex process and involves several processing steps, making the process expensive and slow. In this work, a microsystem was built to separate model proteins using the liquid-liquid extraction technique using a two-phase aqueous system (ATPS) of polymer and salt. ATPS was formed by the mixture of the polyethylene glycol-PEG polymer (25% w / w), potassium phosphate (10% w / w) and distilled water (65% w / w). The microsystem channels have diameters of 0.51 mm, 1.14 mm and 1.8 mm. The total flow range ranges from 20 to 700 μL / min. The effect of the flow pattern on the extraction of biomolecules (protein and ampicillin) was investigated. Flow patterns were determined using SAB composed of PEG / phosphate with different molecular molecular weights (PEG 1500, PEG 4000 and PEG 6000) and silicone mini-channels with circular geometry arranged in sinusoidal shape and diameter 1.8 mm. As expected, the gradual increase in liquid flow made it possible to achieve the following flow patterns in sequence: slug, droplet and parallel flow. The high viscosity of the polymeric phases prevented the parallel flow from occurring in systems with higher molecular weight of PEG. Initially, the effect of flow patterns on the recovery of bovine serum albumin protein (from English bovine serum albumin-BSA) was studied for the three flow patterns obtained in the PEG 1500 / dibasic potassium phosphate system in the residence times of 3, 5 and 10 min in the 1.8 mm mini channel. In this condition, the highest BSA recovery efficiencies were 38%, 56% and 32% for 10 min incubation and using slug, droplet and parallel flow patterns, respectively. Then, the recovery of a smaller molecule (ampicillin), whose molar mass is 349 g / mol, was tested for comparison with the BSA protein which has a molar mass of 66500 g / mol (large molecule), with a greater recovery of the smaller molecule. BSA recovery tests were also performed using a 1.14 mm mini-channel and 0.510 mm microchannel using the droplet flow pattern and residence times of 3, 5 and 10 min. The volumetric mass transfer coefficients () were obtained in the range of 0.41-2.75x10-3 (s-1) for all microchannels and flow patterns. The flow regimes affected the BSA recovery, with the droplet regime providing the greatest recovery. The same was not observed for the smaller molecule, antibiotic ampicillin, which recovered independently of the flow regime. The reduction in the diameter of the channels and the increase in residence times had a positive effect on the extraction efficiency and the maximum efficiency value obtained was 69% for the 0.510 mm microchannel and 10 min residence time for the BSA protein. The flow and scale reduction regime had a positive effect for , with higher values being obtained for the droplet and 0.510 mm microchannel regime.

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  • GUILHERME QUINTELA CALIXTO
  • EXTRATO FENÓLICO RENOVÁVEL A PARTIR DA CARBONIZAÇÃO DA JUREMA PRETA (Mimosa tenuiflora)

  • Orientador : RENATA MARTINS BRAGA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DOMINGOS FABIANO DE SANTANA SOUZA
  • MARCUS ANTONIO DE FREITAS MELO
  • RENATA MARTINS BRAGA
  • RODOLFO LUIZ BEZERRA DE ARAÚJO MEDEIROS
  • Data: 21/02/2020

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  • A carbonização é um processo termoquímico de conversão de biomassa em energia, com emissões neutras de CO2. No entanto, um dos maiores desafios deste processo é torna-lo sustentável, visto que outros dois produtos além do carvão vegetal são produzidos: gás e líquido. O gás, composto majoritariamente por CH4, CO, CO2 e H2, é de fácil reaproveitamento, pois pode ser utilizado no próprio aquecimento do sistema. O líquido, também chamado de alcatrão ou extrato pirolenhoso, possui alta instabilidade química devido à complexa composição, incluindo compostos orgânicos tóxicos,  e não pode ser aproveitado imediatamente após coleta nem despejado  no meio ambiente sem tratamento prévio. Desta forma, este trabalho tem como objetivo a caracterização de uma fração destilada obtida na carbonização da Jurema Preta (Mimosa tenuiflora), e avaliação de seu potencial comercial de acordo com os resultados obtidos para valorização deste subproduto. A biomassa sólida foi caracterizada por análise imediata (teor de umidade, voláteis, cinzas e carbono fixo), análise termogravimétrica (TGA), e pirólise analítica acoplada a um cromatógrafo a gás (Py-GC/MS) para identificar os produtos da pirólise em diferentes temperaturas. As frações de extrato pirolenhoso obtidas no processo de carbonização comercial na região de Acari (RN) a 300 e 400 °C foram rotoevaporadas a 75 °C em vácuo, em seguida extraídas com diclorometano e metanol para posteriores análises por cromatografia a gás acoplada a espectrômetro de massas (GC-MS), e espectroscopia de ressonância nuclear magnética (RMN). Os resultados mostram que o extrato pirolenhoso da Mimosa tenuiflora é rico em ácido acético e compostos fenólicos. Os solventes utilizados, diclorometano e metanol, foram capazes de separar e concentrar uma fase rica em compostos fenólicos e uma fase contendo ácidos orgânicos, respectivamente. O maior rendimento de compostos fenólicos foi atingido na temperatura de 300°C com pureza de 70% após extração com diclorometano. Um extrato contendo aproximadamente 92% de ácido acético foi obtido para a mesma temperatura de 300°C após extração com metanol da fase não-afim ao diclorometano. O método de extração utilizado foi eficiente na separação de extratos contendo bases químicas importantes para indústria, sendo de origem renovável e obtido a partir de um subproduto do processo de carbonização, caracterizando-o como um produto verde.


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  • Carbonization is a thermochemical process of converting biomass into energy, with neutral CO2 emissions. However, one of the biggest challenges of this process is to make it sustainable, since two products other than charcoal are produced: gas and liquid. The gas, mostly CH4, CO, CO2 and H2, is easy to reuse considering it can be used to heat the system itself. The liquid, also called pyroligneous acid, has high chemical instability due to the complex composition, including toxic organic compounds, and cannot be used immediately after collection or dumped into the environment without prior treatment. This work aims to characterize a distilled fraction obtained from the carbonization of Jurema Preta (Mimosa tenuiflora), and to evaluate its commercial potential according to the results obtained for the valorization of this by-product. Solid biomass was characterized by proximate analysis (moisture, volatiles, ash and fixed carbon content), thermogravimetric analysis (TGA), and analytical pyrolysis coupled to a gas chromatograph (Py-GC/MS) to identify the pyrolysis products in different temperatures. The fractions of pyroligneous extract obtained in the commercial carbonization process in the region of Acari (RN) at 300 and 400 °C were rotoevaporated at 75 °C under vacuum, then extracted with dichloromethane and methanol for further analysis by gas chromatography coupled with a spectrometer mass analysis (GC-MS), and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. The results show that Mimosa tenuiflora's pyroligneous extract is rich in acetic acid and phenolic compounds. The solvents used, dichloromethane and methanol, were able to separate and concentrate a phase rich in phenolic compounds and a phase containing organic acids, respectively. The highest yield of phenolic compounds was reached at a temperature of 300 °C with 70% purity after extraction with dichloromethane. An extract containing approximately 92% acetic acid was obtained at the same temperature of 300 °C after extraction with methanol of the non-dichloromethane-related phase. The extraction method used was efficient in the separation of extracts containing important chemicals for industry and from a renewable origin, obtained from a by-product of the carbonization process, characterizing it as a green product.


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  • MARCONI FERREIRA DE MEDEIROS
  • Hidroesterificação de óleos de frituras em etanol supercrítico para produção de biodiesel.

  • Orientador : HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • SAULO HENRIQUE GOMES DE AZEVÊDO
  • Data: 09/03/2020

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  • O uso de óleos de frituras apresenta característicasimportantes para qualquer proposta que busque viabilidade econômica e seja ecologicamente favorável ao meio-ambiente para a produção de biodiesel. Economicamente, os óleos residuais são baratos por se tratarem de matérias-primas de baixa qualidade e baratas se comparados aos óleos comercializados atualmente no Brasil. Quanto ao aspecto ambiental,estudos realizados sobre o impacto ambiental do descarte incorreto de óleos descartados no curso d'água de rios ou bacias aquíferas superficiais demonstram que um litro de óleo descartado “in natura” pode poluir cerca de 500.000 litros de água. Outro problema muito sério do descarte incorreto de óleos residuais são as incrustações em dutos e tubulações de redes esgotos de grandes centros urbanos. O acúmulo destes dejetos produz a formação de uma biomassa (resíduos sólidos e microrganismos) que causam restrições e dificuldade nos escoamentos dos efluentes para as estações de tratamentos e produzem entupimentos e geração de odores exalados pela decomposição deste material. Estes problemas ocasionam grandes impactos econômicos nos tratamentos e recuperações destas fontes de água, na limpeza, substituição e desobstrução destes equipamentosde saneamento público. Diante destas constatações, foi proposto o desenvolvimento de uma rota reacional que pudesse utilizar matérias-primas baratas e de baixa qualidade como os óleos residuais, que fosse viável economicamente e que auxiliasse na redução de impactos ambientais produzidos pelo descarte incorreto destes óleos. Realizamos reações de óleos de frituras com pressão constante de 100 bar, razões molares de óleo/etanol de 1/10 e 1/30 e porcentagens mássicas de água de 10%, 20% e 30%, temperaturas de 250 °C, 290 °C e 310 °C e tempos de residência de 15 min, 30 min e 45 min em reator tubular de fluxo contínuo. Os resultados obtidos nestas reações apresentaram taxas de conversão de ésteres totais (biodiesel)bons resultados, comparáveis com a literatura. Os resultados obtidos demonstraram que os experimentos com maiores temperaturas (290 °C e 310 °C) e tempo de residência (45 min) apresentaram rendimentos de 66% e 71% respectivamente.


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  • The use of frying oils presents important characteristics for any proposal that seeks economic viability and is 
    environmentally friendly to the environment for the production of biodiesel. Economically, the residual oils are
     cheap because they are raw materials of low quality and inexpensive compared to the oils commercialized in 
    Brazil today. Regarding the environmental aspect, studies on the environmental impact of incorrect disposal of 
    discarded oils in the waterof rivers or surface aquifers show that one liter of discarded oil can pollute about 500,000
     liters of water. Another very serious problem of incorrect disposal of waste oils is the inlays in pipelines and pipelines
     of sewage networks in large urban centers. The accumulation of these wastes produces the formation of a biomass
     (solid waste and microorganisms) that causes restrictions and difficulties in the effluent flows to the treatment 
    stations and produce clogging and generation of odors exhaled by the decomposition of this material. These 
    problems cause great economic impacts in the treatment and recovery of these water sources, cleaning, replacement
     and clearing of these public sanitation equipment. In view of these findings, it was proposed the development of a 
    reactive route that could use cheap and low quality raw materials such as residual oils, that would be economically 
    feasible and that would help in reducing the environmental impacts produced by the incorrect disposal of these oils. 
    We performed reactions of frying oils with constant pressure of 100 bar, oil / ethanol molar ratios of 1/10 and 1/30 
    and mass percentages of water of 10%, 20% and 30%, temperatures of 250 ° C, 290 ° C and 310 ° C and residence
     times of 15 min, 30 min and 45 min in continuous flow tubular reactor. The results obtained in these reactions 
    showed conversion rates of total esters (biodiesel) good results, comparable with the literature. The results obtained
     showed that the experiments with higher temperatures (290 ° C and 310 ° C) and residence time (45 min) showed
     yields of 66% and 71% respectively.
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  • VÁLBER RODRIGO RIBEIRO DE MEDEIROS
  • Estudo cinético da reação de fotodegradação da matéria orgânica presente em esgoto doméstico utilizando TiO2, Nb2O5 e WO3

  • Orientador : ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • ANDREA OLIVEIRA NUNES
  • CAMILA PACELLY BRANDÃO DE ARAÚJO
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • MAGNA ANGELICA DOS SANTOS BEZERRA SOUSA
  • SUYLAN LOURDES DE ARAÚJO DANTAS
  • Data: 15/05/2020

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  • A demanda atual por água de abastecimento esbarra na disponibilidade cada vez menor de recursos hídricos passíveis de serem utilizados cotidianamente. Proceder ao tratamento de esgotos domésticos é, portanto, uma tarefa indispensável, uma vez que habilita a reutilização de água para diversas finalidades. O alto poder oxidante dos radicais •OH gerados pelos Processos Oxidativos Avançados faz com que esses métodos tenham potencial para degradar a matéria orgânica presente em efluentes. Neste sentido, o presente trabalho propõe o uso de fotocatálise heterogênea solar como alternativa ao tratamento secundário convencional dado ao esgoto, reduzindo, assim, a geração de lodo e custos com energia elétrica. Para tanto, uma solução sintética de esgoto foi alimentada a um reator fotocatalítico batelada, sob constante agitação e exposição à luz solar. Os ensaios foram realizados com TiO2, Nb2O5 e WO3nas concentrações de 0,25; 0,50; 0,75; e 1,0 mg L-1e pH fixado em 3,0, num tempo total de reação de quatro horas. Alíquotas foram coletadas a cada 40 min e as amostras foram filtradas e analisadas em termos da demanda química de oxigênio. O melhor cenário observado foi quando em presença de 1,0 mg L-1 de TiO2, que forneceu uma remoção de matéria orgânica de 40,93%. No entanto, a remoção da ordem de 35,56% para o Nb2Oa 0,75 mg L-1mostra que esse óxido é capaz de chegar a uma eficiência similar ao TiO2 mesmo em menor concentração no meio; para maiores valores de Nb2O5 na solução, a eficiência do processo decaiu. Com o WO3, por sua vez, a remoção de matéria orgânica manteve-se mais ou menos constante a partir da concentração de 0,50 mg L-1, atingindo um pico de 30,87% quando em 1,0 mg L-1. Relativamente ao estudo cinético da reação, foi observada a predominância da cinética de segunda ordem ao se trabalhar com Nb2Oe TiO2, ao passo que a cinética de primeira ordem prevaleceu ao se utilizar o WO3.


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  • The current demand for drinking water faces the ever-decreasing availability of water resources that can be used daily. Therefore, proceeding with the treatment of domestic sewage is an indispensable task, since it enables the reuse of water for various purposes. The high oxidizing power of the •OH radicals generated by the Advanced Oxidative Processes means that these methods have the potential to degrade the organic matter present in effluents. In this sense, this paper proposes the use of heterogeneous solar photocatalysis as an alternative to the conventional secondary treatment given to sewage, thus reducing the generation of sludge and electricity costs. For this purpose, a synthetic sewage solution was fed to a batch photocatalytic reactor, under constant agitation and exposure to sunlight. The tests were performed with TiO2, Nb2O5 and WO3 at concentrations of 0.25; 0.50; 0.75; and 1.0 mg L-1and pH set at 3.0, in a total reaction time of four hours. Aliquots were collected every 40 min and the samples were filtered and analyzed for chemical oxygen demand. The best scenario observed was when in the presence of 1.0 mg L-1 of TiO2, which provided a removal of organic matter of 40.93%. However, removal of the order of 35.56% for Nb2O5at 0.75 mg L-1 shows that this oxide can reach an efficiency like TiO2 even in the lowest concentration in the medium; for higher Nb2O5 values in the solution, the process efficiency declined. With WO3, in turn, the removal of organic matter remained constant from the concentration of 0.50 mg L-1, reaching a peak of 30.87% when at 1.0 mg L-1. Regarding the reaction kinetic study, the predominance of second order kinetics was observed when working with Nb2O5 and TiO2, whereas first order kinetics prevailed when using WO3.

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  • JOÃO GABRIEL BEZERRA COSTA
  • Carvão ativado a partir de resíduo têxtil: síntese, caracterização e aplicação na remoção de corante reativo em efluente sintético

  • Orientador : ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • ANDREA OLIVEIRA NUNES
  • FRANCISCO WENDELL BEZERRA LOPES
  • KATHERINE CARRILHO DE OLIVEIRA DEUS
  • MAGNA ANGELICA DOS SANTOS BEZERRA SOUSA
  • Data: 05/06/2020

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  • A indústria têxtil apresenta uma altíssima demanda de recursos hídricos e, em consequência, gera grandes volumes de efluentes com elevada carga poluidora. Dentre os contaminantes presentes, os corantes têxteis, ao conferirem cor a corpos receptores, têm papel de destaque no apelo ambiental. Sob esse aspecto, neste trabalho foi proposto um aproveitamento cíclico de resíduos têxteis sólidos, cujos destinos habituais apontam para produtos com baixo valor agregado, para síntese de carvão ativado e posterior aplicação na remoção de corantes de efluentes desse mesmo setor industrial. Utilizou-se, para tanto, de fibras 100% algodão (RFA), principal matriz natural da indústria têxtil. O RFA foi impregnado com H3PO4e pirolisado em forno tubular vertical a uma taxa de 5 °C/min e permanência por 3 h em 500 °C sob fluxo de N2(g), obtendo-se o carvão ativado de tecido (CAT). Foi utilizado um carvão ativado disponível comercialmente (CAC) como parâmetro de comparação direta. O corante Novacron Vermelho-S-B foi utilizado como adsorbato por enquadrar-se em categorias de destaque nesse setor. O RFA demonstrou ter baixo teor de carbono fixo (Cfixo = 2,98%), estrutura semicristalina (IC = 77,88%) de celulose tipo Ia e morfologia em fita plana torcida com ausência de poros na sua superfície. Por outro lado, o RFA+H3PO4 apresentou aumento de sua estabilidade e disponibilidade de carbono para a síntese de carvão ativado pelo surgimento de pontes fosfatadas que promoveram crosslinking na matriz celulósica, resultando em um rendimento de pirólise satisfatório (hpir = 60,145 %). Os carvões CAT e CAC apresentaram morfologias irregulares, estruturas predominantemente amorfas e pontos isoelétricos próximos (pHiso = 2,62 e 2,29, respectivamente), tendo o CAT exibido propriedades texturais (SBET = 1096 m2/g; VTP = 0,81 cm3/g; dPm = 1,5) superiores frente ao CAC e congruentes com outras reportados na literatura. Os ensaios de adsorção atingiram uma remoção máxima de 75,41% e 65,36% para o CAT e CAC, respectivamente, em 12 h. Ambos os sistemas se ajustaram melhor ao modelo cinético de pseudo segunda ordem (R2CAT = 0,99518 e R2CAC = 0,99746) com constantes cinéticas de k2,CAT = 2194,16336 g/mg*min) e k2,CAC = 2194,16336 g/mg*min. Os dados de isotermas de equilíbrio denotaram um processo de adsorção físico e favorável com capacidades de adsorção máximas de qmax,CAT = 131,23844 mg/g e qmax,CAC= 58,91475 mg/g. Foi obtido um melhor ajuste ao modelo de Freundlich para o CAT (R2 = 0,9908) e ao de Langmuir para o CAC (R2 = 0,99917), atestando a presença de sítios heterogêneos e homogêneos de adsorção, respectivamente. Desse modo, os resultados obtidos sugerem a viabilidade da utilização desses resíduos como fonte de carbono para a produção de carvão ativado e a adequabilidade destes para a remoção de corantes.

     

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  • The textile industry demands an enormous amount of water resources, thence generates large volumes of wastewater with a high polluting potential. Among these contaminants, textile dyes, since they give color to recipient bodies, appear to have a distinctive role in the environmental approach. Regarding this, the present work proposes a cyclical reuse of the solid textile waste, whose usual destinations point to low added value products, for the synthesis of activated carbon and removal of dyes from textile wastewater. Therefore, 100% cotton fibers (RFA), which are the main natural matrix of the textile industry, were used. The RFA was impregnated with H3PO4 and pyrolyzed in a vertical tubular oven at a rate of 5 °C/min and remained for 3 h at 500 ° C under N2(g) flow, obtaining the activated carbon (CAT). A commercial activated carbon (CAC) was used as a direct comparison parameter. Novacron Red S-B was used as adsorbate for fitting in categories that are highly used in that sector. The RFA showed low fixed carbon content (Cfixo = 2.98%), semicrystalline structure (IC = 77.88%) of type Iα cellulose and flat twisted ribbon morphology with no pores on its surface. On the other hand, RFA+H3PO4 showed an increase in its stability and carbon availability for the synthesis of activated carbon by the appearance of phosphate bridges that promoted crosslinking of cellulose chains, resulting in a satisfactory pyrolysis yield (ηpir = 60,145 %). CAT and CAC coals showed irregular morphologies, amorphous structures and close isoelectric points (pHiso = 2.62 and 2.29, respectively), with CAT showing better textural properties (SBET=1096 m2/g; VTP = 0.81 cm3/g; dPm = 1.5) when compared to CAC and similar to others reported in the literature. The adsorption tests reached a maximum removal of 75.41% and 65.36% for CAT and CAC, respectively, in 12 h. Both systems fitted better to pseudo-second order kinetic model (R2CAT = 0.99518 and R2CAC = 0.99746) with k2,CAT = 2194.16336 g/mg*min and k2,CAC = 2194.16336 g/mg*min. The equilibrium isotherm data denoted a physical and favorable adsorption process with maximum adsorption capacities of qmax,CAT = 131.23844 mg/g and qmax,CAC = 58.91475 mg/g. A better fit was obtained for the Freundlich model for CAT (R2 = 0.9908) and for Langmuir for CAC (R2 = 0.999917), indicating heterogeneous and homogeneous adsorptions sites, respectively. Therefore, these results suggest the viability of those residues as carbon sources for activated carbon production and its suitability for dye removal. 

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  • THALITA MARREIRO DELMIRO
  • Potencial da Monoraphidium sp. produzida em cultivos outdoor para obtenção de biocombustíveis de terceira geração

  • Orientador : RENATA MARTINS BRAGA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DOMINGOS FABIANO DE SANTANA SOUZA
  • MARCUS ANTONIO DE FREITAS MELO
  • RENATA MARTINS BRAGA
  • RODRIGO CÉSAR SANTIAGO
  • Data: 22/06/2020

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  • Microalgas são biomassas promissoras para a obtenção de biocombustíveis de terceira geração (3G) , pois a além de acumularem grandes quantidades de lipídios que podem ser convertidos em biodiesel a partir da transesterificação, a sua biomassa residual pode ser aproveitada em outros processos de conversão. Além disso possuem crescimento rápido, não compete com fontes de alimentos, podendo ser cultivadas em larga escala em sistemas de cultivos outdoor. Diante disso, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o potencial de geração de biocombustíveis 3G a partir de microalgas da espécie Monoraphidium sp., obtidas de cultivos intensivos outdoor, através da caracterização do extrato lipídico e de sua conversão através do processo de pirólisePara isso, as biomassas foram caracterizadas quanto ao teor de matéria seca, cinzas, proteínas, lipídios e  carboidratos e também através de análise termogravimétrica (TGA/DTG), espectroscopia na região do infravermelho médio (FT-IR) e próximo (FT-NIR). A caracterização das cinzas foi realizada através de fluorescência de raio X (FRX) e difração de raios X (DRX). Já o extrato lipídico, obtido pelo método Schmid-Bondzynski-Ratzlaff, foi avaliado por cromatografia em camada delgada (CCD) e cromatografia a gás acoplada a um espectrômetro de massa (GC-MS). Os resultados preliminares de caracterização revelam biomassas com alto conteúdo protéico (20,05 - 34,81%), de carboidratos (25,01% -54,46%) e de cinzas (13,02 – 33,29%). Quanto ao TL, os resultados variaram entre 8 – 22% . Os extratos lipídicos apresentam um perfil de ácidos graxos ricos em C16:0, C16:4 ω-3, C18:2 ω-6, C18:3 ω-3 e C18:4 ω-3, e presença de triglicerídios e ácidos graxos livres determinados por cromatografia em camada delgada (CCD). Também foi realizada a pirólise flash catalítica (Py-GC/MS) da biomassa antes e após a extração, e do extrato lipídico, utilizando a zeólita HZSM-5 como catalisador, que proporcionou o melhoramento das características dos produtos gerados em relação a pirólise convencional, promovendo o aumento da formação de hidrocarbonetos aromáticos renováveis nos três casos. Para o extrato lipídico a formação de 16, 38% de alcanos  na faixa de C8 a C12, indica a sua capacidade para a geração de hidrocarbonetos renováveis como a  biogasolina e bioquerosene de aviação (BioQAV). Conclui-se, com esses resultados que a Monoraphidium spapresenta potencial energético para produção de biocombustíveis 3G, seja através da conversão do óleo em biodiesel ou produção de combustíveis renováveis a partir da pirólise catalítica.


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  • Microalgae are promising biomasses for obtaining third generation (3G) biofuels, because in addition to accumulating large amounts of lipids that can be converted into biodiesel from transesterification, their residual biomass can be used in other conversion processes. In addition, they have rapid growth, do not compete with food sources, and can be grown on a large scale in outdoor cultivation systems. Therefore, the present work aims to evaluate the potential for the generation of 3G biofuels from microalgae of the species Monoraphidium sp., Obtained from intensive outdoor cultivations, through the characterization of the lipid extract and its conversion through the pyrolysis process. For this, the biomasses were characterized in terms of dry matter, ash, protein, lipids and carbohydrates content and also through thermogravimetric analysis (TGA / DTG), spectroscopy in the middle and near infrared (FT-IR) region (FT-NIR ). The ash characterization was carried out through X-ray fluorescence (FRX) and X-ray diffraction (DRX). The lipid extract, obtained by the Schmid-Bondzynski-Ratzlaff method, was evaluated by thin layer chromatography (CCD) and gas chromatography coupled to a mass spectrometer (GC-MS). The preliminary characterization results reveal biomasses with high protein content (20.05 - 34.81%), carbohydrates (25.01% -54.46%) and ash (13.02 - 33.29%). In relation to TL, the results varied between 8 - 22%. The lipid extracts have a fatty acid profile rich in C16: 0, C16: 4 ω-3, C18: 2 ω-6, C18: 3 ω-3 and C18: 4 ω-3, and the presence of triglycerides and fatty acids determined by thin layer chromatography (TLC). Catalytic flash pyrolysis (Py-GC / MS) of biomass was also performed before and after extraction, and of lipid extract, using zeolite HZSM-5 as a catalyst, which provided an improvement in the characteristics of the products generated in relation to conventional pyrolysis. , promoting the increase in the formation of renewable aromatic hydrocarbons in the three cases. For the lipid extract the formation of 16, 38% of alkanes in the range of C8 to C12, indicates its capacity for the generation of renewable hydrocarbons such as biogasoline and aviation biokerosene (BioQAV). It is concluded with these results that Monoraphidium sp. presents energy potential for the production of 3G biofuels, either through the conversion of oil into biodiesel or the production of renewable fuels from catalytic pyrolysis.

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  • MATHEUS VERÍSSIMO RODRIGUES
  • Síntese e caracterização de ferritas mistas de níquel e cobre pelo método de complexação combinado EDTA/Citrato.

  • Orientador : ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • MAGNA ANGELICA DOS SANTOS BEZERRA SOUSA
  • MAYARA FELICIANO GOMES
  • SUYLAN LOURDES DE ARAÚJO DANTAS
  • YARA FELICIANO GOMES
  • Data: 30/06/2020

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  • Este trabalho consiste nas etapas de síntese e caracterização da ferrita mista de níquel e cobre (NixCu1-xFe2O4), com presença relativa de níquel variando de 0 a 100%, em intervalos de 20% cada. Como método de obtenção, optou-se pela complexação por meio do uso de EDTA ácido e ácido cítrico como agentes quelantes. Uma vez iniciado o processo com a dissolução do EDTA em hidróxido de amônio, nitratos hidratados de ferro III, cobre II e níquel II, em proporções estequiométricas, foram adicionados. Após isso, ácido cítrico foi inserido à mistura, de modo que proporção entre o EDTA, ácido cítrico e os cátions metálicos corresponda à 1:1,5:1, e esta foi aquecida a 80 ºC. Com a formação de um gel, os precursores foram levados à mufla a 230 ºC por três horas e, posteriormente, calcinadas por quatro horas em três diferentes temperaturas, 500 ºC, 600 ºC e 700 ºC. Realizou-se então a difratometria de raios X (DRX) nas amostras em duas rotinas, uma mais rápida e outra mais lenta, com o objetivo de obter o perfil da estrutura cristalina e compará-la com modelos oriundos do programa Xpert e refinados no GSAS/EXPGUI. Também foram performadas microscopias eletrônicas de varredura (MEV) em dois aparelhos diferentes, para faixas de ampliação distintas: um aparelho de bancada e um com canhão por emissão de campo (FEG), acoplado a um espectroscópio de energia dispersiva (EDS). Em ambos casos, obteve-se imagens da cerâmica sintetizada e, com o auxílio do EDS, a razão entre os componentes atômicos de cada ferrita analisada. Como resultado do DRX e o refino, pôde-se avaliar que os picos apresentam maior nitidez na temperatura mais elevada de queima, correspondência ao resultado exibido nas cartas para as substâncias no X’Pert e não foi observada formação de mais de uma fase no produto final. No tocante às microscopias, o método de bancada produziu imagens com resolução pequena, visto que o material sintetizado possui dimensões inferiores às limitações do aparelho. No MEV-FEG, porém, foi possível enxergar o material formado, cujo tamanho é nanométrico e forma, em alguns casos, uma estrutura octaédrica. A fim de avaliar o uso do sólido obtido, este trabalho recomenda mais caracterizações e estudos de aplicação.


  • Mostrar Abstract
  • This paper consists in the synthesis and characterization steps in order to obtain a mixed nickel and copper ferrite (NixCu1-xFe2O4), in which the nickel’s presence varies from 0 to 100%, with gaps of 20% between each sample. As a synthesis route, complexation by EDTA and citric acid as chelating agents was the chosen method. Once the process began with the EDTA dissolving by ammonium hydroxide, hydrated iron III, copper II, and nickel II nitrates, at stoichiometric proportions, were added. Then citric acid was added to the mixture, with the intent that the proportion between EDTA, citric acid and the metallic cations corresponded to  1:1.5:1, and that was heated to 80 ºC. Succeeding the formation of a gel, the precursors were taken to the muffle at 230 ºC for three hours and, afterwards, incinerated for four hours at three different temperatures, 500 ºC, 600 ºC e 700º C, creating distinct samples. X-ray diffraction (XRD) analysis was performed on the samples following two procedures, one slower and one faster, aiming to obtain the crystalline structure profile and to compare than with models from the Xpert software and, then, refined on GSAS/EXPGUI. Two different scanning electron microscopy methods (SEM) were utilized, for two distinct magnification spectra: a desktop device and one with a field emission gun (FEG), attached to a energy dispersive spectroscopy (EDS). In both situations, imagens containing the synthetized ceramics were obtained and, aided by the EDS, it was possible to analyze the ratio between each ferrite’s atomic components. As a result from the XRD analyses and refinement, it was possible to notice that the peaks present better definition at higher incineration temperatures, correspondence to the materials’ cards found on X’Pert and the absence of multiple phases on the final products. Regarding the microscopies, the desktop device provided images with low resolution, because the synthetized materials has smaller dimensions than those of the method’s limitations. The SEM-FEG, on the other hand, allowed a better visualization of the particles, whose size is nanometric and forms, in some cases, an octahedra structure. In order to evaluate the obtained solids, this paper recommends further characterization application studies.

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  • EDUARDO WAGNER VASCONCELOS DE ANDRADE
  • Osmoporação de fisetina em células de bactérias probióticas (Lactobacillus acidophilus): parâmetros do processo, bioacessibilidade e incorporação em bebida láctea.

  • Orientador : ROBERTA TARGINO HOSKIN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDREA FARIAS DE ALMEIDA
  • ANTONIO DE ANCHIETA CAMARA JUNIOR
  • DANIELLA REGINA ARANTES MARTINS SALHA
  • LOURENA MAFRA VERISSIMO
  • MARCIA REGINA DA SILVA PEDRINI
  • ROBERTA TARGINO HOSKIN
  • Data: 06/08/2020

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  • Esse estudo propõe a encapsulação da molécula hidrofóbica de fisetina em células de bactérias probióticas Lactobacillus acidophilus via osmoporação. Para tanto, inicialmente a influência de parâmetros selecionados do processo (concentração de fisetina e pressão osmótica) na eficiência de encapsulação foi avaliada. Feito isso, a caracterização estrutural (pelas técnicas FT-IR e DSC), bioacessibilidade das biocápsulas, e manutenção da capacidade acidificante da L. acidophilus em bebida láctea fermentada (sistema-modelo) foram analisados. Os resultados obtidos mostraram maior eficiência de encapsulação (28%) para fisetina a 2 mg.ml-1 e pressão osmótica de 15 MPa. Adicionalmente, as curvas de calorimetria exploratória diferencial (DSC) apontam a internalização de fisetina no citoplasma, bem como, sua adsorção na superfície celular. Ao final da simulação in vitro em ambiente gastrointestinal, a bioacessibilidade da fisetina encapsulada alcançou 45,9%, enquanto na forma livre, apenas 0,7%. As cápsulas de fisetina foram adicionadas em leite e observou-se que o teor de fisetina liberado durante a fermentação láctea aumentou consideravelmente a atividade antioxidante da bebida fermentada (95,3%) por 14 dias e o teor de fisetina encapsulado manteve-se elevado (85%) por 28 dias. Portanto, os resultados demonstram que a osmoporação de fisetina em células de L. acidophilus é uma técnica simples e eficiente para proteção de moléculas bioativas para aplicações na indústria de alimentos.


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  • This study investigates the encapsulation of hydrophobic fisetin into probiotic Lactobacillus acidophilus bacteria cells. Initially, the influence of selected process parameters (fisetin concentration and osmotic pressure) on the encapsulation efficiency was evaluated. Furthermore, the structural characterization (determined by FT-IR and DSC techniques), bioaccessibility of the biocapsules, as well as the acidifying activity performance of L. acidophilus in a dairy beverage (model food) were investigated. Results show that the highest encapsulation efficiency (28%) was achieved at fisetin concentration of 2 mg.ml-1 and osmotic pressure 15 MPa. Additionally, differential exploratory calorimetry curves (DSC) demonstrated an effective fisetin internalization into cell cytoplasm and its adsorption onto cell surface. The in vitro gastrointestinal simulation showed that the bioaccessibility of encapsulated fisetin was 45.9%, while free fisetin reached only 0.7%. When fisetin biocapsules were added to milk, the fisetin content released during milk fermentation substantially increased the antioxidant activity of the final fermented beverage (95.3%) for 14 days and the encapsulated fisetin content remained high (85%) for 28 days. Overall, the results prove that fisetin osmoporation into L. acidophilus cells is a simple and efficient technique that enables phytoactive protection for food industry applications

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  • GUSTAVO HENRIQUE LOUREDO
  • SÍNTESE DE FERRITA DE NÍQUEL POR COPRECIPITAÇÃO COM DEPOSIÇÃO SIMULTÂNEA EM VIDRO E DESENVOLVIMENTO DE REATOR FOTOCATALÍTICO.

  • Orientador : ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • ANDARAIR GOMES DOS SANTOS
  • FRANCISCO WENDELL BEZERRA LOPES
  • YARA FELICIANO GOMES
  • Data: 14/08/2020

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  • A pesquisa por novas rotas para produção sustentável de combustíveis que diminuam a dependência de combustíveis fósseis, que sejam ambientalmente amigáveis, e rentáveis do ponto de vista econômico tem fomentado estudos em torno de processos fotocatalíticos que viabilizem a produção de hidrogênio em grande escala e de forma segura, com alta taxa de conversão e com menor custo possível. Nesse contexto, este trabalho foi conduzido em torno da temática buscando desenvolver um sistema fotocatalítico de baixo custo e, simultaneamente, compreender o processo de produção e deposição simultânea de ferrita de níquel (NiFe2O4) sobre vidro soda-lima. Para tal, fez-se opção pelo método de coprecipitação com deposição simultânea durante a etapa de calcinação, a qual se deu a 600 °C. Estabeleceu-se uma matriz de planejamento experimental 2³ composto central para a avaliação da influência de parâmetros de síntese nas características do catalisador. A análise estatística se desenvolveu em torno das variáveis independentes concentração de níquel na solução reativa (1:2 de Ni:Fe), tempo na isoterma de calcinação e taxa de aquecimento, sendo analisada as variáveis-resposta: tamanho de cristalito e microdeformação, obtidos através de análise de DRX, e band gap óptico, das quais apenas a primeira apresentou significância estatística através do teste F, com a concentração e taxa de aquecimento possuindo efeito, respectivamente, positivo e negativo no tamanho de cristalito. Os tamanhos de cristalito foram calculados considerando três equações: Scherrer, Halder-Wagner-Langford e Williamson-Hall, das quais a segunda apresentou melhor R² (0,9847±0,0166) com tamanhos variando entre 17,40 nm a 28,33 nm, enquanto o band gap óptico variou entre 1,9644 eV e 2,2374 eV. Análises macroscópicas de imagens das placas fotocatalíticas produzidas demonstraram maior homogeneidade e quantidade de material nas produzidas em maiores concentrações (0,4 mol Ni), quando comparadas às demais, enquanto que por microscopia eletrônica de varredura as imagens demonstraram que os cristais aparentemente possuem morfologia esférica e se aglomeram em estruturas quadráticas de certa altura e com superfície plana.  O sistema fotorreacional apresentou funcionalidade no processo para produção de hidrogênio, com a necessidade de melhorias no sistema de vedação, extração dos gases e quantificação destes.   


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  • The search for new sustainable energy sources that are renewable, environmentally friendly, economically profitable and with a high capacity for regeneration in the environment with the aim of initially reduce and subsequently eliminate the energy dependency of fossil fuels, has promoted studies on the viability of solar hydrogen production with high conversion rates, safely and economically feasible for large-scale application. Among the multiplicity of options for its production, heterogeneous solar photocatalysis involving the breakdown of water molecules has been a promising area in this context, presenting challenges related to the synthesis of photocatalysts with high conversion rates of luminous energy into hydrogen, durable and with low cost of production. In this prism, this work intends to produce nickel ferrite (NiFe2O4) by the co-precipitation synthesis method to act as a photocatalyst, in which the influence of the reagents concentration and the heating rate, temperature and time of the plateau in the calcination will be evaluated. In addition, a photoreactor will be produced to conduct the reactions under solar radiation, in which parameters such as low cost of production and scalability will be prioritized, once in operation the phenomenon of mass transfer of water to the surface of the photocatalyst in the process and the influence of the water flow rate on the hydrogen production rate will be studied together with the evaluation of the reuse and regeneration capacity of the semiconductor. The materials studied will be characterized by thermogravimetric analysis (TG) and differential thermal analysis (DTA), atomic force microscopy (AFM), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Mössbauer spectroscopy, diffuse reflectance spectroscopy (DRE) and Specific Area Analysis by the nitrogen adsorption method (BET).    

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  • ALLAN MIGUEL FRANCO DE AMORIM
  • Síntese e Caracterização de Nanofios de Óxido de Cobre produzidos por Termo Oxidação

  • Orientador : ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • INDIRA ARITANA FERNANDES DE MEDEIROS
  • MAYARA FELICIANO GOMES
  • YARA FELICIANO GOMES
  • Data: 28/08/2020

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  • Este trabalho investigou a formação de nanofios de óxido de cobre através do processo de oxidação de folhas de cobre metálico e como as condições de síntese influenciaram a concentração e a estrutura dos óxidos. Para isso, foram realizadas caracterizações por difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). O processo de síntese de nanofios foi avaliado primeiro no tratamento das folhas de cobre metálico antes do processo de oxidação e depois no processo térmico realizado em ambiente atmosférico. Dois procedimentos de tratamento foram investigados, sendo eles: imersão em solução de ácido clorídrico seguida de imersão em etanol em banho ultrassom; e imersão em acetona seguida de imersão em álcool isopropílico em banho ultrassom. Após a seleção do melhor pré-tratamento o processo térmico foi avaliado através de um planejamento fatorial 3utilizando como parâmetros: a temperatura (400-700 ° C), a taxa de aquecimento até a temperatura de processo (5-15 ° C / min) e a duração do processo (3-9 horas). As amostras foram analisadas quanto à presença de estruturas de nanofios e seus diâmetros. As estruturas cristalinas foram identificadas como óxido de cobre I e II (CuO e Cu2O), além de cobre metálico em todos os testes realizados, os quais foram avaliados em termos de proporção em relação aos diferentes regimes térmicos testados. Conclui-se que o tratamento com solução de ácido clorídrico e o etanol é eficaz na promoção de meio poroso na superfície do metal que possibilita maior número de locais ativos para a oxidação dos íons de cobre e, consequentemente, promove um crescimento mais uniforme dos óxidos. Além disso, a análise de variância (ANOVA) para os ensaios do planejamento fatorial 33 indicaram, com nível de confiabilidade de 95%, que a temperatura e a taxa de aquecimento tiveram influência sobre a concentração e o diâmetro médio das nanoestruturas obtidas.


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  • This work investigated the formation of copper oxide nanowires through the oxidation process of metallic copper sheets and how the synthesis conditions influence the concentration and structure of the oxides. For that, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) characterizations were performed. The nanowire synthesis process was first evaluated in the treatment of metallic copper sheets before the oxidation process and then in the thermal process performed in atmospheric environment. Two treatment procedures were investigated, namely: immersion in chloridric acid solution followed by immersion in ethanol in ultrasound; and immersion in acetone followed by immersion in isopropyl alcohol in ultrasound. After selecting the best pre-treatment, the thermal process was evaluated through a 33 factorial experimental design using as parameters: the temperature (400-700 °C), the heating rate up to the threshold temperature (5-15 ° C/min) and process duration (3-9 hours). The samples were analyzed for the presence of nanowire structures and its diameters. Crystalline structures were identified as oxide copper I and II (CuO and Cu2O) in addition to metallic copper in all tests performed, which were evaluated in terms of its proportion compared to the different thermal regimes tested. It is concluded that the treatment with hydrochloric acid solution and ethanol is effective in promoting a porous medium on the metal surface that improves the number of active sites for the oxidation of copper ions and, consequently, promotes a more uniform growth of the oxides. In addition, the analysis of variance (ANOVA) for the factorial design tests 33 indicated, with a 95% reliability level, that the temperature and the heating rate had an influence on the concentration and the average diameter of the nanostructures obtained.
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  • CLAUDIA BEZERRA SILVA
  • PRODUÇÃO DE BIODIESEL UTILIZANDO TENSOATIVO E CASCAS DE OVOS DE GALINHA

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • LINDEMBERG DE JESUS NOGUEIRA DUARTE
  • FRANCISCO WENDELL BEZERRA LOPES
  • Data: 13/11/2020

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  • O biodiesel é considerado uma fonte alternativa de combustível composto por alquil ésteres de ácidos graxos. Industrialmente, a transesterificação é a rota mais empregada na sua produção, que corresponde a reação química entre triglicérideos e um álcool, na presença de um catalisador que pode ser de natureza homogênea ou heterogênea. Os tensoativos são substâncias que possuem pelo menos duas partes, uma hidrofílica e outra hidrofóbica. São caracterizados pela sua tendência de absorver superfícies e interfaces. Este trabalho teve como objetivo avaliar o uso do tensoativo nonilfenol etoxilado na reação de transesterificação do óleo de soja com metanol, utilizando como catalisador o o óxido de cálcio (CaO), sintetizado a partir de cascas de ovo de galinha. Para isto, foram realizados dois planejamentos fatorias, ambos com adição de três pontos centrais. No primeiro, 22, avaliou-se a influência do número de oxido de eteno e a concentração de tensoativo, já no segundo, 23, usando o 1% do nonilfenol etoxilado com 7 moles de óxido de eteno (NP7EO), foram avaliados o tempo de reação, concentração de catalisador e razão molar metanol/óleo. Além disso, foram determinadas as constantes cinéticas para o sistema com e sem a presença do NP7EO. O número de oxido de eteno e a sua concentração não influenciaram significativamente na conversão de biodisel. Já no planejamento experimental 23, o modelo previsto usando 1% de NP7EO foi significativo para a conversão de biodiesel, com um máximo de 98,95%, usando 5% de CaO, razão molar de metanol/óleo de 7/1, 65 ° C, 3 horas de reação. No estudo com e sem NP7EO, as constantes cinéticas, 0,012 min-1 e 0,0089 min-1 foram obtidas, respectivamente, sendo as reações de pseudo-primeira ordem. Além disso, os resultados mostratam maiores conversões nas reações utilizando o NP7EO. Pode-se concluir que o tensoativo influenciou para melhores conversões biodiesel e melhorou a taxa da reação de transesterificação, aumentando sua velocidade, provavelmente pela sua capacidade de melhorar a dispersão entre as fases dos reagentes da mistura.


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  • Biodiesel is considered an alternative source of fuel, that consists of fatty acid alkyl ester. Industrially, transesterification is the route most used to produce it, that is a chemical reaction between triglycerides and alcohol, with a homogeneous or heterogeneous catalyst. Surfactants are substances that have at least two parts, one hydrophilic, and the other hydrophobic, and are characterized by their tendency to absorb surfaces and interfaces. Thus, this work aims to evaluate the use of surfactant Nonylphenol ethoxylated in a transesterification reaction of soybean oil with methanol, catalyzed by the calcium oxide (CaO) synthesized from chicken eggshell. Two experimental factorial design were performed, both with the addition of three central points. In the first one, 22, it was evaluated the ethoxylation number and the surfactant concentration. In the second one, 23, with 1% of Nonylphenol with 7 moles ethoxylated (NP7EO), it was evaluated the reaction time, catalyt concentration and methanol to oil molar ratio. Moreover, two different types of study were performed, one with NP7EO, and in the other NP7EO was not used, their kinetic constants were compared. The ethoxylation number and its concentration did not influence significantly in the biodiesel conversion. In the factorial design 23, the predicted model using 1% de NP7EO was significant in the biodiesel conversion, the maximum was 98,95%, with 5% of CaO, methanol to oil molar ratio of 7/1, 65 ° C, 3 hours reaction. In the study with and without NP7EO, the kinetic constants, 0,012 min-1 and 0,0089 min-1, were obtained, respectively, and the reactions were shown to be pseudo-first order. Furthermore, the results have shown higher conversions in the reactions with NP7EO. Thus, the surfactant influenced better biodiesel conversions and improved the transesterification reaction rate, incrising its velocity. Probably due to its ability to improve the dispersion between the phases of the mixture reagents.

Teses
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  • PAULA ROMYNE DE MORAIS CAVALCANTE NEITZKE
  • Flotabilidade de hematita e quartzo com amina e amido dosados em microemulsões e nanoemulsões

  • Orientador : AFONSO AVELINO DANTAS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AFONSO AVELINO DANTAS NETO
  • ANTONIO EDUARDO CLARK PERES
  • MARIA CARLENISE PAIVA DE ALENCAR MOURA
  • RICARDO PAULO FONSECA MELO
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • Data: 07/02/2020

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  • A utilização adequada de minérios e seus resíduos de baixo teor são imperativos para gerar um desenvolvimento equilibrado para o crescimento industrial sustentável. A flotação catiônica reversa é um processo eficaz quando utilizada no beneficiamento de minérios de ferro. Nesse processo, o quartzo, que é o principal mineral da ganga, é flotado com coletores catiônicos (aminas). O óxido de ferro é geralmente deprimido usando depressores como amido. A adsorção de tensoativos nas interfaces líquido/ar e sólido/líquido desempenha um papel importante em muitas aplicações tecnológicas e industriais, como emulsificação, flotação mineral e dispersão de sólidos. Neste trabalho essas substâncias foram usadas em sistemas microemulsionados e nanoemulsionados e aplicadas a microflotação de quartzo e hematita. Os componentes das microemulsões e nanoemulsões foram: tensoativo (Flotigam EDAâ ou Ultramina 150â), cotensoativo (álcool n-butílico), fase oleosa (querosene), fase aquosa ou soluções de depressores (Maizenaâ, amido solúvel, amilose ou amidex). A avaliação do processo foi realizada através do estudo da influência dos seguintes parâmetros: concentração e tipo de tensoativo, concentração e tipo de depressor e pH. Os resultados mostraram que o desempenho das nanoemulsões é superior ao das microemulsões, e soluções de alquil éter monoamina (método convencional). Os depressores Maizenaâ, amido solúvel, amidex e amilose em sistemas nanoemulsionados contendo Flotigam EDAâ, querosere e álcool n-butílico apresentaram alta flotabilidade para o quartzo, mesmo nas máximas concentrações de depressores testadas, e conseguiram deprimir a hematita, não apresentando evidências quanto à formação de clatratos. Nanoemulsões com tensoativo não iônico Ultramina 150â mostraram-se eficientes para o processo, alcançando percentuais de flotabilidade máxima para o quartzo (99,16%) e ótima depressão da hematita (89,10%). Estes resultados mostraram que o uso de nanoemulsões no processo de flotação reversa apresenta potencial de aplicação na concentração de minério de ferro, simplificando e conduzindo a uma melhoria do processo convencional por etapas.


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  • The proper use of low-grade iron ore and its wastes is imperative to obtain a reasonable development for sustainable industrial growth. Reverse cationic flotation is an effective process when used in iron ore beneficiation. In this process, quartz, which is the main gangue mineral, is floated with cationic collectors (amines). Starch is usually used in iron oxide depression. Surfactant adsorption at the liquid / air and solid / liquid interfaces plays an important role in many technological and industrial applications such as emulsification, mineral flotation, and solid dispersion. In this work quartz and hematite microflotation was performed using microemulsion and nanoemulsion systems. Microemulsion and nanoemulsions systems were composed by: surfactant (Flotigam EDAâ or Ultramine 150â), co-surfactant (n-butyl alcohol), oil phase (kerosene), and aqueous phase or depressant solutions (Maizenaâ, soluble starch, amylose, or amidex). The influence of operational parameters such as concentration and type of surfactant, concentration and type of depressant, and pH were evaluated. The results show that the performance of nanoemulsions is superior to that of microemulsions, as well as the use of monoamine alkyl ether solutions (conventional method). Maizenaâ, soluble starch, amidex, and amylose depressants in nanoemulsified systems containing Flotigam EDAâ, kerosene, and n-butyl alcohol showed high floatability for quartz even at the highest concentrations of depressors tested and were able to depress hematite, showing no evidence for clathrate formation. Nanoemulsions with Ultramine 150â nonionic surfactant reached the maximum floatability percentages for quartz (99.16%) and optimal hematite depression (89.10%). These results show that the use of nanoemulsions in the reverse flotation process has potential application in iron ore concentration, simplifying and leading to an improvement of the conventional stepwise process.

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  • TYCIANNE JANYNNE DE OLIVEIRA CABRAL
  • Otimização da extração e da destilação molecular do óleo essencial de Patchouli.

  • Orientador : AFONSO AVELINO DANTAS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AFONSO AVELINO DANTAS NETO
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • IZABELLY LARISSA LUCENA
  • MARIA CARLENISE PAIVA DE ALENCAR MOURA
  • MONICA RODRIGUES DE OLIVEIRA
  • Data: 14/02/2020

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  • Uma das maiores dificuldades em se trabalhar com matérias-primas e insumos provenientes de fontes naturais é o cumprimento das normas de purificação. Nesse sentido, foi realizado o estudo da extração e destilação molecular do óleo essencial de patchouli, buscando melhorar sua qualidade, sem causar a degradação dos seus componentes. Primeiramente, realizou-se um estudo comparativo entre as espécies Pogostemon Cablin e Pogostemon Heyneanus, cultivadas no Nordeste Brasileiro, por meio da análise de parâmetros através do processo de hidrodestilação. O rendimento de extração a partir das folhas do P. Cablin foi 4,45 vezes maior do que o P. Heyneanus. As condições ótimas para a extração a partir da espécie P. Cablin foram: tempo de extração de 180 min, volume de solvente de 700 mL e extração a partir das folhas. Para a espécie P. Heyneanus, o tempo de extração de 150 min, volume de extração de 700 mL e a extração a partir das folhas foram as condições ótimas de extração. As análises cromatográficas revelaram que as extrações em meio neutro, ácido e básico do óleo a partir do P. Cablin mostraram percentuais de patchoulol de 60,45 %, 7,10 %, e 61,05 %, respectivamente. Enquanto que para a espécie P. Heyneanus, os percentuais de patchoulol foram de 14,72%, 13,79 % e 36,06 %, respectivamente. No estudo na cinética de extração, dois modelos cinéticos (pseudo primeira ordem e difusão não-estacionária) foram aplicados para ajustar os dados experimentais. A variação de dois parâmetros (razão soluto/solvente e potência de aquecimento) foram analisados sobre a cinética. Os resultados mostraram que o modelo de difusão não estacionária melhor descreveu o processo de hidrodestilação do óleo essencial de patchouli. A maior quantidade de óleo essencial foi obtida na proporção 1:23 soluto/solvente (g.mL-1) e na potência de aquecimento de 470 W. Após a otimização do processo de extração, foi realizada a destilação molecular do óleo para obter frações ricas em patchoulol, utilizando a Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) e a Rede Neural Artificial (RNA). Três variáveis foram estudadas: Temperatura do evaporador, temperatura do condensador e velocidade de agitação. As condições ótimas obtidas pelo planejamento experimental foram: temperatura de evaporação de 85 °C, temperatura do condensador de 10 °C e a velocidade de agitação de 600 RPM. Estas condições geraram uma concentração de 62,344 % de patchoulol no resíduo, atingindo uma recuperação de 74,22 %. Os resultados obtidos pela RNA demonstraram uma boa capacidade de previsão, e pode ser usado em conjunto com a MSR para a modelagem do processo de enriquecimento do patchoulol. O estudo da influência da temperatura e do percentual de patchoulol sobre a viscosidade do óleo foi realizado. Observou-se que além da temperatura, o percentual de patchoulol é um dos fatores que exerce influência sobre a viscosidade das amostras. O estudo mostrou grande relevância com possível aplicação industrial, uma vez que promoveu a concentração do óleo de patchouli em patchoulol.


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  • One of the biggest difficulties in working with raw materials and inputs from natural sources is meeting the purification standards. In this sense, the study of the extraction and distillation of the essential oil of patchouli was performed, to improve its quality without causing the degradation of its components. First, a comparative study was conducted between the Pogostemon Cablin and Pogostemon Heyneanus species, cultivated in the Brazilian Northeast, through parameter analysis using the hydrodistillation process. The parameters studied were extraction time, volum and pH of the solvent and part of the plant The extraction yield from leaves of P. Cablin was 4.45 times higher than P. Heyneanus. The optimum conditions for extraction from P. Cablin species were: extraction time 180 min, solvent volum 700 mL and extraction from leaves. For P. Heyneanus species, extraction time of 150 min, extraction volume of 700 mL and extraction from leaves were the optimal extraction conditions. Chromatographic analyzes revealed that extracts in neutral, acid and basic medium from P. Cablin showed patchoulol percentages of 60.45%, 7.10%, and 61.05%, respectively. While for P. Heyneanus species, the percentages of patchoulol were 14.72%, 13.79% and 36.06%, respectively. In the study of extraction kinetics, two kinetic models (pseudo first order and non-stationary diffusion) were applied to adjust the experimental data. The variation of two parameters (solute/solvent ratio and heating power) were analyzed on the kinetics. The results showed that the non-stationary diffusion model best described the patchouli essential oil hydrodistillation process. The highest amount of essential oil was obtained at a ratio of 1:23 solute/solvent (g.mL-1) and a heating power of 470 W. After optimization of the extraction process, molecular distillation of the oil was performed to obtain fractions. rich in patchoulol using Response Surface Methodology (RSM) and Artificial Neural Network (ANN). Three variables were studied: evaporator temperature, condenser temperature and agitation speed. The optimal conditions obtained by the experimental design were: evaporation temperature of 85 °C, condenser temperature of 10 °C and agitation speed of 600 RPM. These conditions generated a concentration of 62.344% of patchoulol in the residue, reaching a recovery of 74.22%. The results obtained by ANN have demonstrated good predictability and can be used in conjunction with RSM for modeling the patchoulol enrichment process. The study of the influence of temperature and percentage of patchoulol on the oil viscosity was carried out for the residual streams. It was observed that percentage of patchoulol is one of the factors that influences the viscosity of the samples. The study showed great relevance with possible industrial application, because it promoted the concentration of patchouli oil in patchoulol.

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  • VIVIAN MARIA DE ARRUDA MAGALHÃES
  • Ensaios de tratabilidade empregando catalisador à base de argila em processo oxidativo avançado para remediação de solo contaminado HPAs

  • Orientador : OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS NOVAIS MOTA
  • DOUGLAS DO NASCIMENTO SILVA
  • ITALLA MEDEIROS BEZERRA
  • MAGNA ANGELICA DOS SANTOS BEZERRA SOUSA
  • MARILDA MENDONÇA GUAZZELLI RAMOS VIANNA
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • Data: 17/02/2020

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  • A remediação de áreas contaminadas com hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), poluentes orgânicos persistentes e de toxicidade variada, torna-se um grande desafio em virtude da complexidade do solo e dos compostos envolvidos. Diversas estratégias de remediação de solos contaminados por HPAs têm sido propostas com diferentes graus de sucesso, entre elas está o processo oxidativo avançado. Diferentes oxidantes com diversas formas de ativação para geração de radicais têm sido investigados, podendo ocorrer por processo homogêneo ou heterogêneo. A eficácia da técnica de remediação é prevista por estudos de tratabilidade. Assim, o presente trabalho estudou a otimização da oxidação química de HPAs em solo artificialmente contaminado visando uma aplicação in situ. Processos com peróxido de hidrogênio (PH) ou persulfato de sódio (PS) com ativação por reação homogênea, usando sulfato ferroso e ajuste de pH, ou por reação heterogênea, usando catalisador sólido, foram avaliados. A síntese do catalisador sólido foi desenvolvida empregando íons de ferro suportados em argila. Os experimentos foram otimizados com auxílio de planejamentos experimentais para determinação das concentrações adequadas que fornecessem melhor eficiência de remoção do contaminante em estudo. Ensaios cinéticos e avaliações acerca da distribuição dos contaminantes nas fases sólido, líquido e vapor foram realizados. O processo oxidativo empregando PS ativado por catalisador de ferro à base de argila forneceu 80% de remoção de fenantreno e 94% de remoção de naftaleno, com boa reprodutibilidade dos ensaios. E, apesar dos processos homogêneos apresentarem remoções levemente superiores comparados aos heterogêneos nas condições aplicadas, a quantidade de ferro aplicada na reação heterogênea foi inferior e não houve ajuste de pH, que são vantagens significantes relacionadas à redução de custos e precaução com o meio ambiente. Uma maior afinidade dos HPAs selecionados como representativos do creosoto com a fase sólida foi observada nos ensaios de avaliação do particionamento. Além disso, uma diferença entre a quantidade inicial da contaminação, como solo seco recém contaminado, e a quantidade determinada ao final dos ensaios foi observada, devido à fenômenos de sorção e interferência da água, por exemplo, que dificultaram a extração dos compostos. Remoções dos compostos em torno de 96% foram alcançadas nos ensaios oxidativos, as quais foram relacionadas a processos de degradação e sorção, tanto no solo quanto no catalisador à base de argila.


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  • The remediation of contaminated areas with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), which are persistent organic pollutants and have varied toxicity, becomes a great challenge due to the complexity of the soil and the pollutants. Several strategies for contaminated soils remediation with PAHs have been proposed with different degrees of success, among them is the advanced oxidative process. Different oxidants with varied activation forms for radical generation have been investigated. The oxidant activation can occur by homogeneous process, with iron as the most commonly agent, or heterogeneous, with solid catalysts supporting an active phase, for example. The effectiveness of the remediation technique is predicted by laboratory treatability studies. Thus, the present work evaluated the chemical oxidation of PAHs in artificially contaminated soil aiming an in-situ application. Hydrogen peroxide or sodium persulfate processes with activation by homogeneous reaction using iron sulfate and pH adjustment or heterogeneous reaction using solid catalyst were evaluated. Solid catalyst synthesis was developed employing iron ions as active phase supported on clay. The experiments were optimized applying an experimental design technique to appraise concentrations that would provide better contaminant removal efficiency. Kinetic studies and distribution evaluation of each contaminant in different phases were performed. The oxidation process employing the clay-based catalyst provided 80% removal of phenanthrene and 94% removal of naphthalene, with reproducible assays. Although homogeneous processes have slightly higher removals compared to heterogeneous processes under the applied conditions, the amount of iron required in the heterogeneous reaction was lower and the non-adjustment pH are significant advantages related to cost reduction and environmental caution. PAHs selected as creosote representants have greater affinity with the solid phase, observed in partitioning evaluation tests. In addition, a difference between the initial amount of contamination, from a freshly contaminated dry soil, and the amount determined at the end of the tests was observed, most likely due to sorption and water interference in extraction, for example. 96% of contaminants removal was achieved in oxidation assays of creosote contaminated soil. The removal was related to degradation and sorption processes, both in soil and in clay-based catalyst.

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  • FERNANDO JOSÉ VIEIRA DA CUNHA FILHO
  • O Papel do excesso otimizado de H2O2 na rápida mineralização dos fármacos Ácido Acetil Salicílico e Hidroclorotiazida utilizando diferentes reatores fotoquímicos


     

  • Orientador : OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS NOVAIS MOTA
  • ANDRESSA BASTOS DA MOTA LIMA
  • DANNIELLE JANAINNE DA SILVA
  • DOUGLAS DO NASCIMENTO SILVA
  • EDSON LUIZ FOLETTO
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • Data: 18/02/2020

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  • Os estudos de fármacos como poluentes emergentes vem ganhando importância na comunidade científica. O ácido acetilsalicílico (AAS) é um poluente modelo e um representante dos micropoluentes farmacêuticos emergentes cuja mineralização através de vários processos oxidativos avançados (POAs) leva horas para ser concluída. O Hidroclorotiazida (HCT) vem sendo encontrado em águas finais para consumo devido a sua persistência. Este trabalho dedica-se a otimizar e compreender as condições cinéticas para mineralizar AAS e HCT usando o processo Foto-Fenton com radiação UVA em reator fotoquímico tubular e reator de mistura, respectivamente. A otimização emprega uma ferramenta estatística de planejamento fatorial que estuda como as concentrações do contaminante farmacêutico, Fe2+ e H2O2 afetam a mineralização ao longo de um intervalo de concentrações. O planejamento fatorial indica que a concentração inicial de H2O2 é uma variável crucial para atingir uma taxa rápida de mineralização AAS e HCT. Usando conteúdos otimizados de H2O2 e Fe2+ no processo foto-Fenton (H2O2/Fe2+/UVA), uma mineralização superior a 90% para o AAS e de 100% para o HCT é alcançada em cerca de 10 minutos e 30 minutos, respectivamente. A razão subjacente para tal desempenho notável é atribuída ao excesso otimizado de [H2O2], que varia de acordo com o contaminante, isto é, a razão de concentração de H2O2 usada no tempo inicial para a requerida mineralização completa da TOC teórica. Medições da concentração remanescente de H2O2 indicam fortemente que o excesso de [H2O2] otimiza a concentração instantânea do radical •OH. Dentre os POA’s aplicados, destaca-se a comparação da oxidação UV-H2O2 (H2O2/UVA) com a oxidação por foto-Fenton (H2O2/Fe2+/UVA). Ao utilizar o peróxido otimizado na primeira composição, obteve-se quase 100% de degradação de AAS e HCT, mas neste caso, não houve boa mineralização. Para obter um alto grau de mineralização, próximo a 100% foi crucial a adição de Fe2+ juntamente com o auxílio da luz. Além disso, um estudo de toxicologia foi realizado com o HCT. O HCT demonstrou ser tóxico em determinadas concentrações para o grupo das Mysidaceas. Foi determinado a CL50 de 37,25 mg.L-1 de HCT. Aplicou-se os POA’s para determinar a possiblidade de gerar um meio próprio para a sobrevivência das Mysidaceas. Obteve-se que dentre os POA’s, como somente o foto-Fenton (H2O2/Fe2+/UVA) conseguiu mineralizar o HCT, foi o único POA a tornar o meio não mais tóxico. Este fato, corrobora com resultados da não mineralização total dos outros POA’s aplicados, comparando que nestes casos houve a formação de intermediários tóxicos. E o único processo realmente eficiente para o HCT foi o foto-Fenton (H2O2/Fe2+/UVA). Como conclusão, o excesso estequiométrico de [H2O2], é o parâmetro mais importante a ser otimizado a fim de atingir o mais alto grau de mineralização no menor tempo de uso do reator fotoquímico, diminuindo também os custos relacionados à energia total consumida tanto pela lâmpada e pelo bombeio.


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  • Studies of drugs as emerging pollutants have been gaining importance in the scientific community. Acetylsalicylic acid (AAS) is a model pollutant and a representative of emerging pharmaceutical micropollutants whose mineralization through various advanced oxidative processes (POAs) takes hours to complete. Hydrochlorothiazide (HCT) has been found in final waters for consumption due to its persistence. This work is dedicated to optimize and understand the kinetic conditions to mineralize AAS and HCT using the Foto-Fenton process with UVA radiation in a tubular photochemical reactor and mixing reactor, respectively. The optimization employs a statistical factor planning tool that studies how the concentrations of the pharmaceutical contaminant, Fe2 + and H2O2 affect mineralization over a range of concentrations. The factorial design indicates that the initial concentration of H2O2 is a crucial variable to achieve a rapid rate of AAS and HCT mineralization. Using optimized content of H2O2 and Fe2 + in the photo-Fenton process (H2O2 / Fe2 + / UVA and H2O2 / Fe2 + / UVC, respectively), a mineralization of more than 90% for AAS and 100% for HCT is achieved in about 10 minutes and 30 minutes, respectively. The underlying reason for such remarkable performance is attributed to the optimized excess of [H2O2], which varies according to the contaminant, that is, the H2O2 concentration ratio used in the initial time for the required complete mineralization of the theoretical TOC. Measurements of the remaining H2O2 concentration strongly indicate that the excess of [H2O2] optimizes the instantaneous concentration of the radical • OH. Among the applied POA's, the comparison of UV-H2O2 oxidation (H2O2 / UVA and H2O2 / UVC) with photo-Fenton oxidation (H2O2 / Fe2 + / UVA and H2O2 / Fe2 + / UVC) stands out. When using the optimized peroxide in the first composition, almost 100% degradation of AAS and HCT was obtained, but in this case, there was no good mineralization. To obtain a high degree of mineralization, close to 100% it was crucial to add Fe2 + together with the aid of light. In addition, a toxicology study was conducted with HCT. HCT has been shown to be toxic at certain concentrations for the Mysidaceas group. The LC50 of 37.25 mg.L-1 of HCT was determined. The POA’s were applied to determine the possibility of generating their own means for the survival of the Mysidaceas. It was obtained that among the POA’s, as only the photo-Fenton (H2O2 / Fe2 + / UVC) was able to mineralize the HCT, it was the only POA to make the medium no more toxic. This fact corroborates with results of the total non-mineralization of the other applied POA's, comparing that in these cases there was the formation of toxic intermediates. And the only really efficient process for HCT was photo-Fenton (H2O2 / Fe2 + / UVC). In conclusion, the stoichiometric excess of [H2O2], is the most important parameter to be optimized in order to achieve the highest degree of mineralization in the shortest time of use of the photochemical reactor, also decreasing the costs related to the total energy consumed by both the lamp and pumping.

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  • BRUNO CASTRO BARBALHO
  • Otimização do tratamento de água de manancial com baixa turbidez e cor elevada utilizando filtração direta e dupla filtração.

  • Orientador : ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS CALADO ARAUJO
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • ANDRE LUIS SANTOS DE PINHO
  • ARISTIDES FELIPE SANTIAGO JUNIOR
  • MAGNA ANGELICA DOS SANTOS BEZERRA SOUSA
  • Data: 02/03/2020

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  • Estudos e pesquisas realizados no Rio Grande do Norte evidenciam tendência crescente e contínua de eutrofização dos mananciais superficiais, por resíduos oriundos das atividades antrópicas acarretando diversos riscos para a saúde humana. Para tal situação, é essencial que estudos sejam realizados para a escolha de uma configuração de tecnologias de tratamento de água capaz de garantir a qualidade da água oferecida a população local. Com isso, diversas pesquisas se concentram na busca das condições ótimas de tratamento de água. Contudo, nem sempre as condições ótimas são as mais adequadas a serem implantas em estação em escala real devido estas condições sofrerem com elevadas variações durante o processo de tratamento. Desse modo, o presente trabalho avaliou, em escala piloto, as técnicas de tratamento de dupla filtração e filtração direta, com pré-oxidação e coagulação para o tratamento de água de reservatório com elevada densidade de cianobactérias, baixa turgidez e cor elevada buscando obter a condição mais robusta no processo. Os fatores de controle estudados foram a taxa de filtração e as granulometrias dos filtros decendentes e ascendentes tendo o tempo de filtração sido considerado o fator de ruído do processo. Para a realização e análise dos experimentos foram utilizados dois planejamentos experimentais, sendo um delineamento split-plot para a filtração direta e um delineamento split-spliplot para a dupla filtração. Como resposta ao tratamento foram avaliados os parâmetros de turbidez, cor aparente, cor verdadeira, pH, temperatura, absorbância, matéria orgânica natural e vazão dos filtros. Para ambas as configurações estudadas não foram obtidos valores de turbidez em conformidade com a Portaria de Consolidação nº 5 de 2017, enquanto os valores de pH não sofreram influencia dos fatores de controle estudados e a temperatura é influenciada pelas condições climáticas durante os ensaios. Ambas as configuração obtiveram resultados de cor aparente em conformidade  com a Portaria de Consolidação nº 5 de 2017, tendo a dupla filtração obtido resultados mais robustos com taxa de filtração mais elevadas do que a filtração direta. Enquanto, a granulometria dos filtros descendentes pouco influenciaram nos resultados e a menor granulometria dos filtros ascendentes apresentou os piores resultados não sendo indicada para estudos posteriores.  


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  • XXXXXXXXXXX

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  • PAULA FABIANE PINHEIRO DO NASCIMENTO
  • ESTUDO DE METODOLOGIAS DE TRATAMENTO DO PÓ DA CASCA DO COCO PARA ADSORÇÃO DE Cu+2 e Cd+2

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • JOAO FERNANDES DE SOUSA
  • LINDEMBERG DE JESUS NOGUEIRA DUARTE
  • ALFREDO JOSÉ FERREIRA DA SILVA
  • FRANCISCO WENDELL BEZERRA LOPES
  • ROSANGELA DALA POSSA
  • Data: 04/08/2020

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  • Tendo em vista o problema ambiental da poluição de corpos d'água por metais pesados, causada pelas atividades humanas em geral, e o destino inadequado de certos resíduos agroindustriais sólidos, existe uma grande necessidade de desenvolver pesquisas que melhorem a técnica de remoção desses resíduos poluentes inorgânicos de soluções aquosas. Uma maneira seria aproveitar os resíduos agroindustriais como agentes que removem esses poluentes. Diante disto o presente estudo tem como objetivo avaliar três metodologias de tratamento do pó da casca do coco (PC), a fim de potencializar sua capacidade de adsorção na aplicação da remoção de metais tóxicos do tipo Cu+2 e o Cd+2 muito encontrados em águas residuais de efluentes das indústrias de mineração, metalurgia e corantes. As metodologias aplicadas compreenderam tratamento químico com impregnação de monoetanolamina (MEA), utilizando etanol como solvente, e do tensoativo octanoato de sódio (OS) sob a forma microemulsionada, sobre a superfície do adsorvente e tratamento físico por explosão a vapor (T = 210 °C and P = 20 atm). A eficiência dos tratamentos propostos foi avaliada através das análises de caracterização, onde foram observadas modificações na área especifica de contato, composição química e cristalinidade do material adsorvente. A avaliação da capacidade de adsorção monocomponente dos íons Cu+2 e Cd+2 no PC foi realizada utilizando reator de mistura em batelada das soluções sintética de CuSO4.5H2O e CdSO4.8/3H2O. Após tratamento químico, a inserção de grupos funcionais aumentou a interação metal – adsorvente comprovado pelos valores das constantes cinéticas dos modelos estudados. Foi observado que o pó da casca do coco impregnado com OS (PCµE) adsorveu mais íons de Cu+2 em relação ao impregnado com MEA (PCA). O tratamento com explosão a vapor, despolimerizou o pó da casca do coco (PCD), o que provocou aumento do volume total de poros e cristalinidade, consequentemente, deixou a superfície do adsorvente mais acessível para ocorrer à adsorção. O comportamento das isotermas de equilíbrio é representado satisfatoriamente pelo modelo de Langmuir e as capacidades de adsorção (mg/g) do pó da casca do coco após tratamentos seguem a ordem: PCµE (26,32) > PCD (18,86) > PCA (15,94) > PC (7,88) para os íons Cu+2 e PCD (17,90) > PCA (14,02) > PC (4,91) para os íons Cd+2, respectivamente, ressaltando que a metodologia de impregnação com tensoativos não melhorou significativamente a interação do PC com o Cd+2. A estabilidade da impregnação com MEA e OS foi avaliada a partir do estudo de dessorção. Após os ciclos de adsorção-dessorção, a quantidade de Cu+2 adsorvida no PCµsofreu uma redução de 36,6 % , enquanto que para o PCA a redução foi de 22,8 %. Em relação à adsorção de Cd+2 foi observada uma redução de 14 % e 10 % para PCµE e PCA, respectivamente. Isso mostra que, após os cinco ciclos de adsorçao-dessorção, a impregnação de monoetanolamina no pó da casca do coco é mais forte, permanecendo com maior remoção que o PCµE e assim, pode ser reutilizado por mais ciclos no processo de adsorção-dessorção.


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  • In view of the environmental problem of the pollution of water bodies by heavy metals, caused by human activities in general, and the inadequate destination of certain solid agro-industrial residues, there is a great need to develop research that improves the technique of removing these inorganic pollutants from aqueous solutions. One way would be to take advantage of agro-industrial waste as agents that remove these pollutants. As the coconut shell powder (CP) is a residue generated from its processing, the present work aims to provide studies related to three treatment methodologies so that the CP adsorption capacity be empowered and then be reused to remove two toxic metals widely found in wastewater, Cu+ 2  and Cd+ 2 that are widely found in wastewater from effluents from the mining, metallurgy and dye industries. The applied methodologies included the physical and chemical treatment of the PC surface, developed separately, according to the sequence: chemical treatment through the impregnation of Monoethanolamine in the proportion 1: 1, using ethanol as solvent; chemical treatment through the impregnation of the sodium octanoate surfactant by microemulsion; and physical modification using the steam explosion technique (T = 210 °C and P = 20 atm). The efficiency of the proposed treatments was evaluated through characterization analyzes, where changes were observed in the specific contact area, chemical composition and crystallinity of the adsorbent material. The evaluation of the monocomponent adsorption capacity of Cu+2 and Cd +2 ions in the PC was performed using a batch mixing reactor of the synthetic solutions of CuSO4.5H2O and CdSO4.8 / 3H2O. After chemical treatment, the insertion of functional groups increased the metal - adsorbent interaction confirmed by the values of the kinetic constants of the studied models. It was observed that the coconut shell powder impregnated with OS (PCµE) adsorbed more Cu + 2 ions in relation to the impregnated with MEA (PCA). The treatment with steam explosion, depolymerized the coconut shell powder (PCD), which caused an increase in the total pore volume and crystallinity, consequently, making the adsorbent surface more accessible for adsorption. The behavior of equilibrium isotherms is satisfactorily represented by the Langmuir model and the adsorption capacities (mg / g) of the coconut shell powder after treatments follow the order: PCµE (26.32)> PCD (18.86)> PCA (15.94)> PC (7.88) for Cu+2 and PCD ions (17.90)> PCA (14.02)> PC (4.91) for Cd+2 ions, respectively, emphasizing that the impregnation methodology with surfactants did not significantly improve the interaction of PC with Cd+2. The stability of the impregnation with MEA and OS was evaluated from the desorption study. After the adsorption-desorption cycles, the amount of Cu+2 adsorbed on the PCµE decreased by 36.6%, while for the PCA the reduction was 22.8%. Regarding the adsorption of Cd+2, a reduction of 14% and 10% was observed for PCµE and PCA, respectively. This shows that, after the five adsorption-desorption cycles, the impregnation of monoethanolamine in the coconut shell powder is stronger, remaining with greater removal than the PCµE and thus, it can be reused for more cycles in the adsorption-desorption process.

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  • IARA MICHELLE SILVA CORREIA
  • Dessulfurização adsortiva de combustíveis utilizando ZSM-35 impregnada com molibdênio. Tese de doutorado, UFRN, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Natal-RN

  • Orientador : CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CAMILA PACELLY BRANDÃO DE ARAÚJO
  • ANDARAIR GOMES DOS SANTOS
  • FRANCISCO WENDELL BEZERRA LOPES
  • MARCELO JOSE BARROS DE SOUZA
  • Data: 23/09/2020

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  • A busca por tecnologias mais limpas para a remoção de compostos de enxofre em combustíveis é uma constante, visto que o processo comercial de dessulfurização utilizado atualmente é caracterizado pelo alto consumo de hidrogênio e severas condições de operação de temperatura e pressão, além de não atender as futuras demandas da legislação ambiental. Neste trabalho foi avaliada a utilização da zeólita ZSM-35 modificada com molibdênio em diferentes concentrações (2,5%, 5%, 10% m/m) aplicada em um processo de dessulfurização adsortiva a baixa temperatura e pressão. Os materiais foram preparados por impregnação úmida e caracterizados por fluorescência de raios-X (FRX), difração de raios X (DRX), análise térmica (TG/DTG) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A dessulfurização adsortiva foi conduzida em sistema em batelada em temperaturas que variaram de 30°C a 50°C sob uma velocidade de agitação de 140 rpm utilizando um combustível modelo contendo 800 ppm de enxofre. O enxofre contido nas amostras foi quantificado de acordo com a norma ASTM D5443. A cinética de adsorção foi avaliada pelos modelos cinéticos de pseudoprimeira ordem, pseudossegunda ordem, difusão intrapartícula e Elovich. Os resultados mostraram que os adsorventes obtidos tiveram suas estruturas pouco afetadas pelo processo de impregnação metálicas e que a estabilidade térmica dos adsorventes foi afetada pela concentração de molibdênio na estrutura, sendo que a menor perda de massa observada foi de 10,1% (amostra 2,5MZ35).  No processo de dessulfurização por adsorção para os sistemas avaliados, o rendimento variou de 10,03% (2,5% Mo à 30°C) a 21,41% (10% Mo à 50°C) e que a capacidade de adsorção foi influenciada pela temperatura e pela concentração do metal na estrutura zeolítica. Os dados experimentais da adsorção, em geral, foram melhor ajustados ao modelo cinético de pseudossegunda ordem. Os adsorventes obtidos apresentaram um bom potencial para aplicação em processos de dessulfurização de combustíveis por adsorção.


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  • The search for cleaner technologies for the removal of sulfur compounds in fuels is a constant, since the commercial desulphurization process currently used is characterized by high hydrogen consumption and severe temperature and pressure operating conditions, in addition to not meeting the future demands of environmental legislation. In this work it was evaluated the use of zeolite ZSM-35 modified with molybdenum in different concentrations (2.5%, 5%, 10% w / w) applied in an adsorptive desulfurization process at low temperature and pressure. The materials were prepared by wet impregnation and characterized by X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), thermal analysis (TG / DTG) and scanning electron microscopy (SEM). The adsorptive desulfurization was carried out in a batch system at temperatures ranging from 30 ° C to 50 ° C under a stirring speed of 140 rpm using a model fuel containing 800 ppm of sulfur. The sulfur contained in the samples was quantified according to the ASTM D5443 standard. The adsorption kinetics was evaluated by the kinetic models of pseudo-first order, pseudo-second order, intraparticle diffusion and Elovich. The results showed that the adsorbents obtained had their structures little affected by the metallic impregnation process and that the thermal stability of the adsorbents was affected by the concentration of molybdenum in the structure, with the lowest mass loss observed being 10.1% (sample 2,5MZ35). In the adsorption desulfurization process for the evaluated systems, the yield varied from 10.03% (2.5% Mo at 30 ° C) to 21.41% (10% Mo at 50 ° C) and that the capacity of adsorption was influenced by temperature and metal concentration in the zeolitic structure. The adsorption experimental data, in general, they were better adjusted to the pseudo-second order kinetic model. The adsorbents obtained showed a good potential for application in desulphurization processes of fuels by adsorption.

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  • CINTHIA MEIRELLY DE ARAÚJO ELPÍDIO
  • Secagem da ameixa pelo método de camada de espuma: otimização dos parâmetros e caracterização do produto

  • Orientador : MARIA DE FATIMA DANTAS DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARIA DE FATIMA DANTAS DE MEDEIROS
  • JACKSON ARAUJO DE OLIVEIRA
  • FRANCISCO CANINDE DE SOUSA JUNIOR
  • KATIA CRISTINA BORGES
  • JOSILENE DE ASSIS CAVALCANTE
  • MARCELLO MAIA DE ALMEIDA
  • Data: 12/12/2020

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  • A ameixa é uma fruta sazonal com baixa durabilidade após a colheita, sendo necessária a aplicação de técnicas que prolonguem a vida útil deste alimento. Dentre os métodos que podem ser aplicados está a secagem em camada de espuma (foam mat) que consiste na transformação de líquidos ou semilíquidos em uma espuma estável a partir da adição de um agente espumante e aplicação de agitação para que haja a incorporação de ar. Neste trabalho, a espuma de ameixa foi produzida a partir da adição de albumina de ovo e as secagens foram realizadas em estufa de recirculação de ar com velocidade de 2 m/s. O estudo da secagem da ameixa em camada de espuma foi dividido em etapas, cuja primeira parte consiste na investigação dos efeitos das variáveis de processo, tempo de batimento e concentração de albumina, sobre as propriedades físicas, térmicas e tempo de secagem com o intuito de otimizar as condições operacionais para a produção da espuma de ameixa, cujos valores encontrados foram 3% de concentração de albumina e 12 minutos de tempo de batimento. Na etapa seguinte, foi avaliada a influência da temperatura e da espessura da camada de espuma sobre a umidade, atividade de água e tempo de secagem da espuma de ameixa com o objetivo de definir a melhor condição operacional para secagem desta fruta, sendo observado que a maior temperatura e a menor espessura da camada de espuma são mais adequadas ao processo, visto que forneciam os melhores resultados para a umidade do pó (2,690 g de água/g de pó seco), atividade de água (0,245), tempo de secagem (70 minutos) e taxa de secagem média (0,0631 g água/g pó seco/min). A última fase deste trabalho investigou a influência da temperatura sobre as propriedades físico-químicas, compostos bioativos e atividade antioxidante e realizou uma comparação dos pós obtidos por camada de espuma a quatro temperaturas com o pó obtido por liofilização, uma vez que este último é amplamente conhecido como o método capaz de preservar as características originais da fruta. Os experimentos foram realizados utilizando a espuma na condição de processo otimizada anteriormente (3% de albumina de ovo na formulação, 12 minutos de batimento e 0,8 cm de espessura de camada) e quatro temperaturas de secagem: 50, 60, 70 e 80 °C. Para a liofilização, foi utilizada cerca de 280 gramas de polpa de ameixa pura, sem adição de albumina de ovo (não foi espumada). A análise dos pós produzidos mostrou que a temperatura mais elevada (80 °C) forneceu um produto com baixa coesão entre as partículas (1,153) e boa fluidez (13,235), além de baixa densidade absoluta (0,637 g/cm³), características importantes para materiais particulados. Todos os pós apresentaram boa solubilidade no intervalo de 75,737 e 76,842 g/100 g e baixa atividade de água (0,245 a 0,386). Os compostos fenólicos não foram impactados pelas condições de processo, a atividade antioxidante foi favorecida pela temperatura, mas a quantidade de ácido ascórbico e carotenoides foi bastante reduzida pela ação desta variável. Com base nos resultados e em virtude de o processo de liofilização ser oneroso, a condição que forneceu os melhores resultados tanto para o processo de secagem quanto para a qualidade do pó de ameixa foi a temperatura de 80 °C.


  • Mostrar Abstract
  • Plum is a seasonal fruit with low durability after harvest, requiring the application of techniques that prolong the shelflife of this food. Among the methods that can be applied is the drying in foam mat that consists of the transformation of liquids or semi-liquids into a stable foam from the addition of a foaming agent and application of agitation so that there is the incorporation of air. In this work, the plum foam was produced from the addition of egg albumin and the drying was carried out in an air recirculation oven with a speed of 2 m / s. The study of the drying of the plum in a foam layer was divided into stages, the first part of which is the investigation of the effects of the process variables, whipping time and albumin concentration, on the physical, thermal properties and drying time in order to optimize the operational conditions for the production of plum foam, whose values found were 3% albumin concentration and 12 minutes of whipping time. In the next step, the influence of temperature and foam mat thickness on the moisture, water activity and drying time of the plum foam was evaluated in order to define the best operational condition for drying this fruit, being observed that the higher temperature and less foam mat thickness are more suitable for the process, since they provided the best results for powder moisture (2.690 g water / g dry powder), water activity (0.245), drying time ( 70 minutes) and average drying rate (0.0631 g water / g dry powder / min). The last phase of this work investigated the influence of temperature on the physical-chemical properties, bioactive compounds and antioxidant activity and performed a comparison of the powders obtained by foam mat at four temperatures with the powder obtained by freeze drying, since the latter is widely used. known as the method capable of preserving the original characteristics of the fruit. The experiments were carried out using the foam in the previously optimized process condition (3% egg albumin in the formulation, 12 minutes of whipping and 0.8 cm layer thickness) and four drying temperatures: 50, 60, 70 and 80 ° C. For lyophilization, about 280 grams of pure plum pulp was used, without the addition of egg albumin (it was not foamed). The analysis of the produced powders showed that the higher temperature (80 ° C) provided a product with low cohesion between the particles (1.153) and good fluidity (13.235), in addition to low absolute density (0.637 g / cm³), important characteristics for particulate materials. All powders showed good solubility in the range of 75.737 and 76.842 g / 100 g and low water activity (0.245 to 0.386). The phenolic compounds were not impacted by the process conditions, the antioxidant activity was favored by the temperature, but the amount of ascorbic acid and carotenoids was greatly reduced by the action of this variable. Based on the results and because the lyophilization process is costly, the condition that provided the best results for both the drying process and the quality of the plum powder was the temperature of 80 ° C.

2019
Dissertações
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  • LARISSA PINHEIRO DE SOUZA
  • Degradação do 2,4,6-triclorofenol através de redução mediada por cobre de valência zero acoplada a oxidação UV/H2O2.

  • Orientador : OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CÁTIA ALEXANDRA LEÇA GRAÇA
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • VITOR JORGE PAIS VILAR
  • Data: 18/01/2019

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  • Durante a etapa de desinfecção da água de abastecimento, a união da matéria orgânica, ainda presente, ao cloro residual livre, leva à geração de substâncias organocloradas. Dentre essas, encontra-se o 2,4,6 – triclorofenol (TCP), com elevada persistência ambiental e de caráter carcinogênico, constando, inclusive, na lista prioritária da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos - USEPA. A água de abastecimento apresenta normalmente baixos valores desse composto (ng L-1), mas mesmo em concentrações baixas, a sua capacidade bioacumulativa pode provocar efeitos nocivos a longo prazo, havendo assim a necessidade de remediar as águas contaminadas com TCP. Processos Oxidativos Avançados (POA) mostram-se eficientes na degradação de compostos orgânicos persistentes, porém, quando se trata de organoclorados, por estes apresentarem grupos deficientes de elétrons (halogênios),e, consequentemente, resistência à oxidação, a eficiência pode não ser a mesma. Uma alternativa para isso é a utilização de uma pré-etapa redutiva, facilitando assim a sua posterior oxidação. Desta forma, o presente trabalho propõe um sistema que vai acoplar um processo redutivo com cobre de valência zero a um processo foto-oxidativo mediado por radicais hidroxila (OH). Inicialmente, em um estudo preliminar da influência das variáveis, investigou-se a redução através de dois processos: batelada e coluna empacotada com reciclo. No processo em coluna, testaram-se diferentes materiais reativos, dentre eles o fio de cobre advindo de sucata eletrônica, assim como a influência da concentração de metal e contaminante, através de delineamento experimental estatístico. Deste estudo obtiveram-se as melhores condições de degradação redutiva a serem aplicadas no acoplamento dos processos. Em seguida, estudou-se a degradação do TCP por um processo oxidativo avançado (UV/H2O2), de forma a se comparar com a primeira etapa. Neste verificou-se a influência da concentração de oxidante (H2O2), de forma a encontrar a mais adequada para posterior acoplamento à etapa redutiva. Por fim, soluções previamente reduzidas foram oxidadas, acoplando-se assim os processos. Em ambas as etapas foram testadas duas matrizes aquosas (sintética e real). Foram ainda realizados testes de toxicidade com a bactéria Vibrio fischeri para avaliação da eficácia do tratamento na remoção da toxicidade. Os intermediários das reações foram identificados por espectrometria de massa, sendo proposto um mecanismo reacional para os sistemas estudados. Dessa forma, os resultados mostraram que 80 % do TCP foram degradados através da coluna empacotada com 30,6 g de fios de cobre obsoletos e [TCP]0 = 10 mg L-1 (0,0506 mmol L-1), porém não houve mineralização do poluente, havendo apenas a descloração da molécula. Na oxidação por UV/H2O2, observou-se degradação total do contaminante em 4 minutos e um ótimo de 40 % de mineralização, usando 0,056 mmolL-1 de H2O2. Acoplando os dois processos, uma mineralização de 52% foi alcançada no mesmo tempo de reação, comprovando assim que a pré-redução do organoclorado facilita a sua posterior oxidação. As soluções que apresentaram maiores degradações ofereceram maior toxicidade na etapa redutiva. Contudo, na oxidação, foi possível perceber uma relação entre mineralização e remoção de toxicidade, porém essa relação não é linear em todos os casos estudados.


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  • During the disinfection stage of water treatment, the combination of the remaining organic matter with free chlorine can lead to the generation of organochlorine compounds. Among these is 2,4,6-trichlorophenol (TCP), with high environmental persistence and carcinogenic character, which is included in the priority list of the United States Environmental Protection Agency – USEPA. Despite drinking water usually containing low concentrations of this compound (ng L-1), its bioaccumulative effect may cause long-term health problems, which alerts to the need of TCP-contaminated water remediation. Advanced Oxidative Processes (AOPs) have been successfully applied in the removal of many persistent pollutants, although in the case of organochlorines, due to their deficient electron groups (halogens) and consequent oxidation resistance, AOPs effectiveness may drop. However, this can be surpassed by combining a pre-reductive step before oxidation, thus facilitating organochlorines degradation. Therefore, the present work proposes a system that couples a reductive process mediated by zero-valent-copper with an oxidation process mediated by hydroxyl radicals (OH). A preliminary study was undertaken to evaluate the influence of different reaction variables and system conformation: batch and recycling packed-column systems. In the latter, different reactive materials were tested, among them copper wires obtained from electronic waste, as well as different metal and contaminant concentrations, through statistical experimental design. From this study, the best reductive degradation conditions were obtained. Then, the degradation of TCP was performed by an advanced oxidation process (UV / H2O2), in order to compare with the first step. In this one, the influence of the oxidant concentration (H2O2) was evaluated, in order to adopt the most suitable for subsequent coupling with the reductive step. Finally, the combination of both processes was performed, by submitting the solutions that were previously reduced to the UV/H2O2 process. In both steps two aqueous matrices were tested (deionized and tap water). Toxicity assays with Vibrio fischeri luminescent bacteria were also carried out, in order to evaluate the processes effectiveness in the toxicity removal. With the aim of proposing degradation pathways for each process studied, the reaction intermediates were identified by mass spectrometry. The results showed that the best reductive degradation conformation was the packed-column system, achieving 80% of TCP degradation, with30.6 g of obsolete copper wires and [TCP] 0 = 10 mg L-1 (0.0506 mmolL-1). However, this process only led to TCP dechlorination, not promoting any pollutant mineralization. On the other hand, a total TCP degradation and 40% mineralization was observed in 4 minutes of oxidation with the UV / H2O2process, using 0.056 mmol L-1 of H2O2. By coupling the two processes, a 52% mineralization was achieved within the same reaction period, thus proving that the pre-reductive step improved the organochlorine oxidation. Solutions presenting high degradation values from the reductive step were generally more toxic than the parent-compound, while oxidized solutions presented a certain relation between mineralization and toxicity removal, although not linearly for all the cases.

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  • MARITTA MEYRELLA DOS SANTOS LIRA
  • PRODUÇÃO DE CARBETO DE MOLIBDÊNIO A PARTIR DE MINERAL ENCONTRADO NO INTERIOR DO RIO GRANDE DO NORTE

  • Orientador : ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • INDIRA ARITANA FERNANDES DE MEDEIROS
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • YARA FELICIANO GOMES
  • Data: 28/01/2019

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  • Esse trabalho propôs uma nova rota alternativa de síntese de carbeto de molibdênio nanoestruturado a partir do mineral de base extraído do município de Carnaúba dos Dantas – RN, através de reações hidrometalúrgicas e gás-sólido, bem como forneceu uma visão teórica da formação morfológica dos materiais formados. Inicialmente, esse mineral de partida passou por um processo de quarteamento, seguido de moagem e peneiramento, e a sua caracterização foi realizada através da fluorescência de raios X (FRX) e difração de raios X (DRX), para analisar se as características são satisfatórias para a síntese. Na sequência, foi realizado o tratamento de minério através de lixiviação e tratamentos térmicos. Por conseguinte, foi realizada a síntese do precursor (Trióxido de Molibdênio), um reagente mais reativo, utilizado na síntese do carbeto pela reação hidrometalurgica em comparação com a gás-sólido. O óxido foi caracterizado por análise granulométrica (AG), fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica, termodiferencial e calorimétrica (TG/DSC), espectroscopia de infravermelho (IV), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). A reação de síntese ocorreu entre o precursor e um regente redutor que também serviu como fonte de carbono, em seguida há um tratamento térmico para a formação das fases. Em comparação com o novo método, a técnica gás-sólido com uma mistura gasosa de H2/CH4, onde o hidrogênio é o gás redutor e o metano é a fonte de carbono, foi utilizada. O carbeto de molibdênio nanoestruturado sintetizado foi caracterizado por fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX) com refinamento pelo método de Rietveld, espectroscopia de infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS).


  • Mostrar Abstract
  • This work proposed a new alternative route of synthesis of nanostructured molybdenum carbide from the base mineral extracted from the city Carnaúba dos Dantas - RN, through gas - solid reactions at low temperature, as well as provided a integrated theoretical view of the morphologic formatation of the synthetized materials. Initially, this starting ore were into a grinding process, followed by milling and sieving, and its characterization performed through X-ray fluorescence (XRF) and X-ray diffraction (XRD), to analyze if its characteristics are satisfactory for the synthesis. In the sequence, the ore treatment was carried out through leaching and hydrothermal treatments. Therefore, it was done synthesis of the precursor, a more reactive reagent, used in the synthesis of the carbide by the gas-solid reaction. The precursor was characterized by granulometric analysis (AG), X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric, thermodifferential and calorimetric (TG/DSC) analysis, infrared (IR) spectroscopy, electron microscopy (SEM) and dispersive energy spectroscopy (EDS). The synthesis reaction occured between the precursor and a gas mixture of H2 / CH4, where hydrogen is the reducing gas and methane is the carbon source. The synthesized nanostructured molybdenum carbide was characterized by X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD) with refinement by Rietveld method, specific surface area analysis (BET), scanning electron microscopy (SEM) and spectroscopy of dispersive energy (EDS).

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  • ISLANNY LARISSA OURIQUES BRASILEIRO
  • Aplicação de óxidos mistos de a-Fe2O3/Nb2O5 obtidos pelo método Pechini em reações de fotodegradação

  • Orientador : CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • JOAO BOSCO LUCENA DE OLIVEIRA
  • VIVIAN STUMPF MADEIRA
  • YARA FELICIANO GOMES
  • Data: 31/01/2019

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  • Desenvolver novos catalisadores com elevada eficiência para a degradação de compostos orgânicos em efluentes, mediados pela luz solar e que sejam estáveis tem sido um grande desafio. Nesse trabalho, óxidos mistos de a-Fe2O3/Nb2O5 foram preparados a partir de uma rota sol-gel Pechini, com duas razões mássicas (em %) distintas de a-Fe2O3 e de Nb2O5 (60/40 e 80/20, respectivamente) e temperaturas de calcinação entre 500 e 800 ºC. A influência desses parâmetros foi investigada sobre as propriedades estruturais, morfológicas, ópticas e fotocatalíticas dos materiais. Os catalisadores produzidos foram submetidos a ensaios de degradação do corante azul de metileno (AM) tanto por fotocatálise como por reação do tipo foto-Fenton. A amostra com melhor desempenho nesses testes iniciais, foi utilizada nos ensaios seguintes para a otimização das condições operacionais do processo através de um planejamento experimental 24 com triplicata no ponto central. O mecanismo da reação catalítica, a etapa limitante, a lei de velocidade da reação e a estabilidade do catalisador também foram avaliados. Nanopartículas cristalinas foram obtidas com diferenças significativas nas suas propriedades e na eficiência de degradação do corante AM sob radiação UV-Vis. As temperaturas de calcinação entre 500 e 800 ºC conduziram à formação de diferentes fases cristalinas, entre elas: a-Fe2O3, Nb2O5, FeNbO4 e FeNb2O6; e à formação de materiais com comportamento multigap. Temperaturas elevadas provocaram o aumento do tamanho das partículas e do estado de aglomeração dos materiais. A amostra composta por 60 % de a-Fe2O3 e 40 % de Nb2O5 e calcinada a 500 ºC (0,6-Fe/Nb-1) apresentou a maior atividade catalítica, sendo, então, utilizada nos ensaios seguintes em reações do tipo foto-Fenton. De acordo com o planejamento experimental fatorial 2realizado, as variáveis que apresentaram efeito significativo sobre a resposta foram: concentrações de AM, de catalisador e de H2O2.  O mecanismo proposto seguiu uma cinética do tipo de LH com mecanismo de sítio duplo, sendo a maior porcentagem de remoção da cor obtida de 85 % após 4 h de experimento, sob as condições operacionais ótimas encontradas. Comparando a eficiência do óxido misto com o a-Fe2O3 e com o Nb2O5, as porcentagens de remoção foram elevadas em 62 e 15 %, respectivamente. O catalisador mostrou-se estável mesmo após 5 ciclos consecutivos de reação, diferentemente do Nb2O5, sugerindo sua potencial aplicação no tratamento de poluentes ambientais.


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  • Develop new catalysts with high efficiency for the degradation of organic compounds in effluents, mediated by sunlight and that are stable, has been a great challenge. In this work, mixed oxides of a-Fe2O3/Nb2O5 were prepared from a Pechini sol-gel route, with two different mass ratios (a-Fe2Oand Nb2O5 (60/40 and 80/20, respectively) and calcination temperatures between 500 and 800 ° C. The influence of these parameters was investigated on the materials structural, morphological, optical and photocatalytic properties. These catalysts were submitted to methylene blue (MB) degradation tests by both photocatalysis and photo-Fenton reaction. The best performing sample in these initial tests was used in the following tests to optimize the process operating conditions through a 24 experimental design with triplicate at the central point. The catalytic reaction mechanism, the limiting step, the reaction rate law and the catalyst stability were also evaluated. Crystalline nanoparticles were obtained with significant differences in their properties and in the degradation efficiency of the methylene blue dye under UV-Vis radiation. Calcination temperatures between 500 and 800 °C led to the formation of different crystalline phases, including: a-Fe2O3, Nb2O5, FeNbO4 and FeNb2O6; as well as the formation of materials with multigap behavior. High temperatures caused the increase of the particle size and the agglomerative state of the material. The sample composed of 60 % a-Fe2O3 and 40 % of Nb2O5 and calcined at 500 ºC (0,6-Fe/Nb-1) presented the highest catalytic activity and was then used in the following tests in photo-Fenton-like reactions. According to the factorial experimental design 24 performed, the variables that presented a significant effect on the response were: AM, catalyst and H2O2 concentrations. The proposed mechanism followed an LH type kinetics with double site mechanism, with the highest colour removal percentage obtained at 85 % after 4 h of experiment, under the optimum operating conditions found. Comparing the efficiency of the mixed oxide with to a-Fe2Oand Nb2O5, removal percentages were increased by 62 and 15 %, respectively. The catalyst was stable even after 5 consecutive cycles of reaction, unlike Nb2O5, suggesting its potential application in the treatment of environmental pollutants.
     
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  • FERNANDA MONTEIRO FREITAS
  • Estudo do processo de compactação de óxidos de nióbio pelo método de centrifugação

  • Orientador : ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • FLÁVIA MELO DE LIMA
  • INDIRA ARITANA FERNANDES DE MEDEIROS
  • YARA FELICIANO GOMES
  • Data: 31/01/2019

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  • O Brasil detém mais de 90% das reservas de nióbio do mundo e é o maior produtor e exportador deste material, como liga ferro-nióbio, óxido de nióbio e outros produtos. Ainda assim, existe a necessidade de ampliar a utilização do nióbio no país, a fim a aproveitá-lo melhor economicamente. O Ministério de Minas e Energia do Brasil incentiva, por meio da pesquisa, o desenvolvimento de aplicações tecnológicas para agregar valor ao nióbio e seus derivados.  As notáveis propriedades químicas e físicas do Nb2O5 tornam este material promissor para aplicação como adsorvente, sensor de gases, células solares e em componentes eletrocrômicos. Recentes pesquisas vêm constatando a possibilidade de várias aplicações catalíticas dos óxidos de nióbio, seja como fase ativa ou como suporte. Considerando o exposto, foi realizado um estudo do processo de compactação de suspensões de Nb2O5 pelo método centrifugal casting a fim de avaliar esse método de baixa complexidade e baixo custo na preparação de suportes. Inicialmente, o método slip castingusando moldes de gesso foi experimentado, mas a metodologia utilizando força centrífuga se mostrou nitidamente mais eficaz na compactação dos óxidos, sendo, portanto, a técnica escolhida. As suspensões foram preparadas pela mistura do Nb2O5 puro ou hidratado, PVA, ágar, água deionizada e ácido bórico dissolvido em glicerina. A aceleração centrífuga foi fixada a 10.000 rpm e variou-se o tempo de compactação (5, 10, 20 e 30 min). Diferentes temperaturas (1100, 1200, 1300 e 1400 °C) foram aplicadas no tratamento térmico das amostras, todas submetidas ao patamar de 4 horas. Os compactos verdes e as peças finais foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG), difração de raios-X (DRX). As densidades foram determinadas pelo método de Arquimedes. Os resultados mostraram influência significativa da temperatura de sinterização na contração das peças, resultando em um aumento expressivo da densidade sinterizada com o aumento de temperatura. O tempo de centrifugação de 20 min foi considerado mais adequado, pois resultou em uma densidade a verde mais elevada que a obtida com 30 min. A compactação foi avaliada também através das micrografias, as quais evidenciam superfícies interna e externa com boas qualidades comparadas a outras cerâmicas na literatura. Por fim, conclui-se que a metodologia estudada tem potencial para produzir suportes de formatos específicos, obtendo cerâmicas de Nb2O5 que atingiram 90,9% da densidade teórica após sinterização a 1400 °C por 4 h.


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  • Brazil holds more than 90% of the world's niobium reserves and is the largest producer and exporter of this material, such as ferro-niobium alloy, niobium oxide and other products. Nevertheless, there is a need to expand the use of niobium in the country in order to make better use of it economically. The Brazilian Ministry of Mines and Energy encourages the development of technological applications to add value to niobium and its derivatives through research. The remarkable chemical and physical properties of Nb2O5 make this material promising for application as adsorbent, gas sensor, solar cells and electrochromic components. Some recent research studies have verified the possibility of several catalytic applications of niobium oxides, either as active phase or as support. Considering the above arguments, a study of the consolidation of Nb2O5 suspensions by the centrifugal casting method was carried. The purpose of the present work was to investigate the efficiency of this simple and low-cost method in the preparation of ceramic supports. Initially, the slip casting method using gypsum molds was tried, but the methodology using centrifugal force proved to be much more effective. The slurries were prepared by mixing Nb2O5 or Nb2O5.xH2O, PVA, agar, deionized water and boric acid dissolved in glycerin. Rotational speed was set at 10,000 rpm during various deposition times (5, 10, 20 and 30 min). Heat treatment was performed at various sintering temperatures varying from 1100 °C to 1400 °C. The dwell time was 4 h. Both green and sintered bodies were characterized by scanning electron microscopy with field emission (SEM-FEG), X-ray diffraction (XRD). The density of green and sintered bodies was determined by the Archimedes method. The results showed significant influence of the sintering temperature on the contraction of the pieces, resulting in an expressive increase of the sintered density with the increase of temperature. The centrifugation time of 20 min was considered more adequate as it resulted in a green density higher than that obtained with 30 min. The packing was also evaluated through the micrographs, which evidence internal and external surfaces with good qualities compared to other ceramics in the literature. Finally, it is concluded that the methodology studied has the potential to produce substrates in specific shapes, obtaining Nb2O5 ceramics that reached 90.9% of theoretical density after sintering at 1400 °C for 4 h.

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  • WILDSON URSULINO LEITE
  • Destilação Solar para Fins de Dessalinização: Aplicação de Materiais Alternativos e Tecnológicos para a Produção mais Eficiente de Água Potável.

  • Orientador : ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • CLEONILSON MAFRA BARBOSA
  • INDIRA ARITANA FERNANDES DE MEDEIROS
  • MAGNA ANGELICA DOS SANTOS BEZERRA SOUSA
  • YARA FELICIANO GOMES
  • Data: 15/02/2019

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  • A crise hídrica é uma preocupação global cujo agravamento torna razoável a dessalinização de águas oceânicas e de outros reservatórios salinos. No Brasil, a realidade da seca levou o Governo Federal à criação do Programa Água Doce (PAD), entre outras medidas. A proposta do PAD é recuperar, implantar e gerenciar sistemas de osmose reversa em comunidades rurais do semiárido. Porém, após sete anos, apenas 47,6% da meta inicial estão em plena operacionalidade. Coadunado com os objetivos do PAD, com a privilegiada oferta de energia solar e com a vasta literatura que relata as vantagens do uso de destiladores solares para as condições como as encontradas no Brasil, o objetivo deste trabalho é investigar materiais que fomentem o aumento da produtividade desses equipamentos. Para isso, foram realizados ensaios em ambiente com irradiação real e simulada, investigando-se principalmente os efeitos de materiais alternativos e tecnológicos na composição de placas coletoras e no melhoramento das propriedades ópticas e térmicas da salmoura sobre a taxa de evaporação. Os testes de evaporação foto-assistida com uso de CoFe2O4 nanoestruturado apresentaram reprodutibilidade superior a 99% e aumentaram em 13,8% a taxa de evaporação com relação a referência e, a placa com cinza residual promoveu o efetivo ganho de 18,2%. Os ensaios de evaporação solar registraram taxas 60,7% maior com a placa teoricamente inerte, pintada externamente com tinta comercial preta, sugerindo acumulado próximo a 4,0 kg/m² em apenas 3,5 h de exposição solar. Desse modo, os estudos evidenciam que a construção de alambiques solares que reúnam as inalienáveis premissas de baixo custo, eficiência e segurança para isenção de contaminantes no destilado, sejam possíveis para mitigar os efeitos da seca no semiárido brasileiro.  


  • Mostrar Abstract
  • The water crisis is a global concern whose aggravation makes the desalination of oceanic waters and other saline reservoirs reasonable. In Brazil, the reality of drought has led the Federal Government to create the Water Sweet Program (PAD), among other measures. The PAD proposal is to recover, deploy and manage reverse osmosis systems in rural semi-arid communities. However, after seven years, only 47.6% of the initial target is fully operational. In line with the objectives of the PAD, with the privileged offer of solar energy and with the vast literature that reports the advantages of the use of solar distillers for the conditions like those found in Brazil, the objective of this work is to investigate materials that promote the increase of productivity equipment. For this, tests were carried out in an environment with real and simulated irradiation, investigating mainly the effects of alternative and technological materials in the composition of collector plates and in the improvement of the optical and thermal properties of the brine on the rate of evaporation. The photo-assisted evaporation tests using nanostructured CoFe2O4 presented reproducibility higher than 99% and increased the evaporation rate by 13.8% with respect to reference, and the residual ash plate promoted an effective gain of 18.2%. The solar evaporation tests recorded rates 60.7% higher with theoretically inert plate, painted externally with black commercial paint, suggesting accumulated close to 4.0 kg/m2 in only 3.5 h of sun exposure. Thus, the studies show that the construction of solar stills that meet the inalienable assumptions of low cost, efficiency and safety to exempt contaminants in the distillate, are possible to mitigate the effects of drought in the Brazilian semiarid.

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  • INGRID MEDEIROS VERAS ROCHA
  • REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM PETRÓLEO EMPREGANDO TECNOLOGIA ELETROQUÍMICA E FITORREMEDIAÇÃO

  • Orientador : ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • KEURISON FIGUEREDO MAGALHÃES
  • Data: 22/02/2019

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  • Este trabalho tem como objetivo investigar da eficiência da fitorremediação integradada a processos de remediação eletrocinética (RE) utilizando eletrodos de grafite para remoção de petróleo em solos contaminados. Neste sentido, foi avaliado a influência do campo elétrico aplicado, o crescimento dos girassóis, e o tipo de fluido utilizado para manter a umidade do solo. Foram avaliados a fitorremdiação, remediação eletrocinética, eletro-fitoremediação com aplicação de corrente direta, eletro-fitoremediação com aplicação de inversão de polaridades dos eletrodos, aplicando 1 V cm-1 durante 20 dias. Baseado nos resultados foi possível observar que a integração da RE com fitorremediação promoveu maiores percentuais de germinação das sementes de girassol, assim como para o crescimento das plantas. A remoção de petróleo foi avaliada considerando os hidrocarbonetos totais de petróleo (TPH), após 20 dias de tratamento. As melhores eficiências de remoção foram obtidas para eletro-fotorremediação com inversão de polaridade dos eletrodos. Finalmente, ao final do 20 d de tratamento do solo, foram comparados os processos de oxidação eletroquímica com H2O2 e eletro-Fenton para o tratamento do fluído residual. 


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  •  

     This work aims to investigate the efficiency of phytoremediation integrated to electrokinetic (ER) remediation processes using graphite electrodes to remove petroleum in contaminated soils. In this sense, the influence of the applied electric field, the growth of the sunflowers, and the type of fluid used to maintain soil moisture were evaluated. The phytoremediation, electrokinetic remediation, electro-phytoremediation with direct current application, electro-phytoremediation with application of inversion of polarities of the electrodes were evaluated, applying 1 V cm-1 for 20 days. Based on the results, it was possible to observe that the integration of ER with phytoremediation promoted higher percentage of germination of sunflower seeds, as well as for plant growth. The removal of petroleum was evaluated considering the total petroleum hydrocarbons (TPH) after 20 days of treatment. The best removal efficiencies were obtained for electromagnetic remediation with inversion of polarity of the electrodes. Finally, at the end of the 20 d of soil treatment, the electrochemical oxidation processes with H2O2 and electro-Fenton were compared for the treatment of residual fluid.

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  • JONATAS GOMES DE MEDEIROS
  • Corrosão do aço API K55 causada por salmouras de cloreto de sódio utilizadas na industria de petróleo

  • Orientador : MARCUS ANTONIO DE FREITAS MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCUS ANTONIO DE FREITAS MELO
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • ROMERO GOMES DA SILVA ARAÚJO FILHO
  • Data: 25/02/2019

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  • Salmouras de cloretos são muito utilizadas na indústria de petróleo, participando das formulações de fluidos de perfuração, fluidos de completação, etc. Em alguns poços, as salmouras permanecem por longos períodos aprisionadas no espaço anular acima do obturador. Por isso, elas devem possuir características anticorrosivas para garantir maior período de tempo entre as intervenções para troca de equipamentos. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência do pH e das concentrações de cloreto de sódio, de bissulfito de sódio e de inibidor de corrosão na taxa de corrosão do aço API K55 por meio de um planejamento fatorial 24 com um ponto central e verificar também as eficiências do inibidor de corrosão nas diversas composições de salmouras. Baseados na NACE TM169, os ensaios de taxa de corrosão foram realizados em triplicata com base na diferença de massa, em que os cupons foram expostos as salmouras em estufa rotativa a 90ºC e 274,20 psi de pressão manométrica durante 48h, sendo decapados com solução de ácido clorídrico, cloreto de estanho II e óxido de antimônio III. Verificou-se que o efeito da concentração de bissulfito de sódio não foi estatisticamente significante num intervalo de 95% de confiança. Os efeitos da concentração de cloreto de sódio, da interação do pH com a concentração de inibidor de corrosão, do pH e do inibidor de corrosão foram estatisticamente significantes dentro do mesmo intervalo de confiança. Usando ANOVA, verificou-se que o modelo estatístico que melhor se ajustava aos dados foi preditivo com coeficiente de determinação de 99,46%. De acordo com os resultados, a maior eficiência do inibidor de corrosão foi de 72,90%, em pH 7,0 e concentração de 0,48% v/v de inibidor.


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  • Chloride brines are widely used in the petroleum industry, participating in the formulations of drilling muds, completion brines, etc. In some wells, the brines remain for long time trapped in the annular space above the packer. Therefore, they must have anticorrosive characteristics to guarantee a longer time between of interventions to replace equipaments. In this context, the present work aims to evaluate the influence of pH and concentrations of sodium chloride, sodium bisulfite and corrosion inhibitor about the API K55 steel’s corrosion rate using a factorial design 24 with a central point and also verify the corrosion inhibitor’s efficiencies in the various brines’ compositions. Bases on NACE TM169, the corrosion rate tests were made in triplicate based on the mass difference. The steel specimen were exposed to brines in rotating oven at 90ºC and 274,20 psi of manometric pressure during 24 hours, being cleaning with hydrochloridric acid, tin II Chloride and antimony III oxide solution. It was found the sodium bisulfite concentration effect wasn’t statistically significant in a 95% confidence interval. The effects of sodium chloride concentration, pH interaction with corrosion inhibitor concentration, pH and corrosion inhibitor were statistically significant within the same confidence interval. Using ANOVA, it was verified the statistical model that fit the observed values was predictive with determination coefficient equal to 99.46%. According to the results, the corrosion inhibitor’s highest efficiency was 72,90%, at pH 7.0 and 0,48% v/v of corrosion inhibitor.

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  • KELVIN GAMA GUIMARÃES
  •  Transesterificação do Óleo de Gergelim em um processo batelada usando etanol supercrítico 

  • Orientador : HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • SAULO HENRIQUE GOMES DE AZEVÊDO
  • Data: 25/03/2019

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  • Com o aumento dos problemas ambientais gerados pelo uso de combustíveis fósseis cada vez mais se buscam alternativas renováveis e menos prejudiciais ao meio ambiente, desse modo o biodiesel surge como uma opção biodegradável e originária de fontes naturais. O biodiesel é definido como ésteres alquilas formados na reação de transesterificação entre um álcool e um triglicerídeo, geralmente óleos vegetais. No Brasil, o óleo de soja é o mais utilizado na produção do biodiesel, porém é necessária a busca por outras oleaginosas para diversificar a produção, assim o óleo de gergelim aparece como provável matéria-prima. O gergelim possui um alto teor de óleo em suas sementes e é adaptável a climas mais quentes e secos. A principal rota de produção do biodiesel é a transesterificação usando catálise básica, esse tipo de processo tem problemas na quantidade de água na reação e na purificação do produto. Com a transesterificação usando álcool em condições supercríticas não é preciso catalisadores tornando o método mais simples. Nesse trabalho é proposto o uso do óleo de gergelim como fonte de triglicerídeos na reação de transesterificação com o álcool etílico em condições supercríticas. Os parâmetros temperatura, tempo de reação e razão molar óleo: álcool foram estudados. A faixa de temperatura usada foi de 260-290 ℃, o tempo de reação foi de 7,5-30 minutos enquanto que a razão molar variou de 1:36-1:48. Ao final, o melhor rendimento em ésteres etílicos foi de 56,62 % na temperatura de 290 ℃, tempo de 30 minutos e razão molar 1:48. 

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  • With the increase of environmental problems generated by using fossil fuels the search for more renewable and less harmful alternatives have increased, thereby biodiesel rise as a biodegradable option originated of natural sources. Biodiesel can be defined as alkyl esters formed in a transesterification reaction between an alcohol and triglyceride, usually vegetable oils. In Brazil, soybean oil is the raw material most used in biodiesel production, however it is necessary to search for other oilseeds to diversify production, so sesame oil appears as likely raw material. Sesame has a high oil content in its seed and is suitable for warmer and drier climate. The main way to produce biodiesel is transesterification using basic catalysis, this kind of process has drawbacks about water content in the reaction and in the product purification. Transesterification using alcohol in supercritical conditions does not need catalyst becoming a simpler method. In this work, it is proposed utilize sesame oil as triglyceride source in transesterification reaction with ethyl alcohol in supercritical conditions. Temperature, reaction time and molar ratio oil: alcohol were studied as reaction parameters. The temperature range was 260-290 ℃, reaction time between 7,5-30 minutes while molar ratio varied of 1:36-1:48. In the end, the best ethyl esters yield was 56,62% at temperature of 290 ℃, in a time of 30 minutes and molar ratio of 1:48. 

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  • PAULO CESAR MESSIAS DA SILVA
  • INTERESTERIFICAÇÃO SUPERCRÍTICA DO ÓLEO DE GERGELIM (Sesamum indicum L.) COM ACETATO DE METILA E ÁCIDO ACÉTICO

  • Orientador : HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DOMINGOS FABIANO DE SANTANA SOUZA
  • HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • SAULO HENRIQUE GOMES DE AZEVÊDO
  • Data: 28/05/2019

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  • O biodiesel tem se estabelecido como uma promissora fonte de energia renovável e substituta do petróleo e do diesel, devido ao seu alto poder energético, por ser biodegradável e por realizar uma “queima limpa”. A interesterificação com o acetato de metila é uma técnica nova e tem a vantagem de produzir, além dos ésteres metílicos (biodiesel), a triacetina (produto de grande valor de mercado). A tecnologia supercrítica possibilita a produção de biodiesel sem a presença de catalisadores, eliminando a necessidade de processos posteriores de purificação. O gergelim (Sesamum inducum L.) é uma das mais antigas oleaginosas conhecidas pela humanidade. Devido ao alto teor de óleo em suas sementes, o gergelim tem se tornado uma possibilidade para a produção de biodiesel. Dessa forma, este trabalho investigou a produção do biodiesel através da reação de interesterificação do óleo de gergelim com acetato de metila em condições supercríticas. Foi utilizado um reator tubular contínuo sob condições de temperatura e pressão de 325-375 °C e 150-200 bar, respectivamente, em tempo de residência entre 15-55 minutos, com uma razão molar óleo/acetato de 1:40. Um rendimento em ésteres metílicos de 28,8% foi obtido à 375 °C, 200 bar em 15 minutos. Além disso, com a adição de 20% de solução de ácido acético, um melhor rendimento foi obtido: 46,6% à 325 ºC e 150 bar em 55 minutos.


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  • Biodiesel has been established as a promising source of renewable energy and substitute for oil and diesel due to its high energy power, because it is biodegradable and for making a "clean burn". The interesterification with methyl acetate is a new technique and has the advantage of producing, in addition to methyl esters (biodiesel), triacetin (product of great market value). The supercritical technology enables the production of biodiesel without the presence of catalysts, eliminating the need for further purification processes. The Sesame (Sesamum inducum L.) is one of the oldest oilseeds known to mankind. Due to the high oil content in its seeds, the sesame has become a possibility for the production of biodiesel. Thus, this work investigated the production of biodiesel through the interesterification reaction of sesame oil with methyl acetate under supercritical conditions. A continuous tubular reactor was used at conditions of 325-375 °C and 150-200 bar, in residence time of 15-55 minutes, with a molar ratio oil/acetate of 1:40. A 28.8% methyl ester yield was obtained at 375 °c, 200 bar in 15 minutes. Moreover, with the addition of 20% acetic acid solution, a better yield was obtained: 46.6% at 325 º C and 150 bar in 55 minutes.

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  • FÁBIO GONÇALVES MACÊDO DE MEDEIROS
  • Microencapsulação de curcumina em células de levedura (Saccharomyces cerevisiae) via osmoporação: Avaliação de parâmetros do processo, estabilidade térmica e capacidade antioxidante

  • Orientador : ROBERTA TARGINO HOSKIN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO DE ANCHIETA CAMARA JUNIOR
  • DANIELLA REGINA ARANTES MARTINS SALHA
  • MARCIA REGINA DA SILVA PEDRINI
  • ROBERTA TARGINO HOSKIN
  • Data: 03/06/2019

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  • Este estudo propôs avaliar a estratégia de microencapsulação de curcumina em células de levedura (Saccharomyces cerevisiae) através de osmoporacao como uma maneira eficiente de aumentar a estabilidade desta molécula ativa frente a condições de estresse oxidativo. Especificamente, avaliou-se a influência de três parâmetros de processo (concentrações de células, etanol e curcumina) no processo de microencapsulação, e as bio-cápsulas obtidas foram caracterizadas quanto sua capacidade de estabilização térmica e fotoquímica. Os resultados mostraram que a eficiência de encapsulação foi favorecida pelo aumento da relação células/curcumina e concentração de etanol até 60%. As curvas de análise calorimétrica diferencial (DSC) revelaram que a encapsulação em células de levedura proporcionou aumento no ponto de fusão da curcumina, a 207 °C. A curcumina encapsulada manteve mais de 80% da atividade antioxidante após os tratamentos de estresse isotérmico (150 °C) e mais de 70% após exposição de 50 dias à luz artificial. A estabilidade fotoquímica da curcumina na forma encapsulada foi prolongada em 5,7 vezes e o tempo da meia-vida alcançou 181 dias sob iluminação. Dessa maneira, as bio-cápsulas de curcumina produzidas confirmaram a versativilidade e eficiencia da osmoporação como uma técnica de microencapsulação capaz de melhorar com sucesso a estabilidade da curcumina.


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  • This study investigated the encapsulation of curcumin into Saccharomyces cerevisiae cells through osmoporation as an efficient way of increasing curcumin stability. The influence of three process parameters (cell, ethanol and curcumin concentrations) on the encapsulation process were evaluated and the obtained bio-capsules were characterised with regard to physical and photochemical stabilisation. Results showed that the encapsulation efficiency was favoured by the increase of cells/curcumin ratio and ethanol concentration up to 60%. Differential scanning calorimetry (DSC) curves revealed that yeast-encapsulation increased curcumin melting point up to 207 °C. Encapsulated curcumin retained over 80% of antioxidant activity after thermal treatment (150 °C) and over 70% after a 50-day exposure to artificial light. Photochemical stability of yeast-encapsulated curcumin was increased by 5.7-fold and the half-life time reached 181 days when bio-capsules were exposed to light. Overall, osmoporation-produced yeast bio-capsules confirmed the versatility and efficiency of osmoporation as an encapsulation technique that could successfully improve curcumin stability.

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  • JOÃO PAULO SOUZA
  • Modelagem e simulação da cristalização do cloreto de sódio em misturas com água e monoetileno glicol.

  • Orientador : OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANNIELLE JANAINNE DA SILVA
  • HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • JOSÉ AUGUSTO FURTADO DE OLIVEIRA
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • Data: 26/07/2019

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  • O monoetilenoglicol (MEG) é usado na produção de gás natural como inibidor da formação de hidratos. Reduz o ponto de congelamento nos dutos e protege de corrosão. Os hidratos são sólidos cristalinos que podem causar bloqueios de dutos no escoamento da produção de gás. A água produzida é salina, e dessa forma a presença de sais pode provocar incrustações na unidade e regeneração do MEG. A utilização de MEG tem eficácia já conhecida no meio operacional com relação à prevenção de formação de hidratos. Porém o MEG precisa ser regenerado e reutilizado no sistema. É nessa fase que podem ocorrer dificuldades técnicas devido à presença do MEG. Essa substância reduz a solubilidade do cloreto de sódio presente na água produzida. Caso a concentração desse sal esteja acima da solubilidade, poderá ocorrer a precipitação indesejada de seus cristais na regeneração do MEG. Essa precipitação pode ocasionar problemas como incrustação, o que é muito prejudicial nos equipamentos que compõem o sistema de regeneração. Dessa forma é de fundamental importância o conhecimento dos limites de solubilidade do sal nas condições do processo de utilização do MEG. Do ponto de vista operacional, também é importante quantificar, de forma ágil, o quão próximo o sistema está da cristalização do sal. Isso pode ser realizado através da utilização de um simulador computacional que possa, a partir dos condições de operacionais da planta e também dados de laboratório, calcular em tempo hábil as concentrações das espécies e se necessário a quantidade de sal cristalizado ao longo do processo de regeneração de MEG. A proposta desse trabalho é criar um simulador que possa realizar os cálculos de balanço de massa e energia para determinar a concentração de sal e, com no conhecimento da solubilidade, e quantificar a ocorrência de cristais de sal.


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  • Monoethyleneglycol (MEG) is used in the production of natural gas as an inhibitor of hydrate formation, reducing the freezing point in the ducts and protecting against corrosion. Hydrates are crystalline solids that can cause blockages of ducts in the flow of gas production. The produced water is saline, and thus the presence of salts can cause fouling in the MEG regeneration unit. The use of MEG has already known efficacy in the operating environment with respect to hydrate formation prevention. However MEG needs to be regenerated and reused in the system. It is at this stage that technical difficulties may occur due to the presence of MEG. This substance reduces the sodium chloride solubility in the produced water. If this salt concentration is above solubility, undesired crystals precipitation may occur in the MEG regeneration unit. This precipitation can cause problems such as fouling, which is very damaging to the equipment that makes up the regeneration system. Thus, it’s primary importance to know the salt solubility limits under the MEG process conditions. From the operational view point, it’s also important to quantify, in an agile way, how close the system is to salt crystallization. This can be accomplished through the use of a computer simulator that can, from the  plant operating conditions and also laboratory data, calculate in a timely manner the species concentrations and, if necessary, the amount of crystallized salt throughout the MEG regeneration process. The purpose of this work is to create a simulator that can perform mass balance calculations to determine the salt concentration and, by knowledge of solubility, to quantify the salt crystals.

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  • IZABELLA REGINA DE SOUZA ARAÚJO
  • Equilíbrio de fases e comportamento volumétrico de sistemas aquosos contendo CO2, monoetileno glicol e NaCl nas condições de explotação de gás natural

  • Orientador : OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON ALLES DE JESUS
  • DANNIELLE JANAINNE DA SILVA
  • DIVAL DE BRITO GUERRA NETO
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • Data: 26/07/2019

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  • A explotação de gás em águas profundas no Brasil traz desafios devido às elevadas pressões, baixas temperaturas, alto teor de CO2 presente e de NaCl carreado para os fluidos de produção. O processo de regeneração do monoetileno glicol (MEG), utilizado como inibidor de hidrato, também apresenta um campo de estudo com relação à solubilidade e precipitação do sal NaCl. Neste contexto, este trabalho englobou a montagem de um aparato experimental, para avaliação de equilíbrio de fases em misturas, em condições de temperatura e pressão aproximadas daquelas da explotação de gás em águas profundas, avaliando parâmetros como densidade e solubilidade, em pressões de 4,0 a 31,0 MPa e nas temperaturas de 293,15 e 323,15 K. O aparato experimental foi montado através das interligações entre um densímetro Anton Paar 4200M, uma bomba seringa e banhos termostáticos com dois tipos de vasos de pressão: o Reator Parr 4561 e uma célula de equilíbrio de volume variável. Os pontos de densidade obtidos com o aparato experimental foram validados com dados e modelos da literatura. Para tanto utilizou-se sistemas simples como os componentes puros COe água (desvios médios de 0,02% para o CO2 e 0,15% para a água quando comparados com equações específicas para esses componentes), e o binário CO2 + água (desvios médios abaixo de 0,07% ao serem comparados com modelos obtidos a partir de dados da literatura). Realizou-se a calibração do densímetro para permitir o uso em temperaturas entre 293,15 e 329,85 K, e pressões entre 1,0 e 31,0 MPa, com tetraclorometano e etanol, resultando em uma incerteza de 0,09%. Além dos pontos experimentais obtidos dos componentes puros já mencionados e do binário CO2 + água, também foram obtidos dados do sistema binário água + NaCl, do sistema ternário CO2 + água + NaCl (soluções salinas 1 molal e 4 molal) e do ternário CO2 + água + MEG (concentrações das soluções aquosas de MEG de 30%, 50% e 80% m/m). O software Specs v5.63 e um código feito no software MATLAB foram utilizados para verificar qual equação de estado (equações cúbicas Soave-Redlich-Kwong ou Peng-Robinson, ou equação Cubic plus Association) era mais adequada para predizer a densidade da fase aquosa dos sistemas binários e ternários com ausência de eletrólitos nas condições experimentais; concluindo-se que a utilização da equação Cubic plus Association (CPA) resultava em valores mais coerentes de densidade da fase aquosa. No caso dos sistemas contendo eletrólitos utilizou-se modelos desenvolvidos a partir de dados da literatura para comparação com os dados experimentais deste trabalho.


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  • Gas explotation in deep water in Brazil brings challenges due to high pressures, low temperatures, high content of CO2 and NaCl carried to the production fluids. The regeneration process of ethylene glycol (MEG), used as a hydrate inhibitor, also presents a field of study regarding the solubility and precipitation of NaCl salt. In this context, this work included the assembly of an experimental apparatus for the evaluation of phase equilibrium in mixtures, under conditions of temperature and pressure, close to those of gas exploration in deep waters, evaluating parameters such as density and solubility, at pressures from 4,0 to 31.0 MPa and temperatures of 293.15 and 323.15 K. The experimental apparatus was assembled through the interconnections between an Anton Paar 4200M densimeter, a syringe pump and thermostatic baths with two types of pressure vessels: the Parr reactor 4561 and a variable volume equilibrium cell. The density points obtained with the experimental apparatus were validated with data and models from the literature. For this purpose, simple systems such as the pure CO2 and water were used (mean deviations of 0.02% for CO2 and 0.15% for water when compared to specific equations for these components), and the CO2 + water (mean deviations below 0.07% when compared with models obtained from literature data). The calibration of the densimeter was carried out to allow using at temperatures between 293.15 and 329.85 K, and pressures between 1.0 and 31.0 MPa, with tetrachloromethane and ethanol, resulting in an uncertainty of 0.09%. In addition to the experimental data obtained from the previously mentioned pure components and the CO2 + water binary system, data were also obtained for the water + NaCl binary system, for the CO2 + water + NaCl ternary system (1 molal and 4 molal saline solutions) and the CO2 + water + MEG (30%, 50% and 80% m/m MEG aqueous solutions concentrations). The software Specs v5.63 and a code made in MATLAB were used to verify which equation of state (Soave-Redlich-Kwong or Peng-Robinson cubic equations or Cubic Plus Association equation) was more adequate to predict the aqueous phase density of the binary and ternary systems with absence of electrolytes under experimental conditions; it being concluded that the use of Cubic Plus Association equation (CPA) resulted in more coherent values of the density of the aqueous phase. In the case of systems containing electrolytes, models developed from literature data were used for comparison with the experimental data of this work.

     

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  • RICARDO JOSÉ LINS NEVES
  • Estudo da viscosidade de emulsões água-em-óleo contaminadas com aditivos de fluidos de perfuração.

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • LINDEMBERG DE JESUS NOGUEIRA DUARTE
  • VANESSA CRISTINA SANTANNA
  • ERIKA ADRIANA DE SANTANA GOMES
  • Data: 09/08/2019

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  • A indústria do petróleo e gás natural possui diversas etapas que confluem para um objetivo comum, que é produzir os derivados de interesse comercial que a sustentam economicamente. Duas das primeiras etapas desta indústria são cruciais para sua viabilidade: a Perfuração de Poços e o Processamento Primário de Petróleo. A primeira é essencial para produção de petróleo e gás natural, pois sem os poços produtores é impossível escoar os hidrocarbonetos dos reservatórios para a superfície. A segunda é responsável pela especificação do petróleo para transporte desde a área produtora até as refinarias, onde é transformado em derivados de interesse comercial. Este trabalho realizou um estudo da viscosidade das emulsões água em óleo e da interferência que os componentes normalmente utilizados nos fluidos de perfuração formulados para os campos de petróleo e gás natural no estado do Rio Grande do Norte provocam nesta propriedade quando descartados em oleodutos de produção. Adicionalmente foi realizada uma modelagem matemática para permitir a avaliação da interferência dos contaminantes de fluidos de perfuração na capacidade de tratamento de uma Estação de Tratamento de Óleo (ETO). A partir das curvas de viscosidade foram obtidas as equações que descrevem a viscosidade das emulsões em função da temperatura para a faixa de BSW (basic sediments and water) analisada. As viscosidades das emulsões foram comparadas com as viscosidades das emulsões contaminadas com os componentes selecionados de fluidos de perfuração, permitindo quantificar o aumento da viscosidade provocado por tais contaminantes e verificar que a barintina e a carboximetil celulose(CMC) deslocaram o breakthrough da emulsão para valores de BSW menores que 40%. A modelagem matemática realizada para descrever a capacidade de tratamento de um Tanque de Lavagem a Quente (TLQ) permitiu compreender as interferências que os contaminantes das emulsões água-óleo provocaram na sua capacidade de tratamento. Foi verificado que para as condições de operação consideradas a goma xantana não diminuiu a capacidade de tratamento do TLQ, mas a barintina e o CMC implicaram em diminuição de até 10% da capacidade de tratamento e o hidroxipropil amido (HPA) atingiu diminuição de até 12%. As informações obtidas neste estudo atingiram seu objetivo maior, que era comprovar cientificamente a interferência dos contaminantes de fluidos de perfuração na capacidade de tratamento de petróleo, indicando a necessidade de investimentos na etapa de descarte dos fluidos de perfuração.


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  • The oil and natural gas industry has several steps that converge towards a common goal, which is to produce derivatives of commercial interest to support its economic viability. Two of the early stages of this industry are crucial to its viability: Well Drilling and Primary Oil Processing. The first is essential for the production of oil and natural gas, since not having producing wells it is impossible to drain the hydrocarbons from the reservoirs to the surface. The second is responsible for the specification of petroleum for transportation from the producing area to the refineries, where it is transformed into derivatives of commercial interest. This work carried out a study of the viscosity of water-in-oil emulsions and the interference that the components normally used in the drilling fluids formulated for the oil and natural gas fields in the state of Rio Grande do Norte provoke in this property when discarded into production pipelines. In addition, a mathematical modeling was carried out to allow the evaluation of the interference of the contaminants of drilling fluids in the treatment capacity of an Oil Treatment Station (OTS). From the viscosity curves the equations describing the viscosity of the emulsions as a function of temperature for the BSW (basic sediments and water) range analyzed were obtained. The viscosities of the emulsions were compared to those of the contaminated emulsions with the selected components of drilling fluids, allowing quantification of the increase in viscosity caused by such contaminants and to verify that barintine and carboxymethylcellulose (CMC) displaced the breakthrough of the emulsions to values of BSW less than 40%. The mathematical modeling performed to describe the treatment capacity of a Warmed Treatment Tank (WTT) made it possible to understand the interferences that the contaminants of the water-oil emulsions caused in their treatment capacity. It was verified that, for the operating conditions considered, xanthan gum did not decrease the treatment capacity of a WTT, but barintine and CMC implied a reduction of up to 10% in treatment capacity and hydroxypropyl starch (HPS) reached a decrease of up to 12%. The information obtained in this study reached its main objective, which was to scientifically prove the interference of the drilling fluid contaminants in the oil treatment capacity, indicating the need for investments in the drilling fluids disposal phase.

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  • PAULO VENICIUS MESSIAS DOS SANTOS
  • MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE UM REATOR A MEMBRANA PARA PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO

  • Orientador : CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • CAMILA PACELLY BRANDÃO DE ARAÚJO
  • VANJA MARIA DE FRANCA BEZERRA
  • FRANCISCO WENDELL BEZERRA LOPES
  • Data: 28/08/2019

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  • A demanda por fontes energéticas e combustíveis menos poluentes vem aumentando substancialmente. Por esta razão, a produção de hidrogênio está sendo alvo de diversas pesquisas e estudos. A produção deste gás a partir do processo de oxidação parcial catalítica do metano utilizando a tecnologia dos reatores a membrana se mostra como uma alternativa promissora. Neste trabalho, o processo de produção de hidrogênio por meio de um reator a membrana foi estudado do ponto de vista de modelagem e simulação. Foi usado um modelo matemático unidimensional de um reator a membrana assumindo condições de estado estacionário e processo isotérmico. Foram feitas simulações para comparar as conversões do reator para diferentes composições da membrana cerâmica do tipo densa. As estruturas moleculares das membranas obedecem ao formato dafamília das perovsquitas, ou seja, ABO3. Foram avaliadas as conversões de metano e hidrogênio, como também os perfis das frações molares ao longo do reator. Foi feita também uma comparação entre os desempenhos dos processos de reforma a vapor e oxidação parcial do metano. Em um reator a membrana, o processo reacional é combinado com a etapa de separação em um mesmo equipamento, o que possibilita menores custos de produção de substâncias importantes, como, por exemplo, o gás de síntese.


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  • In the recent global warming increase, the demand for less pollutants energy sources and fuels is growing substantially. For this reason, the hydrogen production has been targeted by research and studies. The production of this gas from methane partial oxidation in membrane reactors is showing to be a good alternative. In this work, hydrogen production process through a membrane reactor should was studied by a simulation and modeling point of view. A mathematical model of a membrane reactor assuming one dimension, isothermal and steady state conditions was used. Simulations were made to compare the reactor conversions in different membrane dense type compositions. The molecular structures of the membranes perovskite-type were considered, that is, ABO3. Mathane and hydrogen conversions were evaluated, as well as the composition profiles through the reactor length. A comparison between the performances of the partial oxidation and steam reforming processes was made. In membrane reactors, the reaction process and the separation step are combined in the same device. This provides a cost reduction in production of many important substances, as for example, syngas

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  • JULIA MARIA DE MEDEIROS DANTAS
  • HIDRÓLISE DE QUITOSANA A PARTIR DE QUITOSANASES E ENZIMAS NÃO-ESPECÍFICAS IMOBILIZADAS

  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • NATHALIA KELLY DE ARAUJO
  • CARLOS EDUARDO DE ARAÚJO PADILHA
  • LUCIANA ROCHA BARROS GONÇALVES
  • PEDRO FERREIRA DE SOUZA FILHO
  • Data: 22/11/2019

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  • Os quitooligossacarídeos (QOS), produtos da hidrólise da quitosana, possuem um alto valor agregado devido às suas atividades bioativas. A hidrólise pode ser realizada por via ácida, no entanto este método requer altas temperaturas e não possui uma grande seletividade no que concerne o tamanho dos oligômeros, característica chave para que estes apresentem atividades bioativas. Portanto, a utilização de enzimas para a hidrólise torna-se uma opção vantajosa por requerer condições brandas de operação e por terem uma especificidade no mecanismo de clivagem. No entanto, processos com enzimas tendem a ser onerosos, sendo necessário a implementação de estratégias para diminuir os custos destas. Nesse contexto, imobilização se destaca pois, no geral, aumenta a estabilidade térmica, amplia a faixa de pH, além de proporcionar o reciclo da enzima. E o uso de enzimas não específicas podem ser outra estratégia de diminuição de custos. Assim, o presente estudo investigou a imobilização de celulase, β-glicosidase e quitosanases para hidrólise de quitosana. Previamente aos estudos de imobilização, as enzimas não específicas tiveram sua atividade quitosanolítica avaliada em diferentes condições, em que a celulase obteve a atividade mais alta no pH 6,0 e a β-glicosidase em pH 4,0, ambas à 55 oC. No sentido de avaliar o potencial das técnicas de imobilização de enzimas, experimentos foram realizados usando adsorção em resina catiônica Streamline SP e ligações covalentes em micropartículas de sílica-gel. Com relação a adsorção, o pH 5,0 favoreceu a imobilização de todas as enzimas sendo que em termos de carga enzimática, a celulase e a quitosanase foram favorecidas pela menor carga enzimática (25 U/g de suporte), sendo a β-glicosidase favorecida pela carga enzimática mais alta (50 U/g de suporte). Em relação às ligações covalentes, as enzimas seguiram a mesma tendência apresentada para a carga enzimática. Entretanto, com relação à concentração de glutaraldeído utilizado, a celulase e a β-glicosidase foram favorecidas pela maior concentração (1%), enquanto a quitosanase obteve o melhor resultado com a menor concentração (0,5%). Destaca-se que testes de estabilidade térmica, pH e reciclo foram realizados para determinar qual a melhor estratégia de imobilização para cada enzima. Assim, a melhor estratégia para imobilização da celulase e da β-glicosidase foi a de ligações covalentes, quando comparada a adsorção, uma vez que a estratégia de ligações cruzadas favoreceu a estabilidade de ambas as enzimas durante os reciclos (apresentando 40% de atividade final, comparada com 20% da adsorção para celulase, e 14,75% contra apenas 5,75% no sistema de adsorção para a β-glicosidase). Por fim, ambas as estratégias de imobilização foram viáveis para o aumento da estabilidade da quitosanase, mas a adsorção apresentou um aumento marcante de desempenho quando comparada com a estratégia de ligações cruzadas ao se considerar a estabilidade durante os reciclos, apresentando 65,00% da atividade inicial ao final do reciclo contra 44,42% do sistema de ligações cruzadas. Ao fim, todas as três enzimas imobilizadas foram bem sucedidas na hidrólise de quitosana.


  • Mostrar Abstract
  • Chitoligosaccharides (COS), products of chitosan hydrolysis, have high added value due to their bioactive activities. Hydrolysis can be performed by acid, however this method requires high temperatures and does not have a large selectivity regarding their size, a key feature for the expression of bioactive activities. Therefore, the use of enzymes for hydrolysis becomes a good option because it requires mild conditions and they cleavage specific bonds. However, process envolving enzymes are quite costly, so it is necessary to implement strategies to reduce the operations costs. Among these, the immobilization stands out as a technique that usually increases thermal and pH stability, in addition to allow recycling. The use of non-specific enzymes can be highlighted as another strategy. Thus, the present study investigated the immobilization of cellulase, β-glucosidase, and chitosanases for chitosan hydrolysis. Prior to these studies, the chitosanolytic activity of non-specific enzymes were evaluated under different conditions, where the highest activity was obtained at pH 6.0 for cellulase and at pH 4.0 for β-glucosidase, both at 55 oC. In order to evaluate the potential of enzyme immobilization techniques, experiments were carried out with adsorption on cationic resin Streamline SP and covalents bonds on microparticles of silica-gel. Regarding the adsorption, pH 5.0 favored the immobilization of all enzymes, and in terms of enzyme load, cellulase and quitosanase were favored by the lower enzimatic load (25 U/g) and β-glucosidase was favored by the higher enzymatic load (50 U/g). When analyzing the covalent bonds assays, the enzymes followed the same trend of enzimatic load, but in terms of glutaraldehyde concentration, cellulase and β-glucosidase were favoured at the highest concentration (1.00%), while the chitosanase obtained the best result with the lowest concentration (0.50%). It is noteworthy that thermal stability, pH and recycle tests were performed to determine the best immobilization strategy for each enzyme. Thus, the best immobilization strategy for cellulase and β-glycosidase was covalent bonds, when compared to adsorption, since it favored the stability of both enzymes during recycles (presenting 40% compared with 20% of adsorption for cellulase, and 14.75% against only 5.75% in the adsorption system for β-glycosidase). Finally, both immobilization strategies were feasible for increasing the stability of chitosanase, but adsorption showed a marked increase in performance when compared to the covalent bond strategy when considering the 65.00% of the initial activity at the end of the recycle against 44.42% of the covalent system. In the end, all three immobilized enzymes were successful in chitosan hydrolysis.

Teses
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  • LAÍS SIBALDO RIBEIRO
  • Otimização de géis de microemulsão como fluido de remediação a perda de circulação

  • Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AFONSO AVELINO DANTAS NETO
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • PEDRO TUPÃ PANDAVA AUM
  • TAMYRIS THAISE COSTA DE SOUZA
  • Data: 17/01/2019

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  • Perda de circulação é um problema sério e oneroso para a indústria de petróleo e pode ocorrer durante a perfuração em formações permeáveis, fraturas naturais ou cavernas. Para reduzir tais perdas para o nível aceitável, normalmente são utilizados sistemas de géis combinados com Materiais de Combate a Perdas (LCM), que são denominados tampões. Entretanto, os tampões de perda comerciais nem sempre são efetivos, e existe a necessidade do desenvolvimento de novas tecnologias para solucionar este problema. Aproximamente 85% do peso bruto do coco é constituído pelas cascas, que são acumuladas em lixões ou ás margens de estradas, então o seu aproveitamento torna-se uma necessidade. Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma nova formulação de tampão utilizando géis de microemulsão e fibras de coco em diferentes granulometrias, tratadas com microemulsões, para remediar perdas de circulação em carbonatos microfraturados molháveis á óleo e estudar a interação fibra-microemulsão, gel-rocha, fibra-rocha, a capacidade de remediar a perda e a capacidade de gelificação in situ. Para a formulação dos géis de microemulsão foram testados dois tensoativos aniônicos; o sabão base, que gerou os sistemas 1 (S1) e o 2 (S2) e o óleo de mamona saponificado – OMS, que gerou o Sistema 3 (S3). Foram testados dois sistemas de microemulsão para o tratamento da fibra de coco, um com tensoativo catiônico (CTAB) nas três conformações micelares (micela direta (MD), bicontínua (MB), e inversa (MI)), outro com tensoativo aniônico (sabão base) no ponto de micela bicontínua (S1A) e foram caracterizados através das análises de TG-DTA, MEV, DRX, FRX e ângulo de contato. Os tampões desenvolvidos foram caracterizados através de análise reológica, peso e filtração. Foi construído e utilizado um equipamento simulador de perda de circulação e, com a melhor formulação, foi realizado um teste de gelificação in situ. O melhor sistema foi o S2 com fibras de granulometrias #35, #100 e #200 pois, apresentou comportamento pseudoplástico, com viscosidades e tensões elevadas, característicos de tampões de perda, apresentaram volumes de filtrado abaixo de 10 mL, e rápida formação do tampão (15 minutos). No simulador de perda, o tampão S2 com fibras de granulometrias #35, #100 e #200, tratadas com o ponto SB, conseguiu reduzir a permeabilidade em 52% com a massa mínima (50 g) de fluido estudado. As fibras tratadas com o ponto SB, apresentaram afinidade pelo gel desenvolvido e possibilitaram o espalhamento do gel sobre a superfície dos poros da rocha, mostrando afinidade química pela superfície, facilitando o processo de deposição e tamponamento das fraturas, por isso as fibras com esse tratamento foram escolhidas como LCM do novo produto. O teste de gelificação in situ mostrou que à 70 ℃ a gelificação ocorreu em 40 segundos, resultado excelente, tornando a operação rápida, eficaz e menos onerosa, por exigir menos tempo de sonda.


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  • Lost circulation is a serious and costly problem for the oil industry and it may happen during a drilling in permeable formations, natural fractions or caves. To mitigate this lost, gel systems combined with Lost Control Materials (LCM) is used, this combination is called buffers. However, sometimes these buffers are not effective, and there is a need for new technologies to solve this problem. Approximately 85% of the gross weight of the coconut consists of the husks, which is accumulated in dumps or in the banks of roads, then its hernessing becomes necessary. This work aimed to develop a new generation of buffer using surfactant-based gels and coconut fibers in different granulometries, treated with microemulsions, to prevent losses in carbonates, oil-wettable microfractures and to study the interactions between fiber-emulsio, gel-rock, fiber-rock and analyze the capacity of remediate the lost and in situ gelling ability. For the tests with the surfactant-based gels, two anionic surfactants were tested one of them was soap base, used in the systems,1 (S1) and 2 (S2) and the other one was saponified castor oil - SCO, which generated the third system, S3. Two microemulsion systems were tested for the treatment of coconut fiber, one with cationic surfactant (CTAB) with three types of micelles (direct micelle (MD), bicontinuous (MB) and reverse (MR)), another with anionic surfactant (soap base) at the point of bi-continuous micelle (SB). These fibers was analyzed through the TG-DTA, SEM, XRD, FRX and contact angle analyzes. The buffers were characterized by rheology, weight and filtration. A lost circulation apparatus was developed and used with the better buffer, and an in situ gelling test was performed. The best buffer was S2 with fibbers mesh sizes # 35, # 100 and # 200 because presented a pseudoplastic behavior, with high viscosities and tensions, characteristic of buffers, low filtrate volumes below 10 mL, and a rapid formation of filtercake (15 minutes). In the loss simulator apparatus, the S2 with granulometric fibers # 35, # 100 and # 200, treated with the SB, was able to reduce the permeability by 50% with the minimum mass (50 g) of the studied fluid. The fibers treated with the SB, presented affinity for the developed gel and allowed the gel spread on the surface of the pores of the rock, and presented the chemical affinity for the surface, facilitating the process of deposition and buffering of the fractures. For this reason, fibers treated by SB were chosen as the LCM of the new product. In situ gelation test showed that at 70 ℃ the gelling happen in 40 seconds, excellent result, making operation quick, efficient and less costly, with less probe time support.

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  • JANDUIR EGITO DA SILVA
  • Resíduos culturais de algodão naturalmente colorido para produção de biocombustíveis e aromáticos renováveis

  • Orientador : RENATA MARTINS BRAGA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCUS ANTONIO DE FREITAS MELO
  • RENATA MARTINS BRAGA
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • ALFREDO ISMAEL CURBELO GARNICA
  • BRUNA MARIA EMERENCIANO DAS CHAGAS
  • Data: 21/01/2019

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  • Os resíduos culturais de algodões coloridos são resíduos agrícolas com potencial para produção de energia distribuída. São cultivares muito resistentes às secas, cuja produção nacional pode ser considerada significativa e crescente, sendo biomassas lignocelulósicas com elevada produção de matéria seca/ha/ano. Diante da necessidade de avaliar o potencial energético destes resíduos, o presente trabalho tem como objetivo analisar diferentes cultivares de algodão colorido, produzido pela EMBRAPA algodão, através da caracterização energética e conversão das biomassas em energia através dos processos de pirólise rápida e briquetagem. A caracterização da biomassa foi realizada em termos de análise imediata, composição elementar, teor de hemicelulose, celulose e lignina, densidade aparente, poder calorífico, análise termogravimétrica e espectroscopia na região do infravermelho. Os resultados indicaram um potencial energético significativo, tais como como poder calorífico de aproximadamente 17 MJ/kg e baixo teor de cinzas (6 %), entre outros. A pirólise analítica foi realizada a 500 °C em um micro pirolisador CDS 5200 HP-R da CDS Analytical, conectado a um cromatografo a gás com detecção por espectrometria de massas. Os resultados da composição dos vapores condensáveis da pirólise convencional indicaram a presença de compostos oxigenados de diferentes grupos orgânicos, tais como aldeídos, cetonas, fenóis, furanos e éteres, característicos da decomposição de materiais lignocelulósicos. O melhoramento do bio-óleo (upgrading) para viabilizar as propriedades físico-químicas dos vapores condensáveis como combustível e/ou produtos químicos foi realizado através da utilização de 3 catalisadores: ZSM-5 e HZSM-5 em diferentes temperaturas do leito catalíticoTodos os catalisadores utilizados promoveram a formação de monoaromáticos como benzeno e tolueno, especialmente a 500 °C, cujas quantidades destes compostos foram mais expressivas nesta temperatura, com destaque para HZSM-5. As biomassas estudadas analisadas apresentaram características energéticas favoráveis para aplicação em processos termoquímicos, sendo aplicadas também no processo de briquetagem utilizando uma máquina piloto para confecção de briquetes em escala laboratorial de marca O&C do Brasil – Automation Hydraulics. Os resultados indicaram uma alta densidade energética e boa resistência mecânica (9 kN/mm2) dos briquetes produzidos, com destaque para aqueles formados a partir da mistura de cascas e hastes de algodão. Por fim, foi concluído que os restos culturais de algodão colorido podem ser utilizados no processo de pirólise rápida, especialmente no processo de pirólise rápida catalítica, podendo ser uma ótima fonte de matéria prima renovável para a indústria química, bem como, para subsidiar a matriz energética nacional.


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  • The crop residues of colored cottons is agricultural waste with the potential for distributed energy production. They are very resistant to drought cultivars, with national production which can be considered significant and growing, being lignocellulosic biomasses with high dry matter/ha/year production. Given the need to evaluate the energy potential of these residues, the present work has the objective of analyzing different cotton cultivars produced by EMBRAPA cotton through energy characterization and conversion of biomass to energy through the processes of rapid pyrolysis and briquetting. Biomass characterization was performed through an immediate analysis, elemental composition, hemicellulose content, cellulose and lignin, apparent density, calorific value, thermogravimetric analysis and spectroscopy in the infrared region. The results indicated significant energy potential such as high calorific value of 17 MJ/kg and low ash content (6 %), among others. Analytical pyrolysis was performed at 500 °C in a CDS 5200 HP-R CDS Analytical micro pyrolyzer, connected to a gas chromatography with mass spectrometric detection. The results of the condensable vapors composition of conventional pyrolysis indicated the presence of many oxygenated compounds of different organic groups, with aldehydes, ketones, phenols, furans and ethers, being characteristic of the decomposition of lignocellulosic materials. The enhancement of the bio-oil (upgrading) to enable the physico-chemical properties of the condensable vapors as fuel and/or the isolation of certain chemical compounds of these vapors was carried out through the use of three catalysts: commercial ZSM-5 and HZSM-5 at different temperatures of the catalytic bed. All the catalysts used promoted forming monoaromatics such as benzene and toluene, especially at 500 °C, with the quantities of these compounds being most expressive at this temperature, especially HZSM-5. The analyzed biomass presented favorable energy characteristics for application in thermochemical processes, while also being applied in the briquetting process using a pilot machine used to make laboratory-grade briquettes by O & C do Brasil - Automation Hydraulics. The results indicated high energy density and good mechanical resistance (9 kN/mm2) of the produced briquettes, especially those formed from the mixture of bark and cotton rods. Finally, it can be concluded that crop residues of colored cotton can be used in the pyrolysis process, especially in the catalytic pyrolysis process, and can be an excellent source of renewable raw material for the chemical industry, as well as to subsidize the national energy matrix.

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  • MAYARA FELICIANO GOMES
  • Estudo da obtenção e caracterização da quitina e quitosana a partir de residuos de carcinicultura e suas aplicações energéticas sustentáveis.

  • Orientador : CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • CLEONILSON MAFRA BARBOSA
  • FLÁVIA MELO DE LIMA
  • INDIRA ARITANA FERNANDES DE MEDEIROS
  • Data: 04/02/2019

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  • Atualmente uma das grandes preocupações da humanidade são o destino de resíduos industriais e o estudo de alternativas para energias sustentáveis.  Neste  contexto,  a  proposta  deste  trabalho  foi  primeiramente  obter  a  partir  dos descartes  da  carnicicultura, o biopolímero quitina  e  pela  sua  desacetilação  através  de  hidrólise alcalina, foi obtido a quitosana.  As etapas de desmineralização foram realizadas através da desproteinização para obtenção da quitina, e desacetilação para obtenção de quitosana, foram caracterização por difração de raio-X (DRX), fluorescência de raio -X (FRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), termogravimetria (TG), uv visivel e espectroscopia de transforama de Fourier (FTIR), para a confirmação da obtenção de quitina e quitosana com  grau de acetilação de DA  de 70 e 75%, respectivamente. A partir da obtenção dos biopolímeros foi possível a realização da síntese de carbonização hidrotermal que é um processo de baixo custo, de dois precursores renováveis, que são materiais derivados da biomassa (quitina e quitosana) e grafite como um terceiro material utilizado  para obtenção de dois produtos em fase sólida e uma em fase liquida. A fase liquida seria para a formação de pontos quânticos de carbono (CQDs) com aplicação em células solares e fotocatálise, e a fase sólida para a formação de catalisadores heterogêneo para reações de transesterificação de biodiesel. Ambas as fases foram caracterizadas de acordo com necessidades de suas aplicações, obtendo para a fase liquida um CQDs com rendimento quântico de 17,1 % com dopagem em ZnO/CQDs com efeito de fotocatálise satisfatória. E para a fase sólida um catalisador heterogêneo grafite-quitosana obteve de eficiência do processo por cromatografia gasosa  de 36% de conversão. A obtenção de biopolímeros quitina e quitosana é uma ótima solução para as toneladas de resíduos produzidos na indústria de carcinicultura. E a realização da síntese de carbonização hidrotermal para a obtenção de dois produtos, o CQDs e catalisadores grafite-quitosana demonstram grandes alternativas para o uso de energias sustentáveis em fotocatálise e reações de transesterificação.


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  • Currently one of humanity's biggest concerns today is the fate of industrial waste and the study of alternatives to sustainable energy. In this context, the aim of this work was to obtain chitosan from the discards of carniciculture, the biopolymer chitin and it is deacetylation by means of alkaline hydrolysis. The demineralization steps were performed through deproteinization to obtain chitin, and deacetylation to obtain chitosan, were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (FRX), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetry (TG), UV visible and Fourier transformer spectroscopy (FTIR) for confirmation of  obtain  chitin and chitosan with an acetylation degree of DA of 70 and 75%, respectively.. The biopolymers, it was possible to perform the hydrothermal carbonization synthesis, which is a low cost process, of two renewable precursors, which are materials derived from biomass (chitin and chitosan) and graphite as a third material used to obtain two solid phase and liquid. The liquid phase would be for the formation of carbon quantum dots (CQDs) with application in solar cells and photocatalysis, and the solid phase for the formation of heterogeneous catalysts for reactions of transesterification of biodiesel. The phases were characterized according to the needs of their applications obtaining for the liquid phase a CQDs with quantum yield of 17.1% with doping in ZnO / CQDs with photocatalysis property. And for the solid phase a heterogeneous graphite-chitosan catalyst obtained process efficiency by gas chromatography with 36% conversion. Obtaining chitin and chitosan biopolymers is a great solution for the tons of waste produced in the shrimp industry. The realization of hydrothermal carbonization synthesis to obtain two products, the CQDs and graphite-chitosan catalysts demonstrate great alternatives for the use of sustainable energy in photocatalysis and transesterification reactions.

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  • DIEGO OLIVEIRA CORDEIRO
  • AVALIAÇÃO DE CATALISADORES HETEROGÊNEOS OBTIDOS A PARTIR DAS CASCAS DO OVO, PARA SÍNTESE DE BIODIESEL.

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • LUIS FERREIRA DE LIMA
  • MARCIONILA DE OLIVEIRA FERREIRA
  • ROBERTA PEREIRA DA SILVA
  • Data: 11/03/2019

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  • O crescimento gradativo do consumo de energia no mundo vem encadeando preocupações com o esgotamento de fontes energéticas e com o desequilíbrio ambiental devido ao uso predatório de recursos naturais. No mundo, apenas 9% da energia consumida é proveniente de fontes renováveis. Tendo em vista esta alta dependência mundial por energias não renováveis, se fazem necessárias pesquisas para desenvolvimento de novas fontes de energias alternativas. O Biodiesel, biocombustível utilizado para motores do ciclo diesel, está se mostrando como uma das alternativas viáveis para este problema atual. O relatório da REN21 afirma que o biodiesel teve o maior aumento entre os biocombustíveis na última década. Esse crescimento representou 15 vezes o volume de produção de 2002 a 2012. O biodiesel também apresenta, em alguns aspectos, vantagens sobre o diesel de petróleo, tais como: não é tóxico, proveniente de fontes renováveis, ambientalmente inócuos e relativamente biodegradáveis, além de diminuir (durante o processo de combustão) as emissões de gases poluentes, como: partículas de carbono, monóxido de carbono, óxidos sulfúricos e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos. O biodiesel geralmente é obtido através da transesterificação, na qual um mol dos triacilglicerídeos reage com três mols de álcool (metanol ou etanol) para forma três mol de biodiesel e um mol de glicerina. A reação geralmente é catalisada por uma base forte homogênea, NaOH ou KOH. Entretanto o uso de catalisadoreshomogêneos resulta na formação de sabão, dificuldade de separação, geração de efluentes. Devido a estas limitações, surgiu a necessidade de estudar catalisadores heterogêneos para obtenção de biodiesel. O CaO é um catalisador heterogêneo que se destaca pela alta capacidade catalítica e fácil obtenção. Entretanto os resultados catalíticos destes sólidos dependem muito do método de preparação, bem como das condições de reação empregadas. Portanto, o objetivo da pesquisa é desenvolver, analisar e avaliar diversos catalisadores heterogêneos obtidos a partir da casca do ovo calcinado, para produção de biodiesel de soja via metílica. Para obtenção das diferentes amostras de CaO, foram utilizadas três matérias primas (casca de ovo branca e marrom de galinha e CaCO3 comercial) calcinadas em diferentes condições de temperaturas (800 °C, 900°C e 1000°C) e tempo (80, 120 e 160 minutos) sobre uma taxa de aquecimento de 5ºC mim-1. Totalizando 27 amostras. O melhor resultado entre as cascas do ovo foi à amostra de casca branca calcinada a 80ºC em 160 minutos (CB8P16). O CaO apresenta uma desvantagem, sofre reações de reidratação e carbonatação muito facilmente, formando respectivamente Ca(OH)2 e CaCO3. Entretanto, mesmo depois da formação majoritária de CaCO3, se mantem as propriedades e características presentes, como base forte e presença de sítios ativos na superfície, as quais caracterizam como um potencial sólido catalítico para reação de transesterificação. Outro motivo para a manutenção da capacidade catalítica está na formação Ca(OCH3)2, obtido a partir da mistura inicial entre o metanol e o CaO, o qual apresenta características mais catalíticas que CaO, causando um processo chamado de ativação do CaO. A mistura calcinada entre o CaO derivado da casca do ovo de galinha e diatomita, forma wollastonita, que apresenta um melhor desempenho catalítico do que o CaO em algumas condições de reação.


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  • The gradual growth of energy consumption in the world has been linking concerns about the depletion of energy sources and the environmental imbalance due to the predatory use of natural resources. In the world, only 9% of the energy consumed comes from renewable sources. Given this high global dependence on non-renewable energies, research is needed to develop new sources of alternative energy. Biodiesel, a biofuel used for diesel cycle engines, is proving to be one of the viable alternatives to this current problem. The REN21 report states that biodiesel had the largest increase among biofuels in the last decade. This growth represented 15 times the volume of production from 2002 to 2012. Biodiesel also has, in some respects, advantages over petroleum diesel, such as: non-toxic, from renewable sources, environmentally innocuous and relatively biodegradable, in addition to (during the combustion process) emissions of gaseous pollutants such as carbon particles, carbon monoxide, sulfur oxides and polycyclic aromatic hydrocarbons. Biodiesel is usually obtained through transesterification, in which one mole of triacylglycerides reacts with three moles of alcohol (methanol or ethanol) to form three moles of biodiesel and one mole of glycerine. The reaction is usually catalyzed by a strong homogeneous base, NaOH or KOH. However, the use of homogeneous catalysts results in soap formation, separation difficulty, effluent generation. Due to these limitations, the need to study heterogeneous catalysts to obtain biodiesel arose. CaO is a heterogeneous catalyst that stands out for its high catalytic capacity and easy to obtain. However the catalytic results of these solids are highly dependent on the preparation method as well as on the reaction conditions employed. Therefore, the objective of the research is to develop, analyze and evaluate several heterogeneous catalysts obtained from the calcined egg shell, for the production of soybean biodiesel via methyl. To obtain the different CaO samples, three raw materials (white egg shell and chicken brown and commercial CaCO3) calcined at different temperatures (800 °C, 900 °C and 1000 °C) and time (80 °C, 120 and 160 minutes) over a heating rate of 5 ºC mim-1. Totaling 27 samples. The best result among egg shells was the white bark sample calcined at 80 ºC in 160 minutes (CB8P16). CaO has a disadvantage, it undergoes rehydration and carbonation reactions very easily, forming Ca(OH)2 and CaCO3, respectively. However, even after the majority formation of CaCO3, the properties and characteristics present are maintained, as a strong base and presence of active sites on the surface, which characterize as a solid catalytic potential for transesterification reaction. Another reason for the maintenance of catalytic capacity. The initial mixture between methanol and the catalytic solid, forming Ca(CH2)3, which presents more catalytic characteristics than CaO, causing a process called CaO activation. The calcined mixture between CaO derived from chicken hulls and diatomite, forms wollastonite, a compound with similar capacity to CaO precursor

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  • ERINÉIA DA SILVA SANTOS
  • Estudo da lubricidade de sistemas de emulsão/microemulsão para aplicação em fluidos de corte

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • SALETE MARTINS ALVES
  • DAMILSON FERREIRA DOS SANTOS
  • JOAO TELESFORO NOBREGA DE MEDEIROS
  • MARCIANO HENRIQUE DE LUCENA NETO
  • ROBERTA PEREIRA DA SILVA
  • Data: 11/03/2019

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  • O desenvolvimento de novos fluidos de corte constitui um importante campo de atividade científica e tecnológica, uma vez que grande parte dos fluidos contribui para consumo de petróleo, e esta fonte é limitada e não renovável. Recentemente, tem-se estudado sistemas de emulsão como uma alternativa para melhorar as aplicações tribológicas, como fluidos que possuem melhor lubricidade. Desta forma, este trabalho teve como objetivo formular, caracterizar e estudar o desempenho tribológico para emulsões O/A e sistemas de microemulsão A/O, com diferentes tensoativos aniônicos (sabão base) e não-iônicos (polietoxilados de nonilfenol com diferentes graus de etoxilação) para aplicar como fluidos de corte. Foi utilizado óleo vegetal epoxidado para o desenvolvimento dos sistemas de emulsão e microemulsão. Foram determinadas as principais propriedades físico-químicas para as formulações, tais como: densidade, acidez, índice de iodo, índice de oxirano,análise de espalhamento de raios X de pequeno ângulo (SAXS), tamanho de partícula, medidas reológicas e ângulo de contato. Para avaliar o desempenho tribológico dos sistemas, foi utilizado um tribômetro HFRR (High Frequency Reciprocating Rig), que consiste num ensaio de desgaste do tipo esfera plano. Com base nos resultados apresentados, pode-se concluir que as propriedades físico-químicas analisadas são adequadas para o fluido como lubrificante. A menor concentração de tensoativo aniônico (1%) apresentou menores coeficientes de atrito para as emulsões estudadas. As emulsões desenvolvidas com 5% de tensoativo apresentaram maiores valores de coeficiente de atrito e escara de desgaste. Os sistemas de microemulsão apresentam agregados cilíndricos, que contribuíram a maior viscosidade dos sistemas. Quando se comparou o coeficiente de atrito dos sistemas formulados com diferentes tensoativos (NP4EO, NP6EO e NP9.5EO), observou-se que o coeficiente de atrito tende a aumentar nos sistemas de microemulsão um, microemulsão dois, microemulsão três (M1-M3) a medida que houve um aumento no grau de etoxilação e a medida que aumenta a concentração de tensoativo.

     


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  • Development of new cutting fluids constitutes an important field of scientific and technological activity, since most of the fluids are part of the consumption of petroleum source, and this source is limited and not renewable. Recently, emulsion systems have been studied as an alternative to improve tribological applications as fluids that improve lubricity. Thus, this work aimed to formulate, characterize and study the tribological performance for O/A emulsions and A/O microemulsion systems with different anionic surfactants (soap base) and non-ionic nonylphenol polyethoxylates with different degrees of ethoxylation to apply as cutting fluids. Epoxidized vegetable oil was use for the development of emulsion and microemulsion systems. The main physico-chemical properties were determined for the formulations, such as density, acidity, iodo index, oxirane index, small angle X-ray scattering analysis (SAXS), particle size, rheological measurements and contact angle. In order to evaluate the tribological performance of the systems, a High Frequency Reciprocating Rig (HFRR) tribromometer, consisting of a plane type ball wear test. Based on the results presented above, it can be concluded that the physicochemical properties analyzed are suitable for the fluid as lubricants. The lower concentration of anionic surfactant (1%) presented lower coefficients of friction for the studied emulsions. The emulsions developed with 5% surfactant showed higher coefficient of friction and wear rate. The microemulsion systems have cylindrical shapes, in which it contributes to higher viscosity in the systems. When comparing the coefficient of friction in systems formulated with different surfactants NP4EO, NP6EO and NP9.5EO, it was observe that the coefficient of friction tends to increase in the systems (M1-M3) as the degree of ethoxylation increased and as increased the concentration of surfactant.

     

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  • JÉSSICA MARIA DAMIÃO DE ARRUDA CÂMARA
  • Estudo cinético da produção de ramnolipídeo pela Pseudomonas aeruginosa e sua aplicação na recuperação avançada de petróleo

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDREA OLIVEIRA NUNES
  • ANITA MARIA DE LIMA
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • FRANCISCO KLEBSON GOMES DOS SANTOS
  • MAGNA ANGELICA DOS SANTOS BEZERRA SOUSA
  • Data: 22/07/2019

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  • Os biossurfactantes apresentam uma alternativa ao uso dos surfactantes sintéticos, principalmente quando se leva em consideração suas vantagens de maior biodegradabilidade, maior estabilidade e menor toxicidade. Dentre estes, o ramnolipídeo, produzido pela Pseudomonas aeruginosa, configura-se como um dos mais interessantes biossurfactantes, devido aos seus rendimentos elevados e sua aplicabilidade na recuperação avançada de petróleo. Entretanto, sua aplicação em larga escala tem sido um desafio para as empresas, uma vez que os custos de produção são elevados, por causa, principalmente, dos processosdownstream de purificação. Diante disso, neste trabalho a produção de ramnolipídeo por uma cepa de Pseudomonas aeruginosa foi investigada e otimizada. Foi utilizado o planejamento Plackett-Burman, para selecionar as variáveis que afetavam significativamente o rendimento da produção do biossurfactante, e o planejamento Composto Central, para otimizar a produção de ramnolipídeo. Posteriormente, foi realizada a modelagem cinética, no qual foram testados quatro modelos não-estruturais, e os parâmetros foram otimizados através do Algoritmo Genético e discretização numérica pelo método de Runge-Kutta. O biossurfactante produzido foi caracterizado e avaliado quanto a sua capacidade de ser utilizado na recuperação melhorada por microrganismo (MEOR), por fim, foi investigada a influência da etapa de purificação na habilidade do ramnolipídeo de aumentar a produção de óleo após o processo de recuperação convencional. Os resultados obtidos mostraram que os valores ótimos de temperatura, pH, razão carbono/nitrogênio, concentração de glicerol e tempo (variáveis selecionadas pelo planejamento experimental estatístico) são, respectivamente, 30,17°C, 7,37, 32,35, 9.36% v/v e 10,26 dias. O biossurfactante produzido também apresentou uma taxa de emulsificação, aproximadamente 67% para o n-hexano e 69% para o petróleo, e uma capacidade de reduzir a tensão superficial da água de 72 para 35,26 mN/m a uma c.m.c. de 127 mg/L. Além disso, o ramnolipídeo também apresentou uma boa estabilidade para amplas faixas de pH e salinidade. Essas características o configuraram adequado para a aplicação em MEOR. Os parâmetros cinéticos, de quatro modelos não-estruturados, para os dados experimentais de quatro curvas de produção de ramnolipídeo foram otimizados pelo método do algoritmo genético e o principal resultado demonstrou que o modelo de Monod é o que melhor prediz os dados, com valores de µmáx igual a 0,06 h-1, KS igual a 50,8 g/L, YX/S igual a 0,43 g/g e YP/X igual a 0,017 g/g. Os testes de recuperação avançada demonstrou que o ramnolipídeo pode recuperar óleo de forma eficiente, obtendo o melhor resultado para uma concentração de biossurfactante de 100% acima da c.m.c. e petróleo com grau API de 21,90, o qual foi possível atingir uma recuperação total de 50,45±0,79%, do qual 11,91±0,39% corresponde ao MEOR. Além disso, foi evidenciado que a biodegradabilidade do ramnolipídeo não representou uma desvantagem e que maiores investimentos em processos de purificação para o bissurfactante podem não ser necessários, uma vez que este manteve sua capacidade em aumentar o fator de óleo recuperado, mesmo após dois meses de sua produção. Com relação aos testes com o ramnolipídeo não-purificado, este apresentou maiores fatores de recuperação, quando comparado com o purificado, para os três tipos de óleo estudados.


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  • The biosurfactants displays an alternative to the use of synthetic surfactants, especially when considering their advantages of less toxicity, greater biodegradability and stability. Among these biosurfactants, the rhamnolipid, produced by Pseudomonas aeruginosa, has been presenting itself as one of the most notable biosurfactants as a result of its high performance and applicability in advanced petroleum recovery. However, the large scale application of rhamnolipids has been a challenge to companies since the costs of production are high, due to, mainly, the downstream purification process. Therefore, in this study the production of  rhamnolipid by a strain of Pseudomonas aeruginosa was investigated and optimized. The Plackett-Burman design was used to select the variables that affect significantly the production yield of the biosurfactant and the Central Composite design was used to optimize the rhamnolipid production. Afterwards, the kinetic modeling was performed, in which four non-structural models were tested, and the parameters were optimized through the genetic algorithm and the numeric discretization by the Runge-Kutta method. The biosurfactant produced was characterized and evaluated regarding its capacity of being used in the Microbial Enhanced Oil Recovery (MEOR), finally, the influence of the purification stage was investigated in the rhamnolipidability to increase oil production after the convencional recovery process. The results indicated that the optimal values of temperature, pH, carbon/nitrogen rate, glycerol concentration and time (variables selected through the statistical experimental design) are, respectively, 30.17°C, 7.37, 32.35, 9.36% (v/v) and 10.26 days. The biosurfactant produced also presented a excellent emulsification rate, approximately 67% for the n-hexane and 69% for the petroleum, and a capacity of reducing the water superficial tension from 72 to 35.26 mN/m in a c.m.c of 127 mg/L. Furthermore, the rhamnolipid also presented a good stability to wide ranges of pH and salinity. Such characteristics configured the rhamnolipid as a good candidate to the application in MEOR. The kinetic parameters, of four non-structural models, for the experimental data of four rhamnolipid production curves were optimized by the genetic algorithm method and the main result demonstrated that the Monod model is the best predicting the data, with values of  µmáx equal to 0.06 h-1, KS equal to 50.8 g/L, YX/S equal to 0.43 g/g and YP/X equal to 0.017 g/g. At last, with the tests of advanced recovery, it was demonstrated that the rhamnolipid can efficiently recover the oil, obtaining the best result for a biosurfactant concentration 100% above the c.m.c and petroleum with a API Gravity of 21.90, which was able to achieve a total recovery of 50.45±0.79%, of which 11.91±0.39% corresponds to the MEOR. Moreover, it was evidenced that the biodegradability of the rhamnolipid did not represent a desavantage and that bigger investments in purification processes for the biosurfactant would be dispensable, since the biosurfactant was able to maintain its ability of increasing the oil recovered factor, even after two months of production. Also, the non-purificated rhamnolipid presented higher recovery factors when compared with the purificated, for all three types of oils studied.

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  • MILLENA CRISTIANE DE MEDEIROS BEZERRA JÁCOME
  • Uso do resíduo industrial de mangaba (Hancornia speciosa Gomes) para obtenção de produtos biotecnológicos.

  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DE ARAÚJO PADILHA
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • FRANCINALDO LEITE DA SILVA
  • FRANCISCO CANINDE DE SOUSA JUNIOR
  • NATHALIA KELLY DE ARAUJO
  • SÉRGIO DANTAS DE OLIVEIRA JÚNIOR
  • Data: 09/08/2019

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  • Atualmente, a busca pelo uso integral de materiais lignocelulósicos é necessária na atenção ao meio ambiente, bem como na redução de custos e na valorização dessa matéria-prima. Entre esses materiais estão os resíduos agroindustriais amplamente empregados para a obtenção de diversos produtos como o óleo, extratos, enzimas, entre outros. Este estudo investiga o uso do resíduo despolpado de mangaba (Hancornia speciosa Gomes) que foi caracterizado, destacando-se o seu teor de óleo, e utilizando-o como substrato para a produção de enzimas (lipases, pectinases e poligalacturanases (PG)) por fermentação em estado sólido (FES) utilizando o fungo filamentoso Aspergillus niger IOC 4003. O resíduo de mangaba e seus extratos etanólicos foram avaliados quanto aos aspectos físico-químicos e bioativos, destacando-se principalmente, o teor de fenólicos totais e a capacidade antioxidante. Dentre as enzimas avaliadas, a poligalacturonase foi submetida à ensaios de estabilidade sob diferentes condições de temperatura e pH e aplicada na concentração de 1,0% no processo de clarificação do suco de mangaba. Destaca-se que o resíduo pós-fermentação foi usado para extração de lignina que foi aplicada na obtenção de biofilme de quitosana, avaliando-se a capacidade antioxidante destes bem como sua capacidade para aumentar o tempo de prateleira de mamão papaia (Carica papayaapós recobrimento. Os resultados mostraram que resíduo de mangaba possui atividade antioxidante com concentrações de compostos fenólicos totais de 564,1 ± 0,047 mg de equivalente de ácido gálico/g de óleo extraído e Atividade Antioxidante Total - TCA de 95,46 ± 1,58 mg de equivalente de ácido ascórbico/g de resíduo. Além disso, por FES foi possível produzir de lipases (50,11 ± 0,02 U/g), pectinases (0,45 ± 0,01 U/g) e poligalacturonases (76,32 ± 0,11 U/g). O extrato apresentou estabilidade à atividade de PG acima de 80% para temperaturas de 20 e 25 ° C, mantendo este nível de atividade por até 1 hora. No entanto, com redução significativa em temperaturas superiores a 40 °C. Em relação ao pH, a atividade da PG foi consideravelmente reduzida em pH alcalino e, em pH 4 e 5, a PG manteve sua atividade relativa acima de 50% por até 120 minutos. Quando aplicado com carga enzimática de 1,0 U/mL o extrato enzimático apresentou resultados satisfatórios no processo de clarificação do suco de mangaba permitindo uma redução de 34% na turbidez e 11% de viscosidade. Os biofilmes de quitosana a 2% adicionados com 0,1 % e 0,05% (m/m) de lignina alcalina apresentaram atividade antioxidante, com base na captura do radical DPPH. As frutas recobertas com as soluções filmogênicas tiveram seus tempos de prateleira aumentados. Dessa forma, o resíduo de mangaba apresenta-se como matéria-prima de baixo custo e com potencial para a produção de produtos biotecnológicos de interesse para a sociedade.


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  • Currently, the search for the integral use of lignocellulosic materials is necessary in the attention to the environment, as well as in the reduction of costs and valorization of this raw material. Among these materials are agro-industrial waste widely used to obtain various products such as oil, extracts, and enzymes, among others. This study investigates the use of the characterized mangaba waste (Hancornia speciosa Gomes), highlighting its oil content, and using it as a substrate for the production of enzymes (lipases, pectinases and polygalacturanases (PG)). Solid-state fermentation (FES) using the filamentous fungus Aspergillus niger IOC 4003. Mangaba residue and its ethanolic extracts were evaluated for physicochemical and bioactive aspects, especially the total phenolic content and antioxidant capacity. Among the evaluated enzymes, polygalacturonase was submitted to stability tests under different temperature and pH conditions and applied at a concentration of 1.0% in the clarification process of mangaba juice. It is noteworthy that the post-fermentation residue was used for lignin extraction that was applied to obtain chitosan biofilm, evaluating their antioxidant capacity as well as their capacity to increase the shelf life of papaya (Carica papaya) after coating. The results showed that mangaba residue has antioxidant activity with total phenolic compound concentrations of 564.1 ± 0.047 mg gallic acid equivalent / g extracted oil and Total Antioxidant Activity - TCA of 95.46 ± 1.58 mg equivalent of ascorbic acid / g residue. Furthermore, by FES it was possible to produce lipases (50.11 ± 0.02 U / g), pectinases (0.45 ± 0.01 U / g) and polygalacturonases (76.32 ± 0.11 U / g). The extract showed stability to PG activity above 80% for temperatures of 20 and 25 ° C, maintaining this activity level for up to 1 hour. However, with significant reduction at temperatures above 40 ° C. In relation to pH, PG activity was considerably reduced at alkaline pH and, at pH 4 and 5, PG kept its relative activity above 50% for up to 120 minutes. When applied with enzymatic load of 1.0 U / mL, the enzymatic extract presented satisfactory results in the clarification process of mangaba juice allowing a 34% reduction in turbidity and 11% viscosity. The 2% chitosan biofilms added with 0.1% and 0.05% (w / w) alkaline lignin showed antioxidant activity, based on the capture of the DPPH radical. The fruits coated with filmogenic solutions had their shelf times increased. Thus, mangaba waste is presented as a low cost raw material with potential for the production of biotechnological products of interest to society.

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  • ALFREDO JOSÉ FERREIRA DA SILVA
  • Adsorção dos íons de cobre usando pó da palha da carnaúba e bentonita:  estudo cinético, termodinâmico e de equilíbrio.

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • FRANCISCO KLEBSON GOMES DOS SANTOS
  • FRANCISCO WENDELL BEZERRA LOPES
  • LUIS FERREIRA DE LIMA
  • ROBERTA PEREIRA DA SILVA
  • Data: 23/08/2019

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  • A toxidade, não biodegradabilidade e a bioacumulação apresentados pelos efluentes industriais contendo metais pesados tem se tornado uma profunda preocupação ambiental. Diante deste fato, já existem várias  técnicas de tratamentos com a finalidade de remover os  metais pesados dos efluentes industriais, porém elas apresentam algumas  desvantagens, tais como, ineficiência no tratamento,  alto custo, utilização de produtos químicos no tratamento e problemas com a disposição do lodo formado. A partir desta constatação,  tem havido pesquisas  com  materiais  que possam ser utilizados para suprir estas deficiências, apresentando resultados satisfatório na remoção de metais pesados  no tratamento de efluentes industriais. O pó da palha da carnaúba e a bentonita nas suas formas naturais e modificadas foram utilizadas como adsorventes,   com objetivo de remover o cobre em solução aquosa. Os experimentos foram  realizados a partir da avaliação da influência das   variáveis  pH, tempo de contato,  massa  do adsorvente, concentração inicial do metal, efeitos de ligantes e co-íons na eficiência de remoção do metal  e  capacidade de regeneração  do adsorvente. A partir dos dados experimentais,  foi  possível  o estudo cinético, termodinâmico e de equilíbrio do processo de adsorção.  Foram também   realizados análises de FTIR, BET, FRX, DRX e  Potencial zeta  com intuito de  caracterizar os materiais utilizados no processo de  adsorção  e assegurar a eficiência de suas modificações. No estudo  cinético, todos os adsorventes se ajustaram ao modelo cinético de pseudo segunda ordem e  observou-se que de uma maneira geral,  os adsorventes utilizados apresentarem uma cinética rápida, em que o PPC, PPCTB, BNAT, BSOD atingiram o tempo de equilíbrio  em  5, 25, 100  e 100 minutos, respectivamente.  O estudo de equilíbrio mostrou que os dados experimentais dos adsorventes estudados se ajustaram ao modelo de Langmuir. A capacidade máxima de adsorção do  PPC, PPCTB, BNAT, BSOD foram 8,48, 21,97, 12,92 e 24,51 mg/g, respectivamente.   Os  estudos mostraram que apesar dos  materiais terem  uma  baixa área superficial, eles apresentavam outras características positivas,  como no  caso o PPC e PPCTB que  com grupos funcionais (hidroxila e carbonila)  promoveram uma maior interação com o cobre,  e o  BETNAT e BETSOD com   boa capacidade de troca catiônica. Os parâmetros temodinâmicos obtidos nos experimentos de adsorção mostraram que  para o  PPCTB, BNAT, BSOD  o processo foi  não espontâneo e endotérmico, Já para PPC o processo foi espontâneo e exotérmico.  No  estudo de dessorção e regeneração das bentonitas natural e sódica foram necessário 4 ciclos de adsorção e dessorção. A eficiência  de dessorção dos íons  de cobre usando  a argila sódica e a natural foi reduzida do primeiro para o último ciclo de 69,47% para 41,33% e de 48,36% para 22,46%, respectivamente.


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  • The toxicity, non-biodegradability and bioaccumulation presented by industrial effluents containing heavy metals has become a deep environmental concern. Given this fact, there are already several treatment techniques to remove heavy metals from industrial effluents, but they have some disadvantages, such as inefficiency in treatment, high cost, use of chemicals in the treatment and problems with the disposal of waste. sludge formed. From this finding, there has been research with materials that can be used to overcome these deficiencies, presenting satisfactory results in the removal of heavy metals in the treatment of industrial effluents. Carnauba straw dust and bentonite in their natural and modified forms were used as adsorbents to remove copper in aqueous solution. The experiments were performed from the evaluation of the influence of the variables pH, contact time, adsorbent mass, initial metal concentration, effects of binders and co-ions on the metal removal efficiency and adsorbent regeneration capacity. From the experimental data, it was possible the kinetic, thermodynamic and equilibrium study of the adsorption process. FTIR, BET, FRX, XRD and Potential zeta analyzes were also performed to characterize the materials used in the adsorption process and to ensure the efficiency of their modifications. In the kinetic study, all adsorbents adjusted to the pseudo second order kinetic model and it was observed that, in general, the adsorbents used presented a fast kinetics, in which PPC, PPCTB, BNAT, BSOD reached equilibrium time. 5, 25, 100 and 100 minutes, respectively. The equilibrium study showed that the experimental data of the adsorbents studied supported the Langmuir model. The maximum adsorption capacity of PPC, PPCTB, BNAT, BSOD were 8.48, 21.97, 12.92 and 24.51 mg/g, respectively. Studies showed that although the materials had a low surface area, they had other positive characteristics, such as PPC and PPCTB with functional groups (hydroxyl and carbonyl) with good interaction capacity, and BETNAT and BETSOD with good exchange capacity cationic. The thermodynamic parameters obtained in the adsorption experiments showed that for PPCTB, BNAT, BSOD the process was non-spontaneous and endothermic, whereas for PPC the process was spontaneous and exothermic. In the desorption and regeneration study of natural and sodium bentonites, 4 cycles of dsorption and desorption were required. The desorption efficiency of copper ions using sodium and natural clay decreased from the first to the last cycle from 69.47% to 41.33% and from 48.36% to 22.46%, respectively.

     

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  • SUZARA RAYANNE DE CASTRO SENA
  • Avaliação de Ésteres Etílicos como Aditivo à Gasolina

  • Orientador : CAMILA GAMBINI PEREIRA COURTIAL
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CAMILA GAMBINI PEREIRA COURTIAL
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • ERINÉIA DA SILVA SANTOS
  • KATHERINE CARRILHO DE OLIVEIRA DEUS
  • MANOEL REGINALDO FERNANDES
  • Data: 26/08/2019

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  • Esse estudo teve como objetivo avaliar a aplicação do octanoato de etila ou oleato de etila, em diferentes concentrações, como aditivos à gasolina a partir de análises de caraterização, consumo em motor ciclo Otto e efeito dos aditivos sobre a lubricidade do combustível. As análises de pressão de vapor, curva de destilação e corrosividade apresentaram valores exigidos pela legislação. Em relação ao estudo reológico, o modelo que melhor se ajustou aos valores experimentais dos sistemas gasolina+éster foi o de Oswald de Waele, que também foi o modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais da gasolina pura. Ambos os ésteres aumentaram a densidade da mistura com o aumento da sua concentração na gasolina. Os resultados obtidos de poder calorífico dos combustíveis foram melhores quando comparados com resultados da literatura para outros aditivos oxigenados. Através de medidas dos índices de octanagem MON (Motor Octane Number) e RON (Research octane number) verificou-se que a octanagem das formulações contendo octanoato de etila foi superior ao comparar com as formulações contendo oleato de etila. Os ensaios de lubricidade foram realizados em uma máquina de HFRR (High Frequency Reciprocating Test Rig). Os valores de WSD (Wear Scar Diameter) diminuíram com o aumento da concentração do éster na mistura. A resistência do filme lubrificante apresentou valores acima de 85% para formulações com concentração de éster em 10% e 15%. Já as análises de consumo dos combustíveis foram realizadas em motor ciclo Otto de 4 tempos, em que manteve-se a rotação em 4400 rpm e variou-se a potência de 3 kW a 12 kW, com intervalos de 3 kW para obtenção das curvas de consumo horário e consumo especifico. Mesmo os ésteres tendo poder calorífico menor, obteve-se o consumo horário semelhante ao da gasolina pura. Em relação ao consumo específico, ao aumentar a potência teve-se uma melhor conversão da massa de combustível queimada em energia. Os resultados também mostraram que o octanoato de etila apresenta melhores características para ser adicionado na gasolina quando comparado ao oleato de etila.



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  • The objective of this study was to evaluate the application of ethyl octanoate and ethyl oleate in different concentrations as gasoline additives based on characterization analyzes, consumption in Otto cycle engine and the effect of additives on fuel lubricity. The analysis results of vapor pressure, distillation curve and corrosiveness were within the values required by Brasilian legislation. In relation to the rheological study, the Oswald de Waele model best fitted the experimental values of the gas + ester systems, which was also the model that best fitted the experimental data for pure gasoline data. Both esters increased the density of the fuel with increasing their concentration in gasoline. The results for heat of combustion of the obtained fuels were better than results reported in the literature for other oxygenated additives. Through measurements of the octane number MON (Motor Octane Number) and RON (Research octane number) it was found that the octane of the ethyl octanoate containing formulations was higher when compared to the formulations containing ethyl oleate. The lubricity tests were carried out using a HFRR (High Frequency Reciprocating Test Rig) equipment. The WSD (wear scar diameter) values have decreased as the esters proportions have increased in the samples. The percentage of lubricant film presented values above 85% for formulations with 10% and 15% ester concentration. The values of the coefficient of friction have shown a similar behaviour, they have decreased as the esters fractions have increased. The analyzes of fuel consumption were performed using a Otto cycle engine four-stroke, in which the rotation was conserved at 4400 rpm and wheel power varied from 3 kW to 12 kW, with intervals of 3 kW to obtain hourly fuel consumption curves and brake specific fuel consumption. Even esters having lower heat of combustion, hourly fuel consumption was similar to pure gasoline (type A). In relation to the brake specific fuel consumption, increasing the wheel power had a better conversion of the mass of fuel burned into energy. The results also showed that ethyl octanoate presents better characteristics to be added in gasoline when compared to ethyl oleate.


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  • GISELLE KALLINE GOMES CARVALHO BARROS
  • FLOCULAÇÃO IÔNICA ATRAVÉS DE TENSOATIVOS ANIÔNICOS NA REMOÇÃO DE COBRE E CORANTES

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • FRANCISCO WENDELL BEZERRA LOPES
  • LINDEMBERG DE JESUS NOGUEIRA DUARTE
  • DAMILSON FERREIRA DOS SANTOS
  • RICARDO PAULO FONSECA MELO
  • Data: 30/08/2019

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  • A presença de metais pesados e corantes em águas residuais industriais é perigosa e muito tóxica para os ecossistemas e a vida humana, especialmente presentes em níveis acima do limite permitido. Ambos os poluentes possuem resistência a biodegradação, causando sérios danos aos organismos vivos e atividades fotossintéticas. Portanto, faz-se necessária a utilização de métodos de tratamentos que consigam remover tais poluentes a níveis aceitáveis antes do seu descarte. O uso de tensoativos pode ser uma alternativa viável na remoção desses poluentes. Neste trabalho utilizou-se a floculação iônica na remoção de íons cobre por hexadecanoato de sódio, através de uma abordagem inovadora do processo, identificando o ponto de Krafft como fator limitante para que a floculação iônica aconteça. Avaliou-se os parâmetros termodinâmicos e fez-se um planejamento experimental do processo de remoção de íons cobre. Foi possível remover em torno de 95% dos íons cobre utilizando uma proporção molar tensoativo/metal de 2, pH de 4,6 e temperatura de 60°C. Estudou-se também o uso do tensoativo aniônico sabão base na remoção de corantes iônicos. Foi avaliado o uso desse tensoativo no processo de remoção por precipitação, floculação iônica e em um processo combinando a floculação iônica com a extração líquido-líquido. A adição de tensoativo ao processo de extração líquido-líquido aumentou a eficiência de remoção de 26% para 91%. Carboxilatos de diferentes comprimentos de cadeia foram utilizados na remoção do corante Acid Red 57 por floculação iônica, e observou-se que o percentual de corante removido e as propriedades interfaciais sofriam influência tanto do comprimento da cadeia do tensoativo, quanto da forma micelar. Além disso, um estudo de sistemas contendo micelas mistas, formadas pela mistura binária do dodecanoato de sódio e hexadecanoato de sódio, foi realizado a partir da determinação da composição micelar e das propriedades interfaciais. A variação da composição molar da mistura influenciou diretamente na composição molar da micela, nos parâmetros de superfície e na forma da micela. Aumentando-se a quantidade do tensoativo de maior cadeia a micela passou da forma lamelar para forma cilíndrica.


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  • The presence of heavy metals and dyes in industrial wastewater is dangerous and very toxic to the ecosystem and human life, especially at levels above the allowed limit. Both pollutants have resistance to biodegradation, causing serious damage to living organisms and photosynthetic activities. Therefore, it is necessary to use treatment methods that can remove these pollutants to acceptable levels. The use of surfactants may be a viable alternative in the removal of these pollutants. In this work, ionic flocculation was used to remove copper ions by sodium hexadecanoate, through an innovative process approach, identifying the Krafft point as a limiting factor for ionic flocculation occurs. Thermodynamic parameters were evaluated and a statistical design of the copper ion removal process was made. About 95% of the copper ions could be removed using a surfactant/metal molar ratio of 2, pH 4.6 and temperature 60 ° C. The use of the anionic surfactant soap base in the removal of ionic dyes was also studied. The use of this surfactant in the process of precipitation removal, ionic flocculation and in a process combining the ionic flocculation with the liquid-liquid extraction was evaluated. The addition of surfactant to the liquid-liquid extraction process increased the removal efficiency from 26% to 91%. Carboxylates of different chain lengths were used to remove Acid Red 57 by ionic flocculation, and it was observed that the percentage of dye removed and the interfacial properties were influenced by both the chain length of the surfactant and the micellar shape. In addition, a study of mixed micelles systems, formed by the binary mixture of sodium dodecanoato and sodium hexadecanoate, was performed from the determination of micellar composition and interfacial properties. The variation of the molar composition of the mixture directly influenced the molar composition of the micelle, surface parameters and micelle shape. By increasing the amount of the longer chain surfactant the micelle changed from lamellar form to cylindrical form.

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  • JULIANA LEAO MAIA
  • MICROENCAPSULAÇÃO DO EXTRATO DO JAMBO VERMELHO (Syzygium malaccense L) UTILIZANDO SPRAY DRYER E LIOFILIZADOR

  • Orientador : CAMILA GAMBINI PEREIRA COURTIAL
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA LUCIA DE MEDEIROS LULA DA MATA
  • CAMILA GAMBINI PEREIRA COURTIAL
  • KATHERINE CARRILHO DE OLIVEIRA DEUS
  • KATIA CRISTINA BORGES
  • ROGERIA HELEN LIMA VIDAL
  • Data: 30/09/2019

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  • O jambeiro vermelho é encontrado na região Nordeste do Brasil e o pouco conhecimento sobre a composição dos seus frutos, os quais poderão ter suas propriedades melhor exploradas, motivou este estudo. Dentre os antioxidantes de origem natural, as antocianinas são corantes responsáveis pelas colorações vermelho-azulada de uma grande variedade de vegetais. É observado um crescente interesse no seu uso pela indústria alimentícia, porém sua vulnerabilidade a fatores ambientais faz com que seja necessário o processamento a fim de torná-las estáveis. Nesse sentido, a secagem por atomização, é aplicável e o spray dryer tem se mostrado eficaz neste processo. O objetivo deste trabalho foi realizar ensaios de secagem do extrato da casca do jambo em spray dryer e liofilizador e, analisar o produto obtido, através das análises físico químicas, de imagens e de tamanho de partículas, procedendo-se à quantificação dos compostos bioativos, a fim de comprovar a preservação dos antioxidantes e proceder um estudo preliminar sobre a possibilidade de encapsulação destes.



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  • The Malay apple tree is found in the Northeast region of Brazil and the little knowledge about the composition of its fruits, which may have their properties better explored, motivated this study. Among naturally occurring antioxidants, anthocyanins are dyes responsible for the bluish-red coloration of a wide variety of vegetables. There is a growing interest in its use by the food industry, but its vulnerability to environmental factors makes processing necessary to make them stable. In this sense, spray drying is applicable and the spray dryer has been shown to be effective in this process. The objective of this work was to perform drying tests of jambo bark extract in spray dryer and lyophilizer and to analyze the product obtained through physical chemical analysis, images and particle size, proceeding to the quantification of bioactive compounds. in order to prove the preservation of antioxidants and to carry out a preliminary study on their possible encapsulation.
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  • SUZIANI CRISTINA DE MEDEIROS DANTAS SOARES
  • SECAGEM DAS POLPAS DE ACEROLA (Malpighia emarginata DC) E GOIABA (Psidium guajava L.) EM LEITO DE JORRO: EFEITOS DA ADIÇÃO DO LEITE E DA PROTEÍNA DO LEITE NO DESEMPENHO DO PROCESSO E CARACTERIZAÇÃO DO PRODUTO EM PÓ

  • Orientador : MARIA DE FATIMA DANTAS DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KATIA CRISTINA BORGES
  • MARCELLO MAIA DE ALMEIDA
  • MARIA DE FATIMA DANTAS DE MEDEIROS
  • ODELSIA LEONOR SANCHEZ DE ALSINA
  • THAYSE NAIANNE PIRES DANTAS
  • Data: 07/10/2019

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  • Neste trabalho estudou-se secagem das polpas de acerola e de goiaba tendo como adjuvante o leite bovino (em pó e reconstituído em água) e a proteína concentrada do soro do leite, visando-se a obtenção de produtos em pó. As misturas foram processadas em secador de leito de jorro com partículas inertes de polietileno de alta densidade na temperatura de 70 °C, sendo obtidas a cinética de produção de pó e calculados os rendimentos e a eficiência térmica do processo em todos os experimentos. Foram analisadas e avaliadas as características físico químicas das misturas comparativamente às das polpas  puras . Os pós produzidos foram avaliados quanto ao teor de umidade, atividade de água, higroscopicidade , solubilidade, granulometria, composição mineral de superfície e das imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura. Considerando o baixo impacto da secagem por liofilização, os pós produzidos no leito de jorro foram comparados com o pó da  acerola e goiaba puras liofilizadas. Também foi avaliado o impacto do processamento térmico sobre a retenção de ácido ascórbico e concentração de carotenoides nos pós. Conforme os resultados, a produção de pó e o rendimento foi mais alto para as misturas de goiaba (45,21%) do que para as misturas de acerola (23,06%  em média) mas em relação a eficiência térmica os resultados para todos os experimentos, independente da fruta foram compatíveis e com um valor médio de 42,2%. A umidade dos pós liofilizados e das misturas ficaram compreendidos nos intervalos (5,28 a 7,04%) e (6,6 a 8,3%)  para acerola e goiaba, respectivamente. A atividade de água para as misturas de ambas as frutas não sofreu variação significativa, 0,373 em média, registrando-se o menor valor de 0,300 e 0,218 para os pós das polpas puras liofilizadas de acerola e goiaba, respectivamente. Com relação às demais propriedades, os pós se mostram pouco solúveis e higroscópicos, destacando-se a maior solubilidade, higroscopicidade e diâmetro médio das partículas dos pós liofilizados. A adição dos adjunvantes enriqueceu o produto em relação ao teor de cálcio e proteínas, observando-se ainda a maior retenção de ácido ascórbico nas misturas com adição de leite em pó (72,9 e 44,1%) frente a aos pós  obtidos por liofilização ( 58 e 34,3%), para a acerola e goiaba respectivamente. A secagem do leito de jorro mostrou-se uma maneira eficiente de produzir pós à base de acerola e goiaba, utilizando adjuvantes de secagem à base de laticínios. A produção de extratos de frutas secas usando leite como veículo de secagem é uma opção interessante para a indústria alimentícia na preparação de laticínios como sorvetes, iogurtes e sobremesas. Além disso, os produtos apresentaram atributos nutricionais e bioativos satisfatórios, combinando a  composição do leite em pó com teor de ácido ascórbico das frutas . Embora a adição de uma concentração baixa (1%) de proteína de soro concentrada não tenha afetado a produção de pós, a fluidodinâmica do processamento do leito de jorro foi favorecida.  Estratégia semelhante pode ser aplicada a diferentes polpas de frutas e também representa uma alternativa de processamento possível para resíduos de frutas.


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  • The drying of acerola and guava pulp was studied in this work with bovine milk (powder and reconstituted in water) and concentrated whey protein as adjuvant, aiming the production of powders. The mixtures were processed in spouted bed dryer with high density inert particles of polyethylene at 70 °C. The dust production kinetics was obtained and the yield and the thermal efficiency of the process were calculated for all experiments. The physico-chemical properties of mixtures were evaluated and compared to pure pulps. Produced powders were evaluated regarding their moisture content, water activity, hygroscopicity, solubility, particle size, mineral composition of surface and the images obtained by scanning electron microscopy. Considering the low impact of freeze-drying, drying powders produced in spouted bed were compared with freeze dried pure acerola and guava powders. It also evaluated the impact of thermal processing on the retention of ascorbic acid and concentration of carotenoids in the powder. According to the results, the powders production and the yield was higher for mixtures of guava (45.21%) than for mixtures of acerola (23.06% on average) but in relation to thermal efficiency the results, for all the experiments regardless the fruit, were compatible and with an average value of 42.2%. The moisture of the freeze-dried powders and mixtures were between 5.28 to 7.04% for acerola and, 8.3% to 6.6% to guava. The water activity of both fruits mixtures did not suffered significant variation, 0.373 on average, registering the lowest value of 0.300 and 0.218 for freeze-dried powders of pure pulp of acerola and guava, respectively. Regarding other properties, they were poorly soluble and hygroscopic, highlighting the greater solubility, hygroscopicity and average diameter of particles of the lyophilized powders. The addition of adjuvants enriched the product in relation to calcium and protein content, noting the greater retention of ascorbic acid in mixtures with addition of dried milk (72.9 and 44.1%) when compared to powders obtained by freeze-drying (58 and 34.3% for acerola and guava respectively. Spouted bed drying was an effective way to produce acerola and guava based powders, using dairy products as drying adjuvants. The production of dried fruit extracts using milk as adjuvant is an interesting option for the food industry in the preparation of dairy products such as ice cream, yoghurts and desserts. In addition, the products presents satisfactory nutritional and bioactive attributes, with the combination of milk powder composition and the ascorbic acid content of fruit. Although the addition of a lower concentration (1%) concentrated serum protein has not affected the production of powders, the fluid dynamics of the spouted bed processing was favored. Similar strategy can be applied to different fruit pulps and represents a feasible alternative for processing fruit waste.

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  • DANIEL NOBRE NUNES DA SILVA
  • Estudo da extração sólido-líquido para tratamento de cascalho de perfuração usando microemulsão

  • Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AFONSO AVELINO DANTAS NETO
  • ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • KLISMERYANE COSTA DE MELO
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • VANESSA CRISTINA SANTANNA
  • ZILVAM MELO DOS SANTOS
  • Data: 14/11/2019

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  • O desenvolvimento econômico leva ao aumento do consumo de combustíveis fósseis e, consequentemente, a uma crescente geração de resíduos tóxicos ao meio ambiente. O cascalho de perfuração é um desses resíduos, que além de ser altamente tóxico, devido a presença de n-parafina proveniente do fluido de perfuração a ele adsorvido (resíduo classe I – NBR 10004:2004), é também gerado em grande quantidade. Este estudo apresenta uma alternativa ao tratamento de cascalho de perfuração, utilizado atualmente, usando sistemas microemulsionados, visando a remoção da n-parafina e com isso a redução do impacto ambiental. Para isso foi necessária a otimização da extração sólido-liquido entre os sistemas (solventes) e o cascalho. Foram estudadas as variáveis da extração sólido-líquido (solvente, razão solvente/cascalho, velocidade de agitação e tempo de contato) e também a metodologia de extração por ultrassom, usada como melhor extração possível. Para quantificação dos extratos foram usadas análises por cromatografia gasosa com detector de ionização de chama (CG-FID). Os resultados obtidos mostraram que a microemulsão usando o tensoativo L90 (ADT= 83%, C/T= 16% e FO=1%) obteve melhor desempenho com 55,6 % de extração de n-parafina. No estudo da razão microemulsão/cascalho, a razão igual 1,0 obteve-se melhor resultado (55,39% de extração), visto que usando 2,0 a extração foi de 56,32%. Já no estudo com variação da velocidade de agitação foi identificado que quanto maior a velocidade melhor a extração (56,24%), mas foi identificado que em velocidades de agitação baixas ocorre uma redução da extração (46,12%). No parâmetro tempo de contato também foi encontrado um aumento no percentual de extração com o aumento do tempo, alcançando teores maiores de 80% de extração com tempo de 160 minutos, mas com o tempo de 80 minutos já se alcançou percentual de extração de 76%. Conclui-se assim que o uso de sistemas microemulsionados promoveu o tratamento do cascalho em níveis elevados, por extração química, possibilitando uma alternativa viável para tratamento de resíduo e colocá-lo em níveis de contaminantes aceitáveis (6,9% de fluido retido no cascalho - US EPA, 2000).


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  • The wish for economic development is linked to the increased consumption of fossil fuels and consequently a growing generation of toxic waste to the environment. Drill cuttings is one of these wastes, which in addition to being highly toxic, due to the presence of n-paraffin from the drilling fluid adsorbed to it (waste class I - NBR 10004: 2004), is also generated in large quantities. This study presents an alternative to the treatment of drill cuttings (vertical drill cuttings dryer) using microemulsion systems, aiming at the removal of this n-paraffin and thereby reducing environmental impact. For this task it was necessary to study the solid-liquid extraction between the systems (solvents) and drill cuttings. The variables of the solid-liquid extraction (solvent, solvent/drill cuttings ratio, stirring speed and contact time) were studied, as well as the methodology of ultrasonic extraction, used as the best possible extraction. Gas chromatographic analysis with flame ionization detector (GC-FID) was used to quantify the extracts. The obtained results showed that the microemulsion using the L90 surfactant (AP= 83%, C/S=16% e OP=1%) obtained better performance with 55.6% extraction of n-paraffin. In the study of the microemulsion/drill cuttings ratio, the ratio equal 1.0 obtained better result (55.39% extraction), whereas using 2.0 the extraction was 56.32%. In the study with the stirring speed was identified that the higher the speed the better extraction (56.24%), but it was identified that small stirring speed is reduced to extraction (46.12%). In the parameter of contact time an increase in the percentage of extraction with the increase of the time was also found, reaching levels higher than 80% of extraction with time of 160 minutes, but with time of 80 minutes has already reached percentage of extraction of 76%. It was concluded that the use of microemulsion systems promoted the treatment of drill cuttings at high levels, for chemical extraction, allowing a viable alternative for waste treatment and placing it at levels of acceptable contaminants (6.9% of fluid retained in the drill cuttings - US EPA, 2000).

    Keywords: solid remediation, solid-liquid extraction, microemulsion, n-paraffin, ultrasonic extraction.

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  • CAMILLA EMANUELLE MENDES ROCHA GURGEL
  • PRODUÇÃO DE PÓ DE BANANA VERDE E MADURA ATRAVÉS DA SECAGEM EM CAMADA DE ESPUMA – OTIMIZAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE PROCESSO E AVALIAÇÃO DO PRODUTO

  • Orientador : MARIA DE FATIMA DANTAS DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KATIA CRISTINA BORGES
  • MARCELLO MAIA DE ALMEIDA
  • MARCIA REGINA DA SILVA PEDRINI
  • MARIA DE FATIMA DANTAS DE MEDEIROS
  • THAYSE NAIANNE PIRES DANTAS
  • Data: 18/11/2019

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  • Estudou-se a secagem das espumas de bananas verde e madura com adição de albumina, considerando como variáveis independentes a concentração de albumina (2,5; 5,0 e 7,5%), temperatura de secagem (60, 70 e 80 °C) e a espessura da camada de espuma (0,8; 1,3 e 1,8 ± 0,02 cm). Os experimentos foram realizados conforme um planejamento experimental fracionário 33, com 2 repetições no ponto central. Investigou-se o efeito da concentração de albumina e do tempo de batimento na densidade e expansão das espumas de banana. Foram plotadas as curvas de secagem e ajustados os modelos de Page e Midilli aos dados experimentais de razão de umidade em função do tempo ao longo de todo o período de secagem e o modelo Fick às do período de taxa decrescente. Avaliou-se o efeito da temperatura (60°C, 70°C, e 80°C) sobre as características físico químicas dos pós resultantes da secagem das espumas com 5% de albumina e espessura de 0,8 cm. Foram determinadas a umidade, o teor de sólidos solúveis, pH, composição centesimal, atividade de água, solubilidade e higroscopiscidade dos pós. O tempo de batimento e a concentração que resultou na maior expansão foram 4 minutos e 5% de albumina. Identificou-se em todas as curvas de secagem um período de taxa constante e outro de taxa decrescente. Os efeitos das variáveis independentes sobre os parâmetros de secagem foram avaliados, observando-se através das análises estatísticas o efeito da temperatura e espessura nas taxas de secagem tanto no período de taxa constante, como na taxa média de secagem considerando os períodos de taxas constante e decrescente. As variáveis de operação apresentaram efeitos significativos sobre a difusividade efetiva, entretanto foram verificados efeitos opostos da concentração de albumina e espessura para as bananas verde e madura. Através da análise da composição centesimal dos pós produzidos a partir da secagem das espumas e das polpas puras liofilizadas, verificou-se o enriquecimento dos produtos em relação à maior concentração de proteínas e sais minerais. Para ambas as frutas os pós resultantes da secagem das espumas e da liofilização apresentaram baixa umidade e atividade de água, não são higroscópicos, observando-se ainda a razoável solubilidade do pó da banana madura frente a da banana verde, concluindo-se que a caracterização dos pós da banana foi satisfatória e está de acordo com as normas brasileiras estabelecidas para produtos agroindustriais. A análise sensorial mostrou que a formulação de uma vitamina com adição de 30% do pó da banana madura e leite não diferenciou em sabor da mistura elaborada com banana in natura e leite.


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  • The drying of green and ripe banana foams with the addition of albumin was studied, considering as independent variables the albumin concentration (2.5, 5.0 and 7.5%), drying temperature (60, 70 and 80 ° C) and the thickness of the foam layer (0.8; 1.3 and 1.8 ± 0.02 cm). The experiments were performed according to a fractional experimental design 33, with 2 repetitions at the central point. The effect of albumin concentration and beating time on the density and expansion of banana foams was investigated. The drying curves were plotted and the Page and Midilli models were adjusted to the experimental data of humidity ratio as a function of time throughout the drying period and the Fick model to the decreasing rate period. The effect of temperature (60 ° C, 70 ° C, and 80 ° C) on the physicochemical characteristics of the powders resulting from drying of the foams with 5% albumin and 0.8 cm thickness was evaluated. Moisture, soluble solids content, pH, centesimal composition, water activity, solubility and hygroscopiscity of the powders were determined. The beat time and concentration that resulted in the greatest expansion were 4 minutes and 5% albumin. In all drying curves, a constant rate and a decreasing rate period were identified. The effects of independent variables on drying parameters were evaluated by observing through statistical analysis the effect of temperature and thickness on drying rates in both the constant rate and average drying rates considering the constant and non-constant rates. decreasing. The operating variables had significant effects on effective diffusivity, but opposite effects of albumin concentration and thickness were observed for green and ripe bananas. Through the analysis of the proximate composition of the powders produced from the drying of the lyophilized foams and pure pulps, the products were enriched in relation to the higher concentration of proteins and mineral salts. For both fruits, the powders resulting from the drying of the foams and the freeze drying showed low humidity and water activity, are not hygroscopic, observing the reasonable solubility of the ripe banana powder against the green banana, concluding that the characterization banana powder was satisfactory and is in accordance with the Brazilian norms established for agroindustrial products. Sensory analysis showed that the formulation of a vitamin with 30% added of the banana powder and milk did not differ in flavor from the mixture made with fresh banana and milk.

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  • IGOR MICAEL ALVES UCHÔA
  • Avaliação de propriedades e emissões atmosféricas de diesel microemulsionado com glicerina.

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • AFONSO AVELINO DANTAS NETO
  • LINDEMBERG DE JESUS NOGUEIRA DUARTE
  • ALCIVAN ALMEIDA EVANGELISTA NETO
  • MANOEL REGINALDO FERNANDES
  • Data: 06/12/2019

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  • Atualmente os combustíveis fósseis derivados do petróleo são amplamente utilizados para geração de energia/trabalho. Uma das principais aplicações é no setor de transportes, sendo utilizado, especialmente, o diesel mineral. O amplo uso deste combustível tem aumentado as emissões de gases poluentes para a atmosfera, como COx, NOx, SOx e fuligem. Esses gases influenciam diretamente no agravamento do efeito estufa, causam chuva ácida e diminuição da qualidade do ar que respiramos. Para reduzir as emissões de SOx para a atmosfera, por exemplo, a concentração de enxofre no diesel mineral brasileiro está atualmente limitada a 10 ppm, de acordo com a Resolução CONAMA 403/2008. Este diesel com ultra baixo teor de enxofre (ULSD) também é requerido em outros países. Outra forma utilizada no Brasil, para a redução das emissões de poluentes atmosféricos é a mistura de 10% em volume de biodiesel ao diesel mineral consumido nos postos de combustíveis. Entretanto, a glicerina (subproduto da produção de biodiesel) tem se tornado um problema para os produtores devido à grande quantidade gerada, onde para cada 100 litros de biodiesel produzido, resultam cerca de 10 kg de glicerina. O processo de tratamento para redução do enxofre, compostos oxigenados e nitrogenados provoca no diesel mineral uma diminuição na lubricidade e a falta de lubricidade afetará o desempenho do motor, como no desgaste acelerado, potência insuficiente, redução da vida útil, causa dissipação de energia por atrito e falha de peças como injetores de combustível e bombas. Diante disso, neste trabalho foram desenvolvidos sistemas combustíveis base diesel mineral ULSD microemulsionados com solução de glicerina e dois tensoativos do tipo nonilfenol etoxilados com 4 EO e 6 EO que fossem capazes de aproveitar o potencial energético da glicerina, promover melhora nas propriedades do diesel e reduzir emissões de poluentes. Primeiramente foi desenvolvido um planejamento experimental fatorial do tipo 23 para identificação das variáveis mais influentes no processo, bem como as faixas de valores ótimos. Foram determinados sete sistemas combustíveis, com a ajuda de um diagrama pseudoternário previamente elaborado, sendo estes: o diesel mineral S10 (branco dos experimentos) e seis formulações com uma concentração fixa de tensoativos de 0.11 g R4/R6 / mL diesel e com quantidades de solução de glicerina 15% adicionadas a cada sistema que variou de 0 a 0.10 g/mL diesel com incrementos de 0.02 g/mL. A análise termogravimétrica sugeriu perfis similares para os diferentes combustíveis formulados sendo que a adição dos tensoativos R4, R6 e solução de glicerina 15% elevaram as temperaturas máximas de decomposição e queima. Todos os sistemas combustíveis microemulsionados apresentaram energias de ativação, calculadas pelo método de Ozawa–Flynn–Wall (OFW), semelhantes entre si e da ordem de 60 kJ/mol e ao comparar com o valor da energia de ativação do diesel mineral S10, foi obtido uma redução de cerca de 6 kJ/mol. A redução na energia de ativação destes sistemas combustíveis sugere uma redução no atraso da ignição, melhoria da queima e redução de emissões quando utilizados em motores. Nos ensaios de lubricidade desenvolvidos no HFRR (Hight Frequency Reciprocating Rig) foi observado como comportamento geral, um aumento da porcentagem de formação do filme lubrificante, uma diminuição do coeficiente de atrito e uma redução da escara formada nas esferas. Sendo os melhores resultados encontrados: o dobro da porcentagem de formação de filme lubrificante, redução de 0,053 no coeficiente de atrito e redução de 187 µm no tamanho da escara formada quando comparamos a formulação com maiores quantidades de aditivos com o diesel mineral S10. Os resultados dos testes de consumo específico para os diferentes combustíveis microemulsionados, realizados em um motor BD 7.0 para velocidade de rotação fixa em 3500 rpm e seis condições de carga de potência, mostram que o aumento da concentração de água e glicerina nos sistemas aumentou o consumo de combustível em uma carga específica mas que esse consumo se torna praticamente igual nas condições de maiores cargas de potência. Já para as analises de emissões dos gases CO, CO2, NOx  e a Temperatura de saída dos gases, foram obtidos como comportamento geral a redução das emissões de CO e aumento das emissões de CO2 e NOx e aumento da temperatura de saída dos gases, quando analisa-se todas as cargas de potência testadas em relação ao diesel mineral S10. Mas para uma análise de cada carga específica, percebe-se o comportamento de redução de emissões de CO, CO2, NOx  e da Temperatura de saída dos gases, sendo obtida na melhor condição uma redução 19%, 5%, 11% e 10,5% respectivamente.


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  • Currently petroleum-based fossil fuels are widely used for power generation and work. One of the main applications is in the transportation sector, especially mineral diesel. The widespread use of this fuel has increased emissions of polluting gases into the atmosphere such as COx, NOx, SOx and soot. These gases directly influence the aggravation of the greenhouse effect, cause acid rain and decrease the air quality we breathe. To reduce SOx emissions to the atmosphere, for example, sulfur concentration in Brazilian mineral diesel is currently limited to 10 ppm, according to CONAMA Resolution 403/2008. This ultra low sulfur diesel (ULSD) is also required in other countries. Another way used in Brazil to reduce emissions of air pollutants is the 10% volume mixture of biodiesel with mineral diesel consumed at gas stations. However, glycerin (a byproduct of biodiesel production) has become a problem for producers due to the large amount generated, where for every 100 liters of biodiesel produced, about 10 kg of glycerine results. The treatment process for sulfur reduction, oxygenated and nitrogenous compounds causes a decrease in lubricity in mineral diesel and lack of lubricity will affect engine performance such as accelerated wear, insufficient power, reduced service life, cause energy dissipation by friction and failure of parts such as fuel injectors and pumps. Therefore, in this work were developed microemulsionated mineral based diesel fuel ULSD systems with glycerine solution and two non Ephenylated ethoxylated surfactants with 4 EO and 6 EO that were able to harness the energy potential of glycerin, promote improvement in diesel properties and reduce emissions. of pollutants. Firstly, an experimental factorial design of type 23 was developed to identify the most influential variables in the process, as well as the optimal value ranges. Seven fuel systems were determined with the aid of a previously elaborated pseudo-ternary diagram, namely: mineral diesel S10 (white of the experiments) and six formulations with a fixed surfactant concentration of 0.11 g R4 / R6 / mL diesel and with quantities of 15% glycerine solution added to each system ranging from 0 to 0.10 g / mL diesel in 0.02 g / mL increments. The thermogravimetric analysis suggested similar profiles for the different formulated fuels and the addition of surfactants R4, R6 and glycerine solution 15% increased the maximum decomposition and burning temperatures. All microemulsion fuel systems presented similar activation energies, calculated by the Ozawa – Flynn – Wall (OFW) method, of the order of 60 kJ / mol and when compared with the activation energy value of mineral diesel S10, A reduction of about 6 kJ / mol is obtained. The reduction in activation energy of these fuel systems suggests a reduction in ignition delay, improved burn and emission reduction when used in engines. In the lubricity tests developed in the HFRR (Hight Frequency Reciprocating Rig) it was observed as general behavior, an increase of the formation of the lubricating film, a decrease of the coefficient of friction and a reduction of the eschar formed in the balls. The best results were: double the percentage of lubricating film formation, 0.053 reduction in the coefficient of friction and 187 µm reduction in the size of the eschar formed when comparing the formulation with higher amounts of additives with the mineral diesel S10. The results of specific consumption tests for the different microemulsed fuels performed on a BD 7.0 engine at a fixed speed of 3500 rpm and six power load conditions show that increasing the water and glycerin concentration in the systems increased the consumption. of fuel at a specific load but this consumption becomes almost equal under the conditions of higher power loads. As for the analysis of CO, CO2, NOx and Gas Exit Gas emissions, the overall behavior was to reduce CO emissions and increase CO2 and NOx emissions and increase the gas exit temperature, when All power loads tested for S10 mineral diesel are analyzed. But for an analysis of each specific load, the behavior of reduction of CO, CO2, NOx emissions and Gas outlet temperature can be observed, being obtained in the best condition a reduction 19%, 5%, 11% and 10, 5% respectively.

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  • MAYARA DE OLIVEIRA LESSA
  • Pirólise Flash de diferentes cultivares do Capim Elefante (Pennisetum purpureum Schum.). 

  • Orientador : MARCUS ANTONIO DE FREITAS MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCUS ANTONIO DE FREITAS MELO
  • RENATA MARTINS BRAGA
  • EMERSON MOREIRA DE AGUIAR
  • JANDUIR EGITO DA SILVA
  • YARA FELICIANO GOMES
  • Data: 16/12/2019

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  • O Capim Elefante (Pennisetum purpureum Schum.), apresenta grande produtividade com capacidade anual de 40 toneladas de matéria seca por hectare, e um rendimento energético até 25 vezes maior que a energia consumida na sua produção. Neste trabalho foi realizado um estudo em diferentes cultivares do Capim Elefante, dentre elas, Pennisetum purpureum Schum. cv. Mott (CEM), Pennisetum purpureum Schum. cv. Roxo (CER) e Pennisetum purpureum Schum. cv. Capiaçu (CEC). As biomassas foram avaliadas em termos de Análise Imediata, Poder Calorífico, Análise Elementar, Composição Estrutural, Análise Termogravimétrica, FRX, DRX e FTIR, bem como a pirólise flash analítica a 600°C em Py-GC/MS e avaliação dos parâmetros cinéticos através da análise térmica. Os parâmetros cinéticos das amostras foram estimados utilizando métodos não-isotérmicos Flynn-Wall e Model Free Kinetics (Vyazovkin) para a faixa de degradação da holocelulose (hemicelulose e celulose) entre 150 à 370 ºC. Os métodos se adequaram bem as amostras de CEM e CER. Porém para o CEC, os modelos com ajuste linear se mostraram pouco confiáveis para descrever os parâmetros cinéticos da amostra. Os compostos voláteis produzidos na pirólise foram principalmente oxigenados, incluindo compostos oxigenados de cadeia curta (C1-C4), furanos, esteres, aldeídos, cetonas e fenóis. De forma geral, os resultados obtidos foram similares para as três biomassas com apenas pequenas variações nos rendimentos dos produtos da pirólise. No entanto, por apresentar maior altura, poder calorífico (16,22 MJ/kg)  maior, menor teor de cinzas e maior teor de voláteis e carbono, o CEC se mostrou como a biomassa mais promissora a ser estudada com finalidade de aplicação energética dentre as demais amostras. 


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  • Elephant Grass (Pennisetum purpureum Schum.) has a high yield with an annual capacity of 40 tons of dry matter per hectare (Woodard & Prine, 1993; Somerville et al., 2010), and an energy yield up to 25 times higher than energy consumed in its production (Collazzo et al. 2017). In this work a study on different cultivars of Elephant Grass (Pennisetum purpureum Schum.) was carried out. The cultivars tested were (Pennisetum purpureum Schum.) cv. Mott (MEG), (Pennisetum purpureum Schum.cv. Roxo (REG) and (Pennisetum purpureum Schum.cv. Capiaçu (CEG). The biomasses were evaluated in terms of Proximate analysis, Calorific Value, Ultimate Analysis, Structural Composition, Thermogravimetric Analysis, FRX, DRX, FTIR, flash pyrolysis at 600 ° C in Py-GC/MS and the evaluation of kinetic parameters by thermal analysis. The kinetic parameters of the samples were evaluated using Flynn-Wall and Model Free Kinetics (Vyazovkin) non-isothermal methods for the degradation range of holocellulose (hemicellulose and cellulose) from 150 to 370 ° C. The methods fit well with the MEG and REG samples. However for CEG, the models with linear fit proved to be unreliable to describe the kinetic parameters of the sample. The volatile compounds produced in pyrolysis were mainly oxygenated, including short chain oxygenated compounds (C1-C4), furans, esters, aldehydes, ketones and phenols. In general, the results obtained were similar for the three biomasses with only small variations in the yields of pyrolysis products. However, because it has a higher growth height, a HHV (16.22 MJ/kg) and one of the highest phenol contents, the CEG proved to be the most promising biomass to be studied for energy application among the other samples.

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  • JOSÉ WAGNER ALVES GARRIDO
  • Estudo de Floculantes Biodegradáveis e Bioadsorventes Derivados Moringa Oleifera como Alternativos para Tratamento de Água Produzida.

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RENATA MARTINS BRAGA
  • ANITA MARIA DE LIMA
  • MAGNA ANGELICA DOS SANTOS BEZERRA SOUSA
  • JANDUIR EGITO DA SILVA
  • MARCELO MENDES PEDROZA
  • Data: 27/12/2019

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  • Na indústria do petróleo, no segmento representado pela extração, o poluente mais relevante, é a água produzida, devido a sua complexa composição química de contaminantes e quantidade gerada, podendo variar de acordo com as condições de solo e localização. O descarte inadequado deste efluente implica em danos ambientais, penalizações e repercussão negativa às empresas produtoras. Nesse contexto, as técnicas de floculação e flotação têm sido bastante empregadas no tratamento deste efluente, no sentido de reduzir o teor de óleos e graxas que estão em suspensão, associando na etapa preliminar a operação de floculação. Com o intuito de melhorar a qualidade final deste efluente, é necessário que se tenha outra etapa de tratamento, que pode ser o uso de processos de adsorção com carvão ativado, o qual vem sendo amplamente estudada, a fim de remover parte da matéria orgânica dissolvida que tem em sua composição hidrocarbonetos monoaromáticos como benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno. Este trabalho propôs realizar o tratamento água produzida sintética com a técnica de floculação/FAD e adsorção por carvão ativado, utilizando floculante natural obtido a partir das sementes da planta Moringa oleifera. Na etapa de floculação/FAD, utilizou diferentes floculantes, os quais foram obtidos por meio do fracionamento proteico, tendo com o extratante o sulfato de amônio, e que foram denominados de Extrato Bruto, Fração 1, Fração 2 e Fração 3. Para o estudo de adsorção, utilizou-se três tipos de carvões obtidos de subprodutos desta planta, sendo o carvão in natura, o qual foi ativado quimicamente de duas formas, empregando-se os reagentes ácido fosfórico e hidróxido de amônio. As principais técnicas e parâmetros considerados para caracterização dos carvões foram: pH, PCZ, grupos funcionais básicos e ácidos, TGA, TDA, DRX, FRX, MEV/EDS, FTIR, área superficial e distribuição do tamanho de poros. Os experimentos de tratamento para remoção de TOG com a técnica combinada floculação/FAD foram realizados seguindo um planejamento fatorial e central, através do qual foi possível verificar a influência da concentração de floculante e tempo de flotação para os três os três floculantes. A partir do estudo adsortivo e de equilíbrio, verificou-se que o carvão in natura apresentou eficiência de remoção de cerca de 79,33% e a capacidade máxima de adsorção de benzeno foi 65,07 mg.g-1, valores considerados altos quando comparados a outros adsorventes. Os carvões ativados quimicamente apresentaram eficiência de remoção de 84,61 e 51,56 % capacidades máximas de adsorção de 78,89 e 50,5 mg.g-1, respectivamente, com semelhantes tempo de equilíbrio de 20 minutos. Os carvões de C1, C2 e C3 apresentaram área superficial de 0,855, 1,165 e 1,098 m².g-1, volume médio dos poros de 0,196, 0,268 e 0,203 cm³.g-1 e diâmetros médios de 2,023, 2,598 e 2,386 nm, respectivamente. Os floculantes naturais produzidos apresentaram potenciais para remoção de óleos e graxas, a ponto de atingir os requisitos ambientais para descarte deste efluente em corpos d´água naturais. Observou-se uma remoção rápida do benzeno e o alcance do equilíbrio em um período curto, quando comparado com outros precursores. Esses resultados podem ser indicações que os floculantes e adsorventes da Moringa oleifera são viáveis e eficientes, e que podem constituir em alternativas promissoras para o tratamento de efluentes industriais, tornando o processo mais econômico.


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  • In the petroleum industry, in the segment represented by petroleum extraction, the most relevant pollutant, is the water produced, due to their complex chemical composition of contaminants and quantity generated that can vary considerably. The inadequate discard of this wastewater implicate environmental damage, penalties and negative repercussion on producing companies, contrary to environmental legislation present. In this context, the flotation technique has been quite used in the treatment of this effluent, in order to reduce the

    Content of oils and greases, associating the pretreatment stage operation of flocculation. In order to improve the final quality of this effluent, is it necessary to have another phase of post-treatment, which can be the use of activated carbon adsorption processes, that has been

    widely studied, to remove dissolved part of oil which has in its composition monoaromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene and xylene. In this case, this research proposed to perform the treatment of synthetic wastewater with flocculation/flotation technique and adsorption by activated carbon, with the combined application of flocculation/ flotation dissolved air, using natural flocculants obtained from the seeds of the plant Moringa oleifera. Such flocculants were obtained by protein fractionation with ammonium sulfate extractant, that went called of crude extract, fraction 1, fraction 2 and fraction 3. And for the adsorption study were used three types of carbons by-products obtained from this plant, being coal in-natura, which was chemically activated in two ways, employing the phosphoric acid and ammonium hydroxide reagents. The main techniques and the parameters considered to characterize such coals were: hydrogen potential, point of zero charge, basic and acidic functional groups, thermogravimetric analysis, differential thermogravimetric, x-ray diffraction, x-ray fluorescence, scanning electron microscopy and infrared spectroscopy. The experiments of removal of oils and greases with combined technique flocculation/flotation were performed according to factorial and central planning, through which he statically verified the influence of process variables for the three flocculants: flocculant concentration and flotation time. From the adsorptive and equilibrium study, it was found that fresh coal

    presented removal efficiency about 79.33% and the maximum benzene adsorption capacity was 65.07 mg.g-1, values considered high when compared to other adsorbents. While, the chemically activated carbons presented removal efficiency of 51.56 and 84.61% and maximum adsorption capacities of 50.59 and 78.89 mg.g-1, respectively, with similar equilibrium time of 20 minutes. The natural flocculants produced presented potential for removal of oil and grease, to the point of reach the environmentals requirements for discard this effluent in natural bodies of water. The rapid removal of benzene and the range of the equilibrium in a short period of time, when compared to other precursors, these results may be indications that flocculants and adsorbents of Moringa oleifera are viable and efficient, and can constitute a promising alternative or the treatment of industrial effluents, making the process more economical.

2018
Dissertações
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  • MARIA BIANCA MEDEIROS DE MELLO NOBREGA
  • "Otimização de um processo real de destilação atmosférica de petróleo utilizando simulação de processos e métodos estatísticos."

  • Orientador : OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANNIELLE JANAINNE DA SILVA
  • KALYANNE KEYLY PEREIRA GOMES
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • Data: 05/01/2018

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  • A crescente demanda energética mundial tem ocasionado uma elevação nos preços da energia e exigido cada vez mais a utilização de técnicas que aumentem a eficiência dos processos nas indústrias. Acrescente-se, ainda, que no contexto ambiental, o aumento da eficiência energética tem um papel fundamental na redução das emissões de gases de efeito estufa, contribuindo para um desenvolvimento sustentável. Dessa forma, o presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de otimizar o consumo de energia do condensador de topo de uma torre de destilação atmosférica de petróleo, instalada em uma das maiores refinarias do Brasil. A otimização consistiu na determinação de valores ótimos para a vazão de vapor de retificação e temperatura de carga, que minimizam o consumo de energia do condensador, atendendo os critérios de especificação de produtos e limites operacionais dos equipamentos. Foi desenvolvida uma metodologia de trabalho, que inclui as etapas de modelagem, análise de sensibilidade, planejamento fatorial e Método de Superfície de Resposta (MSR). Essas etapas foram desenvolvidas com o auxílio do simulador comercial Petro-SIM® e dos softwares STATISTICA© e Excel®. Os resultados obtidos demonstram que, a refinaria opera em condições operacionais próximas aos valores ótimos, mas ainda é possível obter ganhos significativos através do ajuste da vazão de vapor de retificação e da temperatura de carga. A alteração da vazão de vapor para 280,00 ton/d e da temperatura de carga para 363,64°C, podem gerar uma redução de 0,81% na carga térmica global e uma economia mensal de R$341.733,00. Vale ressaltar ainda uma redução mensal de 2.148m³ de água utilizada para a produção de vapor. Dessa forma, além da possibilidade de se obter ganhos reais, a metodologia desenvolvida a partir de métodos já existentes pode ser utilizada como uma ferramenta de otimização para a melhoria da eficiência energética, mesmo em processos complexos como a destilação de petróleo.


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  • The increasing global demand for energy has caused a rise in energy prices and has required the search for techniques that enhance the efficiency of processes in industries. Furthermore, in the environmental context, increasing energy efficiency plays a key role in reducing greenhouse gas emissions, contributing to sustainable development. This work was developed with the objective of optimizing the energy consumption of the top condenser of an atmospheric petroleum distillation tower, installed in one of the largest refineries in Brazil. The optimization consisted in the determination of optimum conditions for the stripping steam and feed temperature, which minimize the condenser energy consumption, according the product specification requirement and the equipment operational limits. The working methodology developed includes the steps of modeling, sensitivity analysis, factorial design and Response Surface Method (MSR). This was possible with the aid of the commercial simulator Petro-SIM® and the softwares STATISTICA© and Excel®. The results demonstrate that the refinery operates at operational conditions close to optimum values, but significant gains can still be reach by adjusting the stripping steam flowrate and feed temperature. The change in the steam flowrate to 280.00 t/d and the feed temperature to 363.64°C can generate a reduction of 0.81% in the overall thermal load and a monthly savings of R$ 341,733.00. It is also worth mentioning a monthly reduction of 2,148m³ of water for the production of steam. Thus, in addition to the possibility of real gains, this methodology developed from existing methods is able to be an optimization tool to improve energy efficiency, even in complex processes such as petroleum distillation.

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  • SARAH NATACHA DE OLIVEIRA ALMEIDA
  • " CAPTURA DE CO2 EM MISTURA MULTICOMPONENTE UTILIZANDO MICRORREATORES"



  • Orientador : JACKSON ARAUJO DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO WENDELL BEZERRA LOPES
  • JACKSON ARAUJO DE OLIVEIRA
  • JOSÉ ROBERTO DE SOUZA
  • JUAN ALBERTO CHAVEZ RUIZ
  • Data: 05/02/2018

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  • O gás natural associado ao petróleo extraído da camada do pré-sal apresenta expressivos teores de CO2 (>30% molar), o que torna inviável sua comercialização diretamente das plataformas, dessa forma esse gás deverá ser removido pelo menos até a concentração máxima (3% molar) exigida pela ANP, para torna-lo rentável. O sistema de microrreação tem alcançado grande interesse nas últimas décadas devido á intensificação de processo. Nesta configuração, o processo ocorre de modo contínuo, sendo as reações e os fenômenos de transferência decorrentes na forma individualizada com máximos gradientes. Uma característica a se destacar nestes reatores, em comparação com os reatores químicos convencionais, é a maior relação área superficial/volume, o que favorece um maior rendimento, seletividade e eficiência energética da reação. Os microrreatores avaliados são formados por microcanais com seção transversal quadrada com diâmetro hidráulico entre 0,28 a 1,5 mm. O sistema de microrreação é constituído de bombas, válvulas, sensores de pressão e temperatura, microrreator e um microsseparador. A mistura gás-líquido ocorre no microrreator a uma pressão atmosférica e temperatura ambiente, e depois é separada no microsseparador, o gás por sua vez é dirigido para um cromatógrafo a gás para verificar a porcentagem de CO2 absorvido. Neste trabalho, o processo de absorção do CO2 em água e em amina (MEA) foi estudado em diferentes tipos de microrreatores (Sistema T; Microrreator tipo funil; Microrreator Tipo T; e Microrreator Junção T) e avaliado diferentes composições para a fase gasosa (com N2, CO2 e CH4). Também, foram realizados experimentos em condições operacionais com distintos valores de razão volumétrica gás/líquido. Em geral, o regime de escoamento caracterizado foi do tipo slug, e os resultados apontaram que a máxima eficiência de remoção de CO2 usando o Microrreator Junção T ocorreu com eficiência de remoção superior a 90% e razão volumétrica gás/líquido de 7:30 sem MEA e foi de 100% para concentrações de MEA acima de 0,5 M em todas as razões volumétricas gás/líquido estudadas.


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  • The natural gas associated with the oil extracted from the pre-salt layer presents expressive CO2 contents (> 30 mol%), which makes it unfeasible to commercialize directly from the platforms, so that the gas must be removed at least to the maximum concentration (3 % molar) required by the ANP to make it profitable. The microreaction system has reached great interest in the last decades due to the intensification of the process. In this configuration, the process occurs continuously, with the reactions and the transfer phenomena occurring in the individualized form with maximum gradients. A feature to be highlighted in these reactors, compared to conventional chemical reactors, is the higher surface area / volume ratio, which favors a higher yield, selectivity and energy efficiency of the reaction. The evaluated microreactors are formed by microchannels with square cross-section with hydraulic diameter between 0.28 to 1.5 mm. The microreaction system consists of pumps, valves, pressure and temperature sensors, microreactor and a microsseparator. The gas-liquid mixture occurs in the microreactor at atmospheric pressure and ambient temperature, and then is separated in the microsseparator, the gas in turn is directed to a gas chromatograph to check the percentage of absorbed CO2. In this work, the CO2 absorption process in water and amine (MEA) was studied in different types of microreactors (T-system, funnel type microreactor, T-type microreactor and microreactor T-junction) and evaluated different compositions for the gas phase with N2, CO2 and CH4). Also, experiments were performed under operational conditions with different gas / liquid volumetric ratio values. In general, the flow regime was slug-like, and the results indicated that the maximum CO2 removal efficiency using the T-junction microreactor occurred with removal efficiency greater than 90% and gas / liquid volumetric ratio of 7:30 without MEA and was 100% for concentrations of MEA above 0.5 M in all gas / liquid volumetric ratios studied.

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  • DÉBORAH CORDEIRO DE ANDRADE
  • "Solubilidade dos carbonatos de cálcio, estrôncio e ferro em condições de interesse do processo de regeneração do monoetilenoglicol"
  • Orientador : OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CAMILA GAMBINI PEREIRA COURTIAL
  • ITALLA MEDEIROS BEZERRA
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • Data: 20/02/2018

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  • A indústria petroleira enfrenta constantemente problemas referentes à exploração de gás natural. Durante a sua produção, incrustações podem se formar como, por exemplo, os hidratos de gás, uma vez que a água produzida contém uma grande quantidade de sais dissolvidos, bloqueando assim a passagem do fluido pela tubulação e ocasionando também a corrosão dos tubos de produção. Isso ocorre devido

    às mudanças na temperatura e pressão do fluido circulante. Como forma de solucionar este problema, produtos químicos são adicionados ao fluido de perfuração. O monoetilenoglicol (MEG) consiste em um inibidor de hidratos bastante utilizado devido a não agredir ao meio ambiente, proporcionar baixo custo operacional, uma vez que pode ser regenerado e ser compatível quimicamente com os constituintes do fluido de produção. De maneira a estudar as condições de interesse para o processo de regeneração do MEG, procedimentos e aparatos experimentais foram desenvolvidos com a finalidade de promover dados cujo efeito do inibidor juntamente ao efeito do cloreto de sódio, da temperatura, da pressão parcial de CO2 e do pH em misturas aquosas contendo sais de carbonato, i.e., cálcio, estrôncio e ferro, em excesso, fossem descritos. As pressões parciais de CO2 variaram de 760 a 1610 mmHg, a temperatura variou de 5 a 50 ºC, as concentrações de MEG varreram toda a faixa de porcentagem mássica e o cloreto de sódio foi adicionado em três concentrações: 1, 3 e 5 % m/m. Um método analítico modificado foi especificamente desenvolvido para o sistema em que há o borbulhamento de dióxido de carbono. Através da análise dos dados, foi possível concluir que o aumento da temperatura e o aumento da concentração de MEG proporcionam a diminuição da solubilidade dos sais de carbonato. Foi percebido também que

    a concentração dos sais de carbonato aumenta com o aumento das pressões parciais de CO2 e com a presença de NaCl no sistema até 3 % m/m, pois, uma vez que a sua concentração passa a ser 5 % m/m, o efeito se torna inverso. Uma abordagem termodinâmica foi aplicada considerando os equilíbrios de fases e químico. Nessa modelagem foi possível quantificar os efeitos da adição de MEG e de dióxido de carbono, bem como da temperatura sobre a solubilidade dos sais de carbonato em estudo.


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  • The oil industry is constantly facing problems related to the exploitation of natural gas. During its production, fouling may be formed as, for example, gas hydrates, once the produced water is full of dissolved salts, thus blocking a passage of the fluid through the pipeline and also causing a corrosion of the production tubes. This occurs with changes in the temperature and pressure of the circulating fluid. As a way of solving this problem, chemicals are added to the drilling fluid. Monoethylene glycol (MEG) consists of a hydrate inhibitor widely used because it does not harm the environment, provides a low operating cost since it can be regenerated and chemically compatible with the constituents of the production fluid. In order to study interest conditions for MEG regeneration process, procedures and experimental apparatus were developed to promote data whose inhibitor effect together with sodium chloride effect, temperature, CO2 partial pressure and pH in aqueous mixtures containing carbonate salts, such as, calcium, strontium and iron, in excess, were described. CO2 partial pressures ranged from 760 to 1610 mmHg, temperature ranged from 5 to 50 °C, MEG concentrations swept the entire percentage range of mass percentage and sodium chloride was added at three concentrations: 1, 3 and 5 % in weight. A modified analytical method has been specifically developed for the system in which there is bubbling of carbon dioxide. Through the data analysis, it was possible to conclude that increasing temperature and MEG concentration provide a decrease in carbonate salts solubility. It was also found that carbonate salts concentration increases with the increase in CO2 partial pressures and with NaCl presence NaCl up to 3 % in weight, since once its concentration becomes higher, 5 % in weight, the effect becomes reverse. A thermodynamic approach was applied in phase and chemical equilibria. In this modeling it was possible to quantify the MEG addition effects and carbon dioxide as well as the temperature on the carbonate salts solubility under study.

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  • MARCOS ANTONIO OLIVEIRA FILHO
  • "Recuperação e Purificação parcial do antígeno 503 de Leishmania i. chagasi em E. coli M15 recombinante e remoção simultânea de LPS em sistemas aquosos bifásicos."

  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • FRANCISCO CANINDE DE SOUSA JUNIOR
  • LUCIANA IGARASHI MAFRA
  • Data: 21/02/2018

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  • O antígeno 503, uma proteína encontrada na forma amastigota de Leishmania i. chagasi, possui potencial para utilização em vacinas e testes para diagnóstico específico da leishmaniose visceral. No entanto, um problema intrínseco à purificação de proteínas é a presença de endotoxinas (LPS), componente natural de sistemas de expressão bacteriano, que provoca resposta imune quando em contato com células de defesa humanas. Neste contexto, os sistemas de duas fases aquosas (SDFA) vêm sendo utilizados na purificação de biomoléculas por apresentar vantagens como eliminar a etapa de clarificação, concentrar a molécula alvo e remover parte do LPS. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar os SDFA baseados em PEG1500 e etanol com sais (fosfato de potássio dibásico (K2HPO4) e sulfato de amônio ((NH4)2SO4)) e acetonitrila com glicose na recuperação e purificação parcial do antígeno 503 de Leishmania i. chagasi expresso em E. coli M15 e remoção simultânea de LPS. Para tal, inicialmente procedeu-se à construção de curvas binodais pelo método de titulação por ponto de nuvem a temperatura ambiente (25 ± 2 ºC). Em seguida, esses dados experimentais obtidos foram usados para o cálculo dos parâmetros da equação sugerida por Merchuk, e obtenção do comprimento das tie lines (TTL). De modo geral, observou-se uma tendência ao aumento da TLL quando se elevou a concentração do solvente orgânico. Ao aplicar o homogeneizado celular de E. coli nos SDFA, observou-se que o sistema que mais favoreceu a recuperação e concentração do antígeno 503 foi o constituído por PEG1500 e K2HPO4, atingindo um fator de purificação de 1,55 e percentual de recuperação de 116,96% na fase de topo, nas condições de 30% de PEG 1500 e 10% de sal (m/m) (ensaio P3). A remoção de LPS foi promissora para todos os sistemas avaliados, se mantendo acima de 90,0%. O ensaio P3 também se destacou na remoção desse contaminante, atingindo 99,90% de LPS removido.  Deste modo, os SDFA podem ser empregados como etapa precedente à cromatografia para remoção de elevadas concentrações de LPS e aumentar o grau de pureza de proteínas recombinantes expressas em E. coli.


  • Mostrar Abstract
  • The antigen 503, a protein found in the amastigote phase of Leishmania i. chagasi, can integrate vaccines and specific diagnosis assays for visceral leishmaniasis (VL). However, a problem on the protein purification is the presence of endotoxins (LPS), natural compound of bacterial expression systems, which triggers immune response in human body and interacts with the proteins impairing possible chromatography steps. To solve this problem, Aqueous Two-phase Systems (ATPS) can be employed with the advantages of eliminate clarification steps on the whole process, indeed it also concentrates the molecule of interest and reduces the concentration of LPS, preparing the product for a more efficient adsorption in the following steps. Thus, the present work aimed evaluate ATPS based on PEG1500/Salt, Ethanol/Salt (K2HPO4 and (NH4)2SO4) and Acetonitrile/Dextrose on the partial purification of antigen 503 expressed in recombinant E. coli M15 and simultaneous removal of LPS. For that, firstly, binodal curves of these systems were constructed by cloud point titration method at room temperature (25 ± 2 ºC). The parameters of the equation purposed by Merchuk were calculated by these experimental data and the Tie-Line Lengthes (TLL) were obtained. Generally, the TLL rose with an increase of the concentration of organic solvent. When the cell homogenate from E. coli was applied, the system which exhibited the best results was 30% PEG1500 and 10% K2HPO4 (m/m) achieving 116,96% of recuperation and 1,55 of purification factor (assay P3). The removal of endotoxins was promising for all the systems evaluated, as it was kept above 90,0%. The assay P3 also stood out for the LPS removal, being able to remove 99,90%. Thus, ATPS can be a precedent step to the chromatography for the removal of high LPS concentration and grow the purity of recombinant proteins from E. coli.

     

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  • VITOR TROCCOLI RIBEIRO
  • "Avaliação da estabilidade do plasmídeo pQE-30 e expressão do antígeno 503 de Leishmania i. chagasi em Escherichia coli M15 em diferentes concentrações de IPTG e temperaturas de cultivo"

  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • FRANCISCO CANINDE DE SOUSA JUNIOR
  • MICHELLE ROSSANA FERREIRA VAZ
  • Data: 23/02/2018

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  • A leishmaniose visceral é uma doença infecto-parasitária causada por protozoários do gênero Leishmania, podendo ser letal quando não há tratamento adequado. Estima-se que existem 12 milhões de pessoas infectadas pela doença, mas infelizmente não há nenhuma vacina capaz de prevenir a doença. Ademais, o tratamento da doença apresenta alto custo e elevada toxicidade. Diante disso, deve-se destacar a pesquisa de componentes antigênicos purificados que possam ser utilizados como ferramenta para obtenção de vacinas ou testes para diagnóstico específico. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência da concentração de IPTG durante a indução e a influência da temperatura de cultivo na expressão do antígeno 503 e na estabilidade do plasmídeo pQE-30 em Escherichia coli. Todos os ensaios foram realizados em incubador rotativo e feitos em duplicata. Primeiramente foram realizados cultivos induzidos com IPTG nas concentrações de: 0,01 mM; 0,1 mM; 0,5 mM; 1,0 mM e 1,5 mM na temperatura de 37 °C. A concentração de indutor não afetou a estabilidade do plasmídeo e quando induzido com 1,0 mM, a expressão de antígeno 503 máxima foi de 0,101 ± 0,004 g/L. Foi possível verificar que a menor concentração de IPTG utilizada foi o suficiente para conseguir a expressão da proteína recombinante. Em seguida, a concentração de IPTG foi fixada em 1,0 mM e avaliadas as temperaturas de cultivo de 27, 32 e 42 °C. Estes ensaios foram comparados com o ensaio realizado anterior a 37 °C. A temperatura influenciou a estabilidade do plasmídeo, sendo que quanto menor a temperatura de cultivo, maior estabilidade. De acordo com os resultados, foi possível verificar que a temperatura de 37 °C obteve maior expressão do antígeno 503, sendo considerada portanto, as condições ótimas para produção de antígeno 503 em incubador rotativo.


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  • Visceral leishmaniasis is an infectious-parasitic disease caused by protozoa of the genus Leishmania, which can be lethal when there is no adequate treatment. It is estimated that there are 12 million people infected by the disease, but unfortunately there is no vaccine capable of preventing the disease. In addition, the treatment of the disease presents high cost and high toxicity. Therefore, we must highlight the research of purified antigenic components that can be used as a tool to obtain vaccines or tests for specific diagnosis. In this context, the present work aims to evaluate the influence of the concentration of IPTG during the induction and the influence of culture temperature on 503 antigen expression and on the stability of plasmid pQE-30 in Escherichia coli. All assays were performed in a rotary incubator and made in duplicate. First, IPTG induced cultures were carried out at concentrations of: 0.01 mM; 0.1 mM; 0.5 mM; 1.0 mM and 1.5 mM at 37 °C. The concentration of the inducer did not affect the stability of the plasmid and when induced with 1.0 mM, the 503 antigen expression was maximal 0.101 ± 0.004 g / L. It was possible to verify that the lowest concentration of IPTG used was enough to achieve expression of the recombinant protein. Thereafter, the concentration of IPTG was fixed at 1.0 mM and the cultivation temperatures of 27, 32 and 42 °C were evaluated. These assays were compared with the previous assay performed at 37 °C. Temperature influenced the stability of the plasmid, and the lower the culture temperature, the greater the stability. According to the results, the temperature of 37 °C obtained the highest expression of 503 antigen, being considered therefore, the optimal conditions for 503 antigen production in a rotary incubator.

     

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  • LUAN TALES COSTA DE PAIVA VASCONCELOS
  • "Estratégias de indução do antígeno 503 recombinante de Leishmania i. chagasi expresso em Escherichia coli M15."

  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • FRANCISCO CANINDE DE SOUSA JUNIOR
  • ANDREA FARIAS DE ALMEIDA
  • NATHALIA KELLY DE ARAUJO
  • Data: 23/02/2018

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  • Com cerca de 900.000 a 1,3 milhões de novos casos anualmente, a Leishmaniose é um complexo de doenças que pode ser fatal se não dada a devida atenção. Apesar de sua relevância na saúde pública, ainda não existe uma vacina capaz de prevenir a doença em humanos, e seu tratamento é caro e agressivo à saúde. O presente estudo tem como objetivo otimizar os parâmetros de indução do antígeno 503 de Leishmania i. chagasi expresso em Escherichia coli recombinante. Dessa forma, para a indução foi utilizada a lactose (0,1; 1,0 e 10 g/L) e o isopropil-β-D-tiogalactopiranosídeo (IPTG) (20,0; 100,0; 500,0 e 1000,0 mM) como moléculas indutoras em diferentes densidades celulares (densidade óptica a 600 nm de 0,5 e 1,0) de modo a analisar a influência do instante de indução no rendimento da proteína de interesse. Os resultados mostraram que a concentração de IPTG de 100,0 mM foi a que mais favoreceu a produção do antígeno (0,087 g/L), sendo a concentração de IPTG 10 vezes menor do que utilizada em trabalhos anteriores para esse tipo de sistema, e para a lactose foi a de 1,0 g/L (0,016 g/L). Dessa forma, a indução com 100,0 mM de IPTG permitiu obter o antígeno 503 com uma concentração 5,6 vezes maior que a máxima obtida quando a lactose foi usada como indutor.

     

    Palavras-chave: Antígeno 503, Escherichia coli recombinante, Leishmaniose, indução.


  • Mostrar Abstract
  • With nearly 900,000 to 1.3 million new cases annually, Leishmaniosis is a complex of diseases that can be fatal if not given proper attention. Despite its relevance in the public health system, there is no vaccine capable of preventing disease in humans so far, and its treatment is expensive and aggressive to human health. Vaccination remains the most practical and realistic way of fight against the disease, thus, the production of recombinant antigens as a pathway towards a vaccine acquisition is necessary. In addition, the optimization of the strategy of the recombinant antigen’s production is of interest so it can make the process viable. Therefore, the present study aims to optimize the induction parameters of the 503 Leishmania i. chagasi antigen expressed in recombinant Escherichia coli. Hence, the induction at different cell densities (optical density at 600 nm of 0.5 and 1.0) was evaluated in order to analyse the influence of the induction time on the yield of the protein of interest. In this segment, lactose and isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) were used as inducer molecules, using various concentrations: 0.1 g/L, 1.0 g/L and 10 g/L for lactose and 20 μM, 100 μM, 500 μM and 1000 μM for IPTG. The results presented that the concentration of IPTG that obtained the higher antigen levels was that of 100 μM (0.087 g/L), a 10-fold lower concentration than was being previously used in this type of system, and for lactose it was 1 g/L (0.016 g/L). Thus, the induction with 100 μM of IPTG allowed to obtain the antigen with a concentration 5.6 times higher than the lactose induction maximum concentration.

     

     

     

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  • MILLENE CAROLINE ALBINO DE OLIVEIRA
  • “ESTUDO DA RECUPERAÇÃO AVANÇADA DE PETRÓLEO ATRAVÉS DA INJEÇÃO DO BIOSURFACTANTE RAMNOLIPÍDEO PRODUZIDO A PARTIR DE PSEUDOMONAS AERUGINOSA”

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • VANESSA CRISTINA SANTANNA
  • FRANCISCO KLEBSON GOMES DOS SANTOS
  • JOSELISSE SOARES DE CARVALHO SANTOS
  • Data: 23/02/2018

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  • A contínua necessidade de se produzir cada vez mais hidrocarbonetos faz com que seja de fundamental importância o desenvolvimento de métodos capazes de extrair mais óleo dos reservatórios. Assim, a recuperação avançada através da injeção de tensoativos atua na redução da tensão interfacial óleo-agua, melhorando o deslocamento de petróleo para fora do reservatório. Este trabalho tem como objetivo caracterizar o biosurfactante ramnolipídeo, produzido a partir da bactéria Pseudomonas aeruginosa, e avaliar sua utilização no processo de recuperação avançada de petróleo. A caracterização do biosurfactante envolveu a determinação de sua concentração micelar crítica (cmc), além da influência do pH e da salinidade sobre o mesmo. Já para a recuperação avançada, foram utilizados três tipos de petróleo, entre 21 e 30 ºAPI, e três concentrações de biosurfactante, a 30, 50 e 100% acima da cmc. Os resultados obtidos mostram que a injeção de biosurfactante, além de ser uma alterativa sustentável aos tensoativos sintéticos por ser biodegradável, é capaz de aumentar o fator de recuperação do processo de produção de petróleo após a injeção de água com sucesso, obtendo fatores de recuperação avançada entre 2,5 e 9,3%, dos quais os melhores resultados foram alcançados para óleos mais viscosos e maiores concentrações de ramnolipídeo.

     

     


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  • The continuous need for increased production of hydrocarbons makes the development of techniques to produce more oil from reservoirs a matter of fundamental importance. In that context, the enhanced oil recovery (EOR) through surfactant flooding works by lowering the interfacial tension between water and oil, improving the displacement of the latter out of the reservoir. The present work aims to characterize the rhamnolipid biosurfactant, produced from a strain of the Pseudomonas aeruginosa bacteria, and to assess its utilization in the EOR process. The rhamnolipid characterization involved the determination of its critical micelle concentration (CMC), and also the behaviour caused by the influence of pH and salinity over it. The EOR process included three oil samples, with API degree range of 25-30, and three biosurfactant concentrations, of 30, 50 and 100% above the cmc. The results demonstrated that biosurfactant flooding not only presents itself as a sustainable alternative to synthetic surfactants by being biodegradable, but is also capable of successfully increase the recovery factor of the oil production process post water injection, presenting a range of enhanced recovery factors from 2.5 up to 9.3%, where the best results were achieved for the more viscous oil samples and for higher rhamnolipid concentrations.

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  • JACIARA SILVA DE ARAÚJO
  • " Produção de ramnolipídeos por Pseudomonas aeruginosa P029-GVIIA usando glicose como substrato e aplicações"

  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDREA FARIAS DE ALMEIDA
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • LEANDRO DE SANTIS FERREIRA
  • Data: 26/02/2018

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  • Biossurfactantes são compostos anfifílicos de origem microbiana, os quais surgem como alternativa ao uso dos surfactantes químicos. Isso se dá pelo fato destes serem bastante agressivos ao meio ambiente por serem sintetizados a partir de derivados do petróleo. Em contrapartida, os surfactantes biológicos além de possuírem propriedades semelhantes às dos surfactantes químicos, possuem também vantagens sobre eles: biodegradabilidade, estabilidade em condições drásticas de pH, temperatura e salinidade, além de serem pouco tóxicos. Diante disso, vários estudos vêm se desenvolvendo a fim de tornar a produção dos biossurfactantes viável à sua comercialização. Grande parte das pesquisas tem como objetivo avaliar a produção desses compostos utilizando diferentes fontes renováveis e investigar suas propriedades surfactantes. Os ramnolipídeos, biossurfactantes produzidos por bactérias e pertencentes ao grupo dos glicolipídeos, são aplicados em diversas áreas industriais (petrolífera, agrícola, farmacêutica, etc.) devido às suas várias propriedades: emulsificante, solubilizante, molhante, dentre outras. Dessa forma, o presente trabalho tem como finalidade verificar a produção de ramnolipídeo por Pseudomonas aeruginosa P029-GVIIA, variando-se a concentração de substrato: glicose (10, 18 e 26 g/L) e a percentagem de inóculo (3, 10 e 17%) durante 72 horas de cultivo. Avaliou-se durante esse tempo o crescimento celular (X), a concentração de glicose consumida (S), o ramnolipídeo produzido (P), o pH do sistema e a produção de proteínas totais. Foram realizados cinco ensaios dos quais a melhor condição (26 g/L de glicose e 3% de inóculo) produziu 0,84  0,06 g/L de ramnolipídeo em 24 horas, fator de conversão de biomassa em produto (YP/X) de 0,260 g/g, fator de conversão de substrato em produto (YP/S) de 0,034 g/g e produtividade em produto (PP) de 0,021 g/L h. Neste ensaio a biomassa alcançou o maior valor dentre todos os cultivos realizados (2,5  0,041 g/L), o pH variou entre 5,8 e 8 e o consumo de substrato alcançou 82,45% ao fim do experimento. A partir do melhor resultado fez-se o estudo do índice de emulsificação e da atividade emulsificante avaliando seis solventes: querosene, hexadecano, tolueno, óleo de soja, de milho e de motor, dos quais o óleo de motor apresentou as melhores respostas: índice de emulsificação de 77,55% nas primeiras 24 horas e elevada estabilidade emulsificante, 2,23 U. Em seguida, a eficiência do biossurfactante na remoção de petróleo presente em areia foi avaliada em 16,8% e a atividade antimicrobiana do ramnolipídeo frente a diferentes espécies bacterianas e fúngicas foram determinadas, mostrando a sua capacidade em inibir fungos das espécies Candida tropicalis e Candida albicans. Deste modo, os resultados obtidos comprovam o potencial do ramnolipídeo produzido para aplicações biotecnológicas.

     

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  • Biosurfactants are amphiphilic compounds of microbial origin, which have aroused as an alternative to the use of chemical surfactants once its use is very aggressive to the environment. On the other hand, biological surfactants have properties similar to the chemical surfactants and also have some advantages over them such as biodegradability, stability in different pH, temperature and salinity conditions, and low toxicity. In face of this situation, several studies have been developed in order to make the production of biosurfactants viable for commercialization. The most researches aims to analyze the production of these compounds using different renewable sources and investigate their surfactant properties. The rhamnolipids, that are biosurfactants produced by bacteria and belonging to the group of glycolipids, are applied in several industrial areas due to its various properties as emulsifying, solubilizing, wetting, so on. Thus, this work aims to verify the production of rhamnolipid by Pseudomonas aeruginosa P029-GVIIA, changing the following parameters: the concentration of glucose (10, 18 and 26 g / L) and the inoculum percentage (3, 10 and 17%) for 72 hours. Along this time the cell growth (X), the glucose concentration consumed (S), the produced rhamnolipid (P), the pH of the system and the production of total proteins were assessed. Five trials were performed and the best condition (26 g / L glucose and 3 ml inoculum) produced 0.838 ± 0.064 g/ L ramnolipid in 24 hours, biomass conversion factor in product (YP/X) of 0.260 g/g, substrate conversion factor in product (YP/S) of 0.034 g/g and product productivity (PP) of 0.021 g/L∙h. At this assay, the biomass reached the highest value among all cultures (2.5 ± 0.041 g/L), pH ranged from 5.8 to 8 and substrate consumption reached 82.45% at the end of the experiment. From the best outcome, there were studied the emulsification index and the emulsifying activity with six different solvents: kerosene, hexadecane, toluene, soybean oil, corn oil and motor oil. The last one presented the best responses with emulsification index of 77.55% in the first 24 hours and high emulsifying stability, 2.23 U. Then, the efficiency of the biosurfactant in the removal of oil present in sand was evaluated in 16.8% and the antimicrobial activity of the ramnolipid against different bacterial and fungal species were determined, showing its ability to inhibit fungi of the species Candida tropicalis and Candida albicans. In this way, the results obtained prove the potential of the rhamnolipid produced for biotechnological applications.

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  • DANIEL DE ARAÚJO COSTA RODRIGUES
  • "Modelagem do processo de autoprecipitação de gibsita em decantadores do processo Bayer"

     

     

  • Orientador : DOMINGOS FABIANO DE SANTANA SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DOMINGOS FABIANO DE SANTANA SOUZA
  • JACKSON ARAUJO DE OLIVEIRA
  • JOSÉ ROBERTO DE SOUZA
  • JUAN ALBERTO CHAVEZ RUIZ
  • Data: 05/03/2018

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  •  A maioria das refinarias Bayer monitoram as perdas de alumina com atenção. Um efeito bastante relevante que causa perdas é a autoprecipitação no circuito de clarificação. Essa tese propõe um modelo conceitual para a representação das nuances deste processo, levando em consideração o perfil dos sólidos e composição destes, e a hidrodinâmica complexa de um processo como esse.

                O modelo consiste na discretização de zonas de decantação e representação de mistura, reação e separação. O problema é analisado e provado que zero graus de liberdade são alcançados independentemente do número de estágios e o nível de detalhe da composição nas duas fases para um número indefinido de estágios. O efeito de parâmetros de modelo como o número de estágios, posição da corrente de alimentação e nível do leito de lama na resposta do modelo é analisado para propor um range ideal de condições de modelagem numérica.

    O modelo proposto não mostrou multiplicidade de estados estacionários e atinge resultados condizentes com a realidade. Adicionalmente, foi observado que o aumento do número de discretizações não adiciona à capacidade do modelo, na verdade acaba causando instabilidade numérica.


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  • Most Bayer refineries monitor carefully alumina losses. One of the prominent effects that cause it is auto precipitation in the clarification circuit. This document proposes a conceptual model for the representation of the process nuances, considering settler solids profile and composition, and the uneven fluid flow behavior of a vessel of this type.

    The model consists in discretization of decanter zones and representation of mixing, reaction, and splitting. It is proven to be at zero degrees of freedom independently of the composition detail on liquor and solids composition through a generalized degrees of freedom analysis for an undefined number of components and stages. The effect of model parameters such as number of stages, feed stream position, and mud bed level on the model response and stability is analyzed so to propose an ideal range of numerical modelling conditions.

    The proposed model did not show multiple steady states and attains results that are in accordance with reality. Additionally, the impact of the number of discretization does not add to the model capacity, in fact it is detrimental to it by adding numerical instability.

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  • LUIZ EDUARDO PEREIRA SANTIAGO
  • "Modelagem e Simulação de Reatores Tubulares com Promotor de Mistura de Inertes"

  • Orientador : JACKSON ARAUJO DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JACKSON ARAUJO DE OLIVEIRA
  • DOMINGOS FABIANO DE SANTANA SOUZA
  • SEBASTIAO RIBEIRO FERREIRA
  • JUAN ALBERTO CHAVEZ RUIZ
  • Data: 09/03/2018

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  • Os processos contínuos de transesterificação em condições supercríticas utilizando reatores tubulares surgem como uma possível tecnologia que assegurará a produção viável de biodiesel em larga escala. As idiossincrasias deste processo estão relacionadas à dispensabilidade de catalisadores, processos simplificados de separação, uso de óleos de baixa qualidade e o pequeno tempo reacional (quando comparado aos outros processos). Nesta linha de estudos, os recentes avanços demonstram que o uso de leito de inertes (promotores de mistura), mostra-se como uma alternativa factível para um melhor desempenho dos reatores tubulares operando em condições supercríticas. Contudo, a ausência de uma rigorosa análise fenomenológica desse novo Layoutpor parte da literatura, é uma limitação para o perfeito entendimento do processo e a adequação das condições operacionais a uma região de melhor viabilidade. Assim, o presente trabalho tem como objetivo principal a modelagem e análise do processo de alcoolize de triglicerídeos em condições supercríticas utilizando um reator contínuo recheado com inertes (vidro). Para tanto, as variáveis operacionais escolhidas para o estudo são aquelas tidas como ótimas segundo a literatura vigente, sendo essas: temperatura (300 °C, 350 °C e 400 ºC); vazão volumétrica (0,5 mL/min e 1,0 mL/min) e porosidade do leito (0,42, 0,38 e 0,32). Os dados experimentais foram avaliados na razão molar óleo: álcool de 1:40 e pressão reacional de 15 MPa. Nesta pesquisa, os parâmetros foram estimados com base no método heurístico de otimização Particle Swarm Optimization. As características fenomenológicas foram analisadas a partir da descrição por Múltiplos Gradientes em conjunto com a técnica do Falso Transiente. Os resultados obtidos pelo modelo foram capazes de prever 89% dos dados experimentais. As maiores conversões em ésteres foram obtidas na condição de maior temperatura e menor porosidade. Portanto, a utilização do inertes intensificou a produção de ésteres, atenuou o tempo reacional e diminui a degradação térmica dos ésteres.


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  • The continuous process of transesterification at supercritical conditions in tubular reactors rises as a new technology that will ensure viable large-scale biodiesel production. The idiosyncrasies of this process are related to the simplified separation processes, use of low quality feedstock, catalyst free and short reaction time (compared to the conventional processes). In these types of studies, the recent breakthroughs demonstrate that an inert bed (mixing promoters) may be a feasible alternative to enhance tubular reactor performance when operated at supercritical conditions. However, a rigorous phenomenological analysis of this new process layout is scarce in literature, which creates some limitations for a complete understanding of the process. Thus, the main objective of the current work is to develop a mathematical model of the process and analyze triglyceride alcoholysis at supercritical conditions using a continuous tubular reactor packed with glass spheres. The operating variables evaluated are temperature (300, 350 and 400°C), volumetric flowrate (0.5 mL/min and 1.0 mL/min) and bed porosity (0.42, 0.38 and 0.32). The experimental data were evaluated for the oil /alcohol molar ratio of 1:40 and operating pressure of 15 MPa. The model parameters were estimated using the particle swarm optimization algorithm (PSO), which is a classical heuristic optimization technique. The phenomenological characteristics were analyzed based on the description of multiple gradients along with the false-transient method. The results obtained by the model were able to predict 89% of the experimental data. The higher conversions in esters were achieved for the highest temperature and lowest porosity. Therefore, the use of inert bed intensified the ester production, decreased reaction time as well as the thermal degradation of esters.

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  • MAXWELL GOMES DA SILVA
  • "Estudo experimental e modelagem matemática do processo de produção de biodiesel em reator de borbulhamento"

  • Orientador : DOMINGOS FABIANO DE SANTANA SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON ALLES DE JESUS
  • DOMINGOS FABIANO DE SANTANA SOUZA
  • JACKSON ARAUJO DE OLIVEIRA
  • JUAN ALBERTO CHAVEZ RUIZ
  • RENATA MARTINS BRAGA
  • Data: 09/03/2018

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  • Reatores de borbulhamento são amplamente empregados em reações heterogêneas do tipo gás-líquido e gás-sólido-líquido em diferentes condições operacionais. Este tipo de reator vem sendo largamente utilizado na indústria química, bioquímica e petroquímica em diferentes tipos de processos como cloração, oxidação e remoção de CO2. Uma aplicação mais recente dos reatores de borbulhamento é a produção de biodiesel. Neste processo, vapor superaquecido de álcool é borbulhado em um meio líquido contendo o substrato reacional. O álcool, após ser transferido para a fase líquida, reage com o material lipídico para formar ésteres monoalquílicos (biodiesel) a partir da reação de esterificação e transesterificação, de acordo com a quantidade de triglicerídeos e ácidos graxos livres presentes na matéria-prima. Neste trabalho, uma unidade experimental de um reator de borbulhamento foi desenvolvida para a realização de experimentos de esterificação de ácido oleico em meio ácido utilizando vapor superaquecido de etanol. O reator foi operado em regime de semi-batelada, onde os efeitos da vazão volumétrica de etanol, temperatura do meio reacional e utilização de um distribuidor gás na velocidade de conversão do ácido oleico foram avaliados. Os resultados obtidos mostraram que todas as variáveis analisadas apresentam efeito significativo na performance do processo, onde conversões de 98% foram alcançadas para temperaturas reacionais de 130°C e vazão de 3,65 mL/min em aproximadamente 50 minutos de reação. A utilização do distribuidor de gás para geração das bolhas de vapor superaquecido de etanol fez com que a velocidade média de conversão do processo fosse aumentada em até 38 % em relação aos experimentos realizados sem o distribuidor. Um modelo matemático fenomenológico foi desenvolvido e implementado em MATLAB® para descrever e analisar o processo. Os dados experimentais de conversão obtidos foram utilizados na estimação dos parâmetros cinéticos e de transferência de massa, bem como na validação do modelo proposto. O modelo apresentou excelente ajuste aos dados experimentais e grande capacidade preditiva, sendo utilizado para simulação e análise do processo.

     


  • Mostrar Abstract
  • Bubble reactors are widely used to carry out gas-liquid and gas-liquid-solid reactions at different operating conditions. This type of reactor is often used in chemical, biochemical and petrochemical industry for conducting processes like chlorination, oxidation and CO2 removal. A more recent application of bubble reactors is biodiesel production. In this process, superheated alcohol vapor is bubbled through a liquid phase containing triglycerides or free fatty acids. The alcohol, after being transferred to the liquid phase, reacts with the lipid feedstock to form mono alkyl esters (biodiesel) through esterification or transesterification, depending on the amount of free fatty acids and triglycerides in the lipid feedstock. A bubble reactor experimental apparatus was developed and used to conduct oleic acid esterification experiments by using superheated ethanol vapor operated in the semi-batch mode. The effects of gas volumetric flow rate and reaction temperature on fatty acid conversion was evaluated, as well as the bubble size influence on reactor’s performance. Additionally, a mathematical model was developed and implemented in MATLAB to describe the biodiesel production process in a semi-batch bubble reactor. Experimental conversion data were used to estimate the kinetic and mass transfer parameters, as well as to validate the proposed model. The effects of mass transport followed by chemical reaction were evaluated by using the validated model to simulate the process at different operating conditions.

     

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  • BRENO DA SILVA ROCHA
  • "Avaliação metodologia combinada com uso de tensoativos e polieletrólitos para tratamento de água produzida"

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DAMILSON FERREIRA DOS SANTOS
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • LEDA MARIA OLIVEIRA DE LIMA
  • Data: 02/04/2018

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  • O avanço nas tecnologias de fontes energéticas alternativas tem impulsionado a tradicional indústria do petróleo a otimizar seus custos mantendo o foco em saúde, meio ambiente e segurança. Devido as altas produções de água produzida nos campos maduros onshore, a redução de produtos químicos usados nesses tratamentos tem trazido grandes oportunidades financeiras para a indústria petroleira. Este estudo visa avaliar a sinergia entre um tratamento convencional realizado com polieletrólito a base de taninos associado a um tensoativo, propiciando o aproveitamento de uma matéria-prima local, para o tratamento de água produzida. Devido à instabilidade do efluente gerado, inicialmente foi desenvolvido um método para geração de uma emulsão óleo em água estável, com aproximadamente 50 mg/L de óleos e graxas. As análises das amostras foram realizadas baseado na metodologia de espectrometria de absorção molecular na região do visível, para isto, foi construída uma curva padrão usando solvente e petróleo. O teste de eficiência dos produtos químicos foi realizado através de jar-test com agitação controlada. Os testes utilizando polieletrólitos apresentaram resultados compatíveis com a literatura, onde um tratamento com 40 mg/L do tensoativo conseguiu extrair 81% e 85% do óleo dissolvido no efluente, conseguindo um atendimento pleno a legislação vigente. Para os testes realizados com o tensoativo, os resultados somente conseguiram chegar a este patamar de tratamento com 200 mg/L de matéria ativa, atingindo 86% de eficiência. Já para os testes combinando os dois produtos, foi observado que com apenas 20 mg/L do polieletrólito e 100 mg/L de tensoativo, os resultados já foram superiores aos resultados ótimos dos produtos isolados, apresentando uma eficiência de 92%. Durante os testes com os tensoativos foi observado uma maior formação de flocos e maior captura do óleo disperso. Foi verificada a dependência entre as variáveis testadas (concentração e eficiência) utilizando uma análise de variância (teste-F) com 95% de confiança. Com isso concluímos que há uma sinergia no uso dos dois produtos e que, se aplicado, poderá trazer ganhos financeiros para o processo devido à redução de matéria-prima vinda de outros estados em detrimento dos tensoativos de baixo custo fabricados na indústria local.

     


  • Mostrar Abstract
  • The ever-greater development of alternative energy sources in substitution to petroleum-derived fuels has forced this industry to optimize its costs, while keeping health, insurance and environment focus. Due to the high produced water rates in mature onshore fields, the reduction of chemicals while treating this residue provides important financial savings perspective to oil industry. The present study aims to evaluate the synergistic effect of the combined use of a conventional tanine based polyelectrolyte in association with a coconut oil derived surfactant, to better use locally available resources for produced water treatment. Due to produced water intrinsic instability, a method for producing stable oil in water emulsion (with ~50 mg/L of grease and oil content) was developed. Samples were subject molecular absorption analysis in visible region and compared to a standard built with solvent and oil. Chemical treatment’s efficiency were evaluated on jar-tests with controlled stirring basis’. Treatment with only polyelectrolyte presented results in good agreement with literature, where 40 mg/L were able to withdraw 81 and 85% of the oil content of the produced water residue, fully meeting law requirements. Treatment using only the coconut oil surfactant was able to achieve this level of treatment only with 200 mg/L of active matter, providing 86% efficiency. Combined polyelectrolyte and surfactant treatment managed to produce greater efficiency than isolated methods (92%) by using 20 mg/L of the polyelectrolyte and 100 mg/L of the surfactant. It was verified the dependency between tested variables (concentration and efficiency) by the use of deviation analysis (F-test) with 95% confidence. Therefore, it was possible to observe that the combined use of both products could lead to financial savings in produced water treatment while maintaining process sustainability and providing economic use for locally available low cost surfactants.

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  • JOÃO OCTÁVIO MEDEIROS PIRES
  • "Síntese, caracterização e avaliação do potencial fotocatalítico sob luz visível do composto Ce2(MoO4)3/TiO2"

  • Orientador : CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • JOAO BOSCO LUCENA DE OLIVEIRA
  • GILSON GARCIA DA SILVA
  • Data: 17/04/2018

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  • Compostos de Ce2(MoO4)3/TiO2 (molibdato de cério e dióxido de titânio) com diferentes composições foram preparados pelo método de complexação combinada EDTA-Citrato e pelo método de dopagem por via úmida. Os materiais obtidos foram caracterizados pelos métodos de difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e espectroscopia de reflectância difusa (ERD). O potencial catalítico do material foi avaliado por espectrofotometria, onde foi avaliado a variação da concentração de corantes (Maxilon Blue e Erionyl Yellow a 10ppm) em um reator com bateladas de 30, 60, 90 e 120 minutos de reação, a 45ºC, pH = 6, com incidência de luz visível e 200mg/L de catalisador. De acordo com os resultados do DRX, é constatado que os compostos obtidos apresentaram as fases esperadas. Através das imagens do MEV foi possivel observar que houve alteração nos tamanhos e formatos do material base (TiO2) devido a incorporação do molibdato de cério, além da verificação da eficiencia dos métodos ao conferir a homogeneidade da dopagem, constatando ineficiencia no método de dopagem úmida quando feita a 10%. Os resultados do EDS confirmaram a presença dos elementos que foram utilizados para formação do composto final e apresentaram um desvio de 2,3-5,7% entre a composição teórica e a experimental, justificado pelo método de síntese e de dopagem. Por meio da análise de ERD foi constatado que não houve alteração significativa no bandgap do material base (TiO2) ao introduzir o Ce2(MoO4)3. O TiO2 comercial foi utilizado como base de comparação para os testes de fotocatálise. O potencial fotocatalítico foi avaliado quanto a pontos base, considerando a fotólise, a adsorção e a fotocatálise, necessitando assim testes com e sem luz. Para o corante ácido amarelo (Yellow Erionyl) a fotólise não foi significativa, o material obteve valores de até 25% de adsorção e obteve como melhor fotocatalisador o 5 wt% Ce2(MoO4)3/TiO2 obtido por impregnação, alcançando 42% de remoção. Para o corante básico azul (Maxilon Blue) houve fotólise de até 27% em 120 minutos, o mesmo obteve os melhores resultados de adsorção e degradação quando utilizado com o material base, atingindo 67,7% e 94,67% respectivamente ao fim de 120 minutos.


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  • Ce2(MoO4)3/TiO2 composites (cerium molybdate and titanium dioxide) with different compositions were prepared by combined complexation method EDTA/Citrate and by the wet doping method. The obtained materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and diffuse reflectance spectroscopy (DRS). The material catalytic potential was evaluated by spectrophotometry, in which the dye concentration variation (Maxilon Blue and Erionyl Yellow at 10ppm) was evaluated in a reactor with 30, 60, 90 and 120 minute batch reaction at 45ºC, pH = 6, with visible light incidence and 200mg / L of catalyst. According to the results of the XRD, it was verified that the obtained compounds presented the expected phases. Through the images of the SEM it was possible to observe that there was a change in sizes and formats of the base material (TiO2) due to the incorporation of the cerium molybdate. It was also verified through SEM that the material was not homogeneous for the wet doping method done with 10%. The EDS results confirmed the presence of elements that were used to form the final compound and presented a deviation of 2.3-5.7% between the theoretical and the experimental composition, justified by the synthesis and doping method. By the ERD analysis, it was certified that there was no significant change in the bandgap of the base material (TiO2) when introducing Ce2(MoO4)3. Commercial TiO2 was used as comparison basis for the photocatalysis tests. The photocatalytic potential was evaluated according to base points, considering photolysis, adsorption and photocatalysis, thus requiring tests with and without light. For the yellow acid dye (Yellow Erionyl) the photolysis was not significant, the material obtained values of up to 25% of adsorption and obtained as best photocatalyst the 5 wt% Ce2(MoO4)3/TiO2 obtained by impregnation, which caused 42% remotion. For the basic blue dye (Maxilon Blue) there was photolysis of up to 27% in 120 minutes, it obtained the best results of adsorption and degradation when used with the base material, reaching 67.7% and 94.67% respectively at the end of 120 minutes.

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  • JULIENE DA CÂMARA ROCHA
  • Produção, avaliação da estabilidade e aplicação de enzimas pectinolíticas de Aspergillus niger IOC 4003 utilizando resíduos de frutas tropicais como substrato.

  • Orientador : GORETE RIBEIRO DE MACEDO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • FRANCISCO CANINDE DE SOUSA JUNIOR
  • GORETE RIBEIRO DE MACEDO
  • SHARLINE FLORENTINO DE MELO SANTOS
  • Data: 17/07/2018

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  • Nas últimas décadas, a demanda por enzimas microbianas para aplicações biotecnológicas tem crescido significativamente. As enzimas pectinolíticas, responsáveis por clivar tanto a pectina como outros polissacarídeos pécticos em resíduos de ácido galacturônico, apresentam aplicação em diversos setores como processamento de suco de frutas e vinhos, recuperação de óleos essenciais, extração de óleos vegetais, além das indústrias têxtil e de papel e de celulose. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar produção, estabilidade e aplicação de enzimas pectinolíticas pela linhagem deAspergillus niger IOC 4003 utilizando resíduos de acerola e cajá como substrato da fermentação em estado sólido (FES). Inicialmente, os resíduos de acerola e cajá, lavados e não lavados, foram submetidos à secagem e tiveram determinados sua composição química e físico-química. A porcentagem de pectato de cálcio, indicador de pectina, encontrado nos resíduos foi de 3,46 ± 0,11%; 2,94 ± 0,18%; 5,85 ± 0,01% e 5,34 ± 0,23% para a acerola não lavada, acerola lavada, cajá não lavado e cajá lavado, respectivamente. Em seguida, avaliou-se o potencial destes substratos como indutores para a produção de enzimas pectinolíticas por FES durante 240 h com pH inicial de 4,5; umidade em 40% e concentração de esporos em 1 x 107 esporos/mL. Na etapa de fermentação, destaca-se a produção de poligalacturonase usando o resíduo de cajá lavado que atingiu a concentração enzimática de 38,22 ± 0,63 U/g em 72 h de cultivo. Em seguida, estudou-se a otimização de extração das enzimas e observou-se que a melhor condição ocorreu usando o tempo de contato de 30 minutos e o tampão acetato na concentração de 50 mM e pH 5,4. Na etapa posterior, avaliou-se a estabilidade do complexo enzimático frente à temperatura e pH. As melhores condições de estabilidade da poligalacturonase ocorreram nas temperaturas de 30 e 40 °C, e entre os pHs 4 a 6 por até duas horas de incubação. Depois, utilizou-se o extrato enzimático sintetizado pelo Aspergillus niger IOC 4003 em resíduo de cajá lavado ou acerola não lavada como fonte de carbono no processo de clarificação do suco de cajá. Na etapa de clarificação, destacam-se os resultados: 40% de redução da turbidez, 30% de clareamento e 85% de aumento da capacidade antioxidante do suco de cajá. Dessa maneira, o presente trabalho demonstra a viabilidade do uso de resíduos da indústria de polpas como substratos para produção de enzimas de interesse biotecnológico e sua aplicação na indústria de alimentos.


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  • At the last decades, it has increased significantly the demand for microbial enzymes on biotechnological applications. The pectinolytic enzymes, responsible for cleaving both pectin and other pectic polysaccharides in galacturonic acid residues, have application in several sectors such as fruit and wine juice processing, recovery of essential oils, extraction of vegetable oils, as well as the textile and food industries.paper and cellulose. In this context, the aim of this work was to evaluate the production, stability and application of pectinolytic enzymes by Aspergillus niger IOC 4003 using acerola and cajá residues as solid state fermentation substrate (SSF). Initially, residues of acerola and cajá, washed and unwashed, were submitted to drying and determined their chemical and physicochemical composition. The percentage of calcium pectate, pectin indicator, found in residues was 3.46 ± 0.11%; 2.94 ± 0.18%; 5.85 ± 0.01% and 5.34 ± 0.23% for unwashed acerola, washed acerola, unwashed cajá and washed cajá, respectively. Then, the potential of these substrates as inductors for the production of pectinolytic enzymes by FES was evaluated during 240 h with initial pH of 4.5; humidity at 40% and spore concentration of 1 x 107 spores / mL. In the fermentation stage, the greatest polygalacturonase production was observed using washed cajá residue reaching enzymatic concentration of 38.22 ± 0.63 U / g in 72 h of cultivation. Next, the optimization of enzyme extraction was studied and the best condition of extraction occurred using contact time of 30 minutes and acetate buffer at concentration of 50 mM and pH 5.4. On subsequent step, the stability of enzyme complex was evaluated against temperature and pH. The best condition on stability of polygalacturonase occurred at temperatures of 30 and 40 ° C, and among pHs 4 and 6 for up to two hours of incubation. Thus, the synthesized enzymatic extract by Aspergillus niger IOC 4003 from washed cajá or unwashed acerola residue was applied in the process of clarifying cajá juice. In the clarification stage, the outcomes that stands out were 40% reduction in turbidity, 30% of clarification and 85% increasing of antioxidant capacity of the juice. In this way, the present work demonstrates the feasibility of using fruit industry residues as substrates for production of interest enzymes and its application in food industry.

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  • GABRIELA PAUPITZ MENDES
  • Tratabilidade de solo contaminado com naftaleno através de oxidação química: análises das fases sorvida, aquosa e vapor


  • Orientador : OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRESSA BASTOS DA MOTA LIMA
  • DOUGLAS DO NASCIMENTO SILVA
  • MARILDA MENDONÇA GUAZZELLI RAMOS VIANNA
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • Data: 23/07/2018

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  • A contaminação do solo por hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) é um assunto cada vez mais discutido. O naftaleno (NAP) é um HPA e está entre os 16 poluentes prioritários listados pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA). Os processos oxidativos avançados podem ser aplicados para remediação das áreas contaminadas com HPAs através do uso de agentes oxidantes, como o persulfato. Esse oxidante pode sofrer ativação alcalina ou por íons de ferro, entre outras formas. O objetivo desse trabalho foi a avaliação de ensaios de tratabilidade através da aplicação de oxidação química em solo arenoso artificialmente contaminado com naftaleno. Foram feitas extrações sólido-líquido e líquido-líquido das fases sorvida e aquosa, respectivamente, segundo métodos da USEPA. As amostras coletadas foram analisadas por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa (GC-MS). A fase vapor também foi coletada e analisada no GC-MS. A partir dos ensaios realizados de acordo com planejamento fatorial 2³ + 3 pontos centrais, foi possível obter as condições ótimas para a reação em estudo: [PS] = 18,37 g L-1; [FeSO4] = 4,25 g L-1; e pHinicial = 3,00. O percentual de degradação atingido foi de 82,61±1,19%. Mais de 60% do NAP no sistema foi transferido para a fase vapor, no início do processo. Ao final da reação, mais de 99% do NAP presente no vapor foi removido. Em relação à concentração de NAP no solo, foi possível atingir níveis abaixo do valor de intervenção estipulado pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB). Os ensaios cinéticos foram ajustados adequadamente a um modelo de primeira ordem, indicando que o tempo de degradação é diretamente proporcional à concentração de NAP no sistema


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  • Soil contamination by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) is a worldwide discussed subject. Naphthalene (NAP) is a PAH and it is among the 16 priority pollutants listed by the United States Environmental Protection Agency (USEPA). Advanced oxidation processes can be applied for remediation of PAH contaminated areas through the use of chemicals such as persulfate. This oxidant can be activated by either alkaline medium or ferrous iron, among other forms. The aim of this work was the evaluation of treatability experiments using chemical oxidation in a sandy soil artificially contaminated with naphthalene. Solid-liquid and liquid-liquid extractions were performed for sorbed and aqueous phases, respectively, according to USEPA methods. The collected samples were analyzed by gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS). The vapor phase was also collected and analyzed in the GC-MS. According to the factorial design applied, 2³ + 3 central points, the reaction optimum conditions were: [PS] = 18.37 g L-1; [FeSO4] = 4.25 g L-1; and pHinitial = 3.00. 82.61±1.19% of NAP removal was achieved. More than 60% of the NAP in the system was transferred to the vapor phase at the beginning of the process. At the end of the reaction, more than 99% of NAP in the vapor phase was removed. Regarding to the NAP concentration in the soil, it was possible to reach levels below the intervention value stipulated by the Environmental Company of São Paulo (CETESB).First order reaction fit accurately the kinetic series of experimental data, indicating that degradation time is directly proportional to the NAP concentration in the system
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  • LUANA RABELO HOLLANDA
  • ESTUDO DA DEGRADAÇÃO DO PESTICIDA ATRAZINA ATRAVÉS DA REDUÇÃO POR COBRE DE VALÊNCIA ZERO, E DA SUA POTENCIALIDADE COMO PRÉ-ETAPA À FOTO-OXIDAÇÃO COM PERSULFATO

  • Orientador : OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • ANDRE LUIS NOVAIS MOTA
  • ANDRESSA BASTOS DA MOTA LIMA
  • CÁTIA ALEXANDRA LEÇA GRAÇA
  • Data: 30/07/2018

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  • A contaminação de corpos d’água por pesticidas persistentes aos tratamentos de água convencionais consiste num grave problema ambiental, sendo, dessa forma, imprescindível o desenvolvimento de tecnologias capazes de degradar estes contaminantes. Dentre estes pesticidas encontra-se a atrazina (ATZ), que apresenta especial relevância ambiental pela sua ação como desregulador endócrino, tendo sido incluída na lista de poluentes prioritários da União Europeia. Processos oxidativos avançados (POA) têm sido apontados por diversos estudos como técnicas promissoras para a degradação deste tipo de poluente. No entanto, a ATZ, por ser um organoclorado, e, por isso, conter grupos deficientes em elétrons, é mais facilmente reduzida do que oxidada, sendo preferível optar por uma pré-etapa redutiva à oxidativa. Desta forma, neste trabalho investigou-se a potencialidade de utilização do cobre de valência zero como agente redutor na pré-etapa de redução da ATZ e, por conseguinte, o acoplamento desta a um POA mediado por radicais sulfato (SO4●-). Para avaliar o efeito de diferentes variáveis operacionais na etapa redutiva, realizou-se um planejamento experimental de Doehlert. Em seguida, sob a solução que apresentou maior degradação, aplicou-se a etapa oxidativa, avaliando o efeito de diferentes concentrações do oxidante persulfato de sódio (1, 5 e 10 mmol L-1), ativado por radiação UVA ou UVC, na mineralização da solução pré-tratada. Na etapa oxidativa, amostras foram coletadas após 30, 60 e 120 minutos de reação. Testes de toxicidade com a   microalga Chlorella vulgaris e com a bactéria Vibrio fischeri foram realizados com as amostras que obtiveram os melhores resultados de degradação e mineralização ao final de cada etapa. O planejamento experimental mostrou que as condições ótimas para a etapa redutiva são as que combinam baixo pH e alta concentração de cobre (> 0,2 % m/V). A etapa oxidativa foi então aplicada na solução reduzida e verificou-se uma mineralização de cerca de 70% após 2 horas de reação quando se utilizou 5 mmol L‑1 de persulfato sob radiação UVC. Com relação aos testes de toxicidade com a C. vulgaris, a solução após a redução se revelou 30% menos tóxica quando comparada à solução inicial de ATZ. No que diz respeito a V. fischeri, verificou-se que a solução inicial de ATZ não provocou efeitos inibitórios, mas um expressivo aumento na toxicidade foi observado após a etapa redutiva. Para ambos os organismos, constatou-se que, dentre os três tempos de reação testados, a toxicidade atingiu um valor mínimo após uma hora de reação da solução pré-reduzida com o persulfato. No entanto, para tempos superiores a toxicidade voltou a aumentar, apesar do aumento na mineralização para maiores tempos de reação. Dessa forma, foi possível constatar que a mineralização de um composto não necessariamente leva à diminuição da toxicidade e, por isso, são necessários estudos complementares para entender a correlação entre estas duas variáveis.


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  • The contamination of waterbodies by pesticides that are resistant to conventional water treatment processes consists a serious environmental problem, making urgent the development of alternative technologies capable of degrading them. Among these pesticides is Atrazine (ATZ), which is of special concern due to its endocrine disrupting character, being classified as a priority substance to be monitored for water quality purposes in the European Union. Advanced oxidation processes (AOP) have been pointed as a promising technology against this kind of pollutant. However, as an organochloride, ATZ contains electron-deficient groups, making it more easy to reduce than to oxidize. Therefore, a pre-reducing step is preferred to an oxidative one for the removal of these class of contaminants. Given that, in this study was investigated the application of zero-valent copper as a reducing agent for the degradation of ATZ. Then, this was combined with a sulfate radical (SO4●-)-driven AOP. To study the influence of different operational conditions in the pre-reducing step, a Doehlert experimental design was followed. Then, the mineralization of the solution that presented the highest ATZ degradation was studied by varying the oxidant concentration – sodium persulfate (1, 5 and 10 mmol L-1) – and the UV source of radiation (UVC and UVA). During the oxidative stage, samples were collected after 30, 60 and 120 minutes of reaction. Toxicity assays with the microalgae Chlorella vulgaris and the bacteria Vibrio fischeri were performed with the samples that obtained the highest degradation and mineralization results after each step. For the pre-reductive stage, the Doehlert design showed that the best conditions are those that combine low pH and high copper concentration (>0.2% m/v). The oxidative step was then applied on the most degraded solution and about 70% of mineralization was achieved after 2 hours of reaction when 5 mmol L-1 of persulfate and UVC radiation were used. Regarding toxicity assays with C. vulgaris, the reduced solution was 30% less toxic than the parent-ATZ initial solution. For the test with V. fischeri, it was found that ATZ initial solution did not cause inhibitory effects, but a significant increase in toxicity was observed after the reductive step. For both organisms, it was verified that, among the three reaction times tested, the toxicity reached a minimum value after one hour of reaction of the pre-reduced solution with persulfate. However, for longer reaction times the toxicity has increased again, even though higher mineralization values were achieved. In this way, results indicate that a higher mineralization does not necessarily mean low toxicity and, therefore, additional studies are required to understand the relation between these effects.

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  • DENNYS CORREIA DA SILVA
  • Tratamento por sistemas microemulsionados da borra gerada na flotação de água oleosa de petróleo.

  • Orientador : AFONSO AVELINO DANTAS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AFONSO AVELINO DANTAS NETO
  • MARIA CARLENISE PAIVA DE ALENCAR MOURA
  • PEDRO TUPÃ PANDAVA AUM
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • Data: 31/07/2018

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  • Com o desenvolvimento e expansão da indústria petrolífera, cresce também a geração de resíduos em larga escala. A contaminação ambiental por petróleo e seus derivados destaca-se como um problema de alto impacto e necessita de cuidados especiais na produção e no tratamento de resíduos. Na etapa de tratamento de efluentes visando a remoção do óleo da água por flotação, é gerada uma borra que se apresenta como um grande desafio de tratamento para descarte ou uma possível viabilidade de reaproveitamento. O presente trabalho apresenta uma opção de tratamento para a borra de flotação através do uso de sistemas microemulsionados, envolvendo como tensoativos, o óleo de coco saponificado (OCS) e o desemulsificante comercial Dissolvan. Os resíduos da borra de flotação (BF), extraídos em soxhlet (87,64% de óleo, 8,09% de água e 4,26% de resíduos insolúveis), e do agente floculante utilizado na flotação do óleo passaram por etapas de identificação e caracterização através de Difração de raios X (DRX), Espectrometria de Fluorescência de raios X (FRX), Espectroscopia por Infravermelho (FT-IR), Termogravimetria (TG), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Sistema de Energia Dispersiva (EDS), Análise Elementar (CHNO) e Espectroscopia de Absorção UV-Vis. No resíduo da borra de flotação, o DRX revelou a presença de quartzo (SiO2), calcita (CaCO3), pirita (FeS2) e Molibdenita (MoS2), enquanto o FRX validou a presença destes minerais pelas quantidades de enxofre (35,48%), ferro (28,16%) e frações residuais de cátions. No resíduo de agente floculante foi detectado cloro (56,12%), alumínio (17,71%), enxofre (6,93%) e resíduos de cátions. Estas caracterizações revelaram a presença de minerais provenientes das formações geológicas, apontados pela análise termogravimétrica como 30% da massa do resíduo da borra, enquanto as análises de FT-IR, MEV e EDS apontaram semelhanças entre os resíduos das duas amostras. Já as análises CHNO e Espectroscopia de Absorção UV-Vis identificaram o resíduo do agente floculante como um tanino condensado pela quantidade de componentes e semelhança entre o espectro de absorção de uma amostra de tanino condensado extraído da planta Ipomea pes-caprae. Além disso, foi avaliado um processo de otimização para solubilização da BF utilizando um sistema de microemulsão (SME) contendo o OCS como tensoativo, n-butanol como cotensoativo, querosene de aviação (QAV) como fase óleo (FO) e água salina 2% NaCl como fase aquosa (FA). Foram obtidos os sistemas de Winsor os quais as fases microemulsionadas foram caracterizadas através do aspecto visual, tamanho de partícula, potencial zeta, tensão superficial, pH, condutividade elétrica e espalhamento de raios X a baixo ângulo (SAXS). A otimização do uso das fases microemulsionadas dos sistemas de WII e WIV na solubilização da borra foi feita utilizando um planejamento experimental por delineamento composto central rotacional (DCCR) em dois pontos de aplicação: Winsor II rico em composição aquosa e Winsor IV rico em composição oleosa. As fases de microemulsão destes pontos foram aplicados de modo a expandir e estimar possíveis fatores que aumentem a eficiência de solubilização da borra, tendo como variáveis a razão SME/BF, a temperatura (°C) e o tempo (min). Pelos dados obtidos nos experimentos realizados nos dois pontos escolhidos, os valores obtidos para a resposta de eficiência de solubilização (ES) estiveram, em quase todos os ensaios, em faixas superiores a 90% de solubilidade, com exceção dos ensaios em que o tempo de solubilização e a razão SME/BF mostraram-se muito baixas, e, assim, os valores de eficiência oscilaram entre 70-80%. O sistema microemulsionado contendo o Dissolvan como tensoativo no lugar do OCS mostrou-se com maior capacidade de solubilização (93,36% para a fase de WII formado em alto teor de água salina e 95,79% para a fase de WII formado em alto teor de QAV) em relação ao sistema contendo OCS (91,89% em WII e 95,6% em WIV), o que valida a sua utilização no tratamento da borra de flotação por microemulsão contendo o Dissolvan.


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  • With the development and expansion of the oil industry, waste generation on a large scale also grows. Environmental contamination by oil and its products stands out as a problem of high impact and requires special care during production and waste treatment. In the effluent treatment stage aiming the removal of oil from water by flotation, a sludge is generated which presents itself as a great challenge of treatment for either disposal or a possible reuse viability. This work presents a treatment option for the flotation sludge (FS) through microemulsion systems involving saponified coconut oil (SCO) and the commercial demulsifier Dissolvan as surfactants. Residues of sludge flotation (87.64% oil, 8.09% water and 4.26% insoluble residues) obtained through soxhlet extraction, and of the flocculating agent applied were identified and characterized through X-ray diffraction (XRD), X-ray Fluorescence Spectrometry (XRF), Infrared Spectroscopy (FT-IR), Thermogravimetric Analysis (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), Elemental Analysis (CHNO) and UV-Vis Absorption Spectroscopy. The presence of quartz (SiO2), calcite (CaCO3), pyrite (FeS2) and molybdenite (MoS2) was observed in the flotation sludge residue, while FRX confirmed the presence of these minerals by sulfur (35.48%), iron (28.16%) and residual cation fractions. Chlorine (56.12%), aluminum (17.71%), sulfur (6.93%) and cation residues were detected in the flocculating agent residue. These characterizations revealed the presence of minerals from the geological formations, corresponding to 20% of the mass of the sludge residue as indicated by the thermogravimetric analysis, while the analyzes of FT-IR, SEM and EDS showed similarities between the residues of the two samples. Moreover, the CHNO and UV-Vis Absorption Spectroscopy analyzes identified the flocculant agent residue as a condensed tannin because of the number of components and similarities between the absorption spectrum of a sample of condensed tannin extracted from the Ipomea pes-caprae plant. In addition, an optimization process for solubilization of FS was evaluated using a microemulsion system (MES) containing SCO as surfactant, n-butanol as cosurfactant, aviation fuel as the oil phase and NaCl 2% salt water as the aqueous phase solution. Winsor systems were obtained, and microemulsion phases were characterized at room temperature (25°C) by analyzing visual appearance, particle size, zeta potential, surface tension, pH, electrical conductivity and small angle X-ray scattering (SAXS). The optimization of the use of microemulsion phases of WII and WIV systems in the sludge solubilization was evaluated through a central composite rotatable design (CCRD) at two application points: Winsor II rich in water and Winsor IV rich in oil. The microemulsion phases of these points were applied in order to investigate and estimate possible factors that may increase the solubility efficiency of the sludge, having as variables MES/FS ratio, temperature (°C) and time (min). From the data obtained for the two points, it was verified that the values acquired for the solubilization efficiency (ES) were, in almost all the tests, greater than 90%, excepting the tests in which the solubilization time and the MES/FS ratio were very low, and thus efficiency values ranged from 70-80%. The microemulsion system containing Dissolvan as surfactant revealed to have higher solubilization capacity (93.36% for WII rich in salt water and 95.79% for WII rich in oil phase) compared to the SCO system (91.89% for WII and 95.6% for WIV), which validates its use in the treatment of microemulsion flotation sludge.

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  • KARYN NATHALLYE DE OLIVEIRA SILVA
  • TRATAMENTO DE SOLO CONTAMINADO COM Pb EMPREGANDO REMEDIAÇÃO ELETROCINÉTICA E BARREIRAS REATIVAS

  • Orientador : ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DOUGLAS DO NASCIMENTO SILVA
  • ELAINE CRISTINA MARTINS DE MOURA SANTOS
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • VITOR JORGE PAIS VILAR
  • Data: 01/08/2018

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  • A primeira parte deste trabalho examina os processos de remediação eletrocinética (RE) para remoção de Pb2+ em solos contaminados. Para isso, diferentes eletrólitos de suporte (NaNO3 0,1 M, EDTA 0,1 M e ácido cítrico 0,1 M) foram usados nos reservatórios catódicos, enquanto no compartimento anódico, uma solução de NaNO3 0,1 M foi usada. Adicionalmente, a aplicação de corrente direta (CD) e inversão de polaridade (IP) para remoção de Pb2+ do solo também foi avaliada. Com relação aos resultados obtidos neste estudo, foi visto que IP e ácido cítrico favoreceram uma eficiente eletromigração de Pb2+, favorecendo sua eliminação do solo. Esse comportamento pode ser explicado, pois a eliminação do Pb2+ dependeu das espécies iônicas de dissolução/precipitação e do pH do solo, que se mantiveram em diferentes seções do solo, contribuindo para manter as condições de pH, utilizando IP e ácido cítrico, promovendo a eliminação de chumbo. Com o intuito de utilizar uma abordagem viável para monitoramento da concentração de Pb2+, foi utilizada a técnica de voltametria de redissolução anódica (VRA), obtendo-se confiança aceitável e boa sensibilidade para a concentração de Pb2+ com LD em torno de 0,1 mg L-1. Testes de fitotoxicidade mostraram que o processo de RE pode ser útil como uma técnica de tratamento para reduzir a toxicidade do solo contaminado com Pb2+. Os resultados confirmaram a redução significativa da germinação nas regiões anódicas e catódicas para RE, aplicando CD com NaNO3 e EDTA como soluções catódicas. No entanto, alta germinação (60-80%) foi obtida para RE usando NaNO3 e soluções de ácido cítrico em compartimentos catódicos, aplicando IP ou CC, respectivamente. Por fim, o efluente gerado pela tecnologia RE, em cada um dos experimentos, foi tratado por eletrocoagulação com eletrodos de Al, obtendo-se a remoção completa do Pb2+ do líquido após 60 min. A segunda parte deste trabalho estuda tecnologias integradas para o tratamento do solo, utilizando RE com barreiras reativas permeáveis (BRP). Para isso, diferentes eletrólitos de suporte (NaNO3 0,1 M e ácido cítrico 0,1 M) foram utilizados no reservatório catódico, enquanto no compartimento anódico, uma solução de NaNO3 0,1M foi utilizada. Adicionalmente, também foi avaliada a aplicação de corrente direta (CD) e inversão de polaridade (IP) para remoção de Pb2+ do solo. A BRP utilizada constituiu-se de cortiça com 2cm de espessura, 10cm de altura e 10cm de comprimento, localizado na região próxima ao ânodo. Com o intuito de utilizar uma abordagem viável para monitoramento da concentração de Pb2+, foi utilizada a técnica de voltametria de redissolução anódica (VRA). Os resultados obtidos neste estudo indicaram que a remoção de Pb2+ por adsorção em cortiça é influenciada pelo pH do meio, como observado nos testes de adsorção. A contribuição da adição de ácido cítrico e IP contribuiu positivamente para o transporte de Pb, evitando a precipitação na forma de Pb (OH)2. Ao final dos 14 dias, foi possível observar que a integração de BRP e RE resultou em maior eficiência de remoção (80%) associada ao controle de pH nos reservatórios catódicos.


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  • The first part of this work examines electrokinetic remediation (ER) processes for removing Pb2+ in contaminated soils. For this purpose, different cathodic supporting electrolytes (NaNO3 0.1 M, EDTA 0.1M and citric acid 0.1 M) were used into the catholyte reservoir, while in the anodic compartment, a solution of NaNO3 0.1M was used. Additionally, the application of direct current (DC) and reverse polarity (RP) for removing of Pb2+ from the soil was also evaluated. Regarding to results obtained in this study indicated that RP and citric acid favored an efficient electromigration of Pb2+, favoring its elimination from the soil. This behavior can be explained because the elimination of Pb2+ depended on the dissolution/precipitation ionic species as well as the pH in the soil, which were maintaining in different sections in the soil, contributing to maintain the pH conditions, by using RP and citric acid, promoting the lead elimination. In order to use a feasible approach for monitoring Pb2+ concentration, adsorptive stripping voltammetry (AdSV) technique was used, obtaining acceptable confidence and good sensitivity for the concentration of Pb2+ with LOD about 0.1 mg L−1. Phytotoxicity tests showed that the ER process could be useful as a treatment technique for reducing hazardous soil toxicity polluted with Pb2+. The results confirmed the significant reduction of the germination in the anodic and cathodic regions for ER by applying DC with NaNO3 and EDTA as cathodic solutions. However, high germination (60–80%) was obtained for ER by using NaNO3 and citric acid solutions in cathodic compartments by applying RP or DC, respectively. Finally, the effluent generated by ER technology, in each one of experiments, was treated by electrocoagulation with Al electrodes, obtaining complete removal of Pb2+ from liquid after 60 min. The second part of this work studies integrated technologies for the treatment of soil, using ER with permeable reactive barriers (PRB). For this purpose, different cathodic supporting electrolytes (NaNO3 0.1 M, and citric acid 0.1 M) were used into the catholyte reservoir, while in the anodic compartment, a solution of NaNO3 0.1M was used. Additionally, the application of direct current (DC) and reverse polarity (RP) for removing of Pb2+ from the soil was also evaluated. The PRB used was made of cork with 2cm of thickness, 10cm of height and 10cm of length, located in the region near the anode. In order to use a feasible approach for monitoring Pb2+ concentration, adsorptive stripping voltammetry (AdSV) technique was used, obtaining acceptable confidence and good sensitivity for the concentration of Pb2+ with LOD about 0.1 mg L−1. The results obtained in this study indicated that the removal of Pb by adsorption in cork is influenced by the pH of the medium as observed in adsorption tests. The contribution of the addition of citric acid and RP contributed positively to the transport of Pb, avoiding precipitation in the form of Pb(OH)2. At the end of the 14 days, it was possible to observe that the integration of PRB and ER resulted in a higher removal efficiency (80%) associated to pH control in the cathode reservoirs.

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  • TÂMARA SUELEN DA SILVA GONÇALVES
  • DDESENVOLVIMENTO DE FLUIDOS DE PERFURAÇÃO POLIMÉRICOS A BASE DE MICROEMULSÕES E AVALIAÇÃO DE SUAS PROPRIEDADES

  • Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • KLISMERYANE COSTA DE MELO
  • MARIA CARLENISE PAIVA DE ALENCAR MOURA
  • Data: 14/11/2018

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  • A utilização de fluidos de perfuração assegura uma maior eficiência da perfuração petrolífera, pois exercem uma série de funções e são capazes de influenciar profundamente nesse processo. Os diferentes tipos de fluidos de perfuração e as suas aplicabilidades fazem com que haja estudos constantes sobre sua formulação. Assim, sistemas microemulsionados (SME’s) têm sido avaliados como uma boa proposta dentre os aditivos utilizados na formulação desses fluidos Este trabalho teve por objetivo desenvolver fluidos de perfuração utilizando microemulsões (ME’s) óleo em água, bem como analisar suas propriedades comparativamente às da literatura. Para isso, foram testados inicialmente diversos SME’s a fim de encontrar aquele que apresentasse região de ME óleo em água suficiente para preparação do fluido. O sistema encontrado era composto por água de torneira e glicerina na fase aquosa, tensoativo não iônico Alkonat 70 e parafina ou olefina como fase orgânica. A partir desses sistemas, elaborou-se um planejamento experimental para avaliar a influência do percentual de glicerina na fase aquosa e da concentração de NaCl nas propriedades do fluido de perfuração, encontrando. Os resultados mostraram que fluidos microemulsionados apresentam-se como uma excelente alternativa para fluidos de perfuração, tendo em vista que suas propriedades reológicas foram consideradas satisfatórias mesmo após o envelhecimento dos fluidos, além de apresentarem baixíssimos volumes de filtrado.


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  • The use of drilling fluids ensures greater efficiency of oil drilling, as they perform a number of functions and are capable of profoundly influencing this process. The different types of drilling fluids and their applicability cause constant studies on their formulation. Thus, microemulsion systems (SME's) have been evaluated as a good proposal among the additives used in the formulation of these fluids. This work aimed to develop drilling fluids using microemulsions (ME's) oil in water, as well as to analyze their properties compared to the literature. For this, several SMEs were initially tested in order to find the one that presented a good ME region oil in water to prepare the fluid. The system found was composed of tap water and glycerin in the aqueous phase, Alkonat 70 nonionic surfactant and paraffin or olefin as the organic phase. From these systems, an experimental design was elaborated to evaluate the influence of the percentage of glycerin in the aqueous phase and the NaCl concentration in the properties of the drilling fluid, finding. an optimized fluid whose characterization was made later. The results showed that microemulsion fluids presented as an excellent alternative for drilling fluids, considering that their rheological properties were considered satisfactory even after the aging of the fluids, in addition to presenting very low filtration volumes.

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  • ISABELLY PAULA DE SOUSA AZEVEDO HENRIQUES
  • Caracterização térmica de soro de leite caprino e bovino através de calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análises termogravimétricas (TGA).

     


  • Orientador : CAMILA GAMBINI PEREIRA COURTIAL
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CAMILA GAMBINI PEREIRA COURTIAL
  • ROGERIA HELEN LIMA VIDAL
  • Data: 23/11/2018

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  • O soro de leite é um subproduto da indústria de laticínios que possui excelentes propriedades nutricionais, funcionais e fisiológicas, associadas a um elevado teor proteico. No entanto, para que seja comercializado é necessário um tratamento complexo, limitando o seu aproveitamento, especialmente para pequenos agricultores. Como consequência, o soro de leite algumas vezes é descartado de modo inadequado no meio ambiente, causando problemas ambientais. A α-lactalbumina (α-La) e a β-lactoglobulina (β-Lg) são as proteínas mais abundantes no soro, suas características possibilitam a aplicação em produtos alimentícios, principalmente, com o intuito de elevar o valor nutricional e promover características funcionais. Apesar de estarem presentes em quase todos os soros de animais ruminantes, podem apresentar variantes de uma espécie para outra, conferindo diferentes características de acordo com a espécie animal. O estudo da análise térmica de proteínas é de fundamental importância em razão da influência da temperatura no comportamento das proteínas e em suas propriedades. As técnicas de análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria diferencial de varredura (DSC) são algumas das mais utilizadas no estudo térmico. Dessa forma, o objetivo do presente estudo foi realizar a análise comparativa dos soros de origem caprina e bovina in natura, com ênfase na caracterização térmica proteínas α-La e β-Lg, provenientes do soro de leite caprino e bovino in-natura. Para tal, foram realizadas análises de caracterização físico-química e de análises térmicas do soro de leite caprino e bovino in natura. A análise térmica foi conduzida utilizando um aparato de análises simultâneo de TGA e DSC com amostras de soro e soluções de proteína padrão. Os resultados obtidos nesse estudo demonstraram que as amostras de soro de leite de diferentes origens possuem comportamento térmico parecido, com a existência de um processo endotérmico acompanhado por um processo exotérmico, com valores de,  e  próximos, 83,4±0,7, 106,3±0,7 e 62±2 J/g para o soro caprino, respectivamente; e 82±3, 107±1 e 65±4 J/g para o soro bovino, respectivamente; e de 144±3 J/g e 151±3 J/g, para o soro caprino e bovino, respectivamente. O soro de leite caprino sem congelamento apresentou maiores valores de ,  e  quando comparado ao do soro de leite com congelamento de, 89±2 , 108 ±1 e 149±28 J/g, respectivamente.


  • Mostrar Abstract
  • Whey is a by-product of the dairy industry which has excellent nutritional, functional and physiological properties, associated with a high protein content. However, for it to be industrialized, it is necessary a complex treatment, limiting its use, especially for small farmers. As a consequence, whey is sometimes disposed inappropriately in the environment, causing environmental problems. β-lactoglobulin (β-Lg) and α -Lactalbumin (α-La) are the most abundant proteins in whey, their characteristics make possible their application in food products, mainly with the purpose of increasing the nutritional value and promoting functional characteristics. Although they are present in the whey of almost all ruminants, they can have variants from one species to another, conferring different characteristics according to the animal species. The study of thermal analysis of proteins has fundamental importance due to the influence of temperature on the behavior of proteins and their properties. The techniques of thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) are some of the most used in the thermal study. Thus, the objective of the present study was to perform the comparative analysis of goat and bovine whey in natura, with emphasis on the thermal characterization of α-La and β-Lg proteins from goat and bovine whey in natura. For this, analyzes of physical-chemical characterization and thermal analysis of goat and bovine whey in natura were carried out. Thermal analysis was conducted using a simultaneously apparatus of analyzes of TGA and DSC with whey samples and solutions of standard proteins previously treated. The results obtained in this study demonstrated that the samples of whey of different origins have similar thermal behavior, with the existence of an endothermic process accompanied by an exothermic process and values of ,  e  close, 83,4±0,7, 106,3±0,7 e 62±2 J/g from caprine whey, respectively; e 82±3, 107±1 and 65±4 J/g from bovine whey, respectively; and  , 144±3 J/g and 151±3 J/g, from caprine and bovine whey, respectively. The non-frozen caprine whey had higher values of ,  e  when compared to the frozen caprine whey, 89±2 , 108 ±1 and 149±28 J/g, respectively.

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  • GUILHERME MENTGES ARRUDA
  • Conversão Fotocatalítica de Metano em Metanol:Desenvolvimento do Equipamento e Experimentos.

  • Orientador : ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • INDIRA ARITANA FERNANDES DE MEDEIROS
  • SUYLAN LOURDES DE ARAÚJO DANTAS
  • Data: 29/11/2018

  • Mostrar Resumo
  • Devido à crescente conscientização ambiental, gases como o metano têm
    sido extensivamente estudados para otimizar sua utilização, reduzir os impactos
    ambientais e encontrar aplicações mais nobres. Neste contexto, surge a fotocatálise
    como alternativa para a conversão do metano em produtos de maior valor agregado.
    A obtenção de metanol a partir do metano tem várias vantagens, uma vez que o
    metanol não tem apenas uma quantidade de energia semelhante ao metano, mas
    também pode ser facilmente transportado e armazenado. O presente trabalho,
    buscando uma alternativa viável para a produção fotocatalítica de metanol a partir da
    reforma a vapor do metano, apresenta o desenvolvimento de um novo sistema, bem
    como avalia sua operacionalidade e eficiência na conversão. O sistema é formado por
    uma coluna de umidificação, um reator fotocatalítico anular, telas de aço inoxidável
    revestidas com os catalisadores dióxido de titânio, óxido de zinco ou trióxido de
    tungstênio e um condensador. Os fotocatalisadores, depositados nas telas através de
    métodos adaptados da literatura, foram ativados com o auxílio de lâmpadas com
    emissões nas regiões UV-A e UV-C dispostas na região interna do reator em
    momentos distintos. Os óxidos e os suportes foram analisados pelas técnicas de
    microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios x (DRX) e
    espectroscopia de reflectância difusa (ERD), buscando avaliar a homogeneidade dos
    revestimentos e assegurar que os fotocatalisadores atendem aos requisitos do
    processo. Já os ensaios fotocatalíticos foram conduzidos a pressão e temperatura
    ambiente. Como resultados das deposições, os fotocatalisadores apresentaram uma
    excelente distribuição, confirmando a adequação da técnica empregada com os
    propósitos do estudo. Quanto aos produtos do processo, analisados por cromatografia
    liquida e cromatografia gasosa, embora o sistema tenha se mostrado operacional, não
    apresentaram indícios de conversão nas condições experimentais exploradas.


  • Mostrar Abstract
  • Due to increasing awareness regarding the environment, some gases
    such as methane have been extensively studied in order to have their usage optimized,
    aiming to reduce environmental impacts and the discovery of more noble
    applications. Given this context, photocatalysis emerges as an alternative for the
    conversion of methane into products with higher added value. The method of
    obtaining methanol from methane has several advantages, since methanol not only
    has a methane-like amount of energy, but also is easily transported and stored. This
    work searches for a viable alternative for the photocatalytic production of methanol
    from methane vapor reform, the development of a new system, as well as the
    evaluation of its operation and conversion efficiency. The system consists of a
    humidification column, an annular photocatalytic reactor, stainless steel screens
    coated with titanium dioxide, zinc oxide or tungsten trioxide and a condenser. The
    photocatalysts, deposited on the screens through methods that had been adapted from
    the literature, were activated with the aid of UV-A and UV-C emission lamps,
    arranged inside the reactor at different times. Oxides and supports were analyzed by
    scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and diffuse
    reflectance spectroscopy (ERD) techniques, for evaluation of the homogeneity of the
    coatings and to ensure that the photocatalysts meet the process requirements. The
    photocatalytic tests were conducted at ambient pressure and temperature. As a result
    of the depositions, the photocatalysts presented an excellent distribution, confirming
    the adequacy of the technique used in relation to the purposes of the study. Although
    the system was operational, the products of the process, analyzed by gas and liquid
    chromatography, did not show any evidence of conversion under the experimental
    conditions.

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  • LUCAS RAFAEL PINTO NOBRE
  • Modelagem e Simulação do Processo de Remoção de CO2 usando Microrreator

  • Orientador : DOMINGOS FABIANO DE SANTANA SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON ALLES DE JESUS
  • DOMINGOS FABIANO DE SANTANA SOUZA
  • JOSÉ ROBERTO DE SOUZA
  • JUAN ALBERTO CHAVEZ RUIZ
  • Data: 20/12/2018

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  • Com o contínuo aumento da demanda energética pelo gás natural e a crescente
    preocupação com aspectos ambientais, principalmente relacionado aos gases de efeitos
    estufa, fizeram o CO 2 e a sua captura se tornar um alvo de relevância para pesquisas e
    interesses industriais. Os microrreatores, diante de diversas opções de aplicação, vem se
    destacando na absorção de CO 2 . Neste trabalho, houve um estudo da modelagem de
    microrreatores na captura de CO 2 de uma mistura multicomponente com características
    similares ao gás natural, composta por CH 4 , N 2 e CO 2 sob pressão atmosférica e temperatura
    ambiente. Foi realizada uma etapa de estimação de parâmetros para correta representação
    dos fenômenos de transferência de massa e de reação química. Em um primeiro momento,
    foi avaliada a absorção física, na qual água destilada (H 2 O) estava presente como solvente.
    Também foi verificado a interferência de um novo componente (CH 4 ) na absorção de CO 2 .
    Avaliou-se a influência das variáveis como velocidade da corrente gasosa, velocidade da
    corrente líquida, vazão total e razão gás-líquido, em diversas composições iniciais. Em um
    segundo momento, foi analisado a absorção química de CO 2 em experimentos com
    diferentes reagentes aminados (MEA, EtilEA e TEA) em H 2 O como solvente em diversas
    concentrações. O modelo matemático fenomenológico foi implementado em MATLAB ®
    para descrever e analisar o processo. Os parâmetros foram estimados utilizando o método
    dos Ponto Interiores. Na etapa de validação do modelo matemático foi obtido erros absolutos
    médios (MAE) inferiores a 2%, exibindo uma excelente capacidade preditiva, o que
    possibilitou uma simulação e estudo do processo. Foi observado que a adição de CH 4 não
    alterou significativamente a quantidade absorvida de CO 2 , embora tenha se alterado as
    resistências pela transferência de massa. Maiores absorções de CO 2 foram obtidas em
    menores velocidades de gás, maiores velocidades de líquido. Também foi constatado que
    uma menor razão gás-líquido aumenta o rendimento de absorção, enquanto que a uma maior
    vazão total resulta em menores resistências de transferências de massa. A presença de uma
    reação química intensificou a transferência de massa, decorrendo em fatores de aumento
    maiores que 1. Maiores concentrações provocaram em melhores resultados de absorção de
    CO 2 . O reagente que apresentou melhores rendimentos foi a EtilEA.


  • Mostrar Abstract
  • With the continuous increase in the energy demand for natural gas and the growing concern
    with environmental aspects, mainly related to greenhouse gases, CO 2 capture became a
    target of relevance for research and industrial interests. The microreactors, in front of
    diverse options of application, have been emphasizing in the absorption of CO 2 . In this work,
    there was a study of microreactor modeling in the capture of CO 2 of a multicomponent
    mixture with characteristics similar to natural gas, composed of CH 4 , N 2 and CO 2 under
    atmospheric pressure and ambient temperature. A parameter estimation step was performed
    to correctly represent the mass transfer and chemical reaction phenomena. At first, the
    physical absorption, in which distilled water (H2O) was present as solvent, was evaluated. It
    was also verified the interference of a new component (CH4) in the absorption of CO2. The
    influence of variables such as gas velocity, liquid stream velocity, total flow and gas-liquid
    ratio were evaluated in several initial compositions. In a second moment, the chemical
    absorption of CO2 in experiments with different amine reagents (MEA, EtilEA and TEA) in
    H2O as solvent in several concentrations was analyzed. The phenomenological
    mathematical model was implemented in MATLAB® to describe and analyze the process.
    The parameters were estimated using the Interior Point Method. In the validation step of the
    mathematical model, mean absolute errors (MAE) of less than 2% were obtained, showing
    an excellent predictive capacity, which made possible a simulation and study of the process.
    It was observed that the addition of CH4 did not significantly alter the absorbed amount of
    CO2, although the mass transfer resistances were modified. Higher CO 2 uptakes were
    obtained at lower gas velocities, higher liquid velocities. It has also been found that a lower
    gas-liquid ratio increases the absorption yield, while a higher total flow results in lower mass
    transfer resistances. The presence of a chemical reaction intensified the mass transfer,
    resulting in enhancement factors greater than 1. Higher concentrations resulted in better
    CO2 absorption results. The best-performing reagent was EtilEA.

Teses
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  • ANDRÉ ANDERSON COSTA PEREIRA
  • "DESENVOLVIMENTO DE SISTEMA DE ATOMIZAÇÃO DE SOLUÇÃO POLIMÉRICA EM MEIO CIRCULANTE PARA OBTENÇÃO DE PARTÍCULAS NANO/MICROMÉTRICAS"

  • Orientador : JACKSON ARAUJO DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JACKSON ARAUJO DE OLIVEIRA
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • ELISA MARIA BITTENCOURT DUTRA DE SOUSA
  • MARIA CAROLINA BURGOS COSTA DO NASCIMENTO
  • BENTO PEREIRA DA COSTA NETO
  • THELMA SLEY PACHECO CELLET
  • Data: 08/02/2018

  • Mostrar Resumo
  • Partículas poliméricas formadas em escala nanométricas são de fundamental interesse atualmente, principalmente quando utilizadas como sistemas carreadores na liberação controlada de fármacos, cosméticos e nutracêuticos, bem como no recobrimento de matérias com propriedades magnéticas. Dito isto, o presente estudo tem como objetivo desenvolver um sistema para produção de partículas de poli (metacrilato de metila) (PMMA) e policaprolactona (PCL) a partir da atomização de solução polimérica em meio antisolvente. Neste sistema, soluções poliméricas em diferentes solventes são preparadas e atomizadas na forma de um spray. As gotículas geradas com a atomização entram em contato com um líquido antisolvente que provoca a precipitação e formação das partículas poliméricas. Neste trabalho, experimentos usando o sistema proposto foram realizados em diferentes condições operacionais e as partículas obtidas foram analisadas por Espalhamento Dinâmico de Luz (Dynamic Light Scattering - DLS), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados demonstraram que é possível obter partículas com características de nanoesferas/nanocápsulas e nanofibras com distribuição de tamanho na faixa de 50 a 5000 nm. Também foi possível observar que as variáveis do processo como a natureza do polímero, o tipo de solvente (acetona, acetato de etila, álcool etílico, álcool isopropílico e álcool propílico), a pressão da atomização (0,25 – 3 bar) e a temperatura do líquido antisolvente (10 – 40°C) afetam diretamente a morfologia e a Distribuição de Tamanho de Partícula (DTP). Além disso, foi avaliado o potencial de encapsulamento do sistema proposto. Óleo de algodão e Aluminato de ferro (espinélio inverso) foram utilizados como material a ser encapsulado. As partículas produzidas nesta avaliação foram analisadas por DLS, MET e também por Microscopia Eletrônica de Varredura com Emissão de Campo (MEV-FEG), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Difração de Raio X (DRX) para a verificação do encapsulamento. De acordo com estes resultados, constatou-se a formação de partículas carreadoras, com características de nanocápsulas e nanoesferas.


  • Mostrar Abstract
  • Polymeric particles formed on a nanometric scale are of fundamental interest today, especially when used as carrier systems in the controlled release of drugs, cosmetics and nutraceuticals, as well as in the coating of materials with magnetic properties. Therefore, the present study aims to develop a system for the production of particles of poly (methyl methacrylate) (PMMA) and polycaprolactone (PCL) from the atomization of polymer solution in antisolvent medium. In this system, polymer solutions in different solvents are prepared and atomized in the form of a spray. The droplets generated with the atomization come into contact with an antisolvent liquid which causes the precipitation and formation of the polymer particles. In this work, experiments using the proposed system were performed under different operating conditions and the particles obtained were analyzed by Dynamic Light Scattering (DLS), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The results showed that it is possible to obtain particles with nanosphere/nanocapsule and nanofiber characteristics with a size distribution in the range of 50 to 5000 nm. It was also possible to observe that the process variables such as the nature of the polymer, the type of solvent (acetone, ethyl acetate, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and propyl alcohol), atomization pressure (0.25-3 bar) and temperature (10-40°C) directly affect the morphology and Particle Size Distribution (PSD). In addition, the potential of encapsulation of the proposed system was evaluated. Cotton oil and ferrite were used as material to be encapsulated. The particles produced in this evaluation were analyzed by DLS, MET and also by Field Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and X-ray Diffraction (XRD) for the encapsulation check. According to these results, it was verified the formation of carrier particles, with characteristics of nanocapsules and nanospheres.

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  • THAYSE NAIANNE PIRES DANTAS
  • "Influência das propriedades físicas de graviola e aditivos na secagem em leito de

    jorro com alimentação intermitente"

  • Orientador : MARIA DE FATIMA DANTAS DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARIA DE FATIMA DANTAS DE MEDEIROS
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MARCELLO MAIA DE ALMEIDA
  • ODELSIA LEONOR SANCHEZ DE ALSINA
  • SANDRA CRISTINA DOS SANTOS ROCHA
  • Data: 16/02/2018

  • Mostrar Resumo
  • O objetivo principal deste trabalho foi a investigação das propriedades físicas e físico-químicas de misturas formuladas e das condições operacionais para a definição de equações matemáticas que descrevam a produção de pó e o comportamento da secagem, com base em balanços de massa e de energia, de polpa de graviola acrescida leite integral UHT ou albumina em leito de jorro, utilizando alimentação intermitente e PEAD ou PP como partículas inertes. Os experimentos foram executados segundo quatro planejamentos fatoriais completo 2² com 3 repetições no ponto central. Como variáveis independentes foram consideradas a temperatura do ar na entrada do secador e concentração de leite ou albumina, que variaram de 60 a 80°C e de 30% a 50%, respectivamente.

     A partir das propriedades físicas das misturas, foram determinados os modelos que representavam a vazão mássica de pó em função do tempo. Considerando o acúmulo de material no interior do equipamento, desenvolveram-se modelos para avaliar a temperatura e umidade do ar na saída do secador. As equações diferenciais ordinárias foram implementadas e resolvidas, numericamente, usando rotinas em Fortran. Os resultados obtidos nas modelagens e simulações matemáticas foram comparados com dados experimentais indicando que o modelo representa bem o processo.

     

     


  • Mostrar Abstract
  • The objective of this work is to analyze the influences of the physical characteristics of formulated mixtures and the operational conditions for a definition of mathematical equations, macroscopic heat and mass balances, that describe a production of powder and the behavior dryer the pulp of soursop-milk or soursop-albumin in spouted bed with intermittent feeding and HDPE or PP as inert particles. The drying tests were carried out following 2³ factorial planning with 4 repetitions at the central point. The following independent variables were considered: inlet air temperature (60 - 80ºC) and solids concentrations (30 - 50%). From the physical properties of the mixtures, the models that represent the flow of powder in the function of time were determined. Considering suspension accumulation inside the device, develop models to evaluate a temperature and humidity of the air at the dryer outlet. The system of ordinary differential balances, implemented and resolved numerically using Fortran routines, in which the influence of process variables on drying dynamics were assessed. The results obtained in modeling and mathematical simulations were compared with experimental data, indicating that the model fits the process well, based on outlet air temperature and moisture.

     

3
  • CARLOS EDUARDO DE ARAÚJO PADILHA
  • "Recuperação e concentração de biomoléculas por flotação em sistemas aquosos bifásicos"

     


  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • GORETE RIBEIRO DE MACEDO
  • JACKSON ARAUJO DE OLIVEIRA
  • LUCIANA IGARASHI MAFRA
  • LÍBIA DE SOUSA CONRADO OLIVEIRA
  • NATHALIA KELLY DE ARAUJO
  • Data: 20/02/2018

  • Mostrar Resumo
  • A sublação por solvente (SS) é uma técnica baseada na adsorção de substâncias de supercífie ativa em uma interface gás/líquido e tem se destacado, em relação à extração líquido-líquido (ELL), por alguns benefícios como a simples operação, baixa dosagem de solvente, altos índices de eficiência de separação e concentração do produto; embora, não seja apropriado para tratar todas as biomoléculas. Advinda da sublação por solvente, a flotação em sistemas aquosos bifásicos (FSAB) opera em um ambiente com elevado teor de água e tem ganhado destaque nos últimos anos na recuperação de componentes fenólicos. Neste contexto, a presente tese explora a FSAB como técnica de separação para recuperar moléculas de diferentes fontes tais como de extrato vegetal: ácido gálico (AG) - a partir da infusão de folhas de goiaba, e polifenóis como (+)-catequina e quercetina do resíduo despolpado de uma fruta típica da região amazônica, o camu-camu. Além disso, o agente bactericida 2-hidroxibifenil (2-HBF) produzido via biodessulfurização do 4-metil-dibenzotiofeno por Rhodococcus rhodochrous foi recuperado por FSAB. Nesses estudos, sistemas aquosos bifásicos foram formados a partir do polímero Polietilenogligol (PEG) e o sal sulfato de amônio, sendo que a flotação foi favorecida pela injeção de ar comprimido para geração das bolhas ascendentes. A coluna no sistema FSAB foi confeccionada em vidro com 2,64 cm de diâmetro interno e capacidade de 180 mL. A coluna era equipada no fundo com um disco de vidro sinterizado de porosidade G4. Uma ampliação de escala, com a proporção altura:diâmetro usado como critério, também foi efetuada (para FSAB-camu camu) em uma coluna de vidro de dimensões 60,0 x 8,00 cm e volume útil de 2,5 L. Os resultados mostraram que as condições operacionais ótimas para recuperação de ácido gálico por FSAB foram: pH igual a 4,0, concentração de sulfato de amônio de 450 g/L, concentração de PEG de 80% (m/m), concentração de ácido gálico de 500 μg/mL, tempo de flotação de 120 min, vazão de ar igual a 37,5 mL/min e razão volumétrica de  0,1. Quando alimentada com extrato de folhas de goiaba, a FSAB mostrou maiores índices de enriquecimento e de razão de distribuição do ácido gálico do que a extração em sistema aquoso bifásico convencional. No estudo com o resíduo de camu-camu, as condições experimentais ótimas foram: pH igual a 5,0,  concentração de sulfato de amônio de 450 g/L, vazão de ar igual a 37,5 mL/min, tempo de flotação de 60 min e razão volumétrica de 0,1. Nesse caso, na condição ótima obteve-se uma eficiência de separação de 81,02% e coeficiente de concentração duas vezes superior à tradicional extração em sistema aquoso bifásico. Além disso, observou-se o aumento no poder antioxidante na fase superior, resultado da migração de alguns componentes fenólicos como ácido gálico, ácido siríngico, quercetina e (+)-catequina. Destaca-se que a ampliação de escala foi bem sucedida. Alternativamente, uma metodologia multivariada foi usada para definir as melhores condições operacionais da FSAB do 2-HBF. Após um planejamento experimental fracionário, apenas as variáveis vazão de ar, tempo de flotação e volume da fase topo foram otimizadas pelo planejamento Box-Behnken, no qual foi possível alcançar valores de eficiência de separação de 43,55-57,55% e coeficientes de concentração de 3,84-5,88. Assim como nos capítulos anteriores, a FSAB superou a extração em sistema aquoso bifásico, a extração líquido-líquido e a sublação por solvente, em termos de fatores de enriquecimento. O processo de flotação também obteve êxito na recuperação e concentração do 2-HBF a partir do caldo fermentado, embora a análise por CLAE indique a elevada concentração de contaminantes na fase topo. Assim, os resultados mostraram que a FSAB é uma técnica promissora para recuperar e, principalmente, concentrar componentes fenólicos advindos de meios complexos como extratos naturais e caldos de fermentação


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  • Solvent sublation (SS) is a technique based on the adsorption of active superficial substances at a gas / liquid interface and has been highlighted, in relation to liquid-liquid extraction (LLE), by some benefits such as simple operation, low dosage high solvent separation rates and product concentration; although, it is not suitable for treating all biomolecules. Derived from solvent sublation, aqueous two-phase flotation (ATPF) operates in an environment with high water content and has gained prominence in recent years in the recovery of phenolic components. In this context, the present thesis explores ATPF as a separation technique to recover molecules from different sources such as plant extract: gallic acid (GA) - from infusion of guava leaves, and polyphenols like (+) - catechin and quercetin of the depulped residue of a typical Amazonian fruit, camu-camu. In addition, the bactericidal agent 2-hydroxybiphenyl (2-HBP) produced via biodesulfurization of 4-methyl-dibenzothiophene by Rhodococcus rhodochrous was recovered by ATPF. In these studies, aqueous biphasic systems were formed from the polymer Polyethyleneglycol (PEG) and ammonium sulfate salt, and flotation was favored by the injection of compressed air to generate the ascending bubbles. The column in the ATPF system was made of glass with a 2.64 cm internal diameter and a capacity of 180 mL. The column was fitted to the bottom with a sintered glass disk of G4 porosity. A scale magnification, with the height: diameter ratio used as a criterion, was also performed (for ATPF-camu camu) in a glass column of dimensions 60.0 x 8.00 cm and a useful volume of 2.5 L. results showed that the optimal operating conditions for recovery of gallic acid by ATPF were: pH = 4.0; [ammonium sulfate] = 450 g / L; [PEG] = 80% (m / m); [AG] = 500 μg / mL; flotation time = 120 min; air flow = 37.5 mL / min; volumetric ratio = 0.1. When fed with guava leaf extract, the ATPF showed higher enrichment indexes and gallic acid distribution ratios than extraction in a conventional biphasic aqueous system. In the study with the camu-camu residue, the optimal experimental conditions were: pH = 5.0; [ammonium sulfate] = 450 g / L; air flow = 37.5 mL / min; flotation time = 60 min; volumetric ratio = 0.1. In this case, in the optimum condition, a separation efficiency of 81.02% and a concentration coefficient two times higher than the traditional two-phase aqueous extraction were obtained. In addition, the increase in antioxidant power in the upper phase was observed, resulting from the migration of some phenolic components such as gallic acid, sirgenic acid, quercetin and (+) - catechin. It should be noted that the scale-up was successful. Alternatively, a multivariate methodology was used to define the best operating conditions of ATPF to recover 2-HBP. After a fractional experimental design, only the variables of air flow, float time and volume of the top phase were optimized by the Box-Behnken design, in which it was possible to reach separation efficiency values of 43.55-57.55% and coefficients concentration of 3.84-5.88. As in the previous chapters, ATPF surpassed the two-phase aqueous system extraction, liquid-liquid extraction and solvent sublation in terms of enrichment factors. The flotation process was also successful in the recovery and concentration of 2-HBP from the fermented broth, although analysis by HPLC indicates the high concentration of contaminants in the top phase. Thus, the results showed that ATPF is a promising technique to recover and, mainly, concentrate phenolic components from complex media such as natural extracts and fermentation broths.

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  • SÉRGIO DANTAS DE OLIVEIRA JÚNIOR
  • Produção de celulases por Aspergillus fumigatus através da fermentação em estado sólido e recuperação e purificação por sistema micelar em duas fases aquosas

  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • FRANCISCO CANINDE DE SOUSA JUNIOR
  • GORETE RIBEIRO DE MACEDO
  • MARCELINO GEVILBERGUE VIANA
  • MICHELLE ROSSANA FERREIRA VAZ
  • SHARLINE FLORENTINO DE MELO SANTOS
  • Data: 22/02/2018

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  • Ameaças na sustentabilidade do desenvolvimento mundial em consideração ao aquecimento global, a dependência energética e a demanda exponencial pela produção de alimentos têm levado ao crescente interesse de fontes alternativas e renováveis de energia como a biomassa vegetal. Neste cenário, a viabilização do etanol a partir de biomassa (etanol de segunda geração (2G)), que não gere competição por terra cultivável, tais como bagaço de cana-de-açúcar, fibra coco e o pedúnculo de caju. A hidrólise enzimática é etapa importante na produção de etanol 2G. Entretanto, o custo de produção das celulases ainda é um gargalo no processo. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo contribuir na redução dos custos de produção celulases utilizando resíduos provenientes da indústria brasileira, o bagaço de cana-de-açúcar, fibra de coco e a fibra do pedúnculo de caju, para produção de celulases por fermentação em estado sólido (FES) com o microrganismo Aspergillus fumigatus. Inicialmente, as três fibras lignocelulósicas foram caracterizadas e usadas para se avaliar o potencial de produção de celulases por FES, em seguida, aplicou-se os pré-tratamentos alcalinos (NaOH e Ca(OH)2) no resíduo que apresentou atividade celulolítica (CMCase e FPase) produzidas e o teor de proteínas totais. O extrato enzimático produzido foi utilizado para produção de nanocristais de celulose (NNC). A recuperação e a purificação das celulases foi realizada usando-se o Sistema Micelar de Duas Fases Aquosas (SMDFA). Os resultados da caracterização mostraram a seguinte composição: bagaço de cana-de-açúcar (39,25% ± 5,49 de celulose; 25,20% ± 1,13 de hemicelulose e 18,82% ± 0,01 de lignina), fibra de coco (36,23% ± 0,09 de celulose; 27,79% ± 0,37 de hemicelulose e 30,23% ± 0,12 de lignina); e fibra do pedúnculo de caju (21,02% ± 0,31 de celulose; 11,50% ± 1,13 de hemicelulose e 45,84% ± 1,28 de lignina). Em condições otimizadas obteve-se as atividades de FPase (0,64 UI/g) e CMCase (4,28 UI/g) e proteínas totais de 0,28 mg/mL. A atividade de CMCase foi estável à 60 °C apresentando atividade relativa de 70%, enquanto que FPase apresentou uma estabilidade de 30% à 50 °C. O bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado com NaOH apresentou teor de celulose de 56,63% ± 0,10; teor de hemicelulose de 19,23% ± 1,69 e teor de lignina de 9,92% ± 1,19. Os nanocristais produzidos apresentaram a melhor forma e tamanho após 48h de hidrólise, com formato circulares. O uso do SMDFA permitiu recuperar e purificar a enzima com coeficiente de partição (K) de 9,33 para a enzima CMCase e de 5,00 para a enzima FPase ambas à 60 °C. O fator de purificação para CMCase foi 10,89 e para a FPase de 0,65.


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  • The field of renewable energies has attracted much interest from world-wide research because of the need to minimize damage to the environment and reduce dependence on fossil fuel energy. Biodiesel has established itself as a promising source of renewable and substitute energy for oil and diesel because of its high energy, biodegradable and "clean burning". The interesterification with methyl acetate is a new technique and has the advantage of producing, in addition to methyl esters (biodiesel), triacetin (product of great market value). Supercritical technology enables the production of biodiesel without the presence of catalysts, eliminating the need for further purification processes. The sesame (Sesamum Inducum L.) is one of the oldest oilseeds used by mankind (from 4300 BC). Its seeds provide a large amount of unsaturated fatty acids, especially oleic (from 35.9 to 42.3%) and linoleic (from 41.5 to 47.9%). Thus, the present work seeks to analyze the viability of biodiesel production through the reaction of non-catalytic interesterification of sesame oil with methyl acetate under supercritical conditions, the oil yield, the parameters that influence the reaction (oil / acetate molar ratio of methyl, pressure and operating temperature, ...) and the optimum conditions using this technique.

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  • ERIKA CRISTINA LOURENÇO DE OLIVEIRA
  • “MODELAGEM E SIMULAÇÃO DA SOLUBILIZAÇÃO DA PARAFINA EM TUBOS E POÇOS E DA DEPOSIÇÃO DA PARAFINA EM TUBOS EM REGIME LAMINAR E TURBULENTO”

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALESSANDRO ALISSON DE LEMOS ARAÚJO
  • CAMILA GAMBINI PEREIRA COURTIAL
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • RICARDO PAULO FONSECA MELO
  • TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • Data: 23/02/2018

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  • O óleo bruto é uma mistura complexa de hidrocarbonetos saturados, parafínicos, aromáticos, asfaltenos e resinas. Nas condições de reservatório, esses compostos encontram-se totalmente solubilizado no óleo bruto e à medida que ele escoa para a superfície, o óleo começa a sofrer modificações nas condições de temperatura e pressão, acarretando no aparecimento de cristais sólidos, a quebra deste equilíbrio ocorre devido ao resfriamento e a despressurização que o petróleo sofre durante a sua elevação e transporte. Esses precipitados que são formados em sua grande maioria por parafinas, acabam por limitar a área de fluxo, sendo um dos grandes responsáveis pelos problemas relacionados ao transporte do petróleo, como obstruções nos dutos de transporte e nos poços de produção.

     Visando estudar o processo de solubilização da parafina em dutos e em poços, bem como o processo de deposição da parafina em dutos nos diversos tipos de escoamento, esse trabalho objetiva desenvolver um programa computacional em um amboente de desenvolvimento VBA for Excel®, capaz de simular esses processos em diversas condições, fazendo uso de modelos matemáticos que represente o processo, com base nos fenômenos envolvidos tais como, transferência de massa, transferência de energia e equilíbrio sólido-líquido.

     O trabalho foi deenvolvido em quatro etapas: i) modelagem dos fenômenos de transferência de calor e massa, ii) modelagem da rotina dos coeficientes de atividade através do modelo UNIFAC e modelagem do sistema de equilíbrio sólido-líquido; iii) modelagem matemática do processo de solubilização e deposição, bem como cálculo da espessura da parafina ao longo do tempo; iv) implementação dos modelos em um ambiente de desenvolvimento VBA for Excel® e criação de uma interface gráfica, para simular o processo de solubilização e deposição da parafina em dutos e da solubilização da parafina em poço. Através dos resultados obtidos, foi possível verificar que o simulador proporcional resultados satisfatórios e coerentes ao esperado onde foi possível avaliar a influência de cada variável estudada (Vazão, Temperatura de entrada, Temperatura externa, Cadeia carbônica do solvente), nas diversas condições operacionais.



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  • Crude oil is a complex mixture of saturated, paraffinic, aromatic hydrocarbons, asphaltenes and resins. In the reservoir conditions, these compounds are totally solubilized in the crude oil and as it flows to the surface, the oil begins to undergo modifications in the conditions of temperature and pressure, causing in the appearance of solid crystals, the breakage of this equilibrium occurs due to the cooling and the depressurising that the petroleum undergoes during its elevation and transport. These precipitates, which are mostly formed by waxs, eventually limit the flow area, being one of the major factors responsible for problems related to the transport of oil, such as obstructions in the transport ducts and production wells.

    Aiming to study the process of the wax solubilizing in ducts and wells, as well as the process of the wax deposition in ducts in the various types of flow, this work want to develop a computational program in a development environment VBA for Excel®, able to simulate these processes under various conditions, using of mathematical models that represent the process, based on the phenomena involved such as mass transfer, energy transfer and solid-liquid equilibrium.

    The work was developed in four steps: i) modeling the heat and mass transfer phenomena, ii) modeling the routine of the activity coefficients through the UNIFAC model and the solid-liquid equilibrium system modeling; iii) mathematical modeling of the solubilization and deposition process, as well as calculation of the paraffin thickness over time; iv) implementation of the models in a VBA for Excel® development environment and creation of a graphical interface to simulate the process of solubilization and deposition of paraffin in ducts and solubilization of paraffin in wells. It was possible to verify that the simulator was proportional and satisfactory to the expected results, where it was possible to evaluate the influence of each variable studied (Flow, Inlet Temperature, External Temperature, Carbonic Solvent Chain) under different operating conditions.

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  • FEDRA ALEXANDRA DE SOUSA VAQUERO MARADO FERREIRA
  • "Determinação de Dados de Equilíbrio de Fases a Altas Pressões para Sistemas Sintéticos e Amostras de Petróleo"

  • Orientador : OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • CAMILA GAMBINI PEREIRA COURTIAL
  • HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • LINDEMBERG DE JESUS NOGUEIRA DUARTE
  • CICERO SENA MOREIRA GOMES
  • ELTON FRANCIESCHI
  • Data: 05/03/2018

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  • As condições extremas de pressão, temperatura e composição de dióxido de carbono presentes nas jazidas do pré-sal são um desafio relacionado à exploração e produção destes reservatórios e fazem necessário um estudo aprofundado a nível tecnológico para projeto de equipamentos adequados a estas condições de exploração. No contexto de elevadas concentrações de dióxido de carbono, nos últimos anos o seu uso na recuperação terciária de petróleo vem ganhando expressão e pesquisa nesta área faz-se necessária para maior conhecimento do processo e condições ideais para a sua injeção. Posto isto, verifica-se que a demanda por investigação na área de comportamento de fases a altas pressões na presença de dióxido de carbono de sistemas representativos de petróleo e de amostras reais de petróleo, se torna de extrema importância para a indústria petrolífera. Este trabalho visa o estudo do comportamento de fases a altas pressões, de sistemas sintéticos e representativos de petróleo empregando-se o método sintético visual e sintético não visual. A pesquisa foi dividida em duas etapas, sendo que na primeira foram estudados sistemas binários (CO2 + ciclohexeno e CO2 + esqualano) e um sistema ternário (CO2 + ciclohexeno + esqualano) representativo de uma amostra de petróleo. A modelagem termodinâmica foi feita aplicando-se a equação de estado cúbica de Soave-Reidlich-Kwong, com parâmetros estimados de Mathias e Copeman para a fase de vapor e regra de mistura de van der Waals 2. Na segunda etapa foram estudadas duas amostras reais, sendo uma de gás condensado e outra de petróleo leve. Estas amostras foram caracterizadas e fracionadas e posteriormente usadas no estudo do comportamento de fases com os sistemas binários: CO2 + gás condensado e CO2 + frações de petróleo leve. A modelagem termodinâmica foi feita aplicando a equação de estado cúbica de Adachi-Lu-Sugie, com regra de mistura de van der Waals 1. Para obtenção de todos os dados experimentais foi usada uma célula de equilíbrio com uma janela de safira que permitia a visualização da mudança de fase. No entanto, o método não visual foi também aplicado tendo por base a variação do volume da célula na transição de fase. Este método é particularmente importante nas amostras de petróleo, uma vez que estas não são translúcidas. Assim, as pressões de bolha foram determinadas para os sistemas a diversas temperaturas e composições pelos dois métodos. Os desvios entre os dois métodos experimentais são também apresentados.


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  • The extreme conditions of pressure, temperature and carbon dioxide composition present in the pre-salt deposits are a challenge related to the exploration and production of these reservoirs and require a deepened technological study to design equipment suitable for these operating conditions. In the context of high concentrations of carbon dioxide, in recent years its use in the tertiary recovery of petroleum has been gaining expression and research in this area is necessary for greater knowledge of the process and ideal conditions for its injection. Thus, the demand for information in the area of phase behavior at high pressures in the presence of carbon dioxide from representative oil systems and from actual oil samples becomes extremely important for the oil industry. This work aims the study of the phase behavior at high pressures of synthetic and representative systems of petroleum using the synthetic visual method and synthetic non visual. The research was divided in two stages. In the first stage, binary systems (CO2 + cyclohexene and CO2 + squalane) and a ternary system (CO2 + cyclohexene + squalane) representative of an oil sample were studied. The thermodynamic modeling was done by applying the cubic state equation of Soave-Reidlich-Kwong, with estimated parameters of Mathias and Copeman for the vapor phase and van der Waals 2 mixing rule.
    In the second stage two real samples were studied, one being condensed gas and the other being light petroleum. These samples were characterized and fractionated and later used in the study of phase behavior with binary systems: CO2 + condensed gas and CO2 + light petroleum fractions. The thermodynamic modeling was done by applying the cubic state equation of Adachi-Lu-Sugie, with van der Waals mixing rule 1. To obtain all the experimental data an equilibrium cell was used with a sapphire window that allowed the visualization of the phase change. However, the non-visual method was also applied based on the cell volume variation in the phase transition. This method is particularly important in petroleum samples, since these are not translucent. Thus, bubble pressures were determined for the systems at various temperatures and compositions by the two methods. The deviations between the two experimental methods are also presented.
     
     
     
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  • ROMERO GOMES DA SILVA ARAÚJO FILHO
  • "Pastas de Cimento para Poços de Petróleo em Zonas Fraturadas"

  • Orientador : MARCUS ANTONIO DE FREITAS MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCUS ANTONIO DE FREITAS MELO
  • RENATA MARTINS BRAGA
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • BRUNO LEONARDO DE SENA COSTA
  • ERICA NATASCHE DE MEDEIROS GURGEL PINTO
  • FABÍOLA DIAS DA SILVA CURBELO
  • Data: 23/03/2018

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  • Depósitos de hidrocarbonetos compostos de petróleo e gás natural ocorrem naturalmente em todo o mundo. Tais depósitos estão normalmente contidos dentro de rochas denominadas "rochas reservatório", em geral arenitos ou carbonatos. Esses depósitos existem em variadas condições de pressão, temperatura e profundidade, desde poucas centenas até milhares de metros. Durante o processo de perfuração do poço de petróleo para atingir as rochas reservatório é comum encontrar-se zonas com alta permeabilidade ou fraturas naturais, onde existe a possibilidade de parte ou da totalidade do cimento ou do fluido de perfuração utilizado ser perdido, isso é: invadir a formação que está sendo perfurada e/ou cimentada sem retorno. Tais eventos, conhecidos na indústria como “perda de fluido” podem causar vários efeitos indesejáveis, dentre eles, perda de controle do poço durante a perfuração/completação ou falhas na cimentação, podendo ocasionar inclusive a perda do poço ou graves acidentes. Comercialmente, existem alternativas para o desenvolvimento de sistemas de pastas de cimento com controle de perda de fluido para a formação. Entretanto, a maior parte dessas soluções apresentam alto custo e baixa garantia de eficiência. Devido à redução nas margens operacionais da indústria de petróleo devido à redução do preço do barril de petróleo, busca-se cada vez mais otimizar esses processos, reduzindo custos e possibilidades de falhas. Nesse trabalho foi realizado um conjunto de planejamentos estatísticos para determinar, conjuntamente, qual a melhor pasta de cimento que poderia ser desenvolvida com os materiais utilizados para controle de perda e, dentre esses materiais, como esses se comportariam na perda de fluido. A pasta estudada foi desenvolvida com vermiculita, cloreto de cálcio e nanosílica, estudando-se a ação da vermiculita como controlador de filtrado. Além desses, foi também adicionada espuma de poliestireno à pasta, para também atuar como controladora de perda.Essa composição apresentou pastas estáveis, com alta razão água/cimento, propriedades reológicas excelentes e baixas densidades, que foram fixadas em 12,5 lb/Gal e ótimo controle de perda de fluido para a formação. Estudos de estabilidade hidrotérmica mostraram que as pastas foram estáveis nessas condições, e os ensaios de resistência mecânica mostraram valores da ordem de até 10 MPa. A ação da espuma contribuiu com a diminuição de até 97,5% da perda de fluido para a formação, comparado com outras pastas sem espuma.


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  • Hydrocarbon deposits made up of oil and natural gas occur naturally throughout the world. Such deposits are usually contained within rocks called "reservoir rocks", usually sandstones or carbonates. These deposits exist in varying conditions of pressure, temperature and depth, from a few hundred to thousands of meters. During the process of drilling the oil well to reach the reservoir rocks it is common to find zones with high permeability or natural fractures when there is the possibility that some or all of the cement or drilling fluid is lost, that is: invade the formation being drilled and / or cemented without return. Such events are known in the industry as "fluid loss" may cause various undesirable effects, among them, loss of well control during drilling / completion or failures in the cementation, which may even lead to loss of the well or serious accidents. Commercially, there are alternatives for the development of cement slurry systems with loss of fluid control for the formation. However, most of these solutions have a high cost and low efficiency guarantee. Due to the reduction in the operating margins of the oil industry due to the reduction in the price of a barrel of oil, it is increasingly sought to optimize these processes, reducing costs and potential for failure. In this work, a set of statistical plans was carried out to jointly determine the best cement paste that could be developed with the materials used for loss control and, among these materials, how they would behave in the loss of fluid. The studied pulp was developed with vermiculite, calcium chloride and nanosilica, studying the action of vermiculite as a filtration controller. Besides this, polystyrene foam was also added to the pulp to also act as a loss controller. This composition had stable pastes with high water / cement ratio, excellent rheological properties and low densities, which were fixed at 12.5 lb / gal and optimal fluid loss control for training. Hydrothermal stability studies showed that the pastes were stable under these conditions, and mechanical strength tests showed values up to 10 MPa. The action of the foam contributed with the reduction of up to 97.5% of the loss of fluid to the formation, compared to other non-foamed pastes.

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  • INDIRA ARITANA FERNANDES DE MEDEIROS
  • Nanoestruturação de Ferritas de Cobalto (CoxFe3-xO4): efeito sobre a catálise e sobre a detecção de gases poluentes. 

  • Orientador : CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • CHRISTINE LEROUX
  • FRANCK BERGER
  • JEAN GUILLAUME EON
  • JOAO FERNANDES DE SOUSA
  • MADJID ARAB
  • SUZANNE GIORGIO
  • VERONIQUE MADIGOU
  • Data: 05/07/2018

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  • A presente tese visa estudar a influência da morfologia e da composição de nano-cristalitos de ferrita de cobalto (CoxFe3-xO4) sobre suas propriedades catalíticas e de detecção de gás. Diferentes métodos de sínteses, tais como hidrotérmico, solvotérmico e decomposição térmica foram utilizados visando realizar o controle da forma e da composição dos pós. Além disso, o efeito da variação dos parâmetros de síntese tais como adição de diferentes surfactantes, mudança do solvente e variações na concentração do surfactante, na temperatura e no tempo de síntese também foram investigados. Os pós obtidos foram caracterizados por Difração de Raios-X e Microscopia Eletrônica de Transmissão e analisados por Espectroscopia por Energia Dispersiva. As propriedades catalíticas e de detecção foram avaliadas em atmosfera de CO na faixa de 100 a 300°C e de NO2 nas temperaturas de 150 e 200°C. Nanooctaedros de CoFe2O4 com 15-20 nm foram produzidos por via hidrotérmica usando diferentes surfactantes (CTAB, SDS e PVP). CoxFe3-xO4  de composição x = 1,5 e x = 1,8 também foram sintetizadas a partir do método hidrotérmico. Durante o estudo verificou-se que para esta metodologia a quantidade de Co presente na CoxFe3-xO4 é limitada em x = 1,5. Modificando o solvente para etileno glicol, Co1,8Fe1,2O4 monofásica de 4 nm, com forma irregular e composição homogênea foi obtida. Por via solvotérmica, uma mistura de nanocubos e nanoesferas de CoFe2O4 de 18 nm e 10 nm foi produzida utilizando oleilamina como surfactante. Na decomposição térmica nanoesferas de CoFe2O4 foram produzidas em álcool benzílico, enquanto nanooctaedros de Co0,5Fe2,5O4 foram produzidos utilizando éter dibenzílico. Os nanooctaédros com composição x = 1,5 e a mistura de nanocubos e nanoesferas com x = 1 foram testadas na catálise do CO. As misturas de nanocubos e nanoesferas também foram testadas na detecção de NO2. Os resultados foram comparados com os obtidos por nanooctaedros com x = 1 existentes na literatura. Os resultados das aplicações mostraram que a forma e a composição apresentam efeito sobre a atividade catalítica da ferrita de cobalto. O pó de composição x = 1,5 apresentou maior atividade e menor temperatura para a conversão máxima do CO. Para o teste de detecção, a mistura de cubos e esferas apresentou sensibilidade inferior a do nanooctaédro em todas as temperaturas analisadas. A máxima resposta sensora obtida foi de 52% quando o sensor foi submetido a 50 ppm de NO2 a 200°C.


  • Mostrar Abstract
  • The present thesis aims to study the cobalt ferrite (CoxFe3-xO4) nanocrystallites morphology and composition effects on their catalytic and detection properties. Different synthesis methods such as hydrothermal, solvothermal and thermal decomposition were used to control nanoparticles shape and composition. Moreover, the effect of synthesis parameters variations, such as addition of different surfactants, different solvents, surfactant concentration, temperature and time of synthesis were also investigated. The powders were characterized by X-ray Diffraction and Transmission Electron Microscopy and analyzed by Dispersive Energy Spectroscopy. The catalytic and detection properties were evaluated in CO atmosphere in the range of 100 to 300°C and in NO2 atmosphere at 150 and 200°C. CoFe2O4 nanooctahedra with 15-20 nm were produced by hydrothermal synthesis using different surfactants (CTAB, SDS and PVP). CoxFe3-xO4 with x = 1.5 and x = 1.8 were also synthesized by hydrothermal method. However, the TEM analysis showed that the amount of Co present in CoxFe3-xO4 is limited at x = 1.5. When ethylene glycol was used as solvent, Co1,8Fe1,2O4 of 4 nm with irregular shape and homogeneous composition was obtained. A mixture of nanocubes (18 nm) and nanospheres (10 nm) of CoFe2O4 were produced by solvothermal synthesis using oleylamine as surfactant. In the thermal decomposition, nanospherical CoFe2O4 were produced in benzyl alcohol, while nanooctahedra of Co0.5Fe2.5O4 were produced in dibenzyl ether. The nanooctahedra with composition x = 1.5 and the mixture of nanocubes and nanospheres were tested in the CO catalysis. The nanocubes and nanospheres mixtures were also tested in the detection of NO2. The results were compared with those obtained for the nanooctahedra with x=1 existent in the literature.  The applications results showed that the shape and composition have an effect on the nanoparticles catalytic activity. The powder of CoxFe3-xO4 with x = 1.5 has higher activity and lower temperature needed for the maximum CO conversion. For the detection test, the mixture of cubes and spheres presented lower sensitivity than the nanooctahedra for all temperatures analyzed. The maximum sensor response obtained was 52% when the sensor was subjected to 50 ppm of NO2 at 200 °C.

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  • ROSANGELA DALA POSSA
  • Influência do tratamento do carvão da pirólise do lodo de esgoto na purificação do metano, simulando os gases obtidos do processo de fermentação de dejetos suínos.

  • Orientador : JOAO FERNANDES DE SOUSA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO FERNANDES DE SOUSA
  • ANDREA OLIVEIRA NUNES
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MAGNA ANGELICA DOS SANTOS BEZERRA SOUSA
  • FRANCISCO WENDELL BEZERRA LOPES
  • JUAN ALBERTO CHAVEZ RUIZ
  • Data: 06/07/2018

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  • O biogás é uma valiosa fonte de energia renovável, pois é composto principalmente por metano (60-80%), dióxido de carbono (20-40%), e traços de amônia e gás sulfídrico. Sendo o metano o principal componente de interesse, fazendo-se necessário a remoção dos outros elementos. O presente trabalho tem por finalidade, estudar o processo de purificação do metano através de adsorção física utilizando um carvão ativado, subproduto sólido do processo de pirólise cuja matéria prima usada foi o lodo de esgoto, tratado com HCl e KOH, visando sua aplicabilidade, em reator de leito fixo. Inicialmente foram realizados experimentos de adsorção de sulfeto de hidrogênio (H2S), Amônia (NH3) e dióxido de carbono (CO2) comercial e por último, uma mistura de todos esses gases incluindo o CH4, simulando a mistura originada do processo de fermentação de dejetos suínos. Neste trabalho foram realizados os tratamentos (ativação física e química) e as caracterizações (BET, DRX, FRX, MEV e FTIR) do carvão obtido do lodo de esgoto, sendo que, a ativação física foi realizada em 700ºC/2 horas/N2 e a química, variando a solução ativante (KOH 3M e HCl 7,5M). O estudo dinâmico de adsorção ocorreu na temperatura de 25ºC, P=1 atm, vazão de alimentação da fase gasosa=50 mL/min e massa de adsorvente de 18,4g (para adsorção de gases individuais) e 6,0 g (mistura de gases), respectivamente. Os resultados mostraram que o tratamento químico do carvão influenciou significativamente na adsorção dos gases. Na adsorção do H2S e CO2, o melhor resultado foi para o carvão tratado com o HCl 7,5 M, o qual apresentou maior área superficial específica (248 m2/g), maiores tempo de ruptura (400 min para H2S e 175,5 min para o CO2), saturação (1020 min para o H2S e 484,5 para o CO2) e, maior capacidade de adsorção 670,33 mg de H2S/gads e 218.385 mg CO2/gads, respectivamente. Os carvões foram seletivos para o NH3, e não apresentaram nenhuma afinidade pelo CH4. Nas condições operatórias, o percentual de adsorção de H2S ficou em torno de 61,4 % e 75% para o CO2 utilizando o CAHCl. Para a mistura gasosa obteve-se um percentual de adsorção de 71,8% para o H2S e 55% para o CO2.   O modelo dinâmico do processo de adsorção proposto foi satisfatório, através do qual foi estimada a difusividade axial no leito, a difusividade efetiva intrapartícula e o coeficiente externo de transferência de massa, para o H2S e CO2 individuais bem como esses presentes em uma mistura envolvendo o NH3 e CH4.


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  • Biogas is a valuable source of renewable energy because it is composed mainly of methane (60-80%), carbon dioxide (20-40%), and traces of ammonia and hydrogen sulfide. The main application of biogas is the use of methane as fuel for electric motors and generators. In order to increase the calorific value of biogas to the same level as that of methane, the other gases have to be removed. One of the most common processes used to purify biogas is adsorption using activated carbons. The objective of this work was to the study the adsorption of carbon dioxide, ammonia, and hydrogen from a mixture with the same composition as that of the biogas from the fermentation of swine manure. The adsorbent used was the char from the pyrolysis of sewage sludge at 500 °C. The chars underwent physical ativation (at 700 °C, for 2 hours, under N2), chemical activation using HCl (7.5 M) or KOH (3.0 M), and were characterized for composition and textural properties via XRD, XRF, BET, and SEM. The experiments were carried out in a fixed-bed column (adsorber) at 25 °C and 1 atm. The gas flow rate was 50 mL/min, and the mass of char were 18.4 or 6.0 g. The results showed that the chemical activation significantly enhanced the adsorption. Regarding the adsorption of H2S and CO2, the best result was for the char treated with HCl. The char had high specific area (248 m2/g), high breakthrough time (400 min for H2S, and 175.5 min for CO2), high saturation time (1020 min for H2S, and 484.5 for CO2), and high adsorption capacities (670,33 mg H2S/gads e 218.385 mg H2S/gads). The chars were selective for NH3 and had no affinity for CH4. The percentages of adsorption were 61,4% for H2S and 75% for CO2 using HCl. For the gas mixture, the percentages of adsorption were 71,8% for H2S and 55% for CO2. The dynamic adsorption was modeled by a system of differential equations describing mass balances for gas and particle phases. The equations were solved numerically against experimental data (molar fraction) in order to obtain estimates for parameters such as axial diffusivity, effective intraparticle diffusivity, and external mass transfer coefficient for H2S and CO2 as well as others present in the mixture involving NH3 and CH4.

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  • SUYLAN LOURDES DE ARAÚJO DANTAS
  • Síntese e caracterização de carbetos de molibdênio puro e dopado com cobalto e com níquel para degradação fotocatalítica e adsorção do corante Maxilon Blue GRL 300

  • Orientador : CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDARAIR GOMES DOS SANTOS
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • ANDREA OLIVEIRA NUNES
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • FRANCISCO WENDELL BEZERRA LOPES
  • JOAO BOSCO LUCENA DE OLIVEIRA
  • Data: 27/07/2018

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  • A busca por processos de produção de materiais de baixo custo, vem sendo muito estudado nos últimos anos, principalmente pelas indústrias, no intuito de relacionar o custo/benefício atrelado a baixo risco ao meio ambiente, e à facilidade no transporte e no seu uso. Os carbetos de metais de transição estão ganhando ênfase, devido a sua atividade catalítica, estabilidade e seletividade em uma ampla gama de reações. O intuito de realizar a dopagem com cobalto e com níquel ao carbeto de molibdênio é a busca da alteração na estrutura do carbeto para que ocorra a melhoria da sua atividade catalítica. O processo de fotocatálise é fundamentado em uma reação que um material semicondutor é ativado pela emissão de luz solar ou artificial sobre as partículas com energia suficiente para excitar os elétrons da banda de valência para a banda de condução essa região entre as bandas é chamada de “bandgap”. Este trabalho tem por objetivo desenvolver o estudo da sintetização, caracterização e aplicação fotocatalítica/adsorção de materiais semicondutores com estrutura do tipo de carbetos, utilizando o método de reação gás-sólido em reator de leito fixo. Estes materiais foram caracterizados utilizando as técnicas de DRX, tamanho de cristalito, TGA, BET, granulometria e MEV/EDS. Com a sua caracterização, foi possível compreender a relação entre suas propriedades estruturais e suas atividades enquanto catalisadores heterogêneos. Os resultados de fotocatalíse foram satisfatórios, os carbetos estudados obtiveram bom rendimento no processo de degradação e de adsorção do corante. O melhor resultado obtido foi para o Mo2C_Ni 5% em meio ácido com rendimento em torno de 97% de degradação/adsorção do corante.


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  • The search for processes of production of low cost materials has been studied in recent years, mainly by the industries, in order to relate the cost / benefit associated with low risk to the environment, and the ease of transport and its use. The transition metal carbides are gaining emphasis, due to their catalytic activity, stability and selectivity in a wide range of reactions. The purpose of performing doping with cobalt and nickel on the molybdenum carbide is the search for the alteration in the carbide structure in order to improve its catalytic activity. The process of photocatalysis is based on a reaction that a semiconductor material is activated by the emission of sunlight or artificial on the particles with sufficient energy to excite the electrons of the band of valence for the conduction band that region between the bands is called " bandgap ". This work aims to develop the study of the synthesis, characterization and photocatalytic/adsorption application of semiconductor materials with carbide type structure, using the gas-solid reaction method in a fixed-bed reactor. These materials were characterized using the techniques of XRD, crystallite size, TGA, BET, grain size and SEM/EDS. With its characterization, it is possible to understand the relation between its structural properties and its activities as heterogeneous catalysts. The results of photocatalysis were satisfactory, the studied carbides obtained good yield in the process of degradation and adsorption of the dye. The best result was for Mo2C_Ni 5% in acid medium with yield around 97% degradation / adsorption of the dye.

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  • EMILIANNY RAFAELY BATISTA MAGALHAES
  • ESTRATÉGIAS DE TRATAMENTOS E APLICAÇÕES PARA A ÁGUA PRODUZIDA UTILIZANDO UM EFLUENTE SINTÉTICO

  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANITA MARIA DE LIMA
  • CARLOS EDUARDO DE ARAÚJO PADILHA
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MAGNA ANGELICA DOS SANTOS BEZERRA SOUSA
  • ROBERTO RODRIGUES DE SOUZA
  • SÉRGIO DANTAS DE OLIVEIRA JÚNIOR
  • Data: 03/08/2018

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  • A água produzida, gerada na etapa de exploração e produção, é um dos principais efluentes da indústria do petróleo e se caracteriza como um efluente de composição complexa, formada por vários compostos orgânicos e inorgânicos. Chega a representar cerca de 70% do total das águas residuais geradas durante o tempo de vida do poço e suas características e quantidades produzidas são também dependentes da localização e idade deste. Atualmente, no Brasil, milhões de m³ de efluentes hídricos são descartados no meio ambiente, assim como uma quantidade considerável de óleos e graxas. A presente tese objetivou investigar, através de um efluente sintetizado, potenciais aplicabilidades para a água produzida bruta e tratada e, assim, possibilitar o gerenciamento e reuso desse efluente. Os resultados obtidos demonstraram que a água produzida sem tratamento prévio se apresentou como uma fonte em potencial para suplementação da fonte de carbono de resíduos agroindustriais na produção de biossurfactante, promovendo um efeito positivo da estabilidade da emulsão ao se utilizar as cascas de coco verde como substrato e mantendo estável, sob temperaturas elevadas, a emulsão formada pelo caldo produzido por resíduos de caju. Ao ser submetida a um tratamento físico-químico – cujo processo combinado foi formado por uma etapa de floculação, com 226 rpm e 3 minutos na etapa de mistura rápida e 90 rpm e 4 minutos na de mistura lenta, seguida da flotação por ar dissolvido, realizada sob injeção de 10% v/v de água saturada com ar a 6 bar e com tempo de flotação de 28 minutos -, demonstrou que os extratos das sementes de Moringa oleífera com e sem óleo, numa concentração de 64 mg/L, são floculantes naturais efetivos no seu tratamento, reduzindo o teor de óleos e graxas (TOG) em cerca de 81%, tendo a extração do óleo não afetado o efeito coagulante das sementes. O tratamento biológico através do lodo ativado se apresentou altamente eficiente na remoção do TOG da água produzida, com eficiências, em sua maioria, superiores a 90% e conseguindo atingir adequação às exigências ambientais quanto a esse parâmetro. Através dos resultados obtidos foi possível concluir que o efluente tratado por esse processo biológico apresenta capacidade promissora em ser reutilizado na germinação e irrigação de culturas agrícolas de uso não alimentício.


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  • The produced water, generated in the exploration and production stage, is one of the main effluents of the petroleum industry and is characterized as an effluent of complex composition, formed by various organic and inorganic compounds. It accounts for about 70% of total wastewater generated during the life of the well and their characteristics and quantities produced are also dependent on their location and age of this one.Currently, in Brazil, millions of m³ of water effluents are disposed of in the environment, as well as a considerable amount of oils and greases. The present thesis aimed to investigate, through a synthesized effluent, potential applicabilities for untreated and treated produced water and, thus, enable the management and reuse of this effluent. The results showed that produced water without previous treatment was presented with a potential use for supplementation of carbon source to agroindustrial residues in the production of biosurfactant. promoting a positive emulsion stability effect when using the green coconut shells as the substrate and maintaining stable, under elevated temperatures, the emulsion formed by the broth produced by cashew residues. When undergoing a physical-chemical treatment - whose combined process was formed by a flocculation step, with 226 rpm and 3 minutes in the fast mixing stage and 90 rpm and 4 minutes in the slow mixing stage, followed by dissolved air flotation, carried out under the injection of 10% v/v of water saturated with air at 6 bar and with a flotation time of 28 minutes -, demonstrated that extracts of Moringa oleifera seeds with and without oil, at a concentration of 64 mg/L, are effective natural flocculants in their treatment, reducing the content of oils and greases (TOG) in about 81%, with the oil extraction unaffecting the coagulant effect of the seeds. The biological treatment through activated sludge was highly efficient in the removal of TOG from produced water, with efficiencies, in most cases, greater than 90% and achieving compliance with the environmental requirements for this parameter. Through the results obtained it was possible to conclude that the effluent treated by this biological process presents a promising ability to be reused in the germination and irrigation of non-food crops.

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  • MARIA DO SOCORRO BEZERRA DA SILVA
  • Estudo da remoção de metais pesados de efluentes líquidos por eletrodeposição utilizando eletrodos de cobre.

  • Orientador : CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • ARIADNE DE SOUZA SILVA
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • FRANCISCO WENDELL BEZERRA LOPES
  • JOANA MARIA DE FARIAS BARROS
  • MICHELLE SINARA GREGÓRIO DANTAS
  • Data: 30/10/2018

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  • O lixo eletrônico está se tornando um dos problemas ambientais e sociais mais graves da atualidade. Tomar consciência do problema, é preciso discutir alternativas de descarte e reciclagem. Nesta tese é exposta uma nova metodologia para a remoção de metais a partir de Placas de Circuito Impresso (PCI’s). Esta metodologia, contribui para à minimização de impactos ambientais por recuperar os elementos metálicos de PCI’s, o que reduz a exploração de depósitos minerais. O processo de reciclagem das PCI's apresentados nesta tese, consistiu na aplicação de tecnologias de natureza química e física, envolvendo a etapa de lixiviação em meio ácido (nítrico e clorídrico) e remoção do cobre, prata e estanho por eletrodeposição utilizando eletrodos de cobre.  As reações de eletrodeposição, foram realizadas em três condições de corrente (0,5 – 1,0 – 1,5 A) e variações de tempo (15 - 30 - 60 – 90 e 120 min.) respectivamente. Para todas as condições, o processo foi realizado sem agitação mecânica e com agitação mecânica á 550 rpm. Em uma outra etapa, a solução foi diluída em proporções de 1:3 e 1:7, e foram realizados ensaios de eletrodeposição nas mesmas condições de correntes, com e sem agitação e um tempo constante de 60 minutos. A eletrodeposição do cobre se mostrou de forma eficiente em todos os tempos e correntes aplicadas. Para a prata, as melhores taxas de deposição ocorreram a uma densidade de corrente de 0,022 A/cm2 e tempo de 60 minutos. Nas soluções diluídas, a remoção de cobre foi significativa em todos os parâmetros estudados. Para o estanho, as melhores remoções acorreram no processo sem agitação, apresentando altas taxas de remoção em corrente de 1,5 A e sem agitação.  As concentrações de prata e estanho, ao final de cada processo, foram analisadas por Fluorescência de Raio-X (FRX), Espectroscopia de Absorção Atômica (EAA), Difração de Raio-x. A morfologia dos depósitos, analisados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) acoplada à Espectroscopia de Energia Dispersiva.


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  • Electronic waste is becoming one of the most serious environmental and social problems today. To take aware of the problem, we need to discuss disposal and recycling alternatives. In this thesis, a new methodology for the removal of metals from printed circuit boards (PCB) is presented. This methodology contributes to the minimization of environmental impacts by recovering metallic elements of PCB, which reduces the exploitation of mineral deposits. The process of recycling of the PCB presented in this thesis consisted of the application of chemical and physical technologies, involving the leaching stage in acidic (nitric and hydrochloric) environments and the removal of copper, silver and tin by electrodeposition using copper electrodes. The initial electrodeposition reactions were performed in three current conditions (0.5 - 1.0 - 1.5 A) and time variations (15 - 30 - 60 - 90 and 120 min), respectively, with the original solution. For all conditions, the process was accomplished out without mechanical stirring and with mechanical agitation at 550 rpm. In another stage of reactions, the solution was diluted in 1: 3 and 1: 7 proportions, and electroplating tests were carried out under the same current conditions, with and without stirring and a constant time of 60 minutes. The electrodeposition of copper has been shown to be efficient at all applied times and currents. For silver, the best deposition rates occurred at a current density of 0.022 A / cm2 and time of 60 minutes. In the diluted solutions, the copper removal was significant in all studied parameters. For the tin, the best removals proceeded in the process without agitation, presenting high rates of removel in current of 1.5 A and without agitation. The concentrations of silver and tin, at the end of each process, were analyzed by X-Ray Fluorescence (FRX), Atomic Absorption Spectroscopy (EAA), X-Ray Diffraction. The morphology of the deposits, analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled to the Dispersive Energy Spectroscopy.

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  • RAFAEL HERNANDEZ DAMASCENA DOS PASSOS
  • Propriedades catalíticas e elétricas do tungstato de estrôncio e cério: Conversão
    de metano

  • Orientador : CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • CESAR AUGUSTO MORAES DE ABREU
  • CHRISTINE LEROUX
  • ELSON LONGO DA SILVA
  • JEAN HENRY FERRASSE
  • MADJID ARAB
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • VANESSA COULET
  • Data: 06/12/2018

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  • Tungstatos a base de Sr e Ce foram sintetizados a partir do método de síntese de
    complexação via EDTA-Citrato com o objetivo de determinar a atividade catalítica e as propriedades
    elétricas dos materiais obtidos. As sínteses produziram tungstatos de estrôncio (SrWO4),
    de cério (Ce2W3O12) e tungstato ternário composto de Sr e Ce identificado com estrutura
    Sr0,5Ce0,35□0,15WO4. Para caracterizá-los, foram realizadas análises de TG-DTG, DRX e MET.
    Análises de TG-DTG determinaram que se poderia obter material com estrutura cristalina a
    partir de 600°C. As difratogramas indicaram estrutura cristalina tetragonal com grupo espacial
    I41/a Nº 88 para o SrWO4 e estrutura monoclínica pertencente ao grupo espacial C2/c Nº 15 para
    o C2(WO4)3. As imagens de MET nos possibilitou determinar o tamanho médio de cristalito
    que se mostraram compatíveis com os resultados calculados a partir da equação de Williamson-
    Hall. Análise de DRX refinado através do método de Rietveld, imagens de microscopia eletrônica
    de transmissão em alta resolução (HRTEM) e difração eletrônica foram aplicadas para
    estudar o tungstato ternário e definir sua composição e estrutura cristalina como tetragonal pertencente
    ao grupo espacial I4􀴤
    N° 82. Análises para determinar a atividade catalítica em oxidar
    parcialmente CH4 foram conduzidas considerando um planejamento experimental 3³ onde os
    parâmetros analisados foram temperatura da reação, concentração de CH4 e tipo de catalisador
    em três níveis distintos. Foi observado que os parâmetros mais relevantes para a reação de oxidação
    de CH4 foram o tipo de catalisador e temperatura de reação, respectivamente, a concentração
    não foi relevante para o resultado e o catalisador mais eficiente em transformar CH4 em
    gás de síntese (H2 + CO) foi, em ordem decrescente, SrWO4, Sr0,5Ce0,35□0,15WO4 e C2(WO4)3.
    As análises das propriedades elétricas determinaram as energias de ativação das amostras, o
    resultado foi 1,42eV, 1,16eV e 0,99eV para o SrWO4, Sr0,5Ce0,35□0,15WO4 e C2(WO4)3, respectivamente.


  • Mostrar Abstract
  • Nanoparticles of cerium and strontium tungstate have been prepared from the
    method of synthesis of the ceramic powders involved the complexation combining EDTA-citrate
    in order to determine the catalytic activity and the electrical properties of the obtained materials.
    The syntheses produced strontium (SrWO4), cerium (Ce2W3O12) tungstates and a ternary
    tungstate composed of Sr and Ce identified with structure Sr0.5Ce0.35□0.15WO4. In the interest of
    characterize them, TG-DTG, XRD and MET analyzes were performed. TG-DTG analyzes determined
    that material with crystalline structure could be obtained from 600°C. The diffractograms
    indicated tetragonal crystalline structure with spatial group I41/a (N° 88) for SrWO4 and
    monoclinic structure belonging to space group C2/c (Nº 15) for Ce2(WO4)3. The TEM images
    allowed us to determine the mean crystallite size that were shown to be compatible with the
    results calculated from the Williamson-Hall equation. Refined XRD analysis using the Rietveld
    method, high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) images and electronic
    diffraction were applied to study the ternary tungstate and to define its composition and crystalline
    structure as tetragonal belonging to the space group I4̅ (N° 82). Analyzes were conducted
    to determine the catalytic activity in partial oxidation of CH4 considering a 3³ experimental
    design where the parameters analyzed were reaction temperature, CH4 concentration and catalyst
    type at three different levels. It was observed that the most relevant parameters for the CH4
    oxidation reaction were the type of catalyst and the reaction temperature, respectively. The
    concentration was not relevant to the result and the most efficient catalyst to convert CH4 into
    synthesis gas (H2 + CO) was, in descending order, SrWO4, Sr0.5Ce0.35□0.15WO4 and Ce2(WO4)3.
    Moreover, the electrical properties analysis determined the activation energies of the samples,
    the result was 1.42eV, 1.16eV and 0.99eV for SrWO4, Sr0.5Ce0.35□0.15WO4 and Ce2(WO4)3, respectively

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  • CAMILA PACELLY BRANDÃO DE ARAÚJO
  • Óxidos e carbetos de Mo com adição de cobalto: estudo do efeito da metodologia de adição de dopante e da cinética da obtenção por reação gás-sólido. 

  • Orientador : CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • ARIADNE DE SOUZA SILVA
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • CLEONILSON MAFRA BARBOSA
  • GILSON GARCIA DA SILVA
  • UILAME UMBELINO GOMES
  • Data: 07/12/2018

  • Mostrar Resumo
  • O desenvolvimento de novos materiais com propriedades diferenciadas é interessante para vários segmentos industriais desde a catálise de reações químicas para atendimento a legislação ambientais, até o desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos. Carbetos e óxidos de Mo com adição de cobalto podem apresentar uma diversidade de propriedades intrínsecas de grande interesse. Neste trabalho foram estudadas duas metodologias para a adição do Co nesses compostos com Mo (CoMoO4 e Mo2C-Co): por via sólida e por via úmida tendo como material de partida os reagentes comerciais molibdato de molibdênio [(NH4)6[Mo7O24].4H2O] e nitrato de cobalto [Co(NO3)2.6H2O]. Os precursores dopados foram caracterizados e os produtos do tratamento térmico (óxidos) e da reação de carbo-redução (carbetos) foram avaliados segundo aspectos morfológicos (MEV), composicionais (FRX) e cristalográficos (DRX). Foi verificado que a metodologia de adição de dopante por via sólida se apresentou, em ambos os casos, como uma rota mais robusta; produzindo pós de tamanho menor(~30nm para o carbeto) e com maior retenção do dopante (δ~10%) que a metodologia de via úmida (dp~50nm e δ~40%). Um estudo acerca das condições de obtenção do Mo2C com e sem adição de dopante foi realizado utilizando reações intervaladas. Na avaliação cinética foram testados os modelos de nucleação e crescimento de Avrami, bem como os propostos por Levenspiel de Shrinking Core. Foi verificado que a reação prossegue de acordo com MoO2àMoà Mo2C e que  o modelo que melhor representa o comportamento real da reação gás-sólido é o de Avrami com velocidade de crescimento de grãos de M=85,4 e parâmetro dimensional N= 0.34.


  • Mostrar Abstract
  • The development of new materials with improved properties is interesting for several industrial segments from the catalysis of chemical reactions for environmental legislation compliance, to the development of new electronic devices. Carbides and Mo oxides with cobalt addition may exhibit a diversity of intrinsic properties of great interest. In this work two methodologies for the addition of Co in these compounds with Mo (CoMoO4 and Mo2C-Co) were studied: solid and wet, having commercial molybdenum molybdate [(NH4) 6 [Mo7O24]4H2O] and cobalt nitrate [Co(NO3)2.6H2O] as the starting material. The doped precursors were characterized and the products of the thermal treatment (oxides) and the carbo-reduction reaction (carbides) were evaluated according to morphological (SEM), compositional (FRX) and crystallographic (XRD) aspects. It was verified that the dopant’s addition via solid state methodology presented itself, in both cases, as a more robust route; producing materials with smaller crystal sizes (~ 30nm to the carbide) and with higher dopant retention (δ ~ 10%) than the wet method (dp ~ 50nm and δ ~ 40%). A study of the conditions for obtaining Mo2C with and without addition of dopant was performed using interval reactions. In the kinetic evaluation, Avrami’s nucleation and growth models were tested, as well as those proposed by Levenspiel of Shrinking Core. It was verified that the reaction proceeds according to MoO2àMoà Mo2C and that the model that best represents the actual behavior of the gas-solid reaction is that of Avrami with grain growth rate of M = 85.4 and dimensional parameter N = 0.34.

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  • FRANCISCA PEREIRA DE MORAES
  • ABORDAGEM QUIMIOMÉTRICA E AVALIAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA, BIOATIVA E BIOLÓGICA IN VITRO DA ACEROLA (Malpighia emarginataIN NATURA E LIOFILIZADA.

  • Orientador : ROBERTA TARGINO HOSKIN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ROBERTA TARGINO HOSKIN
  • MARIA DE FATIMA DANTAS DE MEDEIROS
  • KARLA SUZANNE FLORENTINO DA SILVA CHAVES DAMASCENO
  • KATIA CRISTINA BORGES
  • JAILANE DE SOUZA AQUINO
  • FLÁVIO LUIZ HONORATO DA SILVA
  • Data: 07/12/2018

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  • O Brasil é um importante produtor de frutas tropicais. Dentre essas, destaca-se a acerola (Malpighia emarginata), reconhecida por seu alto teor de ácido ascórbico (AA), compostos fenólicos totais (CFT), carotenoides, antocianinas e considerável potencial antioxidante. Tendo em vista o valor bioativo e comercial dessa fruta, o presente trabalho objetivou avaliar a acerola em diferentes abordagens, que correspondem aos três capítulos da tese. Primeiramente, o estudo avaliou a fruta intacta quanto a sua composição de bioativos (AA, CFT) e atividade antioxidante, através do uso do infravermelho próximo (NIR) e aplicação de técnicas de análise quimiométricas. No segundo capítulo, a tecnica de liofilização foi aplicada ao resíduo e polpa da acerola de forma a comparar os produtos finais desidratados ao produto fresco, bem como acompanhar a estabilidade dos pós ao longo do armazenamento. No terceiro e último capítulo, a acerola liofilizada adquirida comercialmente foi avaliada e comparada com frutas selecionadas liofilizadas (camu-camu, maçã e abacaxi) no que diz respeito a análises biológicas. Esses ensaios in vitro incluíram caracterizar o perfil fitoquímico (AA, CFT, antocianinas, ácidos fenólicos e atividade antioxidante, por dois métodos de detecção: potencial redutor do ferro - FRAP e captura dos radicas do 2,2-difenil-1- picril-hidrazil - DPPH) das frutas e investigar a influência desses compostos na redução da produção das espécies reativas de oxigênio (ROS) e nitrogênio (óxido nítrico, NO) em células macrófagos RAW 264.7. Inicialmente, a toxicidade das amostras (método redução do brometo de 3-(4,5-dimetiltiazol-2yl)-2,5-difenil tetrazolium - MTT) para as células RAW 264.7 foi determinado. Feito isso, o poder anti-inflamatório dos extratos de acerola diante de enzimas e mediadores com atividade pró e anti-inflamatório (óxido nítrico sintase induzível – iNOS; cicloxigenase – COX2; interleucinas – IL1β e IL-6; fator de necrose tumoral - TNFα) foi avaliado, além de ensaio in vitro para investigar as propriedades de cicatrização dos extratos em células fibroblastos dérmico humano adulto (HDFa). Os resultados mostram que o modelo NIRS para determinação de ácido ascórbico em acerola intacta é uma alternativa analítica rápida e confiável para avaliar os teores de ácido ascórbico, fenólicos e poder antioxidante. Também ficou demonstrado que a liofilização produz pós de acerola com alta retenção de ácido ascórbico e que a preservação de compostos bioativos acontece de maneira mais efetiva em armazenamento refrigerado, tanto para ácido ascórbico quanto para antocianinas. Os resultados dos testes biológicos apontaram que os extratos de acerola, camu-camu, mação e abacaxi são capazes de reduzir a produção das espécies reativas de oxigênio (ROS) e apenas a acerola e o camu-camu reduziram a produção das espécies reativas de nitrogênio (NO). Os extratos dessas frutas também mostraram potencial anti-inflamatório (IL-1β e IL-6), sendo a acerola a única capaz de reduzir a expressão da enzima COX-2 e das interleucinas (IL1β e IL6). A acerola também foi capaz de acelerar o processo de cicatrização, tendo como base os resultados in vitro obtidos em celulas tipo HDFa, que mostram a capacidade das células da pele em se regenerar após sofrer lesão. O elevado teor de ácido ascórbico nessa fruta parece exercer importante papel nos efeitos biológicos demonstrados. Com isso, conclui-se que a acerola apresenta potencial bioativo e biológico in vitro, que pode ser explorado como ingredientes em alimentos e formulações farmacêuticas com efeitos benéficos a saúde.


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  • Brazil is an important producer of tropical fruits. Among them, acerola (Malpighia emarginata) is recognized for its high content of ascorbic acid (AA), total phenolic compounds (TPC), carotenoids, anthocyanins and potent antioxidant capacity. Considering the bioactive and commercial value of this fruit, the present work aimed to evaluate acerola using different approaches, which are presented in the six chapters of this thesis. A general introduction opens this document and discusses keytopics covered throughout the research. The second chapter shows the evaluation of the whole acerola fruit in regard to its concentration of bioactive compounds (AA, TPC) and antioxidant activity (DPPH), by the near infrared (NIR) technique and application of chemometric analysis. In the third chapter, freeze-drying was applied to acerola pulp and acerola pomace in order to compare the final products to the fresh fruit, as well as to monitor the stability of the acerola powders along the storage. In the fourth chapter, commercially purchased freeze-died acerola was evaluated and compared to selected freeze-dried fruits (camu-camu, apple and pineapple) in regard to in vitro biological analyzes. Selected phytochemical compounds (AA, TPC, anthocyanins, phenolic acids) and antioxidant activity (by two methods of detection: reducing iron potential - FRAP and capturing the radicals of 2,2 - diphenyl - 1 - picrylhydrazyl - DPPH) of the fruit extracts were analyzed. In addition, the effects of these extracts on reducing the production of reactive oxygen species (ROS) and nitric oxide (NO) in RAW 264.7 macrophages were investigated. Initially, the toxicity of the samples (reduction method of 3- (4,5-dimethylthiazol-2yl) -2,5-diphenyl tetrazolium bromide - MTT) to RAW 264.7 cells was assessed. The anti-inflammatory activity of acerola extracts was tested by analysing  enzymes and mediators with proinflammatory activity (inducible nitric oxide synthase - iNOS, cyclooxygenase – COX-2, interleukins - IL1β and IL-6, tumor necrosis factor - TNFα), in addition to an in vitro assay to investigate the cell migration properties of freeze-dried extracts in adult human dermal fibroblast cells (HDFα). The final chapters 5 and 6 show the conclusion and the literature sources used hrere. The results show that the NIRS model is a fast and reliable non-destructive analytical strategy to evaluate the ascorbic acid, phenolic and antioxidant capacity in acerola fruits. It has also been demonstrated that freeze-dried acerola powders retain high ascorbic acid concentration and the preservation of ascorbic acid and anthocyanins is more effective under refrigerated storage. The results of the in vitro biological tests showed that acerola extracts, camu-camu, apple and pineapple are able to reduce the production of reactive oxygen species (ROS). Only freeze-dried acerola and camu-camu extracts reduced the production of reactive nitrogen species (NO). Extracts of these fruits also suppressed the expression of IL1β and IL6, and freeze-dried acerola is the only one capable of reducing the expression of COX-2 enzyme. The acerola was also able to enhance cell migration, based on the in vitro results obtained in HDFa cells, which reflects the skin cells' ability to regenerate after injury. The high ascorbic acid content in acerola seems to play an important role in the observed in vitro biological effects. Overall, it is concluded that acerola presents relevant bioactive and in vitro biological potential, which can justify its exploitation as a functional ingredient in food and pharmaceutical formulations.

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  • ADRIANA KARLA VIRGOLINO GUIMARÃES
  • Estudo do óleo de oiticica (Licania rigida, Benth) para obtenção de biodiesel e avaliação das suas propriedades como combustível.

  • Orientador : OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ANDERSON ALLES DE JESUS
  • LEILA MARTINS DA COSTA QUINTEIRO
  • SAULO HENRIQUE GOMES DE AZEVÊDO
  • Data: 11/12/2018

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  • Com as alterações do clima, decorrentes da queima de combustíveis fósseis, torna-se urgente a mudança na matriz energética. O biodiesel é umas das alternativas favorável à substituição do diesel mineral. Nesse trabalho, se propôs estudar a obtenção do biodiesel a partir do óleo de oiticica por transesterificação metílica via catálise homogênea (NaOH e KOH). A oiticica apresenta um elevado teor de óleo em sua amêndoa (> 60%). O óleo das sementes de oiticica selecionadas e classificadas de acordo com o ano (2015 e 2017), safra e o grau de maturação (verde - V, seca - SS, madura - M e verde sem epicarpo – SV) foi extraído por prensagem mecânica contínua e descontínua. A composição química do óleo e biodiesel de oiticica foi determinada por Cromatografia Gasosa acoplada a Espectroscopia de Massa (CG-EM). O estudo de síntese foi realizado em diversas condições reacionais de: temperatura (entre 32 e 80 °C), tempo de reação (2 a 5h), razão molar óleo/álcool (1:6 - 1:20), e percentual mássico de catalisador (0,5 a 2,0%), onde as condições favoráveis obteve-se com razão molar (O:A) 1:9, 32 °C, 1% catalisador KOH/MeOH e 4 h para o óleo de oiticica verde sem epicarpo da 2ª colheita de 2017 (OSV2). Os melhores resultados físico-químicos alcançados das sínteses do biodiesel mostraram: 0,34 mg KOH/g (índice de acidez), 922,6 kg/m(densidade) e 8,647 mm2/s (viscosidade cinemática). A conversão dos ésteres foi determinada por análise de termogravimetria (TG/DTG) e por TGA-FTIR (análise de termogravimetria acoplada com espectrofotometria de infravermelho) comprovou-se pelos espectros a presença apenas dos ésteres para o B100. Em condições otimizadas, obteve-se o grau de pureza máximo de 96,1%, em 4h15min, com 1,27% do catalisador KOH/MeOH a 32°C. A estabilidade oxidativa do B100 foi de 0,43h, indicando um tempo curto para manter em estocagem devido a suscetibilidade a oxidação do biodiesel. As blendas formuladas (B10 a B50) apresentaram índice de acidez acima do limite apenas para a B50. Para a densidade e viscosidade cinemática, todos os resultados se mostraram dentro do especificado pela ANP. O ponto de fulgor para o B100 (183 °C) e B10 (58 °C) se mostrou bem superior ao limite especificado, o que demostra o potencial energético desses biocombustíveis. Conclui-se, que as condições reacionais estudadas se mostraram viáveis para a produção do biodiesel de oiticica puro. Todavia, é indicada a mistura a outros biodieseis em razão da viscosidade e o uso de antioxidantes, a fim de melhorar a estabilidade termooxidativa do biodiesel de oiticica.

     


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  • Changes in the climate resulted from the burning of fossil fuels claims to an urgent modification in the energy matrix. Biodiesel is one of the alternatives proposing the replacement of mineral diesel. The aim of this work is the study of biodiesel production from oiticica oil by a methylic transesterification through homogeneous catalysis (NaOH and KOH). Oiticica has a high oil content in its almond (> 60%). Oiticica seeds were selected and classified according to the year (2015 and 2017), harvest and the degree of maturation (green - V, dry - SS, mature - M and green without epicarp - SV). Oil was extracted by mechanical pressing (continuous and discontinuous). The chemical composition of oiticica oil and biodiesel was determined by Gas Chromatography coupled to Mass Spectroscopy (GC-MS). The synthesis study was carried out under various reaction conditions: temperature (between 32 and 80 °C), reaction time (2 to 5 h), oil/alcohol molar ratio (1:6 - 1:20), and mass percentage of catalyst (0.5 to 2.0%). The most favorable conditions were obtained with molar ratio of 1:9 (O: A), 32 °C, 1% KOH/MeOH catalyst and 4 h for green oiticica oil without epicarp of the second harvest of 2017 (OSV2). The best physico-chemical results obtained from the biodiesel syntheses showed: 0.34 mg KOH/g (acid number), 922.6 kg/m3 (density) and 8.647 mm2/s (kinematic viscosity). The conversion of the esters was determined by thermogravimetric analysis (TG/DTG) and by TGA-FTIR (thermogravimetric analysis coupled with infrared spectrophotometry) by spectra the presence of esters only for B100. Under optimized conditions, the maximum purity was 96.1%, in 4 h 15 min, with 1.27% of the KOH/MeOH catalyst at 32 °C. The oxidative stability of B100 was 0.43 h, indicating a short time to maintain in storage due to susceptibility to biodiesel oxidation. The formulated blends (B10 to B50) showed an acid value above the limit only for B50. For density and kinematic viscosity, all results were within the range specified by the ANP. The flash point for B100 (183 ° C) and B10 (58 ° C) was well above the specified limit, which demonstrates the energy potential of these biofuels. It was concluded that the reactive conditions studied were feasible for the production of oiticica biodiesel. It was also indicated the mixture with other biodiesels due to the viscosity and the use of antioxidants, in order to improve the thermooxidative stability of the biodiesel of oiticica.

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  • ALCIVAN ALMEIDA EVANGELISTA NETO
  • Dados de equilíbrio líquido-líquido para sistemas biodiesel+álcool+glicerol utilizando gordura de frango e óleo de cártamo.

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALESSANDRO ALISSON DE LEMOS ARAÚJO
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • MARCIONILA DE OLIVEIRA FERREIRA
  • MARIA CARLENISE PAIVA DE ALENCAR MOURA
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • Data: 19/12/2018

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  • A grande dependência dos combustíveis fósseis no planeta, gera uma necessidade de novas fontes de energia, tendo em vista que o petróleo é uma riqueza finita e poluidora. A parte ambiental sempre deve ser levada em consideração, pois o efeito estufa é uma realidade. Neste contexto, os biocombustíveis passam a ser cada vez mais solicitados para suprir a demanda populacional. Dentre eles, destaca-se o biodiesel, por ser menos tóxico, renovável e biodegradável. A transesterificação é o método mais aplicado para transformar óleos e gorduras em ésteres metílicos ou etílicos, diminuindo sua viscosidade e podendo ser utilizado como combustível de forma pura ou adicionado ao diesel. A matéria-prima tanto pode ser de origem animal quanto vegetal. O subproduto formado é a glicerina, fazendo com que duas fases sejam obtidas. O equilíbrio líquido-líquido pode ser estudado durante o processo produtivo, já que o álcool é miscível em ambas as fases. Neste trabalho foram utilizadas duas matérias-primas para produção do biocombustível: gordura de frango cedida pelo mercado municipal de Apodi-RN e óleo de cártamo refinado. Três biodieseis foram obtidos: metílico de gordura de frango, metílico de cártamo e etílico de cártamo. Os perfis dos ésteres foram detectados via cromatografia gasosa. Os dados de equilíbrio líquido-líquido foram obtidos por meio de curvas de calibração das densidades em função das respectivas frações mássicas para as temperaturas de 25 °C e 45 °C em pressão ambiente. A validação dos dados se deu utilizando as correlações de Othmer-Tobias e Hand, com coeficientes perto da unidade. Foram calculados os coeficientes de distribuição e seletividade para os três sistemas. O modelo UNIQUAC foi utilizado para correlacionar os dados experimentais, com resultados satisfatórios e com um erro sempre menor que 1,5%.


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  • The great dependence of fossil fuels on the planet generates a need for new energy sources, considering that oil 
    is a finite and polluting richness. The environmental part must always be taken into account, since the 
    greenhouse effect is a reality. In this context, biofuels are increasingly being asked to meet the population demand. 
    Among them, biodiesel stands out because it is less toxic, renewable and biodegradable. Transesterification is the most 
    applied method for transforming oils and fats into methyl or ethyl esters, reducing their viscosity and can be used 
    as pure fuel or added to diesel. The raw material can be both animal and vegetable. The by-product formed is 
    glycerin, causing two phases to be obtained. The liquid-liquid equilibrium can be studied during the production 
    process, since the alcohol is miscible in both phases. In this work two raw materials were used to produce biofuel: 
    chicken fat provided by the Apodi-RN municipal market and refined safflower oil. Three biodiesel were obtained: 
    methyl chicken fat, methyl safflower and safflower ethyl. The ester profiles were detected by gas chromatography. The liquid-liquid equilibrium data were obtained by means of calibration curves of the 
    densities as a function of the respective mass fractions for temperatures of 25 °C and 45 °C at ambient 
    pressure. Data were validated using the Othmer-Tobias and Hand correlations, with coefficients close to unity. 
    The distribution and selectivity coefficients for the three systems were calculated. The UNIQUAC model was 
    used to correlate the experimental data, with satisfactory results and with an error always less than 
    1.5%.
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  • KATHERINE CARRILHO DE OLIVEIRA DEUS
  • Processos de oxidação e extração líquido-líquido utilizando tensoativos para remoção de enxofre do diesel

  • Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AFONSO AVELINO DANTAS NETO
  • ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • RICARDO HENRIQUE DE LIMA LEITE
  • TAMYRIS THAISE COSTA DE SOUZA
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • Data: 20/12/2018

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  • O enxofre é um dos principais contaminantes dos combustíveis derivados de petróleo estando presente principalmente em óleos provenientes de campos maduros, como a maioria dos campos brasileiros onshore. A emissão do enxofre na forma dos SOx originados na queima de combustíveis, como o diesel, afeta a qualidade do ar e traz riscos para a saúde humana. O enxofre, quando presente em grandes quantidades, também promove a corrosão dos motores, reduzindo sua vida útil. Em 2013, a ANP aprovou as novas especificações para o óleo diesel (resolução nº 50/2013), tornando-se obrigatória para a comercialização em todo o país dos óleos diesel A (sem adição de biodiesel) e B (com adição de biodiesel) com um teor máximo de enxofre de 500 ppm.  A remoção de enxofre é, portanto, de interesse para a indústria petroquímica. A dessulfurização oxidativa seguida pela extração líquido-líquido é uma das técnicas mais promissoras para a remoção do enxofre heterocíclico (refratário), principalmente os dibenzotiofenos (DBT) e os dimetildibenzotiofenos (DMDBT), utilizando condições brandas de operação e com custo reduzido. Neste contexto o presente trabalho estudou a aplicação da dessulfurização oxidativa do diesel, seguida da extração líquido-líquido utilizando tensoativos não iônicos. Foram obtidos os parâmetros relacionados a extração líquido-líquido e a reação de oxidação com peróxido de hidrogênio (H2O2) e ácido acético (CH3COOH) como catalisador. Os parâmetros reacionais como temperatura, tempo, concentrações de peróxido e de ácido e a utilização de um catalisador sólido na reação foram avaliados através de um planejamento experimental fracionário 26-2. Após uma etapa da dessulfutização oxidativa e uma etapa da extração líquido-líquido utilizando Ultranex NP110 a concentração de enxofre no diesel comercial foi reduzida de 1200 ppm para 220 ppm. Aplicou-se a mesma metodologia a um combustível modelo composto por n-dodecano e 1200 ppm de DBT obtendo-se uma concentração final abaixo de 3 ppm. Portanto, a oxidação e a subsequente extração com tensoativo provaram ser eficazes na dessulfurização do diesel.


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  • Sulfur is one of the main contaminants of petroleum-based fuels and is present mainly in oils from mature fields, like most Brazilian onshore fields. The issue of sulfur in the form of SOx originated in burning of these fuels, such as diesel, affects air quality and bring health risks. Sulphur, when present in large quantities, also promotes corrosion of engines, reducing your lifespan. In 2013, ANP has adopted the new specifications for diesel oil (resolution 50/2013), becoming mandatory for nationwide marketing of diesel oil A (without addition of biodiesel) and B (with addition of biodiesel) with a maximum sulfur content of 500 ppm. Removal of sulfur is therefore of interest to the petrochemical industry. Oxidative desulfurization followed by solvent extraction is one of the most promissing techniques for sulfur heretocycles removal such as dibenzothiphene (DBT) and dimethyldibenzothiophene (DMDBT). In this context the present work studied the application of oxidative desulfurization of diesel (1200 ppm of sulfur), followed by liquid-liquid extraction using non-ionic surfactants. Were obtained the parameters related to liquid-liquid extraction and to the oxidation reaction using hydrogen peroxide (H2O2) and acetic acid (CH3COOH) as a catalyst. The reactional parameters such as temperature, time, concentrations of peroxide and acid and the use of a catalyst on the reaction were evaluated using a 26-2 fractional factorial design. Sulfur concentration were reduced from 1200 ppm to 220 ppm after one oxidative desulfurization step and one liquid-liquid extraction step using Ultranex NP110. Under the same conditions for a model fuel containing 1200 ppm of DBT in n-dodecane the concentration were reduced to below 3 ppm. Therefore, the oxidation and subsequent extraction with surfactant have proven to be effective in desulfurization of diesel.

2017
Dissertações
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  • CLEITIANE DA COSTA NOGUEIRA
  • "Avaliação do uso de tensoativos nos pré-tratamentos ácido e alcalino diluídos da casca do coco verde e quantificação de água na pós-lavagem"

  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • GORETE RIBEIRO DE MACEDO
  • FRANCISCO CANINDE DE SOUSA JUNIOR
  • RUTHINEIA JESSICA ALVES DO NASCIMENTO
  • Data: 07/02/2017

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  • O Brasil é o quarto maior produtor de coco e aproximadamente 85% em massa do fruto torna-se resíduo que pode ser usado como fonte renovável para produzir etanol. Entretanto, o pré-tratamento da biomassa é um passo importante para aumentar a acessibilidade e biodegradabilidade da celulose e hemicelulose, características necessárias na posterior etapa de sacarificação. Na grande maioria dos pré-tratamentos, são produzidos paralelamente agentes inibidores como compostos fenólicos e ácidos que devem ser removidos. Frequentemente, utiliza-se água nessa etapa de lavagem, mas o seu uso deve ser reduzido para viabilizar o processo do ponto de vista econômico e ambiental. Além disso, estudos indicam que tensoativos podem ser usados durante o pré-tratamento, auxiliando em melhores rendimentos de açúcares fermentescíveis e, consequentemente, de produção de etanol. Nesse contexto, o presente trabalho visa avaliar a influência do tensoativo Tween 80 no processo de pré-tratamento da fibra de coco verde e analisar o uso de água na lavagem do material pré-tratado. Através de planejamentos experimentais e análises estatísticas, os pré-tratamentos com H2SO4 e NaOH foram avaliados investigando-se a influência da concentração do agente químico, do tensoativo e do tempo de pré-tratamento. Os materiais obtidos após lavagem foram submetidos à hidrólise enzimática (Celluclast® 1.5L, 50 oC, 150 rpm, 96h, 20 FPU/g, 20CBU/g, 10FXU/g) avaliando-se a conversão em açúcares fermentescíveis produzidos. Para o pré-tratamento ácido diluído, verificou-se que a concentração do H2SO4 e o tempo foram significativos, tendo o primeiro efeito negativo e o segundo, positivo. O melhor resultado de hidrólise enzimática nesse planejamento foi de 6,86 g/L e 2,14 g/L para glicose e xilose, respectivamente, obtido no ensaio sem H2SO4 e Tween80 e no tempo de 60 min. Com relação ao pré-tratamento alcalino diluído, as concentrações de NaOH e Tween 80 foram significativas, ao nível de 95% de confiança, sendo que o melhor resultado de hidrólise produziu 13,83 g/L para glicose e 5,77 g/L para xilose  obtido com 2,0% (m/v) de NaOH, 3,0 % (m/m) de Tween 80 em 10 min. Os materiais pré-tratados que apresentaram as melhores concentrações de açúcares fermentescíveis foram avaliados morfológica e físico-quimicamente na presença e ausência de tensoativo. A avaliação da lavagem dos materiais pré-tratados na produção de açúcares fermentescíveis, durante a hidrólise enzimática, mostrou uma possibilidade de se reduzir em 75% o volume de água inicialmente usada na lavagem sem prejudicar a produção final. O uso do Tween 80 no pré-tratamento alcalino diluído melhorou a conversão em glicose e xilose durante a hidrólise enzimática dos materiais pré-tratados. Entretanto, não apresentou influência nos materiais pré-tratados em condições ácidas. Além disso, verificou-se que a quantidade de água da lavagem pode ser consideravelmente reduzida, contribuindo para viabilidade da produção de etanol lignocelulósico.


  • Mostrar Abstract
  • Brazil is the fourth higher producer of coconut and approximately 85% of the total fruit mass are becoming residue that it could be converted into ethanol. However, the pretreatment of the biomass plays a key role in order to increase the accessibility as well as the biodegradability of cellulose and hemicellulose to facilitate the further saccharification step. Most pretreatments are able to produce inhibitors such as phenolic compounds and acids that must to be removed. Usually water has been used in the washing step but its use should be reduced in order to become the process viable both economically and environmentally. Also, studies are showing that surfactants can be used during the pretreatment aiming to achieve higher yields of fermentable sugars leading thus to higher ethanol production.  In this context, in this study it was investigated the influence of the Tween 80 in the pretreatment of the green coconut fiber also it was assayed the use of the water in the washing step of the pretreated biomass. By means of experimental design it was investigated for both pretreatments using H2SO4 and NaOH the influence of chemical and surfactant concentration as well as the pretreatment time. The obtained biomass after washing suffered enzymatic hydrolysis (Celluclast® 1.5L, 50 oC, 150 rpm, 96h, 20 FPU/g, 20CBU/g, 10FXU/g) assaying the conversion of the produced fermentable sugars. The acidic pretreatment showed that both H2SO4 concentration and the pretreatment time were significant, showing the former a negative effect while the latter showed a positive one. The best hydrolysis result for this planning was of 6.86 g/L and 2.14 g/L for glucose e xylose, respectively, obtained for the run with H2SO4 and Tween 80 at 60 min. For the alkaline pretreatment both the NaOH and Tween 80 concentration were significant, at 95.0% significance level, in which the best result after hydrolysis produced 13.83 g/L glucose and 5.77 g/L xylose using 2.0% (m/v) NaOH, 3.0 % (m/m) Tween 80 at 10 min. The pretreated material showing the highest concentration of fermentable sugars was assayed both morphologically and physico-chemically at presence and absence of surfactant. The evaluation of the pretreated material washing showed the possibility of reducing up to 75% of initial water volume without hampering the final production. The use of Tween 80 in the alkaline pretreatment improved the conversion into glucose and xylose during the enzymatic hydrolysis of the pretreated biomass. However, it did not show any significant influence for the acidic pretreatment. Besides, it was observed that the quantity of water used at washing step can be significantly reduced then contributing to the lignocellulosic ethanol production.  

     

     

2
  • ANA LAURA OLIVEIRA DE SÁ LEITÃO
  • "Avaliação de métodos de rompimento celular e de diferentes metais imobilizados em resina Streamline Chelating para purificação do antígeno 503 de Leishmania i. chagasi."

  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • GORETE RIBEIRO DE MACEDO
  • FRANCISCO CANINDE DE SOUSA JUNIOR
  • IGOR TADEU LAZZAROTTO BRESOLIN
  • Data: 08/02/2017

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  • Com o desenvolvimento da indústria biotecnológica, é crescente o interesse por antígenos recombinantes purificados para obtenção de vacinas. Porém, para essa aplicação esses antígenos precisam apresentar um elevado grau de pureza, e por isso é de grande relevância o desenvolvimento de técnicas que permitam a redução do número de operações unitárias necessárias ao processo de purificação, permitindo ainda uma elevada recuperação e proporcionando uma maior economia na obtenção dos bioprodutos. A Adsorção em Leito Expandido (ALE) vem se destacando como uma alternativa propícia para o downstream processing, pois é uma técnica cromatográfica de modo simples e de baixo custo, que integra as etapas de clarificação, concentração, purificação em uma única operação. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar os métodos de rompimento celular e os diferentes metais imobilizados em resina Streamline chelating para purificação do antígeno 503 de Leishmania i. chagasi por ALE bem como remover os lipopolissacarídeos (endotoxina) liberados durante a etapa de rompimento celular. Primeiramente, foi avaliado qual o melhor método de rompimento celular para obtenção da proteína intracelular. As estratégias estudadas utilizando lisozima, pérolas de vidro, ureia e EDTA foram avaliadas através de quatro planejamentos experimentais. Em seguida, foram realizados testes de adsorção em batelada, utilizando-se cinco íons metálicos (Cu2+, Ni2+, Zn2+, Co2+ e Fe3+) nas concentrações de 0,1, 0,5 e 0,8 M acoplados na resina Streamline chelating, escolhendo-se o metal que apresentou melhor adsorção do antígeno para os ensaios usando ALE. Posteriormente, foi estimada a quantidade mínima de tensoativo Triton X-114 necessário na etapa de lavagem da ALE para remoção do LPS, a fim de obter-se o antígeno 503 livre desse contaminante. E por fim, foram realizados ensaios de ALE visando recuperar e purificar a proteína de interesse. Para os ensaios usando ALE utilizou-se uma coluna de 2,6 cm de diâmetro por 30 cm de altura, acoplada a uma bomba peristáltica. Com os planejamentos experimentais realizados para avaliação do rompimento celular, observou-se que maiores quantidades de proteínas totais e do antígeno 503 liberadas foram obtidas para o método da ureia e que o único fator significativo para esse planejamento foi a concentração, correspondente a 8,0 M. Como resultado para a triagem do íon metálico, o cobre (Cu2+) foi o metal que apresentou maior capacidade de adsorção do antígeno 503, apresentando valores de capacidade de adsorção de 0,102, 0,128 e 0,111 mg/mL de adsorvente para as concentrações de 0,1, 0,5 e 0,8 M, respectivamente. Tem-se ainda que para as três condições analisadas (0,01, 0,05 e 0,1 % de Triton X-114) na etapa de lavagem da ALE o percentual de remoção de LPS foi elevado e que a concentração mínima utilizada (0,01 %) já foi suficiente para a remoção de 99,70 % deste contaminante. Para o teste de ALE utilizando eluição isocrática (0,6 M de imidazol) os resultados obtidos mostraram baixa recuperação (3,0 %) do antígeno 503. Avaliou-se então a eluição em degrau, inicialmente em dois passos, aplicando-se 0,6 M e em seguida, 1,0 M de imidazol. Porém, esta estratégia ainda não foi eficiente para recuperar a proteína de interesse. Um novo ensaio foi realizado, com um total de três passos de eluição, utilizando 0,3 e 0,6 M. Esse último teste mostrou uma recuperação de 15,0 % da proteína de interesse e um fator de purificação de, aproximadamente, 3,0. Portanto, a técnica cromatográfica de afinidade por íons metálicos imobilizados (IMAC) mostrou ser uma alternativa eficiente na recuperação e purificação do antígeno 503 a partir do homogeneizado de E. coli não clarificado.


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  • The growing interest of the bioprocess industry for the purified recombinant antigens is mainly due they can be used as a tool for the vaccines production. However, the application of these antigens requires a quite higher degree of purity thus techniques that could reduce the downstream processing cost it would be important. The Expanded Bed Adsorption (EBA) has been shown as a good alternative since it is simple, and combines the clarification, concentration and purification at only step. This study aims investigating the recovery and purification of the 503 antigen from Leishmania i. chagasi expressed in E. coli as well as the simultaneous removal of the endotoxin using EBA coupled to IMAC. First, the best method for the cellular disruption for obtaining the higher antigen content was assayed. The methods studied used were assayed by means of factoral planning using Lysozyme, beads, urea as well as EDTA. Next, adsorption tests in batch were used in order to investigate the use of five metal ions (Cu2+, Ni2+, Zn2+, Co2+, Fe3+) at concentration of 0.1 M, 0.5 M and 0.8 M coupled to the Streamline chelating resin in the adsorption capacity of the 503 antigen. The metal showing the best adsorption capacity was chosen for the EBA experiments. EBA experiments were carried out using a column of 2.6 cm in diameter (30 cm height), coupled to a peristaltic pump. Results showed that higher quantity for the total protein as well as the 503 antigen was obtained ureia at 8.0 M. Also, the best batch adsorption was shown by the Cu2+ metal showing 503 antigen adsorption capacity of 0.102; 0.128 and 0.111 mg/mL of adsorbent for concentrations of 0.1, 0.5 and 0.8 M, respectively. Also, EBA protocol using Streamline chelating coupled copper eluted witht 0.6 M of imidazole was able to recovery only 4.0 % 503 antigen.

     

     

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  • PATRÍCIA MARIA ROCHA
  • "Produção de surfactina por Bacillus subtilis UFPEDA 438 utilizando melaço de cana como substrato"

  • Orientador : EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • GORETE RIBEIRO DE MACEDO
  • ANA CARMEN DOS SANTOS MENDES DE OLIVEIRA
  • FRANCISCO CANINDE DE SOUSA JUNIOR
  • LUCIANA ROCHA BARROS GONÇALVES
  • Data: 09/02/2017

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  • Os biossurfactantes tem atraído grande interesse tanto da comunidade científica como da indústria, nos últimos anos, por oferecerem várias vantagens em relação aos surfactantes sintéticos, incluindo a possibilidade de produção a partir de recursos renováveis através de fermentação. Dentre as diferentes classes de biossurfactantes, os lipopeptídeos destacam-se por seu potencial antibiótico, especialmente a surfactina. As características vantajosas da surfactina impulsionaram o desenvolvimento de pesquisas em escala de laboratório voltadas para recuperação avançada de óleo, biorremediação, inibição da formação de coágulos, formação de canais iônicos em membrana, entre outros temas. Contudo, assim como nos demais biossurfactantes, as aplicações comerciais da surfactina esbarram no seu alto custo de produção. Isto pode ser atribuído à utilização de nutrientes caros e deficiências nas operações de recuperação e purificação. Para superar estes gargalos, resíduos agroindustriais tem sido utilizados com uma alternativa de substrato de baixo custo para a produção de biossurfactantes. O presente trabalho visa avaliar a produção de surfactina por Bacillus subtilis UFPEDA 438 utilizando como fonte de carbono o melaço de cana, subproduto proveniente da indústria açucareira, como forma de redução dos custos da produção. O microrganismo foi cultivado em meio formulado com 4% de melaço de cana, o qual foi submetido à fermentação submersa em incubador rotatório (shaker). Investigou-se a influência da temperatura, agitação e razão de aeração na síntese do biossurfactante. Amostras foram coletadas em intervalos regulares durante o cultivo até 72 horas de fermentação para acompanhamento da concentração de substrato, concentração celular, concentração de surfactina e pH. Dentre os resultados encontrados, na melhor condição de cultivo (200 rpm, 36 ºC e razão de aeração de 0,4) foram obtidos 199,45 ± 0,13 mg/L de surfactina em 24 h, fator de conversão de substrato em produto (YP/S) de 0,022 g/g e  produtividade em produto (PP) de 8,19 mg/L.h em 24 h.


  • Mostrar Abstract
  • The biosurfactants are drawing attention of both academy and industry by showing advantages mainly when compared to the chemical surfactants since they can be produced using renewable resources by fermentation. Among the different classes of biosurfactants lipopeptides outstanding by their antibiotic activities, mainly the biosurfactant known as surfactin. Due to its properties it has beed used in many fields such as bioremediation, biology, medice and so on. However, as the others biosurfactants the production cost still is the bottleneck. Then the use of lower cost substrate can be one strategy in order to reduce the production costs. In this study the surfactin was produced by Bacillus subtilis UFPEDA 438 using sugarcane molasse as subtrate in order to reduce costs. The microoganism was cultivated in shaker using a medium containing 4% surgacane molasse. The influence of temperature, agitation as well as the aeration ratio in the surfactin production was investigated. The samples were taken during cultivation until 72 h in order to record the substrate and cells concentration as well as the concentration of surfactin produced. The best results showed that for cultivation at (200 rpm, 36 ºC and 0.4 aeration ration the concentration of surfactin was 199,45 ± 0,13 mg/L reached after 24 h, the substrate to product yield (YP/S) was 0,022 g/g and product productivity (PP) was 8,19 mg/L.h after 24 h.

     

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  • JÉSSYCA EMANUELLA SARAIVA PEREIRA
  • "Biossorção de íons de cobre em solução aquosa usando as folhas do cajueiro (anacardium occidentale L.) e da carnaúba (copernicia prunifera)"

     

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DAMILSON FERREIRA DOS SANTOS
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • Data: 14/02/2017

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  • Nas últimas décadas, a contaminação dos corpos de água por metais pesados vem se tornando um sério problema ambiental. O descarte inadequado de efluentes contaminados por íons de metais, mesmo em pequenas concentrações, podem causar sérios danos aos seres humanos, a fauna, flora e a microbiota, comprometendo assim, a qualidade de vida do ecossistema presente. Diante deste contexto, é necessário o tratamento destes efluentes a níveis ambientalmente aceitáveis antes de lançá-los no meio ambiente. Não obstante a isso, o uso de bioadsorventes para o tratamento de efluentes contaminados, como alternativa à métodos convencionais, tem sido objeto de estudo de diversas pesquisas contemporâneas. Nessa perpectiva, este trabalho buscou analisar a viabilidade da utilização do pó das folhas in natura do cajueiro vermelho (anacardium occidentale L.) e da carnaúba (copernicia prunifera) como adsorventes para remoção de íons de cobre presentes em efluentes sintéticos. Inicialmente, foram investigadas as propriedades físico-químicas de ambas as folhas, utilizado ensaios de microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raio-X (DRX), fluorescência de raio-X (FRX), analise termogravimétrica (TG), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e adsorção física de nitrogênio (BET). Os estudos de adsorção foram realizados em sistema de batelada, cujo os efeitos do pH (3,0 a 10,0), da concentração do adsorvente (2 a 20gL-1), do tamanho de partícula (0,6 a 0,075mm) e da concentração inicial do adsorbato (10 a 150 mgL-1) foram avaliados.  Os resultados indicaram um aumento na capacidade de adsorção para valores de pH entre 3 e 7.  Após atingir pH igual a 7, observa-se que a capacidade de adsorção é reduzida, para ambos os estudos. Com relação a avaliação da variação da concentração do adsorvente, observou-se que para o pó das folhas do cajueiro o aumento da quantidade de massa não afetou o processo de remoção, no entanto, para o pó das folhas da carnaúba observou-se que o percentual de remoção é diretamente proporcional ao aumento da massa. Para ambos os casos estudados, observou-se uma melhor eficiência quando se utilizou partículas com tamanhos compreendidos entre 0,106 e 0,075 mm. O estudo da concentração inicial para os bioadsorventes apresentaram comportamento semelhantes. A quantidade de adsorção aumenta com o aumento na concentração inicial dos íons em solução. Os dados experimentais das isotermas de adsorção realizadas no pó da folha de cajueiro melhor se ajustaram ao modelo de Freundlich, todavia, para o pó da folha da carnaúba o modelo de Langmuir mostrou-se mais adequado. A cinética do processo de adsorção, para ambos os adsorventes, atingiu o equilíbrio logo nos primeiros minutos de reação o pó do cajueiro e da carnaúba atingiram o equilíbrio em, aproximadamente, 20 e 2 minutos respectivamente. De modo geral, os dados experimentais melhor ajustaram se ao modelo de pseudo-segunda ordem para ambos os adsorventes. Comparando os adsorventes em estudo, observa-se que o pó da folha da carnaúba apresentou um desempenho superior de remoção dos íons de cobre, atingindo um percentual de cerca de 82%, onde nas mesmas condições de temperatura, concentração inicial, massa de adsorvente e volume da solução, o pó da folha do cajueiro removeu cerca de 27%. Os resultados mostraram que o pó das folhas do cajueiro e da carnaúba apresentam características apropriadas para o processo de adsorção do cobre e que podem ser uma alternativa à processos clássicos de tratamento de efluentes.

     


  • Mostrar Abstract
  • Lately, the contamination of water bodies caused by heavy metals has become a serious environmental issue. The discharge of effluents which contain heavy metal ions, even at small concentration, without an adequate treatment damages human beings, fauna, and flora thus this affects the wellness of the entire ecosystem. Therefore, these effluents require certain treatment to lower the ions level to an environmentally acceptable concentration before discharging them into the environment. Additionally, bioadsorbents have been used for the treatment of contaminated effluents as an alternative to conventional methods. They have also been largely studied in recent researches. Hence, this work aims to evaluate the usage of red cashew (anacardium occidentale L) leaves and carnaúba (copernicia prunifera) leaves, in powder form, as adsorbents for copper ions removal from synthetic effluents. The physicochemical properties of both leaves were investigated, using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (FRX), thermogravimetric analysis (TG), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and physical nitrogen adsorption (BET).The adsorption studies were carried out in a batch system, whose effects of pH (3.0 to 10.0), adsorbent concentration (2 to 20 gL-1), particle size (0.6 to 0.075 mm) And the initial concentration of the adsorbate (10 to 150 mgL-1) were evaluated. The results indicated an increase in adsorption capacity at pH values between 3 and 7. After reaching pH equal to 7, it is observed that the adsorption capacity is reduced for both studies. Regarding the evaluation of the variation of the adsorbent concentration, it was observed that for the powder of the cashew leaves the increase of the mass quantity did not affect the removal process, however, for the powder of the leaves of the carnauba it was observed that the Percentage of removal is directly proportional to the mass increase. For both cases studied, a better efficiency was observed when using particles with sizes between 0.106 and 0.075 mm. The initial concentration study for the bioadhesives presented similar behavior. The amount of adsorption increases with the increase in the initial concentration of the ions in solution. The experimental data of the adsorption isotherms performed on the cashew leaf powder best fit the Freundlich model, however, for the carnauba leaf powder the Langmuir model was more adequate. The kinetics of the adsorption process for both adsorbents reached equilibrium in the first few minutes of reaction, the cashew and carnauba powder reached equilibrium in approximately 20 and 2 minutes, respectively. In general, the experimental data better fit the pseudo-second order model for both adsorbents. Comparing the adsorbents performance, it was observed that the carnauba leaves powder removed a superior copper ion amount, reaching a removal percentage approximately equal to 82%, whereas, under the same conditions of temperature, initial concentration, adsorbent mass and solution volume, the cashew leaves powder showed a removal percentage approximately equal to 27%. The results showed that both the cashew and carnauba leaves powder present the appropriate features for copper adsorption and they both represent an alternative to traditional effluent treatment processes.

     

     

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  • JÉSSYCA KAENNY DE ANDRADE BEZERRA
  • "Remoção de benzeno e tolueno em solução aquosa por adsorção utilizando carvão ativado produzido a partir do  lodo doméstico"
  • Orientador : MARCIA MARIA LIMA DUARTE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCIA MARIA LIMA DUARTE
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • MAGNA ANGELICA DOS SANTOS BEZERRA SOUSA
  • GERALDO MARTINS RODRIGUES FILHO
  • Data: 14/02/2017

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  • Os compostos monoaromáticos (BTEX) são substâncias tóxicas e cancerígenas que mesmo em pequenas quantidades prejudicam o meio ambiente e a saúde humana. Esses compostos são frequentemente usados como solventes e encontrados em combustíveis como petróleo e gasolina, sendo continuamente liberados ao meio ambiente. Portanto, métodos de remoção destes contaminantes estão sendo estudados de forma que reduza as altas concentrações presentes em solos e águas subterrâneas. Assim, o processo de adsorção consiste em utilizar um sólido, denominado adsorvente, para adsorver em sua superfície os contaminantes presentes nas soluções aquosas. O lodo, subproduto gerado durante o processo de tratamento do esgoto, é um problema contemporâneo de preocupação mundial. A produção do carvão ativado (CA) para utilização no processo de adsorção é relativamente alta, entretanto, a utilização de resíduos como o lodo é uma alternativa potencialmente barata, contribuindo para agregar valor à matéria prima e redução no custo para o descarte desse resíduo. O presente trabalho tem como objetivo preparar e caracterizar o carvão ativado a partir do lodo doméstico e aplicar na remoção benzeno e tolueno em soluções aquosas. No processo de síntese do carvão ativado, foi estudado a ativação química com o hidróxido de potássio (KOH), submetido ao tratamento térmico de pirólise sob fluxo de nitrogênio a 100 mL.min-1, na temperatura de 550ºC. O lodo e o carvão ativado foram caracterizados quanto à distribuição granulométrica, análise termogravimétrica (TG), Difratometria de Raios X (DRX), Fluorescência de Raios X (FRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e o estudo da área superficial utilizando o método BET. Os parâmetros cinéticos utilizando as equações de pseudo primeira ordem, pseudo segunda ordem e difusão intrapartícula se mostraram coerentes com os resultados obtidos na literatura. Além disso, foi possível observar que tanto o modelo de Langmuir e Freudlich conseguem predizer os dados experimentais para a adsorção de benzeno e tolueno. Os resultados obtidos neste trabalho apresentaram ótimas condições de estudo de maneira a favorecer os custos benefícios da aplicação.



  • Mostrar Abstract
  • Monoaromatic compounds (BTEX) are toxic and carcinogenic substances that even in small dimensions harm the environment and human health. These compounds are used as solvents and found in fuels such as petroleum and gasoline and it is continuously released into the environment. Therefore, the methods of removal of these contaminants are being studied a way to reduce high concentrations present on soils and groundwater. Thus, the adsorption process is based on a solid, denominated adsorbent, to adsorb on surface the contaminants present in the aqueous solutions analyzed. Sludge, a subproduct generated during the sewage treatment process, is a recent problem of worldwide concern. Activated carbon (AC) production for any adsorption process is relatively high, can be used as a potentially economic alternative, and feedstock value and residue reduction can be added. The aim of the present work is to prepare and characterize the activated carbon from the sewage sludge and to apply on monoaromatic compounds (benzene and toluene) in aqueous solutions. In the process of activated carbon synthesis, a chemical activation with potassium hydroxide (KOH) was studied, submitted to the thermal treatment of pyrolysis in a nitrogen flow at 100 mL.min-1, at a temperature of 550ºC. X-ray Diffraction (XRD), X-Ray Fluorescence (XRF), Scanning Electron Microscopy (SEM) and the study of the surface area using the BET method. The kinetic parameters using as pseudo first order, pseudo second order and intraparticle diffusion equations were shown to be consistent with the results obtained in the literature. In addition, it was possible to observe that both Langmuir and Freundlich model can predict the experimental data for a benzene and toluene adsorption. The results obtained in this study were presented as optimal study conditions in order to favor adaptation costs.

     

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  • THALES CAINÃ DOS SANTOS BARBALHO
  • "Caracterização de amostras de petróleo e modelagem termodinâmica"

  • Orientador : OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • OSVALDO CHIAVONE FILHO
  • HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • ALESSANDRO ALISSON DE LEMOS ARAÚJO
  • EDSON LUIZ FOLETTO
  • Data: 17/02/2017

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  • Sabe-se que para as substâncias puras os parâmetros críticos podem ser encontrados na literatura, porém no caso de sistemas multicomponentes os dados experimentais são escassos. A falta dessas informações é devido à dificuldade existente na determinação experimental, uma vez que no equilíbrio de fases de misturas, principalmente envolvendo CO2 e petróleo ou seus resíduos não é simples. Em virtude disso, a presente dissertação teve como objetivo fazer a caracterização analítica de propriedades termodinâmicas de amostras de petróleo, afim de se desenvolver uma metodologia computacional com o intuito de determinar a composição e as propriedades críticas dos pseudocomponentes presentes nas frações das amostras estudadas. As amostras analisadas foram retiradas do campo de produção de uma empresa atuante na região oeste do estado do Rio Grande do Norte, denominadas de condensado de gás (CG) e fração de petróleo leve (FPL). De modo a mensurar a densidade da amostra, foi utilizado um picnômetro previamente calibrado, ou seja, com seu volume conhecido, no qual por diferença de massa entre a pesagem do picnômetro seco e com a amostra, foi possível calcular a densidade das mesmas. Posteriormente, foi realizada a destilação atmosférica da amostra, aonde foi pesada uma quantidade equivalente a 100 ml do destilado. Para tanto foi utiizado uma manta termostática para o aquecimento (temperatura máxima de 300°C) e um termômetro para o acompanhamento da temperatura. As frações destiladas foram recolhidas após passarem por um condensador (20°C), sendo registrado a temperature de ebulição e a densidade também por picnometria. Com base nesses dois parâmetros, foi possível calcular a massa molecular (MM), utilizando a correlção de Riazi-Daubert, bem como a temperatura (Tc) e a pressão (Pc) crítica usando as correlações de Lee-Kesler e o fator acêntrico (ω) a partir da correlação de Edmister, de cada fração recolhida. Para a validação da caracterização, foram realizados experimentos de pressão de bolha com a amostra em uma célula de equilíbrio na qual é permitido visualizar a mudança de fase, tanto através do método visual como pelo da câmara de expansão, para diferentes condições de operação. A composição das amostras variaram em um range de 20 a 60% enquanto que a temperatura de 30 a 120°C. Os resultados obtidos foram comparados com os simulados pelo software SPECS v5.63. Foi possível perceber que a caracterização realizada conseguiu se aproximar dos dados experimentais, uma vez que para os sistemas envolvendo CO2-CG os erros calculados foram, em média, de 4,46%, 4,84% e 3,71%, respectivamente para as equações de estado SRK, PR e ALS, enquanto que para os sistemas CO2-FPL esse valores foram, em media, de 7,48%, 4,65% e 2,65%, respectivamente para as mesmas equações de estado. Podemos concluir, que a presente dissertação teve os objetivos atingidos e que a metodologia empregada teve um desempenho satisfatório para descrever a amostra estudada, podendo ser aplicada a diferentes amostras de petróleo. A principal contribuição desse procedimento é a sua praticidade na utilização de pseudo-componentes para representar o fluido em simuladores. 

     

     


  • Mostrar Abstract
  • It is known that for the pure substances the critical parameters can be found in the literature, but in the case of multicomponent systems the experimental data are scarce. The lack of this information is due to the difficulty in the experimental determination, since in the equilibrium phases of mixtures, mainly involving CO2 and oil or its residues is not simple. In order to determine the composition and critical properties of the pseudocomponents present in the fractions of the studied samples, the present dissertation had the objective of analyzing the thermodynamic properties of petroleum samples in order to develop a computational methodology. The analyzed samples were taken from the production field of a company operating in the western region of the state of Rio Grande do Norte, called gas condensate (CG) and light petroleum fraction (FPL). In order to measure the sample density, a previously calibrated pycnometer was used, that is, with its known volume, in which the density of the dry pycnometer and the sample were determined by the mass difference between the dry pycnometer and the sample. Subsequently, the atmospheric distillation of the sample was carried out, where an amount equivalent to 100 ml of the distillate was weighed. A thermostatic heating mantle (maximum temperature of 300 ° C) and a thermometer for temperature monitoring were used. The distilled fractions were collected after passing through a condenser (20 ° C), the boiling temperature and density being also recorded by pycnometry. Based on these two parameters, it was possible to calculate the molecular mass (MM), using the Riazi-Daubert correlation, as well as the temperature (Tc) and the critical pressure (Pc) using the Lee-Kesler correlations and the acentric factor Ω) from the Edmister correlation of each fraction collected. For the validation of the characterization, bubble pressure experiments with the sample were carried out in an equilibrium cell in which it is possible to visualize the phase change, both by the visual method and by the expansion chamber, for different operating conditions. The composition of the samples ranged from 20 to 60% while the temperature was from 30 to 120 ° C. The results obtained were compared with those simulated by SPECS v5.63 software. It was possible to notice that the characterization carried out was able to approximate the experimental data, since for the systems involving CO2-CG the calculated errors were, on average, 4.46%, 4.84% and 3.71%, respectively. The SRK, PR and ALS state equations, while for CO2-FPL these values were, on average, 7.48%, 4.65% and 2.65%, respectively, for the same state equations. It can be concluded that the present dissertation had the objectives reached and that the methodology employed had a satisfactory performance to describe the studied sample, being able to be applied to different petroleum samples. The main contribution of this procedure is its practicality in the use of pseudo-components to represent fluids in simulators.

     

     

     

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  • VANESSA RAFAELA CRUZ MOURA BARBALHO
  • "Remoção de Cd2+ de efluente sintético utilizando polímeros aniônicos a base de acrilamida" 


  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MARCIA MARIA LIMA DUARTE
  • MARTA LIGIA PEREIRA DA SILVA
  • Data: 02/03/2017

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  • Os graves problemas ambientais gerados pelo aumento considerável dos descartes de efluentes industriais contaminados com metais pesados nos rios e mares, aliados às leis ambientais cada vez mais rigorosas, estimularam as pesquisas nesta área, visando à obtenção de métodos alternativos de baixo custo e mais eficientes no tratamento de águas e despejos. A atividade de uma substância tóxica depende sempre de sua concentração no organismo, independente do mecanismo de intoxicação. Dentro deste contexto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência na utilização de polímeros aniônicos a base de acrilamida para remoção dos metais Cd2+ e Zn2+ de um efluente sintético, utilizando um método de remoção de metais por dessolubilização seguida de floculação/filtração. Foram utilizados os polímeros AN 905 VHM, AN 934 SH e AN 977 SH, que apresentam anionicidades diferentes. Os parâmetros temperatura, pH e concentração da solução dos polímeros foram avaliados. A solução do metal a 100 ppm foi adicionada à solução do polímero a 1000 ppm, mantendo-se o volume da solução de cátion metálico constante e o volume da solução de polímero variando, com o objetivo de obter concentrações diferentes em cada amostra. Após o período de 5 minutos sob agitação, ocorreu a floculação e em seguida filtração do efluente. O filtrado foi analisado no espectrofotômetro de absorção atômica, permitindo avaliar a eficiência do processo de remoção dos íons cádmio e zinco. A ação da variação do pH do meio afeta diretamente o processo de adsorção, enquanto que a temperatura tem resultados menos significativos. Os polímeros usados mostraram-se eficientes na remoção dos metais, porém em decorrência das cargas iônicas diferentes levam a percentuais de remoção variados, resultado da interação entre os íons metálicos e a cadeia polimérica. Analisando o percentual de remoção dos íons cádmio e zinco quando tem-se a temperatura variando, o polímero AN 905 SH foi o que obteve melhores resultados, porém quando tem-se a variação dos valores de pH para as condições destes ensaios o maior beneficiário foi o polímero AN 977 SH devido possuir maior carga iônica sendo o responsável pelo maior percentual de extração dos metais. Os resultados obtidos neste trabalho mostraram que é possível aplicar esses polímeros no tratamento de efluentes contendo metais pesados.


  • Mostrar Abstract
  • The serious environmental problems generated by the considerable increase in the discards of industrial effluents contaminated with heavy metals in the rivers and seas, together with the increasingly rigorous environmental laws, stimulated the researches in this area, in order to obtain alternative methods of low cost and more efficient in the Water treatment and disposal. The activity of a toxic substance always depends on its concentration in the organism, regardless of the mechanism of intoxication. In this context, the present work has the objective of evaluating the efficiency in the use of anionic polymers based on acrylamide to remove the Cd2+ and Zn2+ metals from a synthetic effluent using a desolubilization method followed by flocculation / filtration. AN 905 VHM, AN 934 SH and AN 977 SH polymers were used, which present different anionicities. The parameters temperature, pH and concentration of the metals solution were evaluated. The 100 ppm metal solution was added to the polymer solution at 1000 ppm, keeping the volume of the metal cation solution constant and the volume of the polymer solution varying, in order to obtain different concentrations in each sample. After the 5 minute period under stirring, flocculation occurred and then filtration of the effluent. The filtrate was analyzed in the atomic absorption spectrophotometer, allowing to evaluate the efficiency of the removal process of the cadmium and zinc ions. The action of pH variation on the medium directly affects the adsorption process, while the temperature has less significant results. The polymers used proved to be efficient in the removal of metals, but due to the different ionic loads, lead to varying percentages of removal, resulting from the interaction between the metal ions and the polymer chain. Analyzing the percentage of removal of the cadmium and zinc ions when the temperature varies, the polymer AN 905 SH was the one that obtained better results, however when the variation of the values of pH for the conditions of these tests was obtained the greater beneficiary was The polymer AN 977 SH due to having higher ionic charge being responsible for the higher percentage of extraction of the metals. The results obtained in this work showed that it is possible to apply these polymers in the treatment of effluents containing heavy metals.

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  • RAFFAEL ANDRADE COSTA DE MELO
  • "Estudo da lixiviação de placas de circuito impresso de computadores desktops obsoletos da UFRN"

  • Orientador : CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • GILSON GARCIA DA SILVA
  • Data: 30/03/2017

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  • O esgotamento das reservas minerais e a preocupação crescente da sociedade com o meio ambiente e a sustentabilidade traz perspectivas animadoras nas áreas de reciclagem de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE). Diante disso, este trabalho tem como objetivo desenvolver uma rota para reciclar metais presentes nas placas de circuito impresso (PCI) de computadores desktops obsoletos. Para isso foram feitos ensaios de lixiviação utilizando diferentes ácidos (nítrico, água régia, clorídrico e sulfúrico) variando os parâmetros de temperatura e de concentração molar do ácido seguindo um planejamento experimental fatorial completo do tipo 2² com repetições no ponto central com o intuito de avaliar a eficiência do processo através do percentual de massa lixiviada obtida por análise gravimétrica. Ainda, as amostras antes e depois dos ensaios de lixiviação foram analisadas por FRX, MEV e EDS para que fossem identificados e quantificados os principais elementos químicos existentes, bem como determinada a morfologia das amostras de PCI utilizadas. Os melhores resultados alcançados em termos percentuais de massa lixiviada foram obtidos para o ácido nítrico e água régia. Já os piores resultados alcançados foram obtidos para o ácido clorídrico e sulfúrico. O estudo estatístico do ácido nítrico demonstrou que a concentração molar do ácido foi o único fator que apresentou efeito significativo sobre a variável resposta, não houve falta de ajuste e o coeficiente de correlação (R²) estimado foi próximo da unidade para um modelo de primeira ordem para o intervalo dos fatores testados. Já para a água régia a concentração molar do ácido e a interação temperatura/concentração foram os dois fatores que apresentaram efeito significativo sobre a variável resposta e o modelo que melhor se adequou foi o de segunda ordem. Por fim, as análises por FRX demonstraram quais elementos foram ou não lixiviados por cada ácido. A água régia apresentou facilidade em dissolver praticamente todos os metais. O ácido nítrico dissolveu cobre, chumbo e cálcio. Já o ácido clorídrico e sulfúrico não lixiviou bem o cobre, porém foram eficientes na dissolução do estanho, ferro e níquel. De maneira geral cada ácido foi seletivo para diferentes elementos químicos presentes na composição das PCI, possibilitando assim desenvolver uma rota de reciclagem viável baseado nesse estudo.

     

    Palavras-chave: placas de circuito impresso, reciclagem, lixiviação.


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  • The reduction of mineral reserves and the growing concern of society with the environment and sustainability brings exciting prospects in the areas of recycling of waste electrical and electronic equipment (WEEE). Therefore, this paper aims to develop a route to recycle metals present on the printed circuit boards (PCB) of obsolete desktops computers. For this, leaching tests were performed using different acids (nitric, regal water, hydrochloric and sulfuric), varying the parameters of temperature and molar concentration of the acid following a complete factorial experimental design of the type 2² with repetitions at the central point to evaluate the efficiency of the process through the percentage of leached mass obtained by gravimetric analysis. Furthermore, the samples before and after the leaching tests were analyzed by FRX, MEV and EDS to identify and quantify the main chemical elements as well as the morphology of the PCB samples used. The best results obtained in percentage terms of leached mass were obtained for nitric acid and royal water. The worst results were obtained for hydrochloric acid and sulfuric acid. The statistical study of nitric acid showed that the molar concentration of the acid was the only factor that had a significant effect on the response variable, there was no lack of fit and the estimated coefficient of correlation (R²) was close to unity for a first order model for the range of the factors tested. However, for the royal water the acid molar concentration and the temperature/concentration interaction were the two factors that had a significant effect on the response variable and the best model was the second order. Finally, the FRX reviews demonstrated which elements were or were not leached by each acid. Regal water has shown ease in dissolving practically all metals. The nitric acid dissolved copper, lead and calcium. Already the hydrochloric and sulfuric acid did not leach copper well, but were efficient in the dissolution of tin, iron and nickel.  In general, each acid was selective for different chemical elements present in the composition of the PCB and for this reason a viable recycling route based on this study is possible.

     

     

     

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  • RUAN SÁVIO DA COSTA TERTULIANO
  • "Síntese, Caraterização e Avaliação Cinética da obtenção de WC-Co  através de reação gás – sólido"

  • Orientador : CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LUIS LOPES MORIYAMA
  • CARLSON PEREIRA DE SOUZA
  • GILSON GARCIA DA SILVA
  • Data: 06/04/2017

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  • A busca por materiais de alto valor agregado, alta aplicabilidade e elevada sustentabilidade motiva inovações em todas as áreas da engenharia. Um dos materiais desenvolvidos atualmente com tais requisitos são os carbetos dopados, que são compostos de cerâmica e metais. Este trabalho propõe a síntese, caracterização e avaliação cinética  e  do carbeto de tungstênio  dopado com cobalto (WC-Co). As etapas de produção do material são: síntese do precursor por via úmida mediante agitação em etanol de uma mistura de paratungstato de amônio e nitrato de cobalto, secagem da lama obtida em mufla por 18h a 80ºC, maceragem do pó seco, caracterização preliminar usando as técnicas de MEV, DRX e EDS, reação gás-sólido de carborredução a 750, 800 e 850ºC em atmosfera com 5% de metano e 95% hidrogênio em reator de leito fixo e leito rotativo (agitação de 34 rpm) e caracterização final usando as técnicas já citadas. Os resultados obtidos mostram um material contendo partículas de carbeto de tungstênio com o cobalto aderido de boa área interfacial e aplicável áreas como: em catalisadores, reatores à membrana e células combustíveis, o que ressalta a importância desse tipo de pesquisa.  

     


  • Mostrar Abstract
  • The search for high value-added materials, wide applicability and high sustainability encourages innovation in all areas of engineering. One of the materials currently being developed with such requirements are the doped carbides, which are composed with a mix of  ceramics and metals. This work proposes the synthesis, characterization, kinetic evaluation and of tungsten carbide doped with cobalt (WC-Co) in fix and rotating bed reactor. The steps of material production was: synthesis of the precursor of washed by stirring in ethanol of a mixture of ammonium paratungstate and cobalt nitrate, drying th/e slurry obtained in oven for 18h at 80 °C, the dry powder milling, preliminary characterization by SEM techniques, XRD  and SDS, gas-solid reaction of reduction  at  750, 800 and 850 ° C in an atmosphere of 5% methane and 95% hydrogen in fix bed and  rotating bed reactor (at  34 rpm agitation) and the final characterization using the aforementioned techniques. The results show a material containing particles of tungsten carbide with cobalt adhered, with good interfacial and applicable in areas such as in catalysts, membrane reactors and fuel cells, which emphasizes the importance of such research.

     

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  • JOÃO MILLER DE MELO HENRIQUE
  • "Composição e Tratamento  de Água Produzida de Petróleo no Desempenho de Sementes de Alface e Gergelim"

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MARCIO DIAS PEREIRA
  • SHIRLLE KATIA DA SILVA NUNES
  • RICARDO PAULO FONSECA MELO
  • Data: 07/04/2017

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  • Diante do aumento na geração de água produzida (AP) pela indústria do petróleo, diversos países que detém atividades ligadas a exploração e produção também sofrem com a escassez de água. Por outro lado, a irrigação agrícola consiste na principal atividade consumidora de recursos hídricos. Em busca de equacionamento, utilizar águas residuais nessa atividade apresenta uma potencial aplicação. Nesse contexto, o objetivo da presente pesquisa foi estudar o efeito na germinação e vigor de sementes de alface (Lactuca sativa) e gergelim (Sesamum indicum) em diversos efluentes: água produzida in natura, água produzida tratada via floculação iônica e filtração, além de soluções contendo cada constituinte da água produzida. A Água produzida sintética foi tratada com 5 concentrações de tensoativo: 300, 350, 400, 450 e 500 ppm. Após a estabilização dos flocos, submeteu-se a solução a um processo de filtração, sendo sua influência investigada no processo. Quanto ao tratamento, a remoção de metais e de óleo foram mensurados. Para os testes de germinação (G), primeira contagem do teste de germinação (PCG), índice de velocidade de germinação (IVG), comprimento da parte aérea (CPA), comprimento da radícula (CR), comprimento da plântula (CP) e massa seca (MS) foram paralelamente analisados. Por fim, curvas de inibição para os constituintes da AP foram plotadas, com o objetivo de verificar as concentrações limites desses componentes nas germinações. Após o tratamento da AP com a floculação e a filtração, verificou-se remoção de até 40% de cálcio da água produzida. Em relação ao óleo, o percentual de remoção atingiu valor superior a 99%. Sem a filtração, apenas a concentração de 300 ppm de tensoativo não atendeu a legislação (20 ppm). Para baixas concentrações de orgânicos, metais e salinidade na água produzida, o processo mostrou-se eficiente no reuso do efluente tratado para germinação de sementes de alface e gergelim. A filtração não apresentou diferença significativa no teste de germinação. Na conclusão da presente dissertação, os objetivos atingidos e a metodologia empregada apresentaram um desempenho satisfatório para descrever o comportamento da germinação de duas culturas em uma água produzida tratada via floculação iônica.

     

     

     

     


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  • Given the increase in the generation of water produced (WP) by the oil industry, several countries that have activities related to exploration and production also suffer from water scarcity. On the other hand, agricultural irrigation is the main activity consuming water resources. In search of equation, to use residual waters in this activity presents a potential application. In this context, the objective of the present study was to study the effect on germination and vigor of lettuce (Lactuca sativa) and sesame seeds (Sesamum indicum) in several effluents: freshwater produced, treated water via ionic flocculation and filtration, besides Solutions containing each constituent of the water produced. Synthetic produced water was treated with 5 surfactant concentrations: 300, 350, 400, 450 and 500 ppm. After stabilization of the flakes, the solution was subjected to a filtration process, its influence being investigated in the process. Regarding the treatment, the removal of metals and oil were measured. For germination tests (G), first germination test (GPC), germination velocity index (IVG), shoot length (CPA), radicle length (CR), seedling length (CP) and dry mass (DM) were analyzed in parallel. Finally, inhibition curves for the constituents of the WP were plotted, in order to verify the limiting concentrations of these components in the germinations. After treatment of the WP with flocculation and filtration, up to 40% calcium was removed from the water produced. In relation to oil, the percentage of removal reached a value greater than 99%. Without filtration, only the concentration of 300 ppm of surfactant did not comply with the legislation (20 ppm). For low concentrations of organic matter, metals and salinity in the water produced, the process was efficient in the reuse of treated effluent for germination of lettuce and sesame seeds. The filtration did not present significant difference in the germination test. At the conclusion of the present dissertation, the objectives reached and the methodology employed presented a satisfactory performance to describe the germination behavior of two cultures in a produced water treated with ionic flocculation.

     

     

     

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  • MAYRA KEROLLY SALES MONTEIRO
  • OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE BIONANOCOMPÓSITOS DE FÉCULA DE MANDIOCA E ARGILA BENTONITA ORGANOFILIZADA POR MISTURA DE TENSOATIVOS

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE EZEQUIEL GOMES DO NASCIMENTO
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • FRANCISCO KLEBSON GOMES DOS SANTOS
  • SHIRLLE KATIA DA SILVA NUNES
  • Data: 28/07/2017

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  • Biofilmes e revestimentos comestíveis são camadas finas de materiais biodegradáveis aplicados sobre produtos alimentares que desempenham um papel importante na sua preservação, distribuição e comercialização. A fécula de mandioca é um dos melhores candidatos à preparação de revestimentos comestíveis, por ser um polímero completamente biodegradável no solo e na água e de fácil obtenção. No entanto, a fécula possui limitações em suas propriedades físico-químicas quando comparada aos polímeros sintéticos. Por sua vez, o melhoramento destas propriedades foi proposto nesta pesquisa a partir da adição de 5%, em massa, de argila em relação à massa seca de biopolímero. A compatibilização superficial da argila com a matriz biopolimérica foi realizada por modificação superficial na presença de três tipos de tensoativos (brometo de cetiltrimetil amônio, dodecil sulfato de sódio e álcool laurílico etoxilado). O efeito de três modificações sequenciais na argila foi caracterizado por difração de raios X (DRX), transformada de fourier por radiação infravermelha (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS), ângulo de contato (AC), potencial zeta (ZETA) e análise termogravimétrica (TGA). A argila modificada sinergicamente na presenta dos três tensoativos evidenciou o maior distanciamento basal entre as camadas de silicato, cerca de 10 nm a mais em relação à argila natural. Os filmes de fécula de mandioca com argila natural e modificada foram caracterizados como bionanocompósito intercalado ou esfoliado através das análises de microscopia de força atômica (AFM), microscopia óptica (MO), DRX, FTIR, MEV e AC. A influência da argila modificada e da natural na mudança das propriedades físico-químicas dos filmes de fécula original foi investigada quanto à permeabilidade ao vapor d’água, ductibilidade, opacidade, estabilidade térmica e solubilidade em água. Por fim, a argila modificada sinergicamente na presenta dos três tensoativos foi o material de reforço que mais contribuiu para o melhoramento das propriedades físico-químicas do filme de fécula controle, dentre as quais reduziu 90,6% da permeabilidade ao vapor d’água, bem como 77,43% da dissolução máxima.


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  •  RESUMO INGLÊS: Biofilms and edible coatings are thin layers of biodegradable materials applied to food products that play an important role in their preservation, distribution and commercialization. Cassava starch is one of the best candidates to obtain edible coatings, because it is a fully biodegradable polymer in soil and water, with easy production. However, starch has limitations in its physicochemical properties when compared to synthetic polymers. In turn, the improvement of these properties was proposed in this research from the addition of 5%, by mass, of clay in relation to the dry mass of biopolymer. The surface compatibilization of the clay with the biopolymer matrix was performed by surface modification in the presence of three types of surfactants (cetyltrimethyl ammonium bromide, sodium dodecyl sulfate and ethoxylated lauryl alcohol). O efeito de três modificações sequenciais na argila foi caracterizado por difração de raios X (DRX), transformada de fourier por radiação infravermelha (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS), ângulo de contato (AC), potencial zeta (ZETA) e análise termogravimétrica (TGA). The clay modified synergistically in the three surfactants showed the greatest basal distance between the silicate layers, about 10 nm more than the natural clay. The cassava starch films with natural and modified clay were characterized as bionanocomposite intercalated or exfoliated by analysis of atomic force microscopy (AFM), optical microscopy (OM), XRD, FTIR, SEM and AC. The influence of modified and natural clay on the change in the physical-chemical properties of the original starch films was investigated for water vapor permeability, ductility, opacity, thermal stability and water solubility. The synergistically modified clay of the three surfactants was the reinforcement material that contributed the most to the physical-chemical properties of the control starch film, reducing 90.6% of water vapor permeability, as well as 77.43% Of maximum dissolution.

     

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  • MAKEZIA MAYARA DA COSTA FREITAS
  • "ESTUDO DA FORMAÇÃO DE MICELAS REVERSAS EM SISTEMAS TENSOATIVOS NÃO IÔNICOS/SOLVENTES ORGÂNICOS"

     


  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MARIA CARLENISE PAIVA DE ALENCAR MOURA
  • RICARDO PAULO FONSECA MELO
  • Data: 27/10/2017

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  • Diferentemente de estudos acerca da formação de micelas diretas, que podem ser avaliadas com técnicas simples como condutividade e tensão superficial, há dificuldade na obtenção de dados bons e reprodutíveis quando se trata da formação de micelas reversas. Nas últimas décadas as micelas reversas têm sido sistematicamente utilizadas como moldes para síntese de nanomateriais, devido a sua capacidade de se autoagregar em estruturas diversas, repassando essas características para o material desejado. Portanto, o presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito da variação de comprimento da cadeia carbônica do solvente, do grau de etoxilação dos tensoativos e da temperatura na formação de micelas reversas, no que toca as características estruturais e c.m.c..

    A técnica utilizada para as análises foi o espalhamento de raio-X à baixo ângulo e foram escolhidos solventes orgânicos apolares de cadeias lineares e tensoativos não-iônicos do tipo nonilfenol etoxilado, ambos obtidos comercialmente. Uma vasta gama de combinações solvente-tensoativo foi analisada, os principais resultados mostram que o aumento do grau de etoxilação do tensoativo provoca uma diminuição na c.m.c. dos sistemas, já o aumento da cadeia carbônica dos solventes induziu ao aumento da c.m.c.. As dimensões máximas dos agregados micelares seguiram um aumento tanto com a variação positiva do grau de etoxilação tensoativo, quanto com o comprimento da cadeia carbônica do solvente e da temperatura. No que diz respeito aos formatos adquiridos pelos agregados, houve uma predominância de variação de estrutura achatada, passando por estrutura esférica sólida e esférica oca em uma escala decrescente de concentração de tensoativo no sistema.


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  • Unlike studies about the formation of direct micelles, which can be evaluated with simple techniques such as conductivity and surface tension, it is difficult to obtain good and reproducible data when it comes to the formation of reverse micelles. In recent decades, reverse micelles have been systematically used as templates for the synthesis of nanomaterials, due to their ability to self-aggregate in diverse structures, passing these characteristics to the desired material. Therefore, the present work had the objective of studying the effect of carbon chain length variation of the solvent, the degree of ethoxylation of the surfactants and the temperature in the formation of reverse micelles, with respect to the structural characteristics and c.m.c.. Small angle X-ray scattering was used to evaluate the micellar systems and nonylphenol ethoxylate surfactant was chosen as solute, being used solvents of different carbon chain length. A wide range of solvent-surfactant combinations were analyzed, the main results show that increasing the ethoxylation degree of the surfactant causes a decrease in c.m.c.. The maximum dimensions of the micellar aggregates followed an increase both with the positive variation of the degree of surfactant ethoxylation with: the increase of the carbon chain of the solvents, and the carbon chain length of the surfactant and the temperature. As regards the formats acquired by the aggregates, there was a predominance of flat structure variation, passing through a solid spherical and hollow spherical structure when concentration surfactant was reduced in the system.

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  • ANDRÉ LUIS OLIVEIRA DE ALMEIDA
  • "Diagrama de fases do sistema nonilfenol estoxilado/solução de glicerina/diesel"

  • Orientador : EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • MANOEL REGINALDO FERNANDES
  • Data: 22/12/2017

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  • O comportamento das fases de 6 sistemas, a temperatura de 25°C e pressão de 1 atm, foi estudado nesse trabalho através da construção de seus respectivos diagramas. Sendo o sistema I (diesel / solução 15% de glicerina / mistura de tensoativos R40/R60 na razão de 1 : 2), o sistema II (diesel / solução 15% de glicerina / mistura de tensoativos R40/R60 na razão de 1 : 1), o sistema III (diesel / solução 15% de glicerina / Tensoativo R60), o sistema IV (diesel / solução 15% de glicerina / Tensoativo R40), o sistema V (diesel/Solução 0% de glicerina / Tensoativo R40) e o sistema VI (diesel / solução 30% de glicerina / Tensoativo R40). Todos os sistemas foram tratados como pseudo ternários, já que nenhum sistema possui apenas 3 componentes puros em sua composição. O tensoativo utilizado foi o Nonilfenol etoxilado, com características não iônica.      Todos os sistemas mostraram a área de estabilidade isotrópica. O sistema I apresentou considerável região de gel quando comparado aos demais sistemas. Ao analisar os sistemas IV, V e VI percebeu-se que a medida que aumenta a concentração de glicerina menor é a região de microemulsão estável. As tielines dos sistemas IV e V foram encontradas e as mesmas convergiram para um único ponto. Inicialmente achava-se que toda a região abaixo da binodal era de 2 fases, contudo os estudos e posteriores fotos compravam a existência de 3 fases e até mesmo de apenas 1 fase nessa região.


  • Mostrar Abstract
  • The phase behavior of 6 systems, at temperature of 25 ° C and pressure of 1 atm, was investigated in this work by the construction of their respective diagrams. System I (diesel / solution 15% glycerol / R40/R60 surfactant mixture ratio 1: 2), system II (diesel / 15% glycerol solution / R40/R60 surfactant mixture ratio 1: 1), system III (diesel / 15% glycerol solution / R60), system IV (diesel / 15% solution glycerol / R40), system V (diesel / 0% glycerol / and the VI system (diesel / glycerin solution 30% / R40 Surfactant). All systems were treated as pseudo-ternary, since no system has only 3 pure components in its composition. All systems showed the area of isotropic stability. System I presented a considerable region of gel when compared to the other systems. In analyzing the systems IV, V and VI it was realized that the higher the glycerin concentration the lower the stable microemulsion region. The tielines of the IV and V systems were found and converged to a single point. Initially it was thought that the whole region below the binodal was of 2 phases, however the studies and later photos bought the existence of 3 phases and even of only 1 phase in that region in few spaces

     

Teses
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  • CHRISTIANE MARIA CHRISTINA NÓBREGA BAKKER
  • "Avaliação da produção e aplicação de enzimas utilizando resíduo farelo de trigo como substrato por fermentação em estado sólido".




  • Orientador : GORETE RIBEIRO DE MACEDO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
  • FRANCISCO CANINDE DE SOUSA JUNIOR
  • GORETE RIBEIRO DE MACEDO
  • JOSÉ ARAÚJO DANTAS
  • NATHALIA KELLY DE ARAUJO
  • SHARLINE FLORENTINO DE MELO SANTOS
  • Data: 16/03/2017

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  • Com dificuldade de destinação final nos resíduos agroindustriais de unidades do grupo M. Dias Branco S.A., o presente trabalho teve como objetivo buscar alternativas para o aproveitamento de resíduos da produção de margarina e farelo de trigo como potenciais substratos para produção de produtos biotecnológicos. Caracterizou-se os resíduos e cepas potenciais produtoras de enzimas no próprio resíduo. Para tanto, utilizou-se consórcios fúngicos prospectados em resíduo farelo de trigo de unidade fabril da agroindústria do RN, bem como os fungos de cascas de árvores do parque das Dunas Natal-RN e foram adquiridas as cepas de fungos Aspergillus oryzae CCT nº 0975 (ATCC9362, Trichoderma reesei CCT nº 2768 - QM 9414 e a bactéria Bacillus cereus CCT nº 5457, adquiridos da coleção de culturas da Fundação André Tosello-SP. Na avaliação do potencial dos resíduos como substrato nos resíduos de margarina não observou-se crescimento microbiano nas condições testadas apesar do resíduo apresentar consideráveis percentuais de ácidos graxos, assim não prosseguiu-se os estudos com os resíduos de borra da refinaria e efluente da produção de margarinasO farelo de trigo caracterizado apresentou cerca de (40%) de hemicelulose, logo realizou-se ensaios de fermentação em estado sólido, com o material  não lavado e não autoclavado, e indentificou-se viabilidade para produção de xilanases nas primeiras 72 h de cultivo. A partir deste resultado foi realizado um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) - planejamento fatorial 23, com três repetições no ponto central e seis pontos axiais, obteve-se a otimização dos fatores no processo: umidade, pH e granulometria. Os fatores foram considerados significativos pela ANOVA com o nível de  confiança de (95%). O resultado otimizado de atividade enzimática de (11,78 ±0,01) UI/g ou (3,54) UI/mL utilizando pH 3,3, granulometria de 900,0 µm e umidade de (40%) foi verificado. O caldo enzimático obtido após eletroforese correspondeu a massa molar de 14,4 e 30 kDA, desnaturado a partir de 60°C, extraído estável com tampão acetato de sódio e com ponto isoelétrico em pH nas faixas de 6,0-6,5 e 9,0- 10,0. O caldo foi considerado eficiente na modificação de tipificação de farinhas de trigo pelo estudo dos parâmetros reológicos de massa fabricada com farinha aditivada com o caldo enzimático produzido pela análise do falling number e alveografia, sendo estável por 30 dias e mantendo 50% de sua atividade xilanolítica por 6 meses.

     


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  • In order to point alternatives for wheat bran disposal destination generated in food industries sector, thus contributing with the reduction of the resultant impact of the deposition of residues in the environment. It has been evaluated in the present work the potential of the wheat bran as substrate for xylanase production by solid state fermentation using fungal consortiums as well as the Aspergillus oryzae (ATCC9362), Trichoderma reesei (2768), Bacillus cereus CCT nº 5457, from Fundação André Tosello-SP. The use of non-washed and non-autoclaved wheat bran as carbon and energy source on the solid state fermentation by the Aspergillus oryzae fungus showed greater percentage of the produced protein after 72 hours of cultivation. The use of a Central Composite Rotatable Design (CCRD) - 23 factorial planning with three repetitions at the central point as well as six axial points – coupled to Surface Response Methodology (SRM) allowed to assay the influence of humidity, pH and grain size (independent variables or factors) on the xylanase activity (dependent variable or response) as well as to optimize the best condition for the enzyme production. Results showed that all factors and their combination were significant at 95% confidence level. The optimized xylanase activity was (11.78 ±0,01) UI/g or (3.54) UI/mL obtained at 40% of humidity, pH 3.3 with grain size of 900.0µm. The produced broth was stable for 6 months and remained about (50%) of the initial xylanase activity at 4°C. SDS-PAGE assay showed that xylanase has 30 kDa molar mass. The obtained enzymatic broth was efficient to modify wheat flours as shown by the falling number rheologic parameters and alveography assay.

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  • LUIZ ANTONIO DO NASCIMENTO
  • "Aplicação da poliacrilamida na floculação de cátions metálicos"

  • Orientador : MARCIA MARIA LIMA DUARTE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE EZEQUIEL GOMES DO NASCIMENTO
  • DAMILSON FERREIRA DOS SANTOS
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • JOSELISSE SOARES DE CARVALHO SANTOS
  • MARCIA MARIA LIMA DUARTE
  • RICARDO PAULO FONSECA MELO
  • Data: 26/05/2017

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  • A elevação nos níveis de agentes contaminantes de origem antrópica está associada ao desenvolvimento da atividade industrial ao redor do mundo. A atuação das indústrias neste caso deve-se ao grande volume de efluente com elevada concentração ou com uma variedade de contaminante. Os metais pesados são, em geral, vistos como substâncias bastante ofensivas à saúde humana e animal. Entretanto, eles são cada vez mais usados em diversos produtos que são absolutamente necessários em nosso dia a dia, o que leva a número crescente de pessoas expostas a contaminação, de forma direta ou indireta, com essas substâncias. A contaminação, e o eventual envenenamento, por metais pesados em alguns lugares é algo crônico, haja vista que os seus sintomas não aparecem de imediato, e o processo se desenvolve por um período muito longo. Por isso, várias técnicas de remoção foram desenvolvidas a fim de garantir o máximo possível de segurança no descarte desses rejeitos. Uma das técnicas mais comumente usadas no tratamento de metais dissolvidos em solução aquosa é a precipitação química. O ajuste o pH ou a adição de um agente floculante são condições básicas para a excussão desta técnica. A poliacrilamida iônica é um polímero de base orgânica que tem sítios ativos em sua cadeia capazes de propiciar um relevante desempenho na remoção de cátions metálicos a partir de uma solução aquosa. Nesse trabalho, ela mostrou uma eficiência de remoção de zinco que foi de 30 a 70% quando o pH da solução foi elevado de 4,5 a 7,0 e superou os 70% em testes com o cobre sem que houvesse aumento no pH. Numa ação combinada com CTAB, a eficiência de remoção foi de 20 para 40% apenas com a adição desse tensoativo numa concentração que era o dobro da concentração de íons Zn2+. No tratamento do efluente real vindo de uma galvânica do qual foram analisados níquel e cobre, a poliacrilamida foi mais seletiva ao cobre para o qual foi obtida uma eficiência de remoção de 30% contra 10% para o níquel sem nenhum outro composto fosse adicionado. Ela também teve bom desempenho como inibidor de incrustação ao sequestrar e manter em solução íons Ca2+ mesmo em elevada temperatura. Com isso é possível dizer que a poliacrilamida é polivalente e é capaz de cumprir a função de ser um agente floculante de cátions metálicos dissolvidos numa solução aquosa.


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  • The increase in the levels of contaminants agents of anthropic origin is associated to the development of industrial activity around the world. The action of the industries in this case, is caused by large volume of wastewater with high concentration or with a variety of contaminant. Heavy metals are generally seen as damage substances to human and animal health. However, they are increasingly being used in many important products to our day to day, this can to increasing numbers of people exposed to direct or indirect contamination. Contamination, and eventual poisoning, by heavy metals in some places is somewhat chronic, since their symptoms do not appear immediately, and the process is developed for a very long time. Therefore, several techniques to treatment have been developed to guarantee the maximum safety possible in discard these residues. One of the most commonly used techniques to treat metals dissolved in aqueous solution is a chemical precipitation. Adjustment of pH or addition of a flocculating agent is a basic condition to carry out this technique. Ionic polyacrylamide is an organic-based polymer having active sites in its chain able to uptake metal cations from an aqueous solution. In this work, it shows a zinc removal efficiency rise from 30 to 70% when the pH of the solution is incremented from 4.5 to 7.0 and exceeded 70% in tests with copper without variation in pH. In an action combined with CTAB, removal efficiency reaches 20% to 40%, with only one addition this surfactant at a concentration that was twofold the concentration of Zn2+ ions. The treatment of a real effluent from galvanic plant containing nickel and copper was analyzed, polyacrylamide shows to be more selective to copper whose removal efficiency reaches 30% while 10% is obtained for nickel without any other auxiliary compound. Polyacrylamide also acting well as an inhibitor of incrustation due to maintain Ca2+ ions in solution even at high temperature. Therefore, it can be said that polyacrylamide is polyvalent and is capable to accomplish the function of being a flocculating agent of metal cations dissolved in an aqueous solution.

     

     

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  • SAULO HENRIQUE GOMES DE AZEVÊDO
  • "Produção de biodiesel, em reator de fluxo contínuo, a partir de óleo de algodão em condições supercríticas"

     

  • Orientador : ELISA MARIA BITTENCOURT DUTRA DE SOUSA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON ALLES DE JESUS
  • ELISA MARIA BITTENCOURT DUTRA DE SOUSA
  • GILSON GOMES DE MEDEIROS
  • HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • MARCIONILA DE OLIVEIRA FERREIRA
  • RICARDO HENRIQUE ROCHA DE CARVALHO
  • Data: 01/09/2017

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  • No contexto energético mundial, o biodiesel tem despontado como uma importante fonte de energia renovável, sobretudo devido à facilidade de produção do mesmo e à variedade de matéria-prima disponível mundialmente. Especificamente no Brasil, a indústria de biodiesel tem apresentado importantes crescimentos de produção, tendo em vista as leis federais que obrigam a mistura do B100 (biodiesel) ao diesel fóssil. Diante da importância desta indústria para o Brasil, este trabalho buscou avaliar o potencial do óleo de sementes de algodão para a produção de biodiesel a partir três técnicas: transesterificação, utilizando etanol, interesterificação (usando acetato de metila) e interesterificação, com acetato de metila e adição de solução aquosa de ácido acético. As reações ocorreram em condições supercríticas de temperatura e pressão, em reator tubular de fluxo contínuo, com volume de 15 mL. O rendimento máximo obtido pela transesterificação foi de 75,05%, na pressão de 150 e 200 bar, 375 °C, razão molar óleo/etanol 1:40, e tempo de residência 40 e 30 min, respectivamente. Já na rota utilizando acetato de metila o maior rendimento foi de 99,51% (FAME (ésteres metílicos de ácidos graxos) + Triacetina), obtido em 35 min, razão mássica óleo/acetato de metila 1:3, pressão 200 bar e 350 °C, utilizando 20% de solução aquosa de ácido acético (26%). Foram observados elevados valores de decomposição do biodiesel, em ambas rotas, devido às altas concentrações de triglicerídeos poliinsaturados no óleo e às severas condições do processo.


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  • In the global energy context, biodiesel has emerged as an important source of renewable energy, mainly due to its ease of production and the variety of raw material available worldwide. Specifically in Brazil, the biodiesel industry has shown significant growth in production, due to the federal laws that require the mixing of B100 (biodiesel) with fossil diesel. Considering the importance of this industry to Brazil, this work sought to evaluate the potential of cotton seed oil for biodiesel production from three techniques: transesterification using ethanol, interesterification (using methyl acetate) and interesterification with methyl acetate and addition of aqueous acetic acid solution. The reactions occurred under supercritical conditions of temperature and pressure, in a continuous flow tubular reactor, with a volume of 15 mL. The maximum yield obtained by the transesterification was 75.05%, at the pressure of 150 and 200 bar, 375 °C, oil/ethanol molar ratio 1:40, and residence time 40 and 30 min, respectively. On the route using methyl acetate the highest yield was 99.51% (FAME (fatty acid methyl esters) + triacetin), obtained in 35 min, oil/methyl acetate ratio 1:3, pressure 200 bar and 350 °C using 20% aqueous acetic acid solution (26%). High values of biodiesel decomposition were observed in both routes due to the high concentrations of polyunsaturated triglycerides in the oil and the severe process conditions.

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  • ENIO RAFAEL DE MEDEIROS SANTOS
  • "DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS EXTRATIVOS A PARTIR DA RUMEX ACETOSA E CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DE SEUS EXTRATOS."

  • Orientador : ELISA MARIA BITTENCOURT DUTRA DE SOUSA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BENTO PEREIRA DA COSTA NETO
  • ELISA MARIA BITTENCOURT DUTRA DE SOUSA
  • ELISANGELA LOPES GALVAO
  • HUMBERTO NEVES MAIA DE OLIVEIRA
  • MARCIONILA DE OLIVEIRA FERREIRA
  • RICARDO HENRIQUE ROCHA DE CARVALHO
  • Data: 18/09/2017

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  • Pesquisas apresentam o excesso de radicais livres como um dos responsáveis por diversas doenças degenerativas e pelo envelhecimento. Nesse contexto, desponta a utilização de compostos fenólicos naturais por apresentarem ótima atividade antioxidante e por inibirem a formação desses radicais. Em meio aos estudos acerca desses compostos, os antioxidantes: cis e trans-resveratrol, cis e trans-piceid e emodina ganham destaque no meio científico. Trabalhos científicos comprovam a presença desses compostos fenólicos na herbácea “Azedinha” (Rumex acetosa), logo, suas raízes vêm sendo cada vez mais utilizadas em aplicações farmacológicas. A partir disso, este trabalho teve por objetivo central a obtenção de extratos dessas raízes utilizando técnicas de extração com fluido supercrítico (SFE), extração com líquidos pressurizados (PLEs), extração com utilização de micro-ondas (MAE), extração com solvente a baixa pressão (LPSE). Na SFE, foi avaliado o efeito das variáveis de processo (temperatura, vazão, pressão e concentração de cossolvente) sobre a cinética da extração, rendimento e solubilidade do extrato. Nas PLEs, tanto foram avaliadas a temperatura e a pressão, como a influência dos diferentes solventes (água, etanol, hexano, tolueno, acetonitrila e isopropanol) e seu uso sequenciado como PLE sequenciada. As curvas obtidas nas SFEs e PLEs foram ajustadas segundo os modelos: Martinez, Crank e Sovová e seus desvios médios calculados. Na extração Soxhlet foi avaliado o uso de quatro solventes (etanol, acetonitrila, isopropanol e álcool butílico), enquanto que na extração LPSE e MAE foi utilizado o etanol como solvente. Também foi testada a utilização da precipitação por anti-solvente supercrítico (SAS) como forma de secagem. O teor de fenólicos totais, a capacidade antioxidante dos extratos e os principais componentes do extrato foram determinados. Os rendimentos obtidos em todas as técnicas variaram de 0,2 a 8,7%, sendo o melhor resultado obtido na extração PLE com etanol. A SFE apresentou o extrato com maior concentração de emodina (42,82 mg/g). A concentração de trans-resveratrol em todos os extratos variou entre 1,03 e 5,57 mg/g, a depender da técnica utilizada. A atividade antioxidante e os compostos fenólicos totais resultaram em valores compreendidos entre 3,48 e 163,43 μg/mL e 27,63 e 157,04 mgEAG/ge, respectivamente, a depender da técnica utilizada. A MAE obteve extratos com 130,67 mgEAG/ge, e 3,48 μg/mL em 30 minutos de operação. As extrações com fluidos pressurizados (PLEs e SFEs) demonstraram ótimos resultados, principalmente no tocante a extração sequencial, onde foi possível a separação de trans-resveratrol e emodina, e no tocante a extração de fenólicos de alta e média polaridade, como a SFE.


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  •  Researches presented in excess of free radicals as products of various diseases and cardiovascular diseases. In this context, the use of natural phenolic compounds by an item of excellent antioxidant activity and by inhibiting formation of radicals emerges. In the middle of the studies on the compounds, antioxidants: cis and trans-resveratrol, cis and trans-piceid and emodin gain prominence in the scientific environment. Scientific works prove the presence of phenolic compounds in the herbaceous "Azedinha" (Rumex acetosa), so its roots have been increasingly used in pharmacological applications. AEG, Microwave Extraction (MAE), solvent extraction (APE), microwave extraction (MAE), low pressure solvent extraction (LPSE). In SFE, it was evaluated the process variables, kinetics of extraction, yield and solubility of the extract. In the PLEs, both as evaluated, temperature and pressure, as an influence of the different solvents (water, ethanol, hexane, toluene, acetonitrile and isopropanol) and their use sequenced as sequenced PLE. The curves obtained in the SFEs and PLEs were adjusted according to the models: Martinez, Crank and Sovová and their calculated mean deviations. In the Soxhlet extraction the use of four solvents (ethanol, acetonitrile, isopropanol and butyl alcohol) was evaluated, whereas in LPSE and MAE extraction it was used as solvent. The use of supercritical anti-solvent (SAS) propagation as a form of drying has also been tested. The total phenolic content, the antioxidant capacity of the extracts and the main components of the μm extract determined. The yields obtained in all the techniques varied from 0.2 to 8.7%, being the best result obtained in the PLE extraction with ethanol. SUE presented the extract with the highest concentration of emodin (42.82 mg/g). The trans-resveratrol concentration in all extracts ranged from 1.03 to 5.57 mg/g, depending on the technique used. The antioxidant activity and the total phenolic compounds resulted in values between 3.48 and 1