A crescente conscientização dos consumidores sobre a relação entre alimentação e saúde tem impulsionado a demanda por alimentos que não apenas fornecem nutrientes essenciais, mas também contêm compostos bioativos com potenciais benefícios à saúde. Nesse contexto, a kombucha, uma bebida fermentada produzida a partir da fermentação de chás adoçados por uma comunidade microbiana, ganha popularidade, com projeções de crescimento significativo no mercado global. No entanto, existem desafios na padronização da produção, especialmente na estabilização da cultura starter e na falta de meios alternativos que aproveitem matérias-primas locais, como subprodutos agrícolas, para diversificar o perfil sensorial e bioativo da bebida. Este trabalho teve como objetivo contribuir para o avanço do conhecimento sobre a produção de kombucha, abordando: (1) a estabilização da cultura microbiana por meio de técnicas de secagem por atomização (spray drying) e liofilização, e (2) a utilização de meios alternativos, como infusão de folhas de maracujá (Passiflora edulis), como substrato. No primeiro estudo, avaliou-se o impacto das técnicas de secagem, utilizando maltodextrina e goma arábica como encapsulantes, nas propriedades físico-químicas dos pós de kombucha e na viabilidade como cultura starter. Foram realizadas análises de umidade, atividade de água, higroscopicidade, solubilidade, MEV, DRX, atividade metabólica (metabólitos de fermentação e células viáveis) e perfil fitoquímico (CFT e atividade antioxidante). Os resultados mostraram que os pós obtidos apresentaram características físico-químicas adequadas e preservaram a viabilidade microbiana após a secagem. Os pós liofilizados destacaram-se pela melhor preservação da viabilidade microbiana e da atividade metabólica, resultando em maior produção de ácido acético durante a fermentação. A goma arábica mostrou-se eficaz na proteção das células durante a secagem por atomização, indicando potencial para aplicações industriais. No segundo estudo, investigou-se o potencial das folhas de maracujá como substrato alternativo para a produção de kombucha, caracterizando a bebida em termos de perfil químico, atividade antioxidante e aceitação sensorial. A kombucha produzida com folhas de maracujá apresentou perfil químico dentro dos padrões legais (teor de álcool inferior a 0,5% v/v), além de aumento na concentração de compostos fenólicos, flavonoides e atividade antioxidante após a fermentação. A aceitação sensorial foi comparável à da kombucha tradicional (feita com chá verde), demonstrando seu potencial de aplicação no mercado. Assim, a primeira abordagem oferece técnicas eficazes para a estabilização do inóculo da bebida, com potencial contribuição para padronização do processo, enquanto a segunda promove a valorização de subprodutos agrícolas e a diversificação do perfil sensorial e bioativo da bebida. Esses avanços são fundamentais para a expansão do mercado da bebida, alinhando-se às tendências de consumo que valorizam saúde e inovação.

A pirólise rápida tem se destacado como uma tecnologia promissora para a conversão de biomassas lignocelulósicas em bio-óleo, um potencial precursor de combustíveis. No entanto, a pirólise convencional dessas biomassas gera como produto um bio-óleo com alta concentração de compostos oxigenados e nitrogenados, que compromete suas propriedades para aplicações energéticas. O uso de catalisadores, como zeólitas, permite melhorar a composição química do bio-óleo, tornando-o mais adequado para conversão em biocombustíveis e produtos químicos de maior valor agregado. Este estudo realizou a síntese de zeólitas do tipo MFI utilizando bentonita, cinza da casca de arroz (CCA) e clinoptilolita, como fontes alternativas de Si e Al, para aplicação na pirólise analítica catalítica de biomassa lignocelulósica, visando melhorar a qualidade do bio-óleo gerado, reduzindo o teor de compostos oxigenados, custos e impactos ambientais. A síntese foi realizada pelo método hidrotermal, variando-se os tempos de cristalização do gel (24 h, 48 h, 72 h e 7 dias). Para referência, foi preparada uma ZSM-5 convencional, utilizando sílica Aerosil e sulfato de alumínio. A biomassa utilizada, o resíduo do sabugo de milho (RSM), foi caracterizada para avaliação do seu potencial energético por meio da análise imediata para determinação do teor de umidade, cinzas, voláteis e carbono fixo, análise elementar (CHN/O), análise termogravimétrica (TG/DTG) e poder calorífico. Os precursores e catalisadores sintetizados foram analisados por difração de raio X (DRX), fluorescência de raio X (FRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de área específica pelo método BET. A pirólise analítica foi realizada em um micro-pirolisador conectado ao cromatógrafo a gás (Py-GC/MS) a 500 °C, com os vapores analisados por cromatografia e identificados por espectrometria de massas (GC-MS) ou direcionados para um leito catalítico (pirólise catalítica ex-situ) e posterior análise. A pirólise catalítica reduziu compostos oxigenados e nitrogenados em relação à pirólise convencional, diminuindo fenóis e cetonas e aumentando hidrocarbonetos aromáticos. A zeólita sintetizada com precursores alternativos, como bentonita e CCA, apresentou estrutura MFI, assim como a ZSM-5 convencional. Nos testes de pirólise catalítica, ambos os compostos tiveram desempenho similar, sendo o processo mais sustentável para a zeólita obtida a partir de bentonita e CCA. Em relação à metodologia, o uso dos catalisadores se mostrou reprodutível, atingindo os objetivos do presente estudo.

O aumento das concentrações de CO₂ na atmosfera, impulsionado por atividades humanas, tem incentivado a busca por métodos alternativos de captura de carbono, incluindo o uso de microrganismos como microalgas. Estudos mostram o efeito da concentração de dióxido de carbono no crescimento de microalgas, e até mesmo utilizando CO2 residual de indústrias, como a de cimento, que é responsável por mais de 7% das emissões globais de CO2. O objetivo desse estudo é avaliar o efeito de diferentes concentrações de CO2 no cultivo de duas cepas de microalgas: Chlorella vulgaris e Spirulina platensis, a fim de avaliar as suas capacidades de biofixação de CO2, potencial para produção de bioprodutos de valor agregado, biocombustíveis via pirólise catalítica e a possibilidade de escalonamento do sistema. As microalgas foram cultivadas em meios de cultivo comercial – BG11 para a Chlorella e Zarouk para a Spirulina – sob diferentes concentrações (v/v) de CO2 ((0,04%, 5%, 10%, e 15%). As biomassas foram caracterizadas por análise imediata (teor de cinzas, umidade, voláteis e carbono fixo), análise elementar (CHNO), análise termogravimétrica (TGA), composição química das cinzas por meio de FRX, teor de lipídeos (%), teor de proteínas (%), e pirólise analítica convencional e catalítica acoplada a cromatografia a gás com detecção por espectrometria de massas (Py-GC/MS). Além disso, durante o cultivo, foram coletados dados de massa seca e pH diariamente. Os resultados mostram que ambas as microalgas atingiram um maior rendimento na concentração de 10% CO2 (v/v), de 1,25 g L-1 para a Chlorella e 2,15 g L-1 para a Spirulina. Apesar do alto teor de cinzas devido ao método de floculação, a Chlorella apresentou um maior potencial para a produção de biocombustíveis devido ao seu alto teor de lipídeos (21.7%) quando comparado a Spirulina (11.2%). A pirólise convencional apontou uma elevada quantidade de compostos oxigenados (>25%) e nitrogenados (>20%) para ambas as microalgas, que foram convertidos majoritariamente (mais de 90%) em compostos aromáticos e hidrocarbonetos após utilização do catalisador HZSM-5 no processo de conversão termoquímica. A análise do escalonamento do sistema para fotobiorreatores (80 L) se mostrou economicamente viável com a utilização de uma fonte externa de CO2, sendo possível obter um sistema autossuficiente considerando apenas a estimativa do valor de venda da microalga bruta.

O processamento químico de materiais têxteis requer grandes volumes de água doce e macia. No entanto, a água doce é atualmente considerada um recurso escasso e cada vez mais caro. Neste contexto, a água do mar pode surgir como uma alternativa, mas a sua elevada dureza é um fator limitante para a sua aplicação no processamento têxtil. As substâncias surfactantes possuem eficiência comprovada na remoção de metais ou contaminantes em soluções aquosas, tornando-se assim uma possibilidade real de tratamento em água do mar. Assim, este trabalho propõe um tratamento para amaciamento da água do mar utilizando biossurfactantes, a fim de utilizá-la no processamento químico de tecidos de algodão. Os surfactantes foram desenvolvidos a partir de óleos vegetais de coco e soja, e foi realizada uma floculação iônica e posterior processo de separação para remover íons cálcio e magnésio da água do mar. Ambos provaram ser eficazes na remoção dos íons responsáveis pela dureza. Na concentração de 39 g/L, o surfactante de coco reduziu a dureza total da água tratada em mais de 85%, enquanto a soja apresentou redução de 67%. A influência da dureza da água do mar na capacidade de tingimento de tecidos de algodão foi avaliada e comparada a um processo utilizando água doce. As cores das amostras tingidas foram avaliadas utilizando coordenadas CIEL*a*b* e índice K/S, além disso, foram avaliadas propriedades estruturais, solidez e comportamento mecânico das amostras processadas. Paralelamente, o mecanismo de adsorção e difusão do corante Reactive blue 222 em substrato celulósico foi estudado utilizando água do mar como solvente do processo. Após amaciamento com biossurfactantes, a água será avaliada para utilização em processos de branqueamento, desengomagem e tingimento têxtil com corantes reativos. Após a otimização do processo de tratamento e aplicação da água do mar, espera-se obter amostras melhoradas e com qualidade semelhante aos processos realizados com água doce. Desta forma, propomos processos economicamente amigáveis e exploraremos um recurso natural abundante de forma economicamente ativa para o desenvolvimento industrial.

O Aranto (Kalanchoe laetivirens) é uma planta suculenta nativa da África, que está presente em diversos continentes. De fácil propagação, possui em sua composição bioativos, como compostos fenólicos e bufadienolídeos. Empregada como remédio natural, ainda não há unanimidade quanto a sua eficácia farmacológica. Entretanto, estudos recentes indicam que seus componentes possuem atividade anti-inflamatória, antitumoral e analgésica. Nesse contexto, a extração com CO₂ supercrítico surge como uma alternativa para obtenção desses componentes, pois evita a degradação de bioativos, além de ser uma extração rápida e que possibilita um extrato mais puro. Além disso, em alguns casos o uso de cossolventes é necessário devido à solubilidade com o componente de interesse e também quanto à viscosidade do extrato. Dito isso, o etanol foi utilizado em todos os experimentos. As condições operacionais dos ensaios foram desenvolvidas na faixa de pressão de 80 a 140 bar, temperatura de 35 a 65° C e razão entre as massas, de aranto e etanol, de 0,58 a 1,75, com tempo de extração fixo de 30 minutos e granulometria do leito previamente definida com diâmetro médio de 1,15 mm, compondo um planejamento fatorial 2³ com triplicata no ponto central. O extrato foi caracterizado quanto às análises do poder antioxidante pelo sequestro do radical DPPH (2,2-difenil-1-picril-hidrazil)e o teor de compostos fenólicos pelo método espectrofotométrico de Folin-Ciocalteu. Adicionalmente, foi identificado e quantificado nas amostras, a quercetina, via CLAE (Cromatografia Líquida de Alta Eficiência). Os rendimentos em massa obtidos nas extrações variaram de 0,48 a 2,19% sendo o melhor resultado na condição de 65 °C, 80 bar e razão 0,58. De acordo com a análise estatística dos resultados dos rendimentos, a concentração de cossolvente apresentou efeito significativo. Nas extrações com Soxhlet, constatou-se um rendimento de 19,05% usando as folhas secas de aranto e etanol como solvente. Contudo, utilizando-se folhas frescas da respectiva planta, observou-se um rendimento de 0,97%, em virtude do teor de umidade de 95,9%. Os resultados da quantificação de quercetina das amostras variaram de 1,03 a 31,96 mg/L. O teor de antioxidantes da melhor condição de extração supercrítica resultou no valor de EC50 (concentração efetiva que reduz 50% dos radicais livres) de 22,86 µg/ml, enquanto a amostra da extração convencional das folhas secas com o etanol resultou nos valores de 114,26 µg/ml. Em relação ao teor de compostos fenólicos, a melhor condição apresentou 65,73 mg EAG/g Extrato (EAG – Equivalentes de Ácido Gálico), enquanto que as extrações no soxhlet apresentaram respectivamente, das folhas frescas e secas, 83,28 e 89,09 mg EAG/g Extrato.

Os sensores eletroquímicos a base de grafite, são amplamente aplicados nos mais diversos campos da eletroquímica, de tal modo que as inovações referentes a esse material ganham destaque no meio científico. Pensando nisso, a fim de obter um eletrodo descartável, versátil, ecologicamente correto e de baixo custo, foi proposta a síntese de filmes grafíticos em escala micrométrica por meio da pirólise do Tolueno. O processo de síntese por Deposição Química a Vapor (CVD) aplicado neste trabalho é vantajoso pois não requerem utilização de catalisadores metálicos, substratos, vácuo, plasma ou fluxo de hidrogênio, sendo esses necessários quando se trata da síntese por CVD tradicional. Com o intuito de caracterizar as micro folhas de grafite como eletrodo de trabalho, foram realizadas caracterizações morfológicas e físico-química do material através de técnicas como: Microscopia Eletrônica de Varredura, Microscopia Eletrônica de Transmissão, Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier, Espectroscopia de Raios-X por Energia Dispersiva, Difração de Raios-X, Espectroscopia Raman e Ângulo de Contato (Θ = 95,69°). Para a caracterização mais aprofundada do ponto de vista eletroquímico, foi avaliado o comportamento eletroquímico na presença de diferentes sondas redox (Hexacianoferrato (III) e Hexamin Rutênio (III)), bem como seus comportamentos nos meios neutro, alcalino e ácido. Além disso, foi avaliada a área eletroativa do eletrodo de micro folhas de grafite, estimada em 0,083 cm². A Espectroscopia de Impedância Eletroquímica foi realizada com o objetivo de avaliar a resistência a transferência de carga que o eletrodo oferece. Visando investigar a aplicabilidade do eletrodo de micro folhas de grafite na eletroanálise, foi realizada a detecção e quantificação de cafeína em diferentes tipos de bebidas comerciais. Os resultados obtidos apontam claramente que o eletrodo de folha de grafite, apresenta uma resposta linear em uma ampla faixa de concentração da cafeína (0,68-1477,26 µM), com R² de 0,99. O limite de detecção (LOD) estimado em 0,68 µM, o que sugere maior sensibilidade e reprodutibilidade do que outros sensores convencionais, como Carbono Vítreo, Eletrodo de Diamante dopado com Boro, por exemplo. O eletrodo descartável de folhas de grafite com baixo custo foi aplicado com sucesso na determinação de cafeína em refrigerantes, energético e chá preto, apresentando sinais de corrente bem definidos na análise de amostras reais em presença de H₂SO₄ 0,5M como eletrólito. Ao comparar as determinações eletroquímicas e medições de cromatografia líquida de alta eficiência observou-se ausência de valores discrepantes entre ambas as técnicas, com esses resultados é possível destacar o potencial uso desse sensor como ferramenta analítica, descartável, portátil, confiável, de baixo custo e alta eficiência para determinar cafeína em diferentes tipos amostras. 

A cimentação desempenha um papel fundamental na construção de poços petrolíferos, pois está diretamente ligada à sua integridade e durabilidade. Uma pasta utilizada para essa finalidade geralmente é composta por água, cimento e aditivos. Os aditivos são materiais essenciais para ajustar as propriedades físicas e químicas da pasta, tornando-a adequada para as condições peculiares de temperatura e pressão encontradas nos poços. Os aditivos podem ser derivados de compostos inorgânicos e naturais, sendo um deles a lignina, polímero presente nas biomassas lignocelulósicas. Ela apresenta baixo valor comercial, no entanto, ao ser submetida a processos de modificações estruturais, pode adquirir características excepcionais que a tornam altamente valiosa e propícia a diversas aplicações industriais. Dessa forma, esta pesquisa teve como objetivo desenvolver um bioaditivo a partir da lignina do coco verde, via modificação oxidativa, para aplicação em pastas de cimentação de poços de petróleo. A lignina foi extraída por meio de pré-tratamento alcalino da biomassa do coco verde e sua modificação estrutural foi feita através do processo de oxidação usando o peróxido de hidrogênio. Após o processo de síntese, a lignina não modificada (LNM) e a lignina oxidada (LOX), foram caracterizadas por meio de potencial Zeta, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, Espectrofotometria UV e análise termogravimétrica (TGA/DTG). As ligninas foram validadas como aditivo retardador de pega, por meio de ensaio de tempo de espessamento, e a capacidade dispersante foi avaliada através do ensaio de reologia. O aditivo desenvolvido foi comparado a um aditivo comercial através de uma simulação de cimentação primária, em que as foram avaliadas com testes de reologia, filtração estática e tempo de espessamento. Na caracterização, a abertura de anéis aromáticos e o aumento de carga de superfície foram confirmados na LOX. A LOX promoveu maior retardo de tempo de pega do que LNM. Uma dosagem de 0,5% de LOX resultou em um tempo de pega de mais de 2 h (50% a mais que a pasta referência), validando-a como aditivo retardador de pega. Além disso, a LOX apresentou efeito dispersante como propriedade secundária e contribui para a redução dos parâmetros reológicos das pastas de cimento. A aplicação tecnológica evidenciou que a LOX consegue modificar as propriedades das pastas cimentícias de maneira compatível a um aditivo retardador comercial. A sua aplicação em conjunto com os demais aditivos promoveu um pequeno aumento nos parâmetros reológicos das pastas e contribuiu para a redução do filtrado. Com relação ao tempo de espessamento, com apenas 0,1% de LOX foi possível atrasar o tempo de pega em 71 min (31%) a mais que a pasta referência. Esses resultados sugerem que a LOX é uma alternativa promissora de aditivo retardador, que além de beneficiar a indústria de petróleo e gás, contribui para agregar valor ao resíduo do coco verde.

A modelagem matemática de vazamentos submarinos de petróleo é uma ferramenta importante, pois informa o comportamento do óleo derramado, áreas que podem ser afetadas, bem como proporciona base técnica para a escolha, desenvolvimento e aplicação de ações de contenção. O acidente da plataforma Deepwater Horizon em 2010 no Golfo do México chamou a atenção para a relevância de modelos de monitoramento e predição, sendo catalisador no desenvolvimento de estudos e estratégias para sua otimização. A precisão de tais modelos depende diretamente da modelagem de campo-próximo, observando os processos que ocorrem imediatamente no local do vazamento; a dinâmica da pluma e a distribuição resultante do tamanho da gota de óleo na água. O estudo de tais fatores é de grande importância para estimativas de resultados em medidas como a aplicação submarina de dispersantes no ponto de vazamento, por exemplo. Vários elementos tornam a modelagem de vazamentos submarinos mais complicados do que lançamentos superficiais, como as restrições em medir com precisão as condições oceanográficas predominantes e a limitação de dados disponíveis nas primeiras horas de eventuais ocorrências, ou seja volumes liberados, localização exata, fluxo de vazamento, composição e condições termodinâmicas do fluido contaminante, dentre outros. Em cenários de blowouts - considerados um dos principais contribuintes para os riscos de atividades offshore - fatores como a influência de correntes oceânicas, altas pressões e baixas temperaturas e a interação com camadas rochosas e sedimentos submarinos, acarretam dificuldades na modelagem das ocorrências. Nesse contexto, este projeto propõe a aplicação de conhecimentos recentes em modelagem de campo próximo para analisar o comportamento de uma pluma submarina de petróleo e gás simulando um cenário de blowout na Bacia Potiguar. Será utilizado o modelo TAMOC, que utiliza abordagem lagrangeana para a modelagem integral das partículas de óleo e gás em plumas submarinas. Fatores a serem analisados incluem o tempo estimado para o óleo atingir a superfície, localização aproximada onde a pluma atingirá a superfície, composição do óleo que emergirá na superfície e distribuição de tamanho de partículas ao longo da pluma. A partir da análise de dados obtidos, a pesquisa visa aprimorar a compreensão dos processos envolvidos em vazamentos submarinos e contribuir para a gestão eficaz de incidentes dessa natureza na região estudada.

No mundo hodierno, há uma crescente preocupação com os problemas desencadeados pelas mudanças climáticas. O aquecimento global tem promovido consequências negativas em toda a superfície do globo terrestre, sendo o dióxido de carbono (CO₂) rotulado como o principal responsável pela problemática supradita. A matriz energética ancorada nos combustíveis fósseis tem acarretado elevação sem precedentes nos níveis de CO₂ na atmosfera. Em face disso, as tecnologias de Captura e Armazenamento de CO₂ (CCS) têm despontado com a promessa de mitigar, a curto prazo, os níveis de CO₂ acumulados no ar. A absorção tem sido a técnica mais empregada para capturar o CO₂ em processos pós-combustão, em que os líquidos absorventes consagrados são as alcanolaminas, como MEA (metiletanolamina) e MDEA (dimetiletanolamina). Embora essas substâncias promovam a rápida absorção do CO₂, a toxicidade, a instabilidade térmica, entre outros problemas operacionais, tem direcionado pesquisas em busca de novas formulações mais sustentáveis. Uma vez que o CO₂ foi absorvido no líquido, pode ocorrer a mineralização, a qual consiste na reação de ânions carbonatos, oriundos do CO₂, com cátions metálicos, como cálcio e magnésio, havendo formação de um sólido estável. Nesta pesquisa, foram desenvolvidas formulações base contendo água, óleo (petróleo) e surfactante aminado para captura de CO₂ por absorção e mineralização em condições ambiente. Realizou-se um planejamento experimental usando o modelo de Planejamento de Composto Central (PCC) com o intuito de encontrar as condições otimizadas de concentração de óleo, concentração de surfactante e temperatura que promovessem a menor velocidade de desprendimento de CO₂ após sua absorção. Sais (NaCl, CaCl₂.2H₂O, MgCl₂.6H₂O e K₂SO₄), aminoácido (lisina) e dissacarídeo (sacarose) foram adicionados às formulações a fim de investigar a influência na captura de carbono. A formulação salina (mimética da água produzida) foi utilizada para promover a mineralização do CO₂ em carbonatos pelo ajuste de pH para valores básicos (8, 9, 10, 11 e 12), utilizando solução de NaOH 1 M, com e sem surfactante. Os precipitados obtidos foram tratados e caracterizados por MEV, DRX e FTIR. Os resultados apontaram a formação exclusiva de calcita. Nessa vereda, este trabalho traz a perspectiva de utilizar efluentes oleosos e salinos, como a água produzida, adicionados de surfactante, para captura do gás reiterado em processos industriais de combustão.

Nos últimos anos, o número de eventos climáticos extremos aumentou em várias regiões do hemisfério devido ao aumento das temperaturas globais. Entre os gases que intensificam os efeitos do aquecimento global, o dióxido de carbono (CO₂), produzido principalmente pela queima de combustíveis fósseis, é o principal responsável pelo fortalecimento do fenômeno. Portanto, têm sido feitos esforços para reduzir e neutralizar a elevada concentração de CO₂ e apoiar medidas, métodos e tecnologias de transição energética para eliminar sua emissão. As plantas de captura, armazenamento e utilização de carbono (CCUS) têm sido estudadas para integrar e combinar tecnologias com potencial de recuperação, incluindo absorção, adsorção, recirculação de aminas e carbonatação mineral. Dessa forma, torna-se necessário entender a interação entre essas tecnologias. O objetivo deste trabalho é investigar as possibilidades do processo de recirculação de aminas combinadas com ao processo de carbonatação mineral. Experimentalmente, a captura de CO2 foi realizada na presença de soluções de MEA de diferentes composições (10%, 20% e 30% v/v) sob condições operacionais controladas (pressão, vazão de gás e líquido, e temperatura). A reação de mineralização foi realizada em condições definidas, com diferentes concentrações de CaO e MgO (2%, 5% e 8% m/m) e temperaturas (25, 50 e 70 ºC). Os produtos carbonatados e as soluções regeneradas de MEA obtidos após o processo combinado foram avaliados do ponto de vista morfológico, termogravimétrico e físico-químico. Com base nos resultados apresentados, o processo combinado mostrou bom desempenho nas condições estudadas, com valores de conversão de CaCO₃ e MgCO₃ acima de 50% em dosagens nas condições de temperatura mais elevadas. Além disso, as soluções de MEA regeneradas apresentaram propriedades e características semelhantes à solução original. Esses resultados apontam para uma viabilidade da metodologia, possibilitando sua aplicação e expansão para plantas de processamento de CO₂ em larga escala, associadas à valorização do processo com a geração de coprodutos de alto valor agregado.

A contaminação da água pela liberação inadequada de resíduos de corantes pode resultar em efeitos irreparáveis para a vida humana e para o meio ambiente. Especialmente os corantes sintéticos com grupos azo, devido a sua toxicidade e carcinogenicidade. Os métodos convencionais são ineficazes para a remoção desse poluente. Alternativamente, a degradação fotocatalítica utilizando semicondutores, é considerada uma alternativa ecológica e econômica para a mineralização dos corantes. Além disso, a fotoeletrocatálise emerge também como um processo alternativo que pode ser integrado ao tratamento de água residuais, permitindo a geração simultânea de uma fonte alternativa de energia, que é o hidrogênio verde. Entre os semicondutores, o óxido de nióbio destaca-se como o semicondutor mais disponível no Brasil. Apesar de suas inúmeras vantagens, o Nb2O5, estado mais termodinamicamente estável do sistema nióbio-oxigênio, possui estreita faixa de absorção da luz, sendo ativado principalmente sobre radiação ultravioleta. Dessa forma, esse trabalho teve como objetivo, a preparação de semicondutores heteroestruturados de óxido de nióbio com nanopartículas de prata (Ag) para aplicação fotocatalítica na degradação do corante azul reativo 109 e estudos fotoeletroquímicos para possíveis aplicações fotoeletrocatalíticas. O Nb2O5 foi obtido a partir da metodologia de Pechini e as heteroestruturas a partir da redução química do sal mineral, AgNO3, em diferentes proporções, correspondentes aos compósitos 21Nb2O5/Ag e 32Nb2O5/Ag. Os materiais sintetizados foram caracterizados por DRX, FTIR, DRS UV-Vis e MEV. Os ensaios fotocatalíticos foram conduzidos através da utilização de lâmpada que simula o espectro solar e a eficiência de degradação foi investigada através do UV-Vis. A estrutura cristalina ortorrômbica do Nb2O5, bem como, a formação de Ag metálica na sua superfície foi confirmada. Além disso, a morfologia revelou partículas de tamanhos e formas irregulares, aglomeradas e com estrutura porosa interligada. Após 120 minutos, o 32Nb₂O₅/Ag demonstrou um desempenho fotocatalítico significativamente superior ao Nb2O5 com uma remoção de aproximadamente 94% do corante a uma concentração de 5 mg L⁻¹, em comparação com apenas 9% obtidos pelo Nb2O5. Após esse resultado, a influência da concentração do corante, a quantidade de catalisador e variação do pH também foram variáveis investigadas. As respostas fotoeletroquímicas foram obtidas por CV, LSV, cronoamperometria, EIS e curvas Mott-Schottky, através da deposição dos materiais em uma placa de ITO pelo método (dip-coating). Os resultados de fotocorrente e a eficiência dos portadores de transferência de carga das heteroestruturas foram superiores ao Nb2O5. Esses resultados sugerem que as decorações como nanopartículas de Ag realizadas no Nb2O5 ampliaram a sua utilização, se tornando um material promissor para aplicações fotocatalíticas e fotoeletrocatalíticas.

Durante a produção dos nanocristais de amido (SNC), os pré-tratamentos podem ser uma alternativa promissora para quebrar os grânulos de amido e/ou criar poros e rachaduras e, assim, permitir uma melhor difusão do ácido. Esses nanocristais podem ser utilizados para aumentar a estabilidade da emulsão Pickering. Dessa forma, o presente estudo avaliou o uso dos pré-tratamentos não térmico, hidrotérmicos e enzimáticos no amido de arroz vermelho para a produção de SNC. Para isso, foi utilizado o pré-tratamento (I) não térmico com campo elétrico pulsado (PEF: 10 e 30 kV cm^-1) no amido e verificado a sua ação quando combinado a α-amilase pré-tratamento (II) (PEF+α). Enquanto que para o pré-tratamento (III) hidrotérmico (HPT: autoclave e cozimento) nos grãos e no amido foi verificado a influência na cinética de secagem, onde posteriormente ambos foram combinados com a hidrólise enzimática usando a α-amilase (IV). Uma nova rota de modificação enzimática do amido foi avaliada após o tratamento com HPT para isso foi usado as enzimas α-amilase e amiloglucosidase de forma semi-simultânea (HSS) em comparação com a técnica usual que é feita de forma consecutiva (CH). Para o pré-tratamento (V) foi testado a estratégia de hidrólise semi-simultânea (HSS) visando otimizar o tempo de processo e reduzir a quantidade de solventes, quando comparado a forma consecutiva (CH) com α-amilase e amiloglucosidase, ambas com carga enzimática de 9 U mg^-1. Os resultados mostraram que tanto com o uso do PEF como o do HPT apresentaram uma diminuição do tempo de secagem em até 180 min, sendo que o HPT alcançou os mais altos rendimentos (53,54%). A ordem de aplicação do PEF afetou as características estruturais do amido, sendo que PEF30+α foi mais eficaz na redução da sinérese e retrogradação, por conta do aumento de 83,30% no grau de digestão. O HPT quando aplicado no amido foi viável para modificar a estrutura e a susceptibilidade enzimática com α-amilase, resultando em mudanças na geometria dos grânulos, ruptura das moléculas de amilose e amilopectina, diminuição da cristalinidade e formação de complexos amilose-lipídeo. Destaca-se ainda que o método HSS (α-amilase e amiloglucosidase) foi mais efetivo apresentando um maior valor de grau de digestão (80,08%) e propriedades tecnológicas otimizadas em relação ao amido nativo. O HPT com autoclave (A3) permitiu a produção eficiente de SNC em apenas 1 dia de hidrólise ácida, reduzindo significativamente o tempo de processo. Quando aplicados em emulsões Pickering, os SNCs (3%) apresentaram eficácia na estabilização para as temperaturas 4, 25 e 40ºC, com tamanho máximo de partículas de 180 µm, que foi reduzido para 138 µm sem quercetina e 98 µm com quercetina (1%) no 21^o dia. Apesar da hidrólise ácida, usando ácido sulfúrico, ser o método mais comum para a produção de SNC, devido ao seu baixo custo, há necessidade de melhorar o processo, por meio de pesquisa neste campo, pois o baixo rendimento e o tempo longo na produção de SNC impedem o progresso. Explorar novas rotas para modificar o amido nativo é importante, com foco em técnicas ecologicamente corretas, no qual métodos térmicos e não térmicos combinados oferecem a vantagem de alterar a estrutura do amido enquanto minimizam o uso de reagentes tóxicos. Esses métodos emergentes devem ser aplicados para verificar a estabilização das emulsões Pickering, que pode ser viável por melhorar as interações interfaciais. 

Métodos convencionais de remoção de compostos sulfurosos apresentam desempenho insatisfatório, principalmente ao tratar compostos aromáticos. De forma a superar essa dificuldade, estudos atuais têm direcionado esforços ao investigar a extração dessulfurativa (EDS) utilizado microdispositivos. Estas unidades são projetadas com canais de tamanho micrométrico responsáveis por intensificar fenômenos de transferência de calor e massa. Na utilização da EDS, é essencial uma escolha adequada de um solvente extrator e dentre as possibilidades um excelente candidato é o polietileno glicol (PEG). O presente trabalho estudou o desempenho extrativo oferecido por microdispositivos, assim como aspectos relacionados à intensificação de transferência de massa, adotando como solvente extrator o PEG 300 e o PEG 400 na remoção de dibenzotiofeno. A identificação dos padrões
de escoamento foi realizada por colorimetria digital de imagens, sendo possível a estimação mais exata de área interfacial específica e do coeficiente volumétrico de transferência de massa. Os experimentos seguiram uma lógica experimental que permitiu obter insights a respeito da dessulfurização profunda. Adicionalmente, os fenômenos de transferência de massa envolvidos e a aplicação das melhores condições experimentais em um combustível real foram devidamente mensurados. Os resultados obtidos com combustível modelo foram capazes de alcançar 99.36% de remoção de DBT em 1.0 minuto de tempo de residência, razão volumétrica de 1:1 e com três ciclos multiestágios. Ademais, a aplicação das melhores condições em um combustível real resultou na diminuição da concentração total de enxofre de 1642 ppm para 312 ppm, representando uma eficiência extrativa de 81.04%.

Nesse estudo um modelo de dessalinizador solar foi desenvolvido e testado
visando atender as demandas de água potável para consumo humano no semiárido
brasileiro. Compreendendo os modelos de incidência solar no sistema real e a
possibilidade de aumentar a coleta de radiação na bacia dos dessalinizadores a partir do
desenho do equipamento, foi realizado um estudo computacional prévio para definir a
melhor arquitetura para as condições do local de testes. Visando a manutenção de
premissas básicas para que o dessalinizador solar possa se tornar uma tecnologia viável
para comunidades descentralizadas do semiárido brasileiro, o projeto privilegiou a
simplicidade do desenho e a escolha criteriosa de materiais de construção baratos,
acessíveis, quimicamente seguros e ambientalmente corretos. A metodologia construtiva
proposta visa o escalonamento desses sistemas de maneira simples, a partir da mesma
plataforma construtiva modular, usando peças pré-moldadas de concreto leve de
poliestireno expandido. Ensaios usando tinta preta como elemento fotocoletor resultaram
em produções acumuladas que alcançou 4,38 kg/m2/dia, superando a produção do sistema
de referência em 72,1%. Com apenas 4% de carvão ativado comercial como elemento
fotocoletor, a produção de destilado chegou a 3,35 kg/m2/dia, superando em 74,4% a
produção da referência, com remoção de média sais na ordem de 99,4%. Outra
característica vantajosa é a possibilidade de condução em semibatelada, sem, contudo,
haver interferência na produção de destilado, reduzindo sobremaneira os custos com
sistemas de controle de alimentação e saída de salmoura, por exemplo. Por suas
características únicas, o dessalinizador solar modular tem demonstrado potencialidades
para se tornar uma tecnologia social alternativa e eficaz na atenuação dos efeitos da seca
no semiárido brasileiro.

O aumento contínuo das emissões de CO₂ e seu efeito na intensificação do aquecimento global impõe a necessidade de ações colaborativas entre cientistas e governo que buscam implementar estratégias que visam reduzir as emissões de CO₂. Dentre estas estratégias, se destacam tecnologias de captura e armazenamento de carbono que quando associadas ao uso de biocombustíveis podem atingir balanço negativo de emissões de CO₂. A tecnologia de chemical looping (CL) é reconhecida como uma abordagem energeticamente eficiente para capturar e armazenar CO₂ e que possui elevada maturidade tecnológica. Nestes processos, a busca por transportadores sólidos de oxigênio (TSO) de baixo custo é motivada pela perda de TSO incorrida quando biocombustíveis sólidos são empregados. Neste contexto, este estudo tem como objetivo a seleção, caracterização e avaliação do potencial energético de diferentes biomassas e avaliação da reatividade de materiais minerais de baixo custo como transportadores sólidos de oxigênio para aplicação em processo de combustão com gaseificação in situ (iG-CLC) em uma planta piloto de chemical looping com alimentação contínua (Technology readiness level - TRL 4). As biomassas foram caracterizadas por meio de análises imediata, elementar, termogravimétrica, pirólise flash analítica e determinação do poder calorífico. Os TSOs foram caracterizados utilizando técnicas de difração e fluorescência de raios X, microscopia eletrônica de varredura, determinação da dureza e da taxa de atrição; e as suas reatividades com CH₄, H₂ e CO foram avaliadas em termobalança de ciclos químicos a 900 °C e em um reator semi-contínuo de leito fluidizado (RLF) a 850, 900 e 950 °C. A reatividade do TSO de melhor performance em processo de iG-CLC foi avaliada em RLF a 900°C com alimentação do carvão da biomassa selecionada e em planta piloto de 0,5 kWh com alimentação contínua da biomassa. A biomassa selecionada apresentou alto poder calorífico (18 MJ/kg), alto teor de voláteis + carbono fixo (67%) e cinzas com alto teor de K e Ca, que podem atuar catalisando as reações de gaseificação. Todos os TSOs apresentaram boa taxa de atrito e dureza, exceto Mn e por isso foi submetido à calcinação. Os TSOs Fe2, Fe3 e MnT1000 (Mn calcinado a 1000 °C) demonstraram atributos favoráveis como dureza adequada (>1 N), taxa mínima de atrição (<7%), boa capacidade de transporte de oxigênio (3,3%, 1,7% e 3,4%, respectivamente) e alta reatividade em termobalança. Também apresentaram excelente desempenho em RLF com CO e H₂, sem aglomeração, boa taxa de reoxidação e vida útil variando de 3000h a 10500 horas. Notavelmente, devido ao excelente desempenho do MnT1000 com CO e H₂, é um candidato promissor para aplicação em processo de iG-CLC. Os testes de iG-CLC em RLF indicam que uma razão oxigênio – biomassa maior que 30 promove combustão completa dos produtos da gaseificação, enquanto valores inferiores promovem a combustão incompleta. Os testes de iG-CLC em planta piloto contínua indicam que aumentar a temperatura do reator de combustível ou diminuir a razão oxigênio- biomassa aumenta a eficiência de captura de CO₂ (>87%) e a eficiência de combustão (>85%) enquanto o excesso de oxigênio pouco influencia no processo. O MnT1000 se destacou como transportador de oxigênio, não sofreu aglomeração em nenhum dos testes, apresentou alta performance, alta reatividade, resistência e por ser de baixo custo e ambientalmente amigável.

O aumento na produção de petróleo tem proporcionado um incremento na geração de água produzida, que pode ser reutilizada como fluido de injeção em reservatórios de óleo para aumentar a recuperação de petróleo. No entanto, essa água contém gotículas de óleo, sólidos dispersos e dissolvidos, bactérias e outros contaminantes, que podem impactar negativamente a permeabilidade da formação na região próxima ao poço. Muitos estudos relatam uma redução na permeabilidade devido à retenção de gotículas de óleo emulsionado durante a reinjeção da água produzida, mas os mecanismos de dano à formação causados por cada contaminante ainda não são completamente compreendidos. Para uma análise acurada desses processos, é fundamental que as emulsões mantenham sua estabilidade durante o teste de injeção em meios porosos. Portanto, este trabalho teve como objetivo investigar a estabilidade dessas emulsões e propor uma nova abordagem para avaliar o impacto de cada componente na redução da permeabilidade das rochas. As emulsões foram preparadas variando a concentração de tensoativo (0,0025 a 0,0100 wt%), velocidade de agitação (9.000 a 21.000 rpm) e concentração de óleo (0,0050 a 0,0500 wt%). Posteriormente, os testes de coreflooding foram realizados em amostras de arenitos Berea com diferentes permeabilidades e emulsões com concentrações volumétricas de óleo variando de 0,01 a 0,05 wt%, avaliando a perda de permeabilidade em três estágios de injeção: (I) salmoura; (II) salmoura + tensoativo; (III) estágio II + óleo. Emulsões com tensões interfaciais superiores a 10,582 mN/m, permaneceram estáveis e unimodais ao longo do tempo analisado. Os testes de coreflooding mostraram que a injeção de salmoura resultou em uma redução na permeabilidade de 7% a 20% em rochas com permeabilidades, aproximadamente, de 20 mD e 120 mD, respectivamente. Em seguida, a injeção de tensoativo mostrou uma diminuição na permeabilidade, variando de 30% a 37% na primeira seção. Os testes com emulsões contendo concentrações de óleo de 0,05 wt% e 0,01 wt% provocaram uma redução para cerca de 65% da permeabilidade em rochas de baixa permeabilidade. Os danos provenientes da retenção de gotículas de óleo foram mais significativos em todos os cenários estudados, especialmente em rochas com baixa permeabilidade. Os resultados mostraram que os componentes da emulsão contribuíram para a redução da permeabilidade da rocha, ressaltando a importância de considerá-los para aprimorar a modelagem experimental e matemática do dano causado por diferentes mecanismos de redução da permeabilidade.

A poluição mundial tem aumentado cada vez mais em virtude da ampliação
industrial e consequentemente crescimento global. O ambiente aquático é um dos mais
afetados, sendo encontrados muitos tipos de poluentes diferentes, que causam variação
de pH e temperatura, aumento da demanda química de oxigênio e redução da demanda
bioquímica de oxigênio. Os corantes, compõem a classe desses poluentes, possuindo
natureza orgânica e resistência a tratamentos convencionais, sendo necessário a
aplicação de processos mais eficazes como os Processos Oxidativos Avançados
(POA’s). Os POA’s abrangem uma vasta gama de processos, tendo entre esses, métodos
que utilizam catalisadores semicondutores para promover a geração de radicais
hidroxilas (HO), podendo ser esses catalisadores de diversas naturezas, e entre elas, as
ferritas. As ferritas, possuem fórmula geral, MFe 2 O 4 , são materiais magnéticos estáveis
química e mecanicamente, onde M representam cátions de metais bivalentes podendo
ser representado por uma mistura deles a fim de melhorar as propriedades dos materiais.
A partir disto, a presente qualificação de dissertação de mestrado tem como finalidade a
utilização de ferritas mistas de cobre e níquel (Ni x Cu 1-x Fe 2 O 4 ), em diferentes proporções
(x = 0; 0,2; 0,8 e 1), para degradar fotocataliticamente o corante Rodamina B,
simulando um efluente industrial contendo corante, a fim de verificar qual o material
mais efetivo na degradação. Onde, as ferritas mistas de cobre e níquel foram
sintetizadas pelo método de complexação combinado EDTA-Citrato, de acordo com a
metodologia desenvolvida por Rodrigues (2020) , calcinadas a 700 °C durante 240
minutos, posteriormente caracterizou-se as amostras por DRX, Refinamento Ritveld,
MEV-FEG, TG, FT-IR e ERD UV-Vis. Após desenvolveu-se uma série de testes para
definir qual a abordagem mais eficiente de degradação do corante Rodamina B, sendo
elas: autodegradação, fotólise e fotocatálise, onde as degradações fotocatalíticas
apresentaram melhores resultados. Por fim alterou-se parâmetros de reação como pH e carga de catalisador a fim de encontrar as condições ótimas de reação, os quais foram atingidos para uma carga de catalisador de 0,62 g/L, pH = 10 e concentração de corante de 10 ppm. Por fim as amostras contendo maior teor de cobre CuFe 2 O 4 e Ni 0,2 Cu 0,8 Fe 2 O 4 , obtiveram os melhores resultados de degradação com aproximadamente 60% deremoção do corante Rodamina B.

Lipopeptídeos são biossurfactantes, substâncias com caráter tensoativo as quais cada família corresponde a um grupo de isoformas que diferem entre si na composição do peptídeo, do comprimento da cadeia lipídica e a ligação entre elas. Dentre eles, se destacam a fengicina, a iturina e a surfactina, lipopeptídeos de alto potencial surfactante e antibiótico. Por se tratar de um lipopeptídeo, a surfactina é um conjunto de isoformas, biossintetizadas ou engenheiradas, na qual a relação entre suas estruturas e propriedades auxilia na escolha e no direcionamento do produto à aplicação final, indo desde a indústria de limpeza e desinfecção de superfícies à recuperação bruta de petróleo, além de ser alvo de estudos em aplicações médicas e farmacológicas. O presente estudo tem como objetivo produzir surfactina e iturina através do cultivo de Bacillus subtilis UFPEDA 438, utilizando melaço de cana-de-açúcar como substrato bem como avaliar sua atividade biológica incluindo seu potencial antiviral através da análise in silico do extrato produzido frente as 4 principais proteínas alvo do SARS-CoV2. Os resultados mostraram que 8 isoformas de surfactina e 2 de iturina estavam presentes nas amostras, obtendo-se uma produtividade máxima de 148,548 ± 4,672 mg/L de surfactina. Os extratos produzidos nas etapas 1, 2 e 3 da extração apresentaram índices e atividades de emulsificação satisfatórios e promoveram uma redução na tensão superficial da água em até 55,24 %. Frente aos radicais livres (ROS), as amostras também conseguiram bloquear cerca de 41,95% dos mesmos. Em relação, ao avaliação in silico, a maior interação dos biossurfactantes estudados foi com a proteína Spyke, que é crucial para a ligação do vírus com a célula humana hospedeira.

Grandes volumes de resíduos da casca de coco verde são gerados a partir da exploração do fruto. O que desperta interesse no aproveitamento deste material lignocelulósico como matéria-prima para produção de biocombustíveis. Logo, o presente estudo avaliou a influência de diferentes pré-tratamentos visando o aproveitamento da fibra de coco para obtenção de etanol celulósico, sendo eles: o ácido sulfúrico (H₂SO₄, 1% (v/v)), a explosão a vapor e a combinação destes (pré-tratamentos combinados) com hidróxido de sódio (NaOH, 1 e 4% (m/v)) ou peróxido de hidrogênio alcalino (H₂O₂, 3 e 6% (m/v)). Foram ainda avaliadas as estratégias de hidrólise e fermentação separadas (HFS), sacarificação e fermentação simultâneas (SFS) e de sacarificação e fermentação semi-simultâneas (SFSS) utilizando o coquetel enzimático Cellic CTec2 e a levedura Saccharomyces cerevisiae (PE-2). A avaliação dos pré-tratamentos foi realizada a partir das análises da composição química dos materiais, utilizando-se a Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE), a Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e a Difração de Raios-X (DRX) para o índice de cristalinidade. A CLAE também foi utilizada para a avaliação dos açúcares durante os processos de hidrólise e fermentação. Os resultados da composição dos materiais e conversão dos açúcares aplicados nos ensaios, apontaram que o pré-tratamento com o ácido sufúrico seguido por NaOH (4,0% m/v) (ACN4) e o pré-tratamento com explosão a vapor seguido por NaOH (4,0% m/v) (EXPN4) foram os melhores, uma vez que a concentração a 4% do hidróxido proporcionou maiores níveis de deslignificação, facilitando o ataque enzimático durante a etapa de hidrólise. Destaca-se que praticamente toda a hemicelulose foi hidrolisada no pré-tratamento ácido, assim, foi registrada uma concentração significativa de xilose (10,5 g/L) em sua fração líquida, que foi superior a do explosão a vapor (2,53 g/L). O uso dos pré-tratamentos ácido e explosão a vapor foram efetivos para remover a hemicelulose presente na fibra do coco, mas os valores de digestibilidade enzimática dos materiais pré-tratados combinados apresentaram-se baixos (conversão celulósica inferior a 50%). Nesse caso, obteve-se uma produção de glicose de 15,59 ±0,63 g/L para o ACN4 e de 13,28 ±0,75 g/L para o EXPN4. Na hidrólise enzimática utilizou-se o coquetel enzimático Cellic CTec2 em diferentes cargas enzimáticas, tendo sido os melhores resultados obtidos para a carga de 10,0 FPU/g usando-se o pré-tratamento ACN4 e 15,0 FPU/g para o pré-tratamento EXPN4, com conversões celulósicas 48,68 ±1,98% e 50,24 ±2,87%, teor de glicose 15,59±0,63 g/L e 13,28±0,75 g/L, para os ensaios ACN4 e EXPN4, respectivamente. Com relação às estratégias de fermentações que foram realizadas variando-se a carga de sólido, entre 5% e 15% (m/v), a estratégia SFSS, ao se utilizar o pré-tramento ácido-alcalino com NaOH (4,0% m/v), apresentou melhor resultado comparado com a SFS, com rendimento de etanol celulósico de 46,67% e 18,37±0,91 g/L de etanol. Já a HFS não apresentou resultados. Por tudo isso, a fibra de coco verde mostrou-se adequada para ser aproveitada para obtenção de etanol de segunda geração (2G).

A modernização, o elevado crescimento populacional e a produção acelerada de insumos estão desencadeando a geração grandes quantidades de efluentes industriais, que atualmente são um grave problema de escala global, visto que podem contaminar a água, solo e o ar.  A indústria petrolífera é a principal fonte de contaminação das águas e seus produtos e subprodutos possuem inúmeros contaminantes com propriedades toxicológicas, carcinogênicas e mutagênicas, que podem comprometer a qualidade do meio e causar impactos negativos na saúde humana, animal e vegetal. O fenol é um representante dos poluentes desta indústria, estando presente em efluentes como a água produzida de petróleo e em refinarias. Para o tratamento de águas contaminadas com este poluente, os Processos Oxidativos Avançados (POA) estão sendo largamente utilizados. Assim sendo, este trabalho teve por objetivo realizar o tratamento de águas contaminadas com fenol através de um POA utilizando persulfato de sódio (PS), como oxidante, e a combinação entre ferro de valência zero (ZVI) suportado em biochar (BC) como forma de ativação do persulfato. O biochar foi obtido por pirólise (300 °C por 1 h, com taxa de aquecimento de 10 °C. min-1), utilizando como biomassa as cascas dos frutos da Calotropis procera, e o ZVI foi obtido pelo método de redução química. O BC, o ZVI e ZVI suportado no BC (BC/ZVI) foram caracterizados morfologicamente, por meio de FRX, DRX, MEV-EDS, FTIR, BET, análise do potencial zeta, tamanho de partícula e índice de polidispersão. Em relação aos experimentos de oxidação, foi realizado um delineamento experimental no qual as variáveis analisadas foram a concentração do oxidante ([PS] = 1 a 9 mM) e do BC/ZVI ([BC/ZVI] = 1 a 5 g.L-1). Em seguida, foi realizada a otimização do processo, estudando a concentração do oxidante ([PS] = 5 a 13 mM), do ativador ([BC/ZVI] = 3 a 7 g.L-1) e do pH (3,0 a 11,0). Também foi possível comparar o agente ativador com o Fe0 comercial, buscando confrontá-los com o POA proposto. Os resultados obtidos com a caracterização dos materiais demonstraram que o biochar sintetizado mostrou-se similar ao sintetizado por outros trabalhos na literatura, sendo um material carbonáceo, com poros em sua estrutura e que apresentou diversos grupos, grupos oxigenados em sua superfície.  O ZVI sintetizado apresentou-se com estruturas e que acomodou o ZVI de forma a permitir que as partículas do ZVI ficaram disponíveis para a oxidação. Os resultados do tratamento oxidativo indicaram que o sistema proposto PS/BC/ZVI indicou ser eficiente para a degradação do fenol, visto que bons resultados de remoção do fenol foram obtidos. Da otimização do processo, têm-se que o melhor ponto obtido foi o ensaio 4, com as condições ótimas de [PS] = 13 mM e [BC/ZVI] = 7 g.L-1 e pH = 3,0, possuindo a taxa de remoção máxima de 89,12% de remoção. A degradação de fenol utilizando o PS ativado com BC/ZVI obtidos nesse trabalho são satisfatórios para tratamento de efluentes, além da sua aplicação para diminuição e a toxicidade em casos de lançamentos em corpos de água sem os devidos tratamentos.

O cultivo do coco verde, está presente em diversos estados do Brasil. Entretanto, apesar da variedade de produtos oriundos do coco, aproximadamente 80-85% se torna resíduo, que ao ser descartado de forma inadequada provoca problemas ambientais, mas que apresenta um grande potencial de utilização como biomassa lignocelulósica, sendo composta, principalmente, de celulose, hemicelulose e lignina. Ao ser pré-tratada para remover parte da lignina (deslignificar) da matriz celulósica, a biomassa tem sua recalcitrância reduzida, permitindo assim, o acesso das enzimas celulolíticas aos polissacarídeos de interesse que serão convertidos em açúcares fermentescíveis, e posteriormente, em etanol de segunda geração. Destaca-se que a remoção de lignina no pré-tratamento não é total, podendo causar uma adsorção não-produtiva nas enzimas utilizadas na hidrólise, reduzindo seu acesso aos polissacarídeos, e diminuindo a conversão celulósica em açúcares. Uma alternativa é a adição de surfactantes que promovem uma estabilidade conformacional e estabilização das forças eletrostáticas de repulsão entre a enzima e a lignina. Nesse contexto, o presente estudo avaliou tanto a produção de etanol como do surfactante lignosulfonato (LS), um produto de valor agregado obtido a partir do reaproveitamento da lignina extraída. Assim, foi estudada a produção de açúcares em hidrólise enzimática variando a concentração de biomassa e a carga de enzimas, após os pré-tratamentos com hidróxido de sódio 2,0% (m/v) (ensaio D) e combinado (explosão a vapor a 210ºC, 10 minutos e 20 bar, seguido do tratamento com hidróxido de sódio 2,0%) (ensaio E). Em seguida, foi avaliada a produção etanólica para ambos os ensaios, variando a carga de sólidos e de enzimas, além das estratégias de sacarificação e fermentação simultâneas (SSF) e semi-simultâneas (SSSF). No trabalho, o lignosulfonato produzido a partir de uma sulfometilação da lignina foi adicionado na hidrólise enzimática da biomassa advinda do pré-tratamento combinado, a fim de se avaliar o seu efeito no rendimento de açúcares. Na hidrólise enzimática, o aumento da carga de sólidos demonstrou um aumento significativo na concentração de glicose obtida para ambos os ensaios, porém, a variação da carga enzimática estatisticamente não foi significativa, apenas para o ensaio E, a 15% de sólidos, com 15 FPU/g (>34 g/L) e 20 FPU/g (>31 g/L). Na fermentação, a mudança na estratégia fermentativa não indicou variação significativa na produção de etanol para o ensaio D, nem a variação da carga enzimática, podendo indicar um excesso de adsorção não produtiva na enzima, pela alta taxa de retenção de lignina após o tratamento (em torno de 44%). Por sua vez, para o ensaio E, o aumento da carga enzimática aumentou de maneira significativa a concentração de etanol produzida. Além disso, a mudança de estratégia de SSF (a 20 FPU/g) para SSSF (a 15 FPU/g) demonstrou um aumento em torno de 40% na concentração de etanol obtida, enquanto reduziu cerca de 25% de enzima utilizada. Em relação aos lignosulfonatos, as análises de FTIR corroboraram a eficiência do processo de sulfometilação para sulfonação dos grupos aromáticos da lignina. Quanto a sua adição na hidrólise enzimática, para uma concentração de 0,5 g/L (1% m/m de biomassa), demonstrou um aumento de 30% na conversão celulósica. Portanto, os resultados indicam que o aumento da quantidade de sólidos na hidrólise enzimática aumenta a conversão celulósica, mas nem sempre o aumento da carga enzimática se faz necessário. Além disso, verificou-se que a mudança de estratégia fermentativa, em alguns casos, permite a redução da quantidade de enzima cormecial usada, ainda aumentando a produção de etanol no processo. Ademais, o lignosulfonato é eficiente na redução da adsorção não-produtiva da lignina na enzima, durante o processo de hidrólise enzimática. 

Atualmente, um terço da energia global ainda é obtida através do petróleo. Nesse contexto, a poliacrilamida aniônica é largamente aplicada em processos de injeção de polímeros para recuperação avançada de petróleo. Entretanto, em função de sua composição molecular, torna-se sensível a diversos fatores como pH, temperatura e salinidade. Por isso, se faz necessário entender como a presença de diferentes concentrações e tipos de eletrólitos, juntamente com a mudança de temperatura, afetam sua viscosidade e seu comportamento reológico. Portanto, foram realizados testes reológicos utilizando a APAM 3430S com massa molar de 12 milhões de daltons em soluções triplicatas de NaCl, KCl, MgCl2 e CaCl2, variando a temperatura em 20, 35, 50, 65 e 80°C. Os experimentos foram realizando em um reômetro com geometria de cilindros concêntricos. Os resultados mostraram que a adição de eletrólitos ocasionou na perda de viscosidade da solução. Em algumas soluções contendo MgCl2 e CaCl2, o platô newtoniano para elevadas taxas de cisalhamento foi alcançado. A variação de temperatura chegou a reduzir cerca de 45% da viscosidade das soluções com sais monovalentes e 70% das soluções divalentes. A energia de ativação viscosa e o ponto de névoa das soluções também foram obtidos. Ao fim, os modelos reológicos de Ostwald de Waele e Carreau-Yasuda foram aplicados, onde o de Carreau-Yasuda foi considerado o melhor para o ajuste de dados por apresentar valores de R2 melhores e RMSE menores.

A modelagem de propriedades termodinâmicas é essencial para permitir a avaliação e otimização de processos através de ferramentas de simulação. Nisso, as equações de estado têm demonstrado muita capacidade em modelar os mais diversos tipos de moléculas. A equação de estado Perturbed-Chain Statistical Associating Fluid Theory (PC-SAFT) é um dos modelos mais utilizados para esse fim, sendo capaz de modelar moléculas não-associativas, associativas, polares, e até mesmo espécies iônicas. Porém, para utilizar a PC-SAFT, um primeiro passo necessário é fazer a parametrização com dados experimentais, sendo os dados de densidade de líquido saturado e pressão de vapor pré-requisitos mínimos para garantir que a equação de estado produza resultados robustos numa aplicação, como predição do equilíbrio Líquido/Vapor e Líquido/Líquido. Dentro do contexto dos bioprocessos, há uma maior dificuldade em se obter esses dados experimentais devido às limitações tanto físicas quanto econômicas que as moléculas apresentam. Este é o caso dos líquidos iônicos e solventes eutéticos profundos que têm atraído atenção da comunidade científica em diversos processos, como a extração de proteínas. Esses compostos, porém, apresentam pressão de vapor negligenciáveis, isto sendo uma das propriedades que tornam eles tão atrativos. Os modelos de aprendizado de máquina por sua vez, apesar de serem inviáveis para modelar grande variedade de propriedades termodinâmicas, como as equações de estado o fazem, são muito robustos em encontrar padrões complexos que podem existir, por exemplo, entre moléculas e seus parâmetros de componente puro. Nesse contexto, no presente estudo foram desenvolvidos dois modelos de aprendizagem profunda do tipo Redes Neurais em Grafos para predizer os parâmetros de componentes puros da PC-SAFT, referentes ao hard-chain e à dispersão, a partir dos grafos das moléculas, dispensando a necessidade de dados experimentais. Os modelos demonstraram ótimo desempenho no conjunto de teste, formado por moléculas não-associativas, associativas e espécies iônicas. O Modelo 1 apresentou média de erro absoluto percentual de 10,96% e 25,94% em relação a densidade de líquido e vapor e pressão de vapor, respectivamente. O Modelo 2 teve melhor desempenho com 5,03% e 19,22% de densidade e pressão de vapor, respectivamente. O desempenho dos parâmetros previstos pelos modelos foi demonstrado nas moléculas de água, furfuranol, etanol, 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide e 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate. Também foi identificado a necessidade de predição de parâmetros relativos à associação e à polaridade do PC-SAFT, de forma a utilizar a equação de estado em sua potência máxima.

A biomassa vegetal possui três principais componentes estruturais: celulose, hemicelulose e lignina. Produtos à base de celulose são amplamente consumidos pela população, desde embalagens, combustíveis até aparatos para armazenamento de energia, enquanto a hemicelulose é utilizada na obtenção de solventes industriais, como o furfural. A lignina tem sido aplicada para obtenção de calor e eletricidade em usinas de papel e celulose. Contudo, é estimado que a energia advinda de 15%-30% da lignina Kraft, a principal lignina técnica, é suficiente para manter o funcionamento das plantas industriais de papel e celulose, de modo que há excedente do biopolímero. Assim, o aprimoramento da lignina e o desenvolvimento de novas aplicações têm se mostrado como um campo de pesquisas em expansão. Nesse contexto, o presente trabalho visa agregar valor à lignina, particularmente na função de estabilizante. O estudo investiga o desempenho de nanopartículas de lignina como estabilizantes de emulsões Pickering do tipo óleo-água. Para tanto, foi utilizada a lignina do sabugo de milho, obtida via extração alcalina. Para melhorar as propriedades emulsificantes do composto, foram realizadas reações químicas de oxidação e acetilação, além da adição de surfactante dodecil sulfato de sódio (SDS), de forma a obter quatro tipos diferentes de lignina. Além disso, as emulsões Pickering foram preparadas com diferentes concentrações de nanopartículas de lignina e utilizando diferentes líquidos hidrofóbicos: óleo de milho, tolueno e n-octanol, de forma a avaliar tanto o desempenho da lignina, como a estabilidade dos diferentes sistemas. Inicialmente, foram realizados ensaios para caracterizar as ligninas, tais como seu perfil UV, espectros FTIR e perfil de degradação em face ao aquecimento por Termogravimetria. Os resultados desses ensaios, apoiados na literatura, indicam a ocorrência das modificações químicas esperadas, observadas por alterações no perfil das ligninas oxidada, acetilada e com SDS, em comparação com a lignina não modificada. Em seguida, para avaliar o desempenho das nanopartículas de ligninas, mediu-se o potencial zeta e a polidispersividade das ligninas oxidadas, acetiladas e com adição de SDS, bem como o tamanho das partículas após a modificação. Os resultados demonstram que as ligninas modificadas, em geral, possuem um potencial zeta maior em módulo do que a não modificada, já que esta apresentou um potencial de 0.18 e as demais de -2.13, -20.44 e 0.9. Um aumento semelhante foi observado ma polidispersividade, que apresentaram uma taxa de 38.3 % na lignina não modificada, de 41.1% na acetilada, de 94.65% na lignina com SDS e de 30.3% na oxidada, que foi uma exceção à tendência de aumento e apresentou valores. Quanto ao tamanho, houve aumento no tamanho das ligninas modificadas, o que não era esperado e pode ter derivado de uma aglomeração das partículas. Após, na análise das emulsões Pickering, os resultados mostram que, em geral, quanto maior a concentração de lignina, mais intensa a coloração do sistema, maior o índice de emulsificação, menor o diâmetro das gotículas das emulsões e maior o número de microcápsulas formadas, o que converge para uma alta eficiência do biopolímero na estabilização dos sistemas. Além disso, quanto aos sistemas, o tolueno teve melhor desempenho nos índices de emulsificação, seguido pelo óleo de milho e pelo n-octanol. Comparando os tipos de ligninas, verificou-se que as acetiladas e com surfactante obtiveram índices de emulsificação superiores e diâmetros consideravelmente menores das partículas em comparação com as ligninas oxidada e não modificada, cujos diâmetros alcançaram o dobro do diâmetro da lignina acetilada e com SDS, nas mesmas condições. Por fim, observou-se que quase todas as ligninas propiciaram a formação de microcápsulas de PCL, com exceção da lignina acetilada na concentração de 1g/L, para a qual ocorreu a formação de precipitado. Porém, mesmo nesse caso, o aumento da concentração de lignina para 2g/L tornou possível a formação das microcápsulas. O somatória dos resultados convergem para a conclusão de que a lignina tem propriedades tais que favorecem sua utilização com surfactante e, em especial, possibilitam a formação de microcápsulas biodegradáveis, deixa aberto um campo de possibilidades para futuros trabalhos capazes de desenvolver usos e aplicações de microcápsulas formadas a partir da lignina.

O solo é um receptor de contaminação acumulada de atividades industriais, agrícolas, urbanas e marítimas, dessa forma sua remediação é crucial para um ambiente saudável. Assim, surge a necessidade de empregar técnicas eficazes para remediar solos contaminados, sendo um dos desafios da atualidade o desenvolvimento de estratégias de baixo custo, eficientes e ecologicamente favoráveis para a recuperação da qualidade ambiental dos solos. Dessa forma, este trabalho propôs a integração de técnicas de remediação de solo utilizando tratamentos como a lavagem de solo, as barreiras reativas permeáveis e a oxidação eletroquímica visando o tratamento de solos contaminados com compostos orgânicos. Integrando a lavagem de solo com barreiras reativas permeáveis de cortiça no tratamento de solo contaminado com hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), foram obtidas as soluções finais de lavagem isentas de HPAs. Para uma solução de lavagem composta por 70% água e 30% CH₃CN (v/v) a 2,2 mL min^-1, a técnica de lavagem de solo promoveu a transferência de ~ 58% dos HPAs do solo para a solução de lavagem, enquanto a barreira de cortiça reteve ~98% dos HPAs contidos na solução de lavagem. Ao integrar a lavagem de solo com soluções de persulfato eletroquimicamente geradas visando o tratamento de solo contaminado com alaranjado de metila (AM), os resultados indicaram que o AM foi eficientemente removido do solo quando um soluções de persulfato foram utilizadas no procedimento de lavagem do solo. As soluções de persulfato armazenadas por 7 dias a 4 °C contribuíram positivamente para a remoção total do corante AM tanto no solo quanto na fase aquosa para massas de solo de 10-40 g. Assim, o poder de oxidação do persulfato teve um papel fundamental na eliminação do AM do solo e das soluções aquosas, evitando a geração de um efluente altamente poluído.

A produção e o uso indiscriminado dos combustíveis fósseis devem declinar nas décadas futuras em decorrência do aquecimento global provocado pela emissão dos gases causadores do efeito estufa, os quais causam severas disfunções climáticas. A diversificação da matriz energética mundial passa pela ampliação e fortalecimento das energias renováveis e dos biocombustíveis visando aliar segurança energética com desenvolvimento sustentável. O biodiesel é uma alternativa viável à utilização do diesel em razão da semelhança entre suas propriedades e aplicações, sem exigir qualquer modificação nos motores de combustão interna. O biodiesel se sobrepõe aos combustíveis fósseis em virtude do seu caráter biodegradável, sustentável e ambientalmente amigável. Neste trabalho foi apresentado a produção de biodiesel metílico utilizando óleo de soja comercial em rota homogênea com o hidróxido de potássio (KOH) com o objetivo de realizar a obtenção de dados de equilíbrio líquido-líquido (ELL) e sua aplicabilidade em um motor ciclo diesel. Inicialmente, uma comparação dos diagramas de equilíbrio e uma avaliação dos modelos termodinâmicos foram avaliados entre o biodiesel (biodiesel + glicerol + metanol) e o metil palmitato, éster isolado do biodiesel (metil palmitato + glicerol + metanol). Os resultados apresentaram uma boa correlação aos modelos UNIQUAC e NRTL, além de evidenciarem um diagrama com uma extensa região bifásica. A fim de propor novas formulações de biocombustíveis, estudos de ELL em sistemas ternários foram realizados contendo Álcoois + Biodiesel + Diesel, enfocando o uso do biodiesel como aditivo estabilizador de álcoois em misturas de diesel, em outras palavras, foi investigado a miscibilidade dos sistemas ternários. A autenticidade dos dados de equilíbrio de fase foi validada pelas equações de Othmer-Tobias e Hand. Os coeficientes de distribuição e seletividade calculados para as regiões de imiscibilidade indicaram que o aumento da cadeia carbônica fortalece a solubilidade do biodiesel. Os dados experimentais também se correlacionaram com os modelos termodinâmicos UNIQUAC e NRTL. Ambos os modelos apresentaram alta concordância com os dados experimentais, com valores de desvio (RMSD) inferiores a 1,78%. E, por fim, o motor diesel alimentado com combustível misturado com biodiesel/metanol/n-butanol foi empregado para investigar os efeitos de diferentes proporções de mistura de combustível e carga do motor nas características de combustão em termos de consumo específico de combustível e eficiência térmica do freio. Dois planejamentos experimentais 2³ com a adição de três pontos centrais foram realizados, avaliando o efeito das variáveis, concentração de aditivos (metanol e n-butanol), razão molar (B/M) e potência. A carga é o principal fator que afeta o consumo específico do combustível e a eficiência térmica do freio.

Redução fotocatalítica de CO2 é o processo que utiliza a energia da luz e fotocatalisadores para converter moléculas de CO2 em combustíveis solares tais como H2 e CH4, que são considerados uma promissora fonte de energia devido à sua alta densidade energética e capacidade de armazenamento. Esse processo pode ajudar a enfrentar os desafios relacionados a proteção ambiental e produção de energias sustentáveis, reduzindo as emissões de gases de efeito estufa e fornecendo uma forma de armazenar energia renovável. Perovskitas de haleto sem chumbo têm sido exploradas recentemente como materiais promissores para redução fotocatalítica de CO2, pois oferecem uma alternativa mais segura às tradicionais perovskitas de haleto com chumbo e têm demonstrado resultados encorajadores em fotocatálise. Dentre eles, Cs2AgBiBr6 é uma perovskita dupla que se destaca como uma excelente alternativa devido à sua não toxicidade, propriedades optoeletrônicas excepcionais e multifuncionalidade. Entretanto, a aplicação de Cs2AgBiBr6 é limitada pela sua baixa eficiência de separação de cargas fotogeradas. Nesse sentido, este trabalho relata a síntese e caracterização de compósitos de Cs2AgBiBr6/bismuteno através de um processo de automontagem de nanopartículas de Cs2AgBiBr6 sobre nanofolhas bidimensionais de bismuteno com atividade fotocatalítica melhorada para a redução de CO2. Os nanocompósitos otimizados de Cs2AgBiBr6/bismuteno apresentaram atividade fotocatalítica de 14,79 (±1,66) μmol g –1 h –1 com base no consumo total de elétrons a 1 sol, com uma seletividade de 81 (±1) % para CH4. O maior desempenho fotocatalítico dos compósitos em relação à perovskita pura é atribuído à sua mobilidade de cargas melhorada e supressão da recombinação dos pares elétron–buraco, além do aumento da capacidade de absorção de luz promovido pela heterojunção de bismuteno com a perovskita.

Objetivo deste trabalho foi produzir materiais cerâmicos com propriedade fotocatalítica de Nb2O5 imobilizado em suporte de cerâmica vermelha capazes de remover micropoluentes de efluentes sintéticos. Para tanto, foram produzidos dois tipos de materiais cerâmicos diferentes: no primeiro tipo, o Nb2O5, em diferentes proporções variando de 10,8% a 19,2%, foi incorporado à argila comum tratada e a mistura foi homogeneizada com água para formar uma massa plástica que foi moldada, seca e, finalmente, os materiais foram tratados termicamente a temperaturas entre 850° C e 1020° C; já no segundo tipo, o material fotocatalítico foi produzido por aplicação de um revestimento com 60% Nb2O5 sobre um suporte de cerâmica vermelha, que foi preparado de forma semelhante ao primeiro tipo, porém foi queimado apenas a 850° C. Os materiais foram caracterizados por análise granulométrica, umidade higroscópica, FRX, DRX, MEV, ERD, ATG, PCZ, propriedades tecnológicas. Um planejamento experimental do tipo DCCR com 22 corridas fatoriais, 2.2 corridas axiais e 2 corridas no ponto central foi usado para escolher o material com Nb2O5 incorporado, usando a remoção do corante azul de metileno (AM) como variável de resposta, dessa forma, o material produzido com 15% de Nb2O5 e temperatura de queima de 850° C foi escolhido por remover 80,26% da concentração de AM. No caso do material revestido com 60% de Nb2O5, como foi único, ele foi avaliado quanto à remoção de AM em função das variáveis pH (5, 7 e 9) e [H2O2] (0, 50 e 100 mg/L), nesse caso, utilizou-se um planejamento do tipo DCC-FC com 22 corridas fatoriais, 2.2 corridas axiais e 2 corridas no ponto central, a avaliação do modelo obtido mostrou que a variável [H2O2] não foi significativa, na faixa estudada, e o pH ótimo para remoção de AM foi 8,0. O material com Nb2O5 incorporado apresentou Eg = 1,95 eV e o com revestimento de 60% de Nb2O5 apresentou Eg = 2,94 eV. Além disso, os dois tipos de materiais apresentaram excelentes capacidades de regeneração após 5 ciclos mantendo remoções próximas a 90%. Os materiais fotocatalíticos produzidos com Nb2O5 imobilizado em suportes de cerâmica vermelha apresentaram capacidade de remover AM em efluente sintético, sendo o material com revestimento de Nb2O5 promissor por apresentar Eg próxima à do óxido puro, simplicidade de obtenção, elevadas capacidades de remoção e de recuperação.

Os resíduos agroindustriais na maioria das vezes são amplamente descartados em aterros sanitários ou de maneira descontralada. Uma alternativa ambientalmente amigável pode ser o aproveitamento dessa biomassa residual para produção de químicos sustentáveis de alto valor agregado. O ácido levulínico e seus derivados são exemplos desses produtos, que possuem alto valor agregado e podem servir como precursores para diversos produtos industrias e também usados como aditivos de combustíveis. O estudo da tese está dividido em três etapas principais que tem por objetivo estudar a viabilidade da conversão do pó da casca de coco em ácido levulínico. A primeira determinou a composição da biomassa antes e após a esterificação através da análise térmica; percebeu-se uma redução nas quantidades de celulose (18,18 % para 9,77%) e hemicelulose (44,65% para 26,18%) após a reação. Em seguida realizou-se a cinética de degradação do pó da casca de coco pelo método de Ozawa–Flynn–Wall, o qual demostrou que a energia de ativação está diretamente relacionada com a presença de hemicelulose e celulose, passando de 143 kJ.mol-1 para 125 kJ.mol-1. A segunda etapa consistiu na síntese de ácido levulínico gerado a partir do pó da casca de coco           verde. As reações ocorreram em reator inox Parr Instruments, com capacidade de 300 mL e as amostras foram analisadas em HPLC. As condições das reações foram determinadas de acordo com um planejamento fatorial com adição de 3 pontos, temperatura, tempo e quantidade de catalisador sendo os três significativos. A variável resposta foi o rendimento de ácido levulínico, o qual chegou ao máximo de 42,94% nas condições centrais (190 ºC,2h, 1:0,25). O terceiro estudo compreendeu um planejamento Box-Behnken (PBB) de três fatores, tendo como resposta a conversão do ácido levulínico em etil levulinato.  A maior conversão se deu no tempo de 1hrs, razão molar (ácido levulinico: etanol) 4:1 e concentração de catalisador 0,04mol/L. Em seguida realizou-se uma comparação entre a síntese de metil e etil levulinato, onde percebeu -se que o único fator significativo em ambas as reações foi o tempo.

Nanopartículas magnéticas de óxido de ferro têm atraído grande interesse dos pesquisadores por causa de seu vasto potencial de aplicação que vai desde gravação magnética, imagem por ressonância magnética e administração de medicamentos guiados magneticamente até ferrofluidos, catálise e processos de separação. A magnetita (Fe3O4) é uma das fases do óxido de ferro com maior magnetismo, sendo composta por cátions Fe2+ e Fe3+ em uma razão molar de 2:1. As nanopartículas de magnetita podem ser sintetizadas por diversos métodos os quais devem ser selecionados de acordo com o tipo de aplicação. Neste trabalho, nanopartículas superparamagnéticas de Fe3O4 foram sintetizadas por coprecipitação reversa e por oxidação parcial de íons Fe2+. Os precipitados magnéticos foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho, espectroscopia Raman, difração de raios-X, magnetometria de amostra vibrante, espalhamento dinâmico de luz, microscopia eletrônica de varredura e análise térmica. A estabilidade térmica das partículas em ar foi avaliadas e um estudo da cinética de decomposição térmica foi realizado através da abordagem baseada em modelos. Os resultados mostraram que as nanopartículas produzidas exibiram propriedades superparamagnéticas à temperatura ambiente com diâmetros médios de 10 e 30 nm e magnetizações de saturação de 35 e 64 emu/g para as amostras produzidas por coprecipitação reversa e oxidação parcial de íons íons Fe2+, respectivamente. As nanopartículas obtidas por coprecipitação reversa apresentaram maior estabilidade térmica em relação às nanopartículas produzidas por oxidação parcial de íons íons Fe2+. Os parâmetros cinéticos de decomposição térmica foram estimados e o ajuste do modelo cinético apresentou boa correlacão com os dados experimentais (R2 = 0,988). Para avaliar o potencial de aplicação das partículas sintetizadas, experimentos de magnetoforese foram realizados em um microcanal do tipo Y-Y fabricado a partir da tecnologia de impressão 3D. Diferentes perfis de separação foram obtidos para diferentes condições de gradiente de campo magnético no interior do dispositivo. Um modelo fluidodinâmico acoplado com um modelo de elementos discretos foi implementado em MATLAB® utilizando a abordagem Euleriana-Lagrangeana para descrever o processo de magnetoforese. A força magnética atuante no sistema foi simulada a partir de um modelo de campo magnético baseado no modelo de cargas. Os dados experimentais de magnetização e distribuição de tamanho de partículas foram utilizados como parâmetros das simulações. Os resultados demonstraram que o modelo foi capaz de prever os diversos cenários de mudança de trajetória das partículas de acordo com as mudanças de gradiente magnético no interior do canal. Além disso, o modelo fluidodinâmico foi validado com os dados experimentais e apresentou resultados coerentes, podendo ser empregado para entendimento das características do processo, bem como na otimização de condições de operação e no projeto de microseparadores.

Um volume considerável de resíduos agroindustriais são produzidos diariamente de Norte a Sul do país. Estimativas apontam que resíduos de frutas (constituídos principalmente por peles, sementes e polpa residual) podem representar até 50% do peso da fruta original. Apesar de já ter sido amplamente demonstrado que os resíduos são fontes valiosas de compostos fitoquímicos residuais com potenciais aplicações na produção de alimentos, ainda existem poucos produtos no mercado que tiram proveito dessa matéria abundante, especialmente em países em desenvolvimento como o Brasil.  Segundo a Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação, a fome e a desnutrição podem ser combatidas através da inovação, a qual diz respeito não apenas ao surgimento de novas tecnologias, mas também ao uso racional de produtos e procedimentos existentes. Dessa forma, a presente tese de Doutorado tem como objetivo estudar estratégias de revalorização de matérias-primas para produzir ingredientes alimentícios derivados de frutas e vegetais e avaliá-los no que diz respeito às propriedades físico-químicas, funcionais e bioativas, bioacessibilidade, assim como a viabilidade ambiental. Especificamente, técnicas de obtenção de extratos aquosos ricos em polifenóis recuperados de resíduos agroindustriais de frutas (acerola e jambolão) mediante aplicação de técnicas de extração convencional (extração sólido-líquido) e emergentes (ultrassom) foram avaliados e comparados no que diz respeito a performance e viabilidade ambiental através da ferramenta Avaliação do Ciclo de Vida. Além disso, a produção de ingredientes alimentícios do tipo proteína-polifenol foi conduzida por spray drying usando diferentes estratégias: a) polifenóis recuperados de resíduo do sabugueiro (elderberry) americano complexados com isolado de proteína de soja (SPI) e amido de tapioca (TS) e b) polifenóis extraídos de folhas de alecrim ou recuperados do resíduo da uva muscadine usando a nova proteína de inseto (insect protein) ou a mistura de proteína de inseto e proteína de ervilha (pea protein isolate) como coadjuvantes de secagem. Os ingredientes produzidos foram caracterizados em relação a suas propriedades físico-químicas, morfológicas e bioativas, e digestão gastrointestinal simulada in vitro (bioacessibilidade dos polifenóis). Esse trabalho aborda assuntos de grande interesse mundial na área de ciência e tecnologia de alimentos e produz resultados científicos importantes para avanços na área de processamento de alimentos alternativos, novas matérias-primas e revalorização de resíduos alimentares. Sobretudo apresenta novas aplicações para a produção de ingredientes alimentícios bioacessíveis, com propriedades funcionais desejáveis e “amigo” do meio ambiente.

O uso de pré-tratamentos para aprimorar a secagem de alimentos é eficaz, assegurando alta qualidade nos produtos e economia de energia. A secagem em camada de espuma é uma técnica versátil e acessível, adequada para a incorporação de novos materiais na formação de espumas. Esses pós têm amplas aplicações no desenvolvimento de novas formulações alimentícias. Nesse contexto, a presente pesquisa tem como objetivo avaliar a influência do pré-tratamento com etanol na secagem em camada de espuma da polpa de abacate, visando a utilização do pó na elaboração de pão de forma. Para isso, a espuma da polpa de abacate foi elaborada utilizando leite de cabra em pó (10, 15 e 20%), Emustab^® (4, 6 e 8%) com diferentes tempos de agitação (15, 20 e 25 min). A espuma que apresentou as propriedades físicas mais adequadas foi submetida ao processo de secagem (50, 60 e 70 °C), com ou sem pré-tratamento com etanol (99,5%). Modelos empíricos e difusivos foram usados para descrever a cinética de secagem e determinar a energia de ativação do processo e as propriedades termodinâmicas. Os produtos finais foram caracterizados quanto aos aspectos físico-químicos, nutricionais, bioativos, antioxidantes, morfológicos, estruturais e térmicos. Além disso também foram avaliados a estabilidade de carotenoides e determinadas as isotermas de adsorção de água. Por fim, um pão de forma foi elaborado utilizando diferentes concentrações do pó da polpa de abacate (0, 5, 10, 15, 20 e 25%) como substituto das gorduras hidrogenadas vegetais. Neste estudo, as condições otimizadas para produção de espuma de polpa de abacate foram com 8% de Emustab^®, 20% de leite de cabra em pó e 15 min de agitação. A secagem da espuma foi melhor representada pelo modelo de Lewis, especialmente quando combinada com pré-tratamento com etanol e temperaturas mais elevadas (70 °C). Essas condições também melhoraram várias características do produto final, incluindo a redução do teor de água, atividade de água, aumento de cinzas e carboidratos, bem como o conteúdo de compostos fenólicos e atividade antioxidante. As análises morfológicos, estruturais e térmicas evidenciaram partículas irregulares, amorfas, sem formação de novos grupos funcionais e termoestáveis. No entanto, a estabilidade térmica dos carotenoides foi reduzida durante o armazenamento e as isotermas de adsorção de água mostraram uma curva do tipo III, com estimativas satisfatórias pelo modelo de GAB. Níveis de até 25%, mostraram ser adequados para substituir gorduras hidrogenadas, resultando em produtos com menor teor de lipídios e carboidratos, maior valor nutricional e atividade antioxidante, além de alterações na estrutura e cor dos pães. Em conclusão, este estudo demonstrou que o pré-tratamento com etanol e a secagem em camada de espuma da polpa de abacate são estratégias eficazes para produzir um pó de alta qualidade com amplas aplicações no desenvolvimento de formulações alimentares.

O biodiesel é uma alternativa bastante utilizada em substituição parcial ou total dos combustíveis fosseis. Nesse sentido, vários métodos vêm sendo estudados com o intuito de intensificar os processos de produção de biodiesel. Assim, o presente estudo investigou a produção de biodiesel pela esterificação de ácido oleico com etanol e pela transesterificação de óleo de girassol com etanol em um reator não convencional do tipo spray. Os efeitos das variáveis vazão de ácido oleico e óleo de girassol, pressão, temperatura e concentração de catalisador, foram avaliados. Um modelo matemático foi desenvolvido com intuito de descrever a transformação do ácido oleico em éster etílico como função da concentração molar dos componentes e das condições operacionais do reator e do bico atomizador. Uma estimação híbrida dos parâmetros do modelo (energia de ativação, fator pré-exponencial, constantes de equilíbrio e dissolução) foi realizada usando o método particle swarm optimization seguido do método Broyden–Fletcher–Goldfarb–Shanno. Na esterificação, a análise de Pareto mostrou que o aumento da temperatura no reator e da pressão de atomização melhoraram os valores de conversão. Por outro lado, o aumento da vazão de ácido oleico limitou os valores de conversão. Na transesterificação, foi observado que a miscibilidade do óleo de girassol no etanol influenciou na conversão. Além disso, a vazão teve efeito negativo e a pressão efeito positivo na conversão do óleo de girassol. A análise de distribuição de tamanho das gotículas mostrou que o aumento de pressão na câmara de atomização levou a uma redução no tamanho das gotículas, o que explica os efeitos sobre a conversão em éster etílico. As condições reacionais que obtiveram a maior conversão de ácido oleico em éster etílico (86.7%) foram: 70 ᵒC, 1,5 bar e 1,3 g/min utilizando 0,6% de catalisador e 2 h de tempo reacional. Na transesterificação, obteve-se conversões de 97,3% com vazão de 3 g/min de óleo de girassol a 50 ᵒC, 1,5 bar e 1,0% de catalisador em 1 h. O modelo matemático apresentou bom ajuste aos resultados de experimentos independentes e os parâmetros obtidos pela estimação foram comparáveis àqueles da literatura.

O presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência do fluxo de processo e agentes químicos no preparo e caracterização do carvão ativado (CA) tendo como precursor o bagaço de cana-de-açúcar, determinar a eficiência de adsorção dos corantes Azul de Metileno (AM) e Erionyl Yellow A-R (EY), bem como utilizar técnicas estatísticas com a finalidade de avaliar e otimizar os diferentes parâmetros do processo de adsorção desses corantes em carvão ativado. Neste estudo, foram obtidos 4 tipos diferentes de carvão ativado e estes foram caracterizados pelas técnicas de DRX, FRX, MEV e Volumetria de N₂, Potencial Zeta e capacidade de remoção do corante azul de metileno (AM). O carvão cujos melhores resultados foram obtidos, chegando a valores de área superficial de cerca de 1200 m².g^-1, foi utilizado nos demais testes que se seguiram com adsorção dos corantes. Os ensaios de adsorção para o AM foram realizados variando-se o a massa de CA, pH e a temperatura do meio. Através dos dados obtidos estatisticamente, verificou-se que as variáveis estudadas apresentaram efeitos significativos e preditivos, dentro da faixa de níveis experimentais estudada, extrapolando a linha de referência correspondente ao intervalo de confiança de 95%. Verificou-se também que o ensaio utilizando 10mg de CA, a 27°C e pH 2 obteve a maior quantidade de corante adsorvido pelo carvão ativado (q), atingindo o valor de até 288,4 mg/g. Ainda para o Azul de Metileno, foram estudados o equilíbrio, cinética e fatores termodinâmicos, nas condições otimizadas pelo planejamento experimental. Já para os estudos estatísticos com EY foram realizados variando-se pH e a temperatura do meio. Verificou-se que as variáveis estudadas apresentaram efeitos somente significativos e que o ensaio a 30°C e pH 2 obteve a maior quantidade de corante adsorvido pelo carvão ativado (q), atingindo um valor de 61,1 mg/g.

Neste trabalho estudou-se a caracterização de um reator eletroquímico de fluxo contínuo com diferentes arranjos e composto por um ânodo de diamante dopado de bora e um cátodo de titânio dispostos de forma paralela. O reator foi caracterizado em termos do coeficiente de transferência de massa (K_m), determinado pela técnica de corrente limite; e hidrodinâmicamente. Em um segundo momento do trabalho foi estudada a aplicação do reator para a eletro-oxidação/Eletro-Fenton no processo de degradação do corante sintético Alaranjado de Metila (AM), visto que a indústria têxtil  é apontada como uma das indústrias mais poluentes do mundo, gerando efluentes contendo grandes quantidades de corantes que são altamente tóxicos, cancerígenos, persistentes e representam uma ameaça para o ambiente e a saúde humana exigindo assim um tratamento adequado antes de serem descarregados nos corpos receptores. Para a melhor e menos eficiente condição de acordo com o coeficiente de transferência de massa, avaliou-se a remoção de cor e decaimento da concentração do corante ao longo do tempo. Através do estudo da hidrodinâmica do reator foi possível observar um regime de escoamento predominantemente turbulento para as situações, estabelecer a correlação de Sh=0,023Re^0,83Sc^1/3.Em relação aos resultados do coeficiente de transferência de massa, pode-se observar que o Km experimental foi superior ao teórico, indicando que a transferência de massa não é homogênea devido a presença de gases gerados nos eletrodos. Através da análise de remoção de cor e degradação do corante, foi possível analisar que a diferença em relação ao valor do coeficiente de transferência de massa não afetou significativamente nos resultados de eficiência, visto que os valores finais foram aproximados tanto para a situação sem válvula (melhor condição) quanto para a situação com a vazão i (condição menos eficiente). Além disso, a pouco influência dos valores de K_m também pode ser observada na eletrogeração de peróxido de hidrogênio.

A preocupação com a contaminação dos recursos hídricos decorrente de resíduos petroquímicos, ou do derramamento de petróleo, tem contribuído na busca por sistemas para tratamento destes efluentes, capazes de reduzir a carga dos poluentes orgânicos à níveis aceitáveis para o correto descarte. No presente trabalho, foram sintetizadas nanopartículas magnéticas de CoFe2O4 e nanoestruturas de CoFe2O4:TiO2 (30:70) via rota solvotérmica. Os materiais foram caracterizados por DRX, FTIR, distribuição granulométrica e análise textural (BET). A aplicação das nanoestruturas para o processo de degradação do contaminante orgânico modelo (Erionyl Vermelho A-3G) foram avaliadas por cinética e isotermas de adsorção. Os ensaios fotocatalíticos avaliaram a influência do pH inicial (2, 3 e 4) e da concentração de catalisador (0,1, 0,55 e 1,0 g/L) em planejamento experimental 2² + 3 pontos centrais. Os difratogramas identificaram a síntese das NPMs monofásicas (CoFe2O4) e as nanoestruturas com a anatase como fase principal e CoFe2O4 como segunda fase. Os espectros confirmaram a formação do espinélio e da ligação metal-oxigênio do TiO2. A distribuição granulométrica revelou a escala nanométrica das NPMs sintetizadas e as dimensões da nanoestrutura preparada com o TiO2. A ferrita de cobalto apresentou absorção em todo o espectro UV-Vis, o TiO2 apresentou absorção apenas na região UV e as heterojunções (CoFe2O4:TiO2) exibiram a contribuição da ferrita no aumento da absorção para a região visível. Os materiais apresentaram os band gaps ópticos de 1,38 eV (CoFe2O4), 3,15 eV (TiO2), 2,75 eV (70Ti) e 1,76 eV (50Ti). A análise textural indicou a formação de uma nanoestrutura mesoporosa, com área superficial de 6,34 m²/g e volume de poros de 0,04 cm³/g. Os ensaios de adsorção alcançaram o equilíbrio em 15 min (10 e 20 ppm) e 18 min (100 ppm), com isoterma descrita pelo modelo de Freundlich (R² = 0,999). Os ensaios fotocatalíticos apresentaram efeitos significativos do pH inicial e da concentração de catalisador sobre a degradação do Erionyl Vermelho A-3G, sendo as melhores condições o pH inicial 2 e 1,0 g/L de catalisador, com degradação de 100% em até 60 min. As nanoestruturas CoFe2O4:TiO2 apresentaram potencial para degradação de contaminantes orgânicos, com características magnéticas e possibilidade para futuros testes no tratamento de efluentes da indústria de petróleo.

A presença do monoetilenoglicol (MEG), além de outros fatores oriundos do processo de produção de petróleo e gás natural, pode ocasionar a precipitação de sais presentes na água produzida, provocando indesejadas incrustações nas tubulações e equipamentos. O sal mais encontrado nas incrustações é o carbonado de cálcio (CaCO₃), em razão de sua baixa solubilidade em água, abundância nas condições de reservatório, e por ter sua solubilidade aumentada na presença de dióxido de carbono (CO₂), ouura espécie encontrada com abundância especialmente no pré-sal. O cloreto de sódio (NaCl) também é muito encontrado nas incrustações, e influencia diretamente na solubilidade do carbonato de cálcio. Este trabalho tem como objetivo estudar o comportamento da solubilidade do carbonato de cálcio em soluções aquosas contendo cloreto de sódio,  dióxido de carbono e monoetilenoglicol. Para isso, foi realizado um equacionamento para o cálculo da solubilidade do carbonato de cálcio em água, que foi comparado a dados da literatura. Em seguida foi feita a análise de dados do sistema H₂O+CaCO₃+CO₂ a 278,15 K, 283,15 K e 298,15 K e do sistema H₂O+CaCO₃+CO₂+MEG a 298,15 K, ambos variando a pressão de CO₂, e no segundo variando a concentração de monoetilenoglicol. Estes dados foram obtidos pelo método analítico em células enjaquetadas de equilíbrio. Foram também realizados ensaios de equilíbrio para determinação de dados de solubilidade no ebuliômetro de Othmer modificado para os sistemas H₂O+NaCl, H₂O+CO₂ e H₂O+CaCO₃+CO₂. Para o primeiro sistema foram realizados ensaios em diferentes pressões e concentrações até a saturação do sal. Já para o segundo sistema o ensaio foi realizado na pressão próxima a atmosférica com pressão parcial constante de CO₂. Por fim, para o terceiro sistema, o ensaio foi realizado também na pressão próxima a atmosférica, na condição de saturação do carbonato e também com pressão parcial constante de CO₂. O equacionamento definido mostrou concordância com dados da literatura, necessitando do desenvolvimento do coeficiente de atividade médio iônico para uma melhor descrição. Em relação aos dados obtidos nos ensaios em células de vidro, estes estão de acordo com a literatura e com o comportamento esperado para os sistemas estudados. Os ensaios de equilíbrio do sistema H₂O+NaCl mostraram concordância com a literatura, além de terem possibilitado identificar que os valores de temperatura coletados que melhor representam o equilíbrio são os da fase líquida. Por fim, os ensaios de equilíbrio dos sistemas H₂O+CO₂ e H₂O+CaCO₃+CO₂ mostraram que o CO₂ se dissolve melhor na fase vapor, devido ao condensado possuir uma menor temperatura em relação ao boiler. Para o sistema na condição de saturação do CaCO3 foram obtidas solubilidades de 58,60 ppm e 71,50 ppm, respectivamente para os dois ebuliômetros utilizados para o teste sem água carbonatada, e uma solubilidade média de 55,55 ppm para os testes com água carbonatada, mostrando coerência, pois estão na mesma ordem de magnitude dos valores da literatura. Os dados de equilíbrio determinados neste trabalho, tem como finalidade o melhoramento dos processos presentes na produção de petróleo e gás natural, através da parametrização de modelos que ajudam na simulação de operações em condições de interesse e que não tem dados experimentais disponíveis.

As questões ambientais vêm ganhando um forte protagonismo nas últimas décadas, devido principalmente às altas taxas de poluição geradas pelo consumo exacerbado dos recursos naturais. Do ponto de vista dos combustíveis a produção de biodiesel surge como método de substituição de combustíveis não-renováveis. Como forma de tornar a síntese de biodiesel ainda mais verde, o uso de Solventes Eutéticos Profundos (DES) como meio solvente e de catálise se apresenta interessante. Devido a biodegradabilidade dos DES e ausência de toxicidade, além da sua capacidade de simplificar o processo de purificação dos produtos seu uso se destaca como meio alternativo. Este estudo possui como propósito a análise do procedimento da síntese de biodiesel por meio da utilização de DES, bem como os principais fatores que influenciam o seu processo reacional. Por meio do óleo de soja e etanol e utilizando de um planejamento fatorial de 4³ os parâmetros do estudo foram a temperatura reacional, o pH do meio, a razão molar do álcool/óleo e a razão molar dos componentes formadores do DES, se utilizando da metodologia da superfície de resposta para a obtenção do ponto ótimo. As características de densidade e viscosidade do biodiesel e do DES foram determinadas a partir de intervalos definidos de temperatura, assim como o comportamento cinético da reação com a variação do tempo. Os comportamentos estudados sendo determinados com dentro dos padrões usuais encontrados na literatura.

As geopressões estão relacionadas aos principais problemas ocasionados durante a perfuração de poços, e quaisquer danos que sejam causados às formações podem comprometer a segurança e a economicidade do poço. Portanto, são necessárias soluções alternativas para controlar as pressões exercidas durante o deslocamento de pastas de cimento, como alterar sua densidade. Uma maneira de se reduzir a densidade das pastas é utilizando microesferas em sua composição e, dentre estas, a microesfera oca de cerâmica, por ser um subproduto da queima do carvão mineral, apresenta menor custo, além de ser ambientalmente sustentável. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho consiste em desenvolver pastas com baixo peso específico, utilizando microesferas ocas de cerâmicas (fly ash), para aplicação em operações de cimentação primária de poços petrolíferos. As pastas serão formuladas com densidades de 11,5 lb/gal a 12,5 lb/gal. As melhores formulações serão empregadas no desenvolvimento de sistemas de pastas para aplicação em poços com zonas de baixo gradiente de fratura. Os ensaios de caracterização tecnológica serão realizados de acordo com os procedimentos estabelecidos pela API RP 10B/SPEC 10A e PROCELAB, 2005, dentre eles podemos destacar os ensaios de resistência à compressão e estabilidade.  Os resultados obtidos mostraram que é possível substituir parcialmente o cimento Portland, por um rejeito industrial, tornando sua aplicação sustentável, de baixo custo e com propriedades mecânicas satisfatórias para aplicação em poços de petróleo, com resistência à compressão entre 3,0 e 13,5 Mpa.

O Brasil é o maior detentor mundial de reservas de nióbio, cujas excelentes propriedades físicas e mecânicas são atraentes para a indústria. Sua obtenção se dá por métodos de redução carbotérmicas e metalotérmicas. O presente trabalho objetivou estudar a termodinâmica da redução de óxidos de nióbio por redutores gasosos, como o metano e o monóxido de carbono. Para isso, as constantes de equilíbrio das reações independentes que representam cada sistema foram calculadas e escolheram-se as temperaturas em que as reações são mais favoráveis. A composição de equilíbrio foi determinada pelo método da minimização direta da energia de Gibbs em planilhas do Microsoft Excel, utilizando o suplemento Solver. Partindo-se primeiramente do NbO como reagente sólido, investigou-se a redução variando a composição da atmosfera (gás puro e 67,5%, 12,5% e 2,5% de uma mistura redutor/H2) e o número de mols inicial do óxido (0,5, 1, 1,2 e 2 mols). As condições ótimas, então, foram aplicadas ao Nb2O5 e NbO2. Os resultados mostraram que CO não é um redutor viável para os óxidos de nióbio. A reação entre NbO e CH4 tende a formar o carbeto, mas a composições mais baixas de metano e temperaturas mais altas foi possível formar o nióbio metálico. A conversão completa de NbO em Nb foi alcançada em 2150 K nas condições de 2,5% de CH4/H2 e uma quantidade inicial de 1,2 mols de NbO. Nessas mesmas condições de composição da fase gasosa/número de mols do sólido foi possível reduzir completamente NbO2 a NbO em 2100 K. Nb2O5 é reduzido a NbO2 sob quaisquer condições, mesmo a temperaturas tão baixas quanto 1100 K, mas a presença de H2 ajuda a evitar a decomposição do metano. Deste modo, pode-se concluir que, do ponto de vista termodinâmico, o metano é um promissor agente redutor para os óxidos de nióbio.

As frutas em pó apresentam grande potencial de aplicação em produtos saudáveis, pois concentram nutrientes e vitaminas essenciais para o funcionamento do sistema imunológico. Os pós de frutas são obtidos por métodos de secagens diversos, e um deles é o método camada de espuma, no qual o material é submetido a incorporação de ar para formação de uma espuma. Na preparação da espuma é comum o uso de aditivos como agentes espumantes e emulsificantes, que auxiliam tanto na formação como na estabilidade da espuma. O agente espumante estudado nesse trabalho é a caseína, uma proteína natural obtida a partir da coagulação do leite desnatado, que agrega valor nutricional ao produto final obtido. Neste trabalho o processo de obtenção da caseína, foi a coagulação por meio da adição da renina microbiana (uma enzima), que forma a caseína e o soro do leite, e posterior separação dos dois componentes. Após o batimento a caseína é transformada em espuma e posteriormente incorporada a polpa de tomate. Os experimentos foram conduzidos com base em um delineamento experimental fatorial do tipo 2³. As espumas formadas a partir da polpa de tomate cru e tomate cozido (sem cozimento e com 10 e 20 minutos de cozimento), e diferentes proporções de polpa (50, 60 e 70%) foram submetidas a secagem em estufa de circulação de ar com temperatura controlada (60, 70 e 80ºC) até atingir peso constante. Foram obtidas as curvas de secagem, sendo identificado um importante período de taxa constante em todos os experimentos. Ajustaram-se modelos matemáticos semiempíricos e fenomenológicos aos dados da cinética de secagem das espumas, realizando-se a avaliação do modelo que melhor representa a cinética de secagem das espumas. O modelo escolhido foi o de Midili. Os pós obtidos apresentaram umidade e atividade de água compatível para o armazenamento e conservação, não se observando influência significativa das variáveis de independentes sobre estas respostas. Todavia os pós se mostraram higroscópicos. Considerando que os experimentos de secagem só foram interrompidos quando as condições de equilíbrio foram atingidas, definiu-se um tempo de secagem suficiente para os pós atingirem uma umidade de 0,04 como variável resposta do planejamento experimental junto com a higroscopicidade. O tempo foi estimado pelo modelo de Midilli.  A partir da análise dos resultados do planejamento experimental foram encontrados modelos significativos para representar ambas as variáveis respostas. Empregando a função desejabilidade e a analisando simultaneamente as variáveis dependentes de tempo para atingir a umidade de 0,04 e higroscopicidade, a condição ótima para minimização destas variáveis e obtenção dos melhores resultados em uma análise conjunta ocorre na condição de tempo de cozimento zero (polpa de tomate cru) com 50% de concentração de polpa e temperatura de secagem de 65 °C.

A emissão de gases de efeito estufa e suas consequências são um dos principais problemas ambientais enfrentados na atualidade e, para mitigar os impactos proporcionados por esse fenômeno, o Brasil busca reduzir as emissões de CO2 em 43% até 2030 a fim de atender o compromisso assumido no Acordo de Paris. Para atingir esse objetivo, é possível empregar tecnologias que se baseiam no princípio de Captura e Armazenamento de Carbono, tal como a Combustão por Recirculação Química. Sabendo que esses processos são versáteis quanto a utilização de combustíveis nos três estados da matéria e da crescente desvalorização da glicerina nos últimos anos, surge possibilidade de aproveitamento energético desse subproduto, visto que representa cerca de 10% da quantidade de biodiesel gerada. Nesse sentido, o presente estudo visa avaliar a aplicação da glicerina na Combustão por Recirculação Química (CRQ). A solução de glicerina bruta foi sintetizada considerando água, metanol e etanol, como principais contaminantes. Os experimentos foram realizados em duas etapas, sendo a primeira destinada a determinar as melhores condições operacionais de razão molar oxigênio-combustível (ϕ), razão molar H2O/Glicerina e Temperatura do Reator de Redução (TRR) e, em seguida, foram realizados experimentos na condição de processo otimizada, modificando apenas as quantidades dos contaminantes. Uma simulação do processo de Combustão por Recirculação Química foi desenvolvida no Aspen Plus ®, validada com dados experimentais de metano e etanol e adaptada para a glicerina. Para o primeiro conjunto de experimentos, os resultados indicaram que a condição otimizada para o processo de CRQ foi obtida para ϕ = 7, H2O/Glicerina = 0,75 e TRR = 750°C. O estudo com os contaminantes mostrou que o metanol é prejudicial ao processo de combustão, enquanto o etanol auxilia na obtenção de eficiências de combustão cada vez mais elevadas. A simulação de processo desenvolvida foi capaz de reproduzir os resultados encontrados experimentalmente para a glicerina, com desvios aceitáveis entre as eficiências de combustão experimentais e simuladas. 

Dentre as principais fontes de energia utilizadas no Brasil, o óleo diesel destaca-se em função da sua ampla utilização no modal rodoviário, locomotivas e navios. Apesar da sua relevância para o setor de transportes no âmbito nacional, é inegável a contribuição deste para os desequilíbrios climáticos atualmente observados no mundo. Nesta perspectiva, ainda que seja desafiador conciliar o suprimento das necessidades energéticas globais com a preservação do meio ambiente, a capacidade de reduzir emissões indesejáveis transforma as misturas diesel/álcoois numa opção atrativa. Partindo dessa premissa, o presente estudo tem como objetivo geral desenvolver misturas diesel B10/butanol/metanol (DBM) e diesel B10/butanol/etanol (DBE) para uso em motores. As composições das formulações foram determinadas com base na construção de diagramas de equilíbrio na temperatura de 25 ± 2°C. Aos dados de equilíbrio de fases obtidos foram aplicadas as correlações de Othmer-Tobias e Hand que atestaram a consistência termodinâmica destes. Em seguida foi avaliada a adequação dos modelos NRTL e UNIQUAC no ajuste dos dados experimentais com o auxílio da ferramenta computacional TML, sendo este último o que gerou menor desvio quadrático médio (0,34%). As misturas preparadas foram submetidas aos ensaios de densidade (ASTM D4052 a 20, 25 e 40°C), viscosidades cinemática e dinâmica (ASTM D7042 40°C), corrosividade ao cobre (ASTM D130 a 50°C por 3h), ponto de fluidez (ASTM D97), névoa (ASTM D2500), entupimento (ASTM D6371) e pressão de vapor (ASTM D6378), além de empregadas na construção de curvas de potência em um motor de ciclo diesel de acordo com as recomendações do código de ensaio de motores (ABNT – NBR ISO 1585). Em linhas gerais, todas as composições estudadas possuem características que atendem às especificações da ANP para uso rodoviário, embora a DBM2 tenha apresentado consumo horário e específico insatisfatórios durante a queima em um motor à diesel.

Este trabalho se propõe a estabelecer os aspectos teórico-científicos que permitam perceber os efeitos do saneamento básico na prevenção e no combate de pandemias causadas por vírus, principalmente, a atual pandemia da COVID-19. Realizando ligações entre os conceitos e as coisas, com base em uma investigação bibliográfica ampla que permita extrair informações importantes ao eixo temático contido no binômio coronavírus-saneamento básico. A pesquisa desenvolvida é do tipo exploratória combinada com a descritiva, de abordagem quali-quantitativa. Foram consultados os materiais clássicos, plataformas governamentais e de publicações cientificas. A COVID-19 reforçou a importância do acesso ao saneamento básico para a saúde pública. No entanto, é difícil garantir ações de higiene quando nem todos possuem acesso a água tratada, coleta e tratamento de esgoto. Alguns dos fatores que podem estar associados às incidências de casos ou às taxas de mortalidade dessa doença são as condições de saneamento. A principal rota de transmissão do vírus é por aerossóis contaminados e gotículas respiratórias. Todavia, a presença do material genético do SARS-COV-2 nas fezes de infectados despertou o interesse nos estudos relacionados à possibilidade de transmissão oral-fecal através dos esgotos não tratados, água de abastecimento contaminada e até mesmos os bioaerossóis produzidos nas ETEs. Devido o alto número de pessoas infectadas, surge o interesse de analisar outras possíveis rotas de transmissão e como o acesso ao saneamento no Brasil influencia no combate a doença, visto que ainda não foi completamente esclarecida à persistência do vírus no ambiente. A População brasileira é estimada em mais de 200 milhões de habitantes distribuídos ao longo das cinco macrorregiões com diferentes densidades demográficas, aspectos socioculturais e acesso aos serviços de saneamento. As macrorregiões norte e nordeste são as que possuem os piores índices de abastecimento de água, coleta e tratamento de esgoto. Apesar disso, essas regiões apresentaram menores índices de casos e óbitos por COVID-19. Em contrapartida, duas das melhores regiões atendidas pelos serviços de saneamento básico, centro-oeste e sudeste, apresentaram maiores óbitos acumulados até junho de 2022.  Percebe-se que a falta de saneamento vem causando óbitos a longas datas por doenças de veiculação hídrica, no entanto, com os investimentos no setor de saneamento, é possível reduzir o número de internações e óbitos, além de auxiliar nas medidas de prevenção para combater doenças infectocontagiosas. Verificou-se, também, que o saneamento precário não é o único vetor capaz de influenciar na disseminação da doença. Mas pode ser um fator agravante, considerando que 16% da população Brasileira não possuem acesso a rede de água de abastecimento, e são os que aderem a fontes de água duvidosas, sem a confirmação que está dentro do padrão de potabilidade para o consumo humano, se tornando mais vulneráveis a doenças de veiculação hídrica. Quanto ao monitoramento do SARS-COV-2 em esgoto, pode ser uma ferramenta útil para monitorar novos surtos da COVID-19. Até o momento, não existem evidencias cientificas que comprovem a transmissão fecal-oral ou fecal-respiratória, contudo, é pertinente que continuem pesquisam aprofundadas acerca da persistência e viabilidade do vírus no meio ambiente, principalmente em matrizes aquáticas. Bem como, o destino do Sars-Cov-2 nas estações de tratamento, analisando o desempenho de remoção do vírus nas etapas.

O dióxido de cloro é um dos oxidantes mais interessantes, pois combina uma forte capacidade oxidante com uma baixa formação de subprodutos perigosos como os orgânicos clorados durante sua aplicação. Por esse motivo, é amplamente utilizado na desinfecção de água potável e seu uso na desinfecção de superfícies ou edifícios está atualmente em avaliação. Embora geralmente seja produzido pela interação química do clorito com o hipoclorito / cloro ou ácido clorídrico, uma alternativa interessante para sua produção é a combinação de clorato e peróxido de hidrogênio em meio fortemente ácido. Ambos os compostos são conhecidos por serem eficientemente fabricados com tecnologia eletroquímica, abrindo a possibilidade de um processo eletroquímico completo para a produção deste importante oxidante. Esta tese resume os avanços recentes na produção eletroquímica de matérias-primas, bem como na produção eletroquímica completa de dióxido de cloro, não só dando atenção à literatura científica, mas principalmente às patentes recentes, procurando ver em que nível de disponibilidade tecnológica está. cada uma das tecnologias e quais são os elementos da cadeia de valor necessários para uma implementação completa da tecnologia.

Um dos problemas mais severos da sociedade atual é a mudança climática global causada pela emissão descontrolada de gases do efeito estufa (GEE). A determinação da pegada de carbono de processos e produtos é um passo importante na identificação de atividades com os maiores potenciais de emissão de GEE. Processos industriais representam aproximadamente 30% da emissão global de GEE. Apesar dos esforços para tornar a economia global ecologicamente amigável, uma atenção considerável deve ser dada para identificar e caracterizar os impactos ambientais dos produtos e processos provenientes de todos os setores industriais. Métodos de tratamento térmico são frequentemente utilizados na fabricação de componentes críticos para indústria petroquímica, aeroespacial e automotiva. O forno contínuo de hidrogênio é um equipamento que fornece a atmosfera controlada necessária para tratamentos térmicos, produzindo peças de alta integridade. Esta pesquisa apresenta uma proposta para quantificar a pegada de carbono e estratégias para sua redução relacionada à aplicação desses fornos no processo de brasagem. Inicialmente foi realizada uma análise bibliométrica sistemática e crítica das técnicas de redução de pegada de carbono implementadas em diferentes setores industriais ao longo dos últimos 30 anos com o auxílio dos softwares StArt® e VOSViewer®. Além de guiar a metodologia escolhida para esse estudo, os resultados e estrutura dessa revisão sistemática da literatura também podem ser usados como embasamento para pesquisas futuras, fornecendo direções inovativas. O método sugerido para reduzir a pegada de carbono do forno é baseado na alteração do seu sistema de refrigeração, substituindo o atual fornecimento de água por um ciclo fechado. Para isso, foram propostos dois cenários alternativos usando o software UniSim®, em que um interliga a corrente de água do resfriador ao sistema de chiller já existente na instalação, e o outro mantém as mesmas condições de ciclo fechado, porém alterando o fluido refrigerante utilizado no chiller de R-134a para amônia. Os dados obtidos a partir da simulação foram essenciais para estimar as necessidades energéticas dos cenários. Considerando também as informações técnicas contidas no manual do forno, a pegada de carbono foi determinada com o auxílio do software SimaPro®. A mudança do sistema de fornecimento de água no forno para um ciclo fechado permitiu significativa redução no consumo de água, eliminando o rejeito mensal de mais de 800 mil litros desse recurso. A utilização da amônia como fluido refrigerante gerou uma redução de 97% da pegada de carbono do sistema, possibilitando consequente a mitigação das mudanças climáticas. Apesar da melhor pegada de carbono, o sistema utilizando a amônia como fluido refrigerante não foi escolhido para a aplicação na escala industrial devido aos efeitos corrosivo, inflamável e tóxico dessa substância.

O aproveitamento da biomassa lignocelulósica é uma alternativa sustentável à indústria petrolífera para produção de químicos sustentáveis. O Ácido Levulínico (AL) é considerado um bloco de construção química versátil gerando diversos produtos com aplicações industriais. O Metil levulinato (ML) é um dos ésteres levulínicos considerado como químico promissor na indústria de biocombustíveis. O desenvolvimento do presente estudo foi dividido em três etapas: revisão bibliográfica de escopo, estudo cinético e otimização da síntese do levulinato de metila a partir da esterificação do Ácido levulínico em metanol utilizando Al₂(SO₄)₃ como catalisador. Na primeira fase, o foco da análise da produção científica foi direcionado para as possíveis rotas de síntese, parâmetros de reação e catalisadores empregados. A literatura aponta que o Metil levulinato pode ser produzido desde o aproveitamento de resíduos da biomassa lignocelulósica, como e sem pré-tratamento, de açúcar C5 e C6, de monossacarídeos (glicose e frutose), de derivados da decomposição dos açúcares e de intermediários das reações (hidroximetilfurfural, furfural, álcool furfurílico, furanos, entre outros) e da esterificação do AL. Os parâmetros investigados que podem afetar as conversões das matérias-primas e o rendimento do ML detectados foram: pré-tratamento da biomassa; tipo de reator; temperatura e tempo da reação; proporção entre solventes e substratos e o catalisador utilizado (atuação, reusabilidade e efeitos nas instalações). As pesquisas encontram-se em escala laboratório. Porém, poucos estudos de maior escala e simulações apontam para possibilidade da produção do éster levulínico no contexto de biorrefinaria integrada. Os sais metálicos apresentam resultados positivos frente à problemas enfrentados na catálise homogênea, assim foi escolhido o sulfato de alumínio como catalisador. Para o estudo cinético, foram realizadas reações nas temperaturas de 120 ºC, 140 ºC e 160 ºC. A partir do ajuste dos dados experimentais, o modelo cinético de pseudo primeira ordem foi utilizado para calcular a Energia de ativação, cujo valor obtido foi de 11,37 kcal.mol-1. Aplicando um planejamento experimental do tipo Box-Behnken de três fatores, tendo como resposta a conversão do Ácido Levulínico, foi obtido  modelo de regressão obtido significativo e preditivo com R² igual a 0,86.  As reações ocorreram na temperatura de 140 ºC em reator inox Parr Instruments, com capacidade de 300 mL as amostras foram analisadas por meio de cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC -High performance liquid chromatography). Os resultados indicaram que a interação da razão molar e a concentração do catalisador influencia significativamente a conversão do AL. Os níveis escolhidos para análise forneceram conversões que variaram de 86,83% a 99,27%, demonstrando a eficiência de um catalisador de baixo custo em baixas concentrações.

As reduções nas emissões de gases de efeito estufa e o esgotamento dos combustíveis fósseis estão entre as principais razões para o desenvolvimento de novas tecnologias de biocombustíveis. Nesse sentido, o biodiesel representa uma alternativa adequada aos combustíveis fósseis, pois é renovável, biodegradável, não tóxico e reduz as emissões de hidrocarbonetos, enxofre, monóxido de carbono e hidrocarbonetos poliaromáticos. A principal rota de produção do biodiesel é atransesterificaçnao metílica de triglicerídeos utilizando um catalisado básico homogêneo, como o hidróxido de potássio. No entanto, esses catalisadores produzem sabão, não são recuperados e reutilizados e o processo de purificação do biodiesel gera uma grande quantidade de águas residuais. Nesse sentido, estudos têm sido desenvolvidos para viabilizar a utilização de catalisadores heterogêneos, uma vez que produzem menos resíduos e podem ser recuperados e reutilizados. Dentre os catalizadores mais utilizados pode-se citar o óxido de cálcio (CaO). Diante disso, o presente trabalho utiliza cascas de ovos de galinha calcinada como catalisador da reação de transesterificação metílica do óleo de soja, e o tensoativos nonilfenol etoxilados como agentes redutores da tensão interfacial, melhorando o contato entre as fases. Para avaliar os impactos ambientais causados com a produção do biodiesel, foi realizada a avaliação do ciclo de vida (ACV) do método de síntese do biodiesel proposto nesse trabalho, utilizando o tensoativo e englobando a etapa de síntese do catalisador. Além disso, também foi realizado um estudo comparativo dos impactos ambientais gerados com o processo de fabricação usual do biodiesel utilizando o hidróxido de potássio como catalisador homogêneo. Um outro aspecto avaliado neste trabalho foi a destilação do biodiesel, onde foram obtidas duas frações, uma com maior concentração dos ésteres leves e outra fração com uma maior concentração de ésteres pesados. As frações obtidas foram adicionadas ao diesel comercial e os novos combustíveis foram testados em um motor diesel, a fim de avaliar o efeito dessas frações na combustão e performance do motor. Os resultados mostraram que a utilização de tensoativos reduz a razão molar metanol/óleo e o tempo de reação. Com a adição de 1.5% de tensoativo, utilizando uma razão molar óleo álcool de 1:4 e 2 % de catalisador foi possível obter uma conversão superior a 90% para um tempo reacional de 1.5h.  A ACV mostrou que a produção do biodiesel utilizando o tensoativo é 77% mais eco-eficiente e que apresenta menos impactos ambientais que o processo usual utilizando o KOH. A adição do biodiesel destilado e de suas frações ao diesel promoveu um menor consumo específico, bem como um aumento na eficiência térmica.  No que se refere as análises de emissões, houve uma redução de até 35% nas emissões do monóxido de carbono com a adição do biodiesel.

A busca por energias renováveis que minimizem os danos ambientais causados principalmente pela queima de combustíveis fósseis tem alavancado estudos para a diversificação da matriz energética mundial. No caso do Brasil, a inserção de novos biocombustíveis, como o butanol, associada à valorização da biomassa lignocelulósica apresentam-se como uma oportunidade de consolidar sua vocação histórica na liderança de fontes energéticas renováveis, especialmente quando o mundo busca soluções para as mudanças climáticas. A casca do coco verde, por exemplo, é um resíduo agroindustrial e urbano abundante que pode ser transformado em substrato e, em seguida, convertido em produtos de valor industrial, agregando valor à cadeia produtiva e solucionando problemas ambientais relativos ao seu descarte. Nesse contexto, investigou-se o potencial de cascas de coco verde (CCV) na produção de butanol celulósico (ou biobutanol) por fermentação ABE (Acetona-Butanol-Etanol), utilizando Clostridium beijerinckii. Inicialmente, testes de hidrólise enzimática foram realizados no sentido de extrair informações sobre a liberação de açúcares a partir de CCV e capacidade de reciclo dos coquetéis celulolíticos comerciais. O comportamento e a recuperação de enzimas celulolíticas remanescentes de CCV deslignificadas por diferentes pré-tratamentos (ácido diluído, alcalino e ácido-alcalino) foram avaliados. Em outro momento, ensaios de fermentação em batelada investigaram a influência de alguns nutrientes (fontes de nitrogênio e meio mineral) na suplementação do hidrolisado para a produção de butanol e outros solventes. A fermentação em batelada alimentada foi realizada com o intuito de melhorar o rendimento e a produtividade do butanol. Estudos de adsorção e dessorção envolvendo dois tipos de celulases (Trichoderma reesei ATCC 26921 e Cellic Ctec2, 10 FPU/g, dosagem inicial) com 5% de carga de sólidos mostraram que CCV deslignificadas por pré-tratamentos alcalino (LCM1) e ácido-alcalino (LCM3) apresentaram menor capacidade de adsorção de celulase (48% e 69%). O pré-tratamento LCM3 forneceu maior recuperação de celulase por dessorção sem adição de Tween 80 (atingindo 50%). Celulases ligadas ao resíduo sólido e dissolvidas no sobrenadante após a hidrólise enzimática (HE) podem ser reutilizadas em um novo ciclo sem comprometer os resultados de rendimento de açúcar. Utilizando CCV como substrato a adição do resíduo sólido e do sobrenadante da etapa anterior de adsorção de celulases, alcançaram rendimento de açúcar (em g/g) satisfatório (73% para LCM1 e 60% para LCM3) apenas utilizando a enzima reciclada, ou seja, sem necessidade de adição de nova carga enzimática, em relação ao ensaio controle. Assim, foi possível reciclar as celulases em dois ciclos sucessivos de HE com carga enzimática reduzida para atingir os mesmos rendimentos de açúcares redutores (até 84%), possibilitando uma hidrólise mais barata e eficiente da biomassa lignocelulósica. Verificou-se que aproximadamente 9,0 g/L de substrato inicial (glicose + xilose) presentes no hidrolisado resultou em um rendimento ABE de 0,53 g/g de açúcares consumidos, sendo 3,4 g/L de butanol produzidos em 96 h de fermentação, utilizando concentração inicial de inóculo de 1,0 g/L. A ausência ou insuficiência de alguns nutrientes (minerais e tampão fosfato) resultaram em baixas produções ABE, indicando a relevância da adequação de suplementos ao meio fermentativo escolhido e ao tipo de microrganismo utilizado. A fermentação em batelada alimentada resultou em maiores produtividades em butanol e ABE (0,08 g/L.h e 0,1 g/L.h, respectivamente), apesar de rendimentos mais baixos em butanol e ABE (0,21 g/g e 0,24 g/g, respectivamente). Os resultados indicam que resíduos de coco verde possuem potencial energético e são matérias-primas de baixo custo para a produção biotecnológica de butanol, como produto alternativo e renovável.

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.

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 (w_MEG > 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.

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.

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.

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.

O mercado consumidor de cerveja vem apresentando uma mudança no Brasil com a busca por produtos diferenciados e com maior qualidade, as cervejas artesanais. Porém, a cerveja é uma bebida que contém glúten não podendo, assim, ser consumida por portadores da doença celíaca. Além de que a busca por alimentos sem glúten por pessoas não portadoras da doença vem mostrando um considerável aumento devido à procura por um estilo de vida mais saudável. Dessa forma, a busca por meios de produzir a cerveja sem a presença do glúten, porém mantendo suas matérias-primas base (água, malte de cevada, lúpulo e levedura) vem sendo alvo de pesquisas. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo produzir por meio de fermentação em estado sólido (FES) a enzima prolil endoprotease de Aspergillus sp. FSDE 16 usando-se cinco condições: (i) farelo de trigo como substrato e água como solução umidificadora (ii) farelo de trigo como substrato e tampão citrato de sódio 0,1M pH 5 como solução umidificadora, (iii) farelo de trigo como substrato e solução salina como solução umidificadora (iv) farelo de trigo (70%) com farelo de soja (30%) como substrato em água como solução umidificadora e (v) farelo de trigo (70%) com farelo de soja (30%) como substrato e tampão citrato de sódio 0,1M pH 5 como solução de umidificação bem como efetuar uma comparação com uma enzima comercial similar produzida a partir de Aspergillus niger (AN-PEP) na produção de uma cerveja sem glúten. A cerveja produzida foi avaliada com relação aos seus parâmetros físico-químicos. Inicialmente tem-se que a enzima prolil endoprotease apresentou uma maior atividade em uma faixa de pH entre 4 e 6. Os resultados dos cultivos realizados mostraram que durante o cultivo a maior atividade de protease (54,46 U/mL) ocorreu no quarto dia, ao se utilizar o farelo de trigo como substrato e tampão como solução de umidificação, enquanto que para a prolil endoprotease, a maior atividade (0,0356 U/mL) foi obtida no terceiro dia de cultivo com uso de farelo de trigo e de soja como substrato e água como solução umidificadora. Com relação a produção da cerveja, tanto o crescimento celular como pH e os sólidos solúveis totais mostraram comportamento semelhante ao longo dos 7 dias para as cervejas produzidas sem adição de enzima e com adição de enzima comercial e com adição do extrato enzimático produzido. Na caracterização físico-química das cervejas produzidas, a adição da enzima e do extrato enzimático não promoveu alterações e todas as cervejas produzidas apresentaram resultados semelhantes e satisfatórios, com pH ácido entre 4 a 5 para todas as cervejas, sólidos solúveis totais variando de 4,80 a 5,05 para as diferentes cervejas produzidas, teor alcóolico variando entre 2,83 e 3,08% e todas as cervejas possuindo uma característica escura com cor profundo âmbar e cobre luz. A remoção do glúten foi efetiva com o uso da enzima comercial e da enzima produzida com uso de tampão como solução de umidificação chegando a concentrações de glúten iguais a 17 ± 5,31 ppm e 21,19 ± 11,28 ppm respectivamente. Logo, no presente trabalho foi produzida a enzima de interesse de maneira satisfatória, sua aplicação na remoção do glúten na cerveja foi eficiente reduzindo sua concentração e produzindo uma cerveja final com excelentes características e apta para consumo por pessoas com doenças relacionadas ao consumo do glúten.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Nb₂O₅ a 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 Nb₂O₅ e TiO₂, ao passo que a cinética de primeira ordem prevaleceu ao se utilizar o WO₃.

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 pirólise. Para 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 sp. apresenta 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.

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.

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 3³ utilizando 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.

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 EDA^â ou Ultramina 150^â), cotensoativo (álcool n-butílico), fase oleosa (querosene), fase aquosa ou soluções de depressores (Maizena^â, 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 Maizena^â, amido solúvel, amidex e amilose em sistemas nanoemulsionados contendo Flotigam EDA^â, 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 150^â 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.

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.

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.  

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.

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.

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 2⁴ realizado, 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.

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.  

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.

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.

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.

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.

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.

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 catalítico_.  Todos 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.

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.