Dissertações/Teses

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2024
Dissertações
1
  • ARIVONALDO BEZERRA DA SILVA
  • ANÁLISE BIBLIOMÉTRICA E APRENDIZADO DE MÁQUINAS PARA DETERMINAR TRANSPORTADORES DE OXIGÊNIO OTIMIZADOS À BASE DE MANGANÊS PARA APLICAÇÃO EM PROCESSOS DE RECIRCULAÇÃO QUÍMICA

  • Orientador : DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • RODOLFO LUIZ BEZERRA DE ARAÚJO MEDEIROS
  • DENER DA SILVA ALBUQUERQUE
  • REBECCA ARAÚJO BARROS DO NASCIMENTO SANTIAGO
  • Data: 30/01/2024

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  • O escopo dessa dissertação consiste em determinar transportadores de oxigênio otimizados à base de manganês para aplicação em processos de Recirculação Química utilizando Análise Bibliométrica e Aprendizado de Máquinas. A Análise Bibliométrica realizada neste estudo oferece uma visão abrangente dos dados estatísticos e das tendências relacionadas aos transportadores de oxigênio à base de manganês para aplicações em processos de Recirculação Química (CL – Chemical Looping) no período de 2006 a 2023. A busca realizada na base de dados Web of Science resultou em um total de 426 documentos, dos quais 65 foram cuidadosamente selecionados utilizando o método ProKnow-C para compor o portfólio de estudos. Em seguida, para a realização da análise bibliométrica (construção de tabelas, gráficos e mapas bibliométricos) foram utilizados a plataforma da Web of Science, o VOSviewer e o Excel. Logo depois, foi construída uma planilha do Excel contendo os dados de entrada e saída referentes aos artigos do portfólio bibliográfico para aplicação em Aprendizado de Máquinas, para determinar os transportadores de oxigênio otimizados à base de manganês. Em seguida, os transportadores de oxigênio foram reproduzidos experimentalmente e realizada as análises de FRX, DRX, MEV e capacidade de transporte de oxigênio (Roc) em termobalança. A análise bibliométrica revelou o considerável potencial dos transportadores de oxigênio sintéticos à base de manganês para aplicação nos processos de Recirculação Química. De acordo com as análises dos artigos mais relevantes, esses materiais demonstraram apresentar taxas de atrito reduzidas e uma baixa tendência à aglomeração em reatores de leito fluidizado contínuo. Além disso, a análise contribuirá para a otimização das propriedades físico-químicas dos transportadores de oxigênio, uma vez que considerou a influência do tipo de fase ativa e do suporte nos testes de reatividade, capacidade de transporte de oxigênio, taxa de atrito e aglomeração em reatores de leito fluidizado contínuo nos processos de CL. Com relação ao processamento dos dados em Aprendizado de Máquinas, verificou-se que os dados referentes a Capacidade de Transporte de Oxigênio se ajustaram muito bem aos modelos de regressão Random Forest e XGBoost, com previsões altamente precisas com alto coeficiente de determinação para o conjunto de treinamento (R2 = 0.9511 no Random Forest e R2 = 0.9999 no XGBoost) e de teste (R2 = 0.9352 no Random Forest e R2 = 0.9309 no XGBoost), baixos erros quadráticos médios (MSE = 0.0728 no Random Forest e MSE = 0.0776 no XGBoost) e Raizes do Erro quadrático médio para o conjunto de teste (RMSE = 0.2698 no Random Forest e RMSE = 0.2786 no XGBoost). Além disso, analisando os gráficos das variáveis de entrada versus Roc para os conjuntos de treinamento dos dois modelos, foi possível determinar dois transportadores de oxigênio que possuem boa capacidade de transporte de oxigênio e boa resistência mecânica: TO_MnFe (76% de Mn e 24% de Fe) e TO_MnMg (60% de Mn e 40% de Mg).


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  • The scope of this dissertation consists of determining optimized manganese-based oxygen carriers for application in Chemical Looping processes using Bibliometric Analysis and Machine Learning. The Bibliometric Analysis carried out in this study offers a comprehensive view of statistical data and trends related to manganese-based oxygen carriers for applications in Chemical Looping (CL) processes from 2006 to 2023. The search was carried out in the Web database of Science resulted in a total of 426 documents, of which 65 were carefully selected using the ProKnow-C method to compose the study portfolio. Then, to carry out the bibliometric analysis (construction of tables, graphs and bibliometric maps) the Web of Science platform, VOSviewer and Excel were used. Soon after, an Excel spreadsheet was created containing the input and output data referring to the articles in the bibliographic portfolio for application in Machine Learning, to determine the optimized oxygen carriers based on manganese. Then, the oxygen carriers were experimentally reproduced and XRF, DRX, SEM and oxygen transport capacity (Roc) analyzes were carried out on a thermobalance. Bibliometric analysis revealed the considerable potential of manganese-based synthetic oxygen carriers for application in Chemical Looping processes. According to analyzes of the most relevant articles, these materials have been shown to have reduced friction rates and a low tendency to agglomerate in continuous fluidized bed reactors. Furthermore, the analysis will contribute to the optimization of the physicochemical properties of oxygen carriers, as it considered the influence of the type of active phase and support on reactivity tests, oxygen transport capacity, friction rate and agglomeration in continuous fluidized bed reactors in CL processes. Regarding data processing in Machine Learning, it was found that the data relating to Oxygen Transport Capacity adjusted very well to the Random Forest and XGBoost regression models, with highly accurate predictions with a high coefficient of determination for the training set. (R2 = 0.9511 in Random Forest and R2 = 0.9999 in XGBoost) and test (R2 = 0.9352 in Random Forest and R2 = 0.9309 in XGBoost), low mean squared errors (MSE = 0.0728 in Random Forest and MSE = 0.0776 in XGBoost) and Root Mean Square Error for the test set (RMSE = 0.2698 in Random Forest and RMSE = 0.2786 in XGBoost). Furthermore, analyzing the graphs of the input variables versus Roc for the training sets of the two models, it is possible to determine two oxygen carriers that have good oxygen transport capacity and good mechanical resistance: TO_MnFe (76% Mn and 24 % Fe) and TO_MnMg (60% Mn and 40% Mg).

2
  • MARIANA RAQUEL DE LIMA SILVA
  • Estudo da adsorção dos corantes sintéticos azul de metileno e vermelho do congo e do antibiótico tetraciclina utilizando o argilomineral haloisita

  • Orientador : LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • CARLOS AUGUSTO CABRAL KRAMER
  • ENRIQUE RODRÍGUEZ CASTELLÓN
  • LEILA MARIA AGUILERA CAMPOS
  • Data: 22/03/2024

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  • A haloisita (Hal) é um argilomineral com possibilidade de aplicação em diversas áreas da indústria, principalmente devido a sua morfologia tubular. A utilização desse material como adsorvente no processo de remoção de fármacos, como a tetraciclina, e para a remoção de corantes sintéticos, como o vermelho Congo (VC) e azul de metileno (AM) em meio aquoso é considerada um método eficiente, atóxico e de baixo custo. O uso da Hal para remoção de corantes e fármacos mostrou-se economicamente e ambientalmente viável para a aplicação industrial. Neste trabalho, a caracterização desse material, na sua forma natural (HAL) e após tratamento ácido (HAL-A), foi realizada a partir da aplicação das técnicas de fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX), mic roscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análises termogravimétricas (TGA), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), e a adsorção/dessorção de N2. As análises pelo MET mostraram a formação de nanotubos de 60 a 600 nm de comprimento e a adsorção/desso rção de N2 indicou que o argilomineral é mesoporoso com área superficial de 38,10 m2.g-1 para HAL-A. A determinação da concentração dos adsorbatos foi realizado a partir de espectrofotometria de ultravioleta-visivel (UV-Vis). Diversos modelos cinéticos e de equilíbrio foram aplicados para a obtenção do mecanismo de adsorção e o ajuste dos dados experimentais ao modelo cinético de pseudo-segunda (R2  >) ordem ocorreu para todos os adsorbatos utilizados, indicando que o mecanismo para esse processo se baseia na quimissorção. A capacidade máxima de adsorção da tetraciclina calculada a partir da isoterma de equilíbrio de Langmuir (R2 = 0,9909) foi de 4,08 mg.g-1 para HAL-A, com remoção aproximadamentede 92% (Hal) e 98% (Hal-A). O adsorvente também apresentou potencial para remover os corantes VC (> 98%) e AM (> 85%) em 180 min, utilizando 0,3 g de adsorvente e concentração inicial de corante de 250 mg.L-1. O argilomineral haloisita apresentou elevada eficiência como material adsorvente para a remoção tanto dos corantes VC e AM, quanto do fármaco tetraciclina, destacando-se por ser um material natural, de baixo custo e ambientalmente amigável.


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  • Halloysite (Hal) is a clay mineral with the possibility of application in various areas of industry, mainly due to its tubular morphology. The use of this material as an adsorbent in the process of removing medications, such as tetracycline, and for removing synthetic dyes, such as congo red (CR) and methylene blue (MB) in an aqueous medium, is considered a efficient, non-toxic method of low cost. The use of Hal to rebate dyes proved to be economically and environmentally viable for industrial application. In this work, the characterization of this material, in its natural form (HAL) after acid treatment (HAL-A), was carried out using the techniques of X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), microscopy scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), X-ray excited photoelectron spectroscopy (XPS), and N2 adsorption/desorption. TEM analyzes showed the formation of nanotubes measuring 60 to 600 nm in length and the adsorption/desorption of N2 indicated that the clay mineral is mesoporous with a surface area of 38.10 m2.g-1 for HAL-A. Several kinetic and equilibrium models were applied to obtain the adsorption mechanism. Fitting the experimental data to the pseudo-second order (R2 >) kinetic model indicated that the mechanism for this process is based on chemisorption for both adsorbates. The maximum tetracycline adsorption capacity calculated from the Langmuir equilibrium isotherm (R2 = 0.9909) was 4.08 mg.g-1 for HAL-A. The removal capacity of the study drug reached 92% with HAL and 98% with HAL-A. The adsorbent also showed the potential to remove CR (> 98%) and MB (> 85%) in 180 min, using 0.3 g of adsorbent and an initial dye concentration of 250 mg.L-1. The clay mineral halloysite showed high efficiency as an adsorbent material for the removal of both dyes and the drug tetracycline, standing out for being a natural, low-cost and environmentally friendly material.

Teses
1
  • CRISLÂNIA CARLA OLIVEIRA MORAIS
  • TECNOLOGIAS ELETROQUÍMICAS: CARACTERIZAÇÃO DE REATOR, DEGRADAÇÃO E DETECÇÃO DE NORFLOXACINA.

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • JOSÉ EUDES LIMA SANTOS
  • POLLYANA SOUZA CASTRO
  • SUELY SOUZA LEAL DE CASTRO
  • Data: 31/01/2024

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  • A contaminação e poluição hídrica são questões prioritárias e emergentes, tanto do ponto de vista científico quanto tecnológico. A necessidade de desenvolver metodologias eficientes para tratamento e monitoramento de águas e efluentes tem crescido significativamente. Neste contexto, a tecnologia eletroquímica (TE) vem se destacando tanto no desenvolvimento de sensores quanto na aplicação dos processos oxidativos avançados eletroquímicos (POAE). Neste trabalho utilizou-se a TE para a caracterização de um reator de recirculação em fluxo com placas retangulares paralelas de Ti/TiO2RuO2IrO2  (ânodo) e Ti (cátodo), e para a degradação e detecção do fármaco Norfloxacina (NOR). Foram utilizadas a técnica de corrente limite de difusão para a determinação do coeficiente de transferência de massa (km) experimental e os números adimensionais em diferentes vazões (25, 75, 250 e 500 L h 1) e a fluidodinâmica computacional (CFD) para avaliar a distribuição da velocidade de fluxo dentro do reator. Os valores de km e a simulação por CFD mostraram um sistema totalmente dependente da vazão e a correlação dos números adimensionais indicaram a predominância de regime turbulento, em qualquer vazão. A condição ótima para utilização do reator proposto foi na vazão de 500 L h 1  (km = 1,9 × 10 4  m s 1) e sua eficiência foi confirmada pelos estudos de oxidação eletroquímica de 2,5 × 10−4 mol L−1 da NOR, em diferentes densidades de corrente (j). O processo de degradação foi acompanhado por espectroscopia UV-visível e carbono orgânico total (COT). A espectrofotometria de absorção molecular mostrou um decréscimo de 70%, 92% e 85% da concentração inicial do fármaco e a análise de COT mostrou uma mineralização de 28%, 42% e 36% para as j de 20, 40 e 60 mA cm 2, respectivamente. O processo de degradação do fármaco foi confirmado pela cromatografia de íons (CI), que indicou a formação de ácidos orgânicos de cadeia curta (ácidos fórmico e acético) ao final da eletrólise. O índice de biodegradabilidade também foi investigado e os resultados (DBO5/DQO ≥ 0,5) mostraram que após o tratamento eletroquímico o substrato foi transformado em um material mais biodegradável, que favorece a mitigação dos impactos ambientais. Sequencialmente, foi desenvolvido um sensor amperométrico de abordagem simples, utilizando uma haste da fibra de carbono (FC) como transdutor para acompanhar online o processo de degradação da molécula da NOR via POAE. O estudo de eletroatividade da NOR sobre a FC usando tampão Britton- Robinson em pH 2,0 mostrou um pico de oxidação irreversível em 1,13 V vs. Ag/AgCL. Por meio da correlação de Ep versus pH foi possível indicar os valores de pKa do fármaco (6,5 e 8,1); o estudo de pH indicou que a etapa determinante da reação envolveu 1 próton e 1 elétron em um mecanismo EC; e o estudo de velocidade de varredura de potencial mostrou um processo misto de adsorção-difusão. Para a análise amperométrica foi fixado o potencial de 1,2 V, que apresentou o maior valor de corrente. A curva de calibração apresentou uma faixa linear entre 1,6 µmol L 1 e 30,0 µmol L 1, com R2 = 0,998 e limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) de 0,01 µmol L 1 e 0,4 µmol L 1, respectivamente. A reprodutibilidade e repetibilidade apresentaram um DPR de 2,1% e 2,9%, respectivamente, indicando a precisão do sensor cronoamperométrico. A aplicabilidade do sensor proposto foi comparada à do método espectrofotométrico por meio do monitoramento do processo de degradação da NOR por POAE e os resultados obtidos foram concordantes. Desta forma, a tecnologia eletroquímica pode ser aplicada eficazmente sob diferentes perspectivas, tanto no monitoramento quanto na mitigação de poluentes ambientais.


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  • Water contamination and pollution are priority and emerging issues, both from a scientific and technological point of view. The need to develop efficient methodologies for treating and monitoring water and effluents has grown significantly. In this context, electrochemical technology (ET) has stood out both in the development of sensors and in the application of electrochemical advanced oxidative processes (EAOP). In this work, ET was used to characterize a flow recirculation reactor with parallel rectangular plates of Ti/TiO2RuO2IrO2 (anode) and Ti (cathode), and for the degradation and detection of the drug Norfloxacin (NOR). The diffusion limit current technique was used to determine the experimental mass transfer coefficient (km) and the dimensionless numbers at different flow rates (25, 75, 250 and 500 L h 1), and computational fluid dynamics (CFD) to evaluate the flow velocity distribution within the reactor. The km values and the CFD simulation showed a system totally dependent on the flow rate and the correlation of the dimensionless numbers indicated the predominance of a turbulent regime, at any flow rate. The optimal condition for using the proposed reactor was at a flow rate of 500 L h 1 (km = 1.9 × 10 4 m s 1) and its efficiency was confirmed by electrochemical oxidation studies of 2.5 × 10−4 mol L−1  NOR, at different current densities (j). The degradation process was monitored by UV-visible spectroscopy and total organic carbon (TOC). Molecular absorption spectrophotometry showed a decrease of 70%, 92% and 85% of the initial drug concentration, and TOC analysis showed a mineralization of 28%, 42% and 36% for 20, 40 and 60 mA cm  2, respectively. The drug degradation process was confirmed by ion chromatography (IC), which indicated the formation of short-chain organic acids (formic and acetic acids) at the end of electrolysis. The biodegradability index was also investigated and the results (BOD5/COD ≥ 0.5) showed that after electrochemical treatment the substrate was transformed into a more biodegradable material, which favors the mitigation of environmental impacts. Sequentially, an amperometric sensor with a simple approach was developed, using a carbon fiber (CF) rod as a transducer to monitor online the degradation process of the NOR molecule via EAOP. The electroactivity study of NOR on CF using Britton-Robinson buffer at pH 2.0 showed an irreversible oxidation peak at 1.13 V vs. Ag/AgCl. By correlating Ep versus pH, it was possible to indicate the pKa values of the drug (6.5 and 8.1); the pH study indicated that the determining step of the reaction involved 1 proton and 1 electron in an EC mechanism; and the potential scan rate study showed a mixed adsorption-diffusion process. For the amperometric analysis, the potential was set at 1.2 V, which presented the highest current value. The calibration curve presented a linear range between 1.6 µmol L 1 and 30.0 µmol L 1, with R2 = 0.998, and detection (DL) and quantification (QL) limits of 0.01 µmol L 1 and 0.4 µmol L 1, respectively. The reproducibility and repeatability presented a DPR of 2.1% and 2.9%, respectively, indicating the accuracy of the chronoamperometric sensor. The applicability of the proposed sensor was compared to that of the spectrophotometric method by monitoring the NOR degradation process by EAOP and the results obtained were in agreement. In this way, electrochemical technology can be effectively applied from different perspectives, both in monitoring and mitigating environmental pollutants.

2
  • IZAIAS CAMPOS DA PAIXÃO
  • Eletrorefinaria de ácidos carboxílicos de alto valor agregado e hidrogênio verde por oxidação eletroquímica da lignina.

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • JOÃO MILLER DE MELO HENRIQUE
  • JUSSARA CÂMARA CARDOZO
  • Data: 07/02/2024

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  • A preocupação com as questões relacionadas aos impactos ambientais vem intensificando as buscas por tecnologias de remediação de efluentes, energias renováveis e de precursores químicos de origem sustentável. A oxidação eletroquímica para promoção da reforma de efluentes orgânicos pode ser uma alternativa para obtenção de reagentes químicos de alto valor industrial. Os principais desafios se relacionam ao alto custo energético dos processos oxidativos de remediação que podem ser minimizados com fontes de energias renováveis como: eólica e fotovoltaica. Nessa pesquisa foi utilizado reator em fluxo dividido por membrana de toca iônica aniônica, separando os compartimentos anódicos e catódicos. Como eletrodos anódicos se usou: Nb/BDD (Nióbio/Diamante Dopado com Boro) e DSA® (Ti/TiO2, RuO2 e IrO2), como catódico se usou malha de Ni-Fe (Níquel Ferro), para remediação de efluentes sintéticos de lignina (resíduo do processo produtivo). A clivagem oxidativa da lignina gerou ácidos carboxílicos no compartimento anódico e hidrogênio verde no catódico. Usando eletrodo de BDD os melhores resultados obtidos foram:  Acido oxálico 86,03 mg L-1, ácido acético 15,67 mg L-1, acido formico 8,64 mg L-1 e ácido vanílico 0,6795 mg L-1 nas condições experimentais (0,5 mol L-1 NaOH e J=100 mAcm-2). Usando eletrodo de DSA os melhores resultados foram : ácido oxálico 53,14 mg L-1, ácido fórmico 10,58 mg L-1, ácido acético 2,11 mg L-1 e ácido salicílico 0,011 mg L-1 nas condições experiementais (0,5 mol L-1 NaOH e J=100 mAcm-2). Os melhores resultados em relação a produção de hidrogenio verde foram: 2,59 L nos experiementos com anodo de BDD condições expereiementais (1mol L-1  NaOH e J=100 mAcm-2) e 2,93 L nos experiementos com anodo de DSA,  nas condiçoes experimenais ( 0,5 mol L-1  NaOH e J=100 mAcm-2). Nesse contexto, os resultados obtidos mostram que promover a eletrorefinaria em efluentes a base de lignina é uma alternativa viável para obtenção de produtos de valor agregado, como ácidos carboxílicos amplamente utilizados na indústria e hidrogênio verde.


  • Mostrar Abstract
  • A growing concern for issues related to environmental impacts has intensified the search for technologies in effluent remediation, renewable energies, and sustainable sources of chemical precursors. Electrochemical oxidation for promoting the reforming of organic effluents can be an alternative for obtaining high-value industrial chemical reagents. The main challenges are associated with the high energy cost of oxidative remediation processes, which can be minimized with renewable energy sources such as wind and photovoltaic. In this research, a reactor with a divided flow by an anionic ion exchange membrane was used, separating the anodic and cathodic compartments. As anodic electrodes, the following were used: Nb/BDD (Niobium/Boron-Doped Diamond) and DSA® (Ti/TiO2, RuO2, and IrO2), with a Ni-Fe mesh (Nickel-Iron) as the cathode, were used for remediating synthetic lignin effluents (a residue from the production process). The oxidative cleavage of lignin resulted in the generation of carboxylic acids in the anodic compartment and green hydrogen in the cathodic compartment. Using a BDD electrode, the best results were achieved with the following concentrations under experimental conditions of 0.5 mol L-1 NaOH and J=100 mAcm-2: oxalic acid 86.03 mg L-1, acetic acid 15.67 mg L-1, formic acid 8.64 mg L-1, and vanillic acid 0.6795 mg L-1. With a DSA electrode, the best results were obtained under similar experimental conditions: oxalic acid 53.14 mg L-1, formic acid 10.58 mg L-1, acetic acid 2.11 mg L-1, and salicylic acid 0.011 mg L-1. The best results for green hydrogen production were 2.59 L in experiments with a BDD anode under experimental conditions of 1 mol L-1 NaOH and J=100 mAcm-2, and 2.93 L in experiments with a DSA anode under experimental conditions of 0.5 mol L-1 NaOH and J=100 mAcm-2. In this context, the results obtained indicate that promoting electro-refining in lignin-based effluents is a viable alternative for obtaining value-added products, such as carboxylic acids widely used in the industry, and green hydrogen.

2023
Dissertações
1
  • LUCAS OLIVEIRA DO ROSÁRIO
  • Síntese e caracterização da heterojunções SrMoO4/g-C3N4  preparada via tratamento hidrotérmico: um estudo das propriedades ópticas e fotocatalíticas.

  • Orientador : MAURICIO ROBERTO BOMIO DELMONTE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIANA VILLELA DA MOTTA
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • LUÍS PRESLEY SEREJO DOS SANTOS
  • MAURICIO ROBERTO BOMIO DELMONTE
  • Data: 30/01/2023

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  • O despejo inapropriado de efluentes orgânicos nos ecossistemas aquáticos tem suscitado a necessidade de novas tecnologias para o tratamento de água, capazes de reduzir de maneira definitiva a concentração desses compostos do meio ambiente. Nesse cenário, os Processos Oxidativos Avançados baseados em fotocatalisadores semicondutores, como o molibdato de estrôncio (SrMoO4), surge como uma alternativa apropriada para promover a degradação dos poluentes orgânicos em substâncias não tóxicas. Contudo, o SrMoO4 em sua fase pura, normalmente dispõe de propriedades fotocatalíticas pouco vantajosas. Uma estratégia potencialmente eficaz para superar tais limitações é a construção de um fotocatalisador heteroestruturados com o semicondutor polimérico g-C3N4. Dessa forma, partículas de SrMoO4 e heteroestruturas SrMoO4/xg-C3N4 foram sintetizadas via rota de co-precipitação com tratamento hidrotérmico adicional por diferentes períodos de tempo de aquecimento à temperatura fixa de 140 °C. Com o intuito de avaliar a influência de diferentes porcentagens do g-C3N4 na estrutura do SrMoO4 e o efeito sinergético decorrente da interação de interface entre ambos, os pós foram caracterizados estruturalmente por difração de raio X e espectroscopia Raman, em que foi possível constatar a obtenção da fase pura do SrMoO4 e a fase composta do SrMoO4/xg-C3N4. A análise óptica por espectroscopia no ultravioleta visível revelou que o g-C3N4 pode diminuir consideravelmente o gap do SrMoO4, enquanto que o mecanismo de heterojunção estimado para a SrMoO4/g-C3N4 sugere um aumento no tempo de vida útil das cargas fotogeradas. Tais características indicam a possibilidade de obtenção de um material com propriedades fotocatalíticas aprimoradas que, posteriormente, foram constatadas por meio de ensaios fotocatalíticos do azul de metileno sob luz UV e solar, com resultados acima de 74 e 97%, respectivamente. Além disso, as heterojunções apresentaram excelente capacidade de adsorção em meio ao sistema de corante catiônico.


  • Mostrar Abstract
  • The inappropriate dumping of organic effluents in aquatic ecosystems has raised the need for new technologies for water treatment, capable of definitively reducing the concentration of these compounds in the environment. In this scenario, Advanced Oxidative Processes based on semiconductor photocatalysts, such as strontium molybdate (SrMoO4), emerges as an appropriate alternative to promote the degradation of organic pollutants into non-toxic substances. However, SrMoO4 in its pure phase normally has unfavorable photocatalytic properties. A potentially effective strategy to overcome such limitations is the construction of a heterostrtured photocatalyst with the polymeric semiconductor g-C3N4. Thus, SrMoO4 particles and SrMoO4/xg-C3N4 heterostructures were synthesized via a co-precipitation route with additional hydrothermal treatment for different heating times at a fixed temperature of 140 °C. In order to evaluate the influence different percentages of g-C3N4 the SrMoO4 structure and the synergistic effect resulting from the interface interaction between both, the powders were structurally characterized by X-ray diffraction and Raman spectroscopy, in which it was possible to verify the obtaining of the pure phase of SrMoO4 and the composite phase of SrMoO4/xg-C3N4. Optical analysis by ultraviolet visible spectroscopy revealed that g-C3N4 can considerably decrease the SrMoO4 gap, while the heterojunction mechanism estimated for SrMoO4/g-C3N4 suggests an increase in the lifetime of photogenereated loads. Such characteristics indicate the possibility of obtaining a material with improved photocatalytic properties, which were later verified through photocatalytic tests of methylene blue under UV and solar light, with results above 74 and 97%, respectively. In addition, the heterojunctions showed excellent absorption capacity in the middle of the cationic dye system.

2
  • WESLEY EULÁLIO CABRAL CAVALCANTI
  • CONVERSÃO DO GLICEROL NA PRESENÇA DO ETANOL USANDO CATALISADORES A BASE DE CoFe2O4/SBA-15

  • Orientador : TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • RINALDO DOS SANTOS ARAÚJO
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • Data: 02/02/2023

  • Mostrar Resumo
  • O glicerol é o principal subproduto para obtenção do biodiesel, portanto, o crescimento da sua produção tem provocado um aumento na oferta de glicerol, diminuindo drasticamente seu valor de mercado. Com a finalidade de melhorar a eficiência econômica e os padrões ecológicos da produção do biodiesel, têm-se buscado converter cataliticamente o glicerol em bioprodutos de maior valor agregado. Nesse sentido, esse trabalho se propôs a sintetizar e caracterizar o sólido a base de ferrita de cobalto suportada em SBA-15 (CoFe2O4/SBA-15) para atuar como catalisador na reação de conversão do glicerol na presença de etanol. O suporte foi sintetizado via método hidrotérmico utilizando o P123 como direcionador orgânico e o TEOS como fonte de sílica. Enquanto a síntese do catalisador se deu através da impregnação dos precursores de Fe3+ e Co2+ (Fe(NO3)3 · 9H2O e  Co(NO3)2 · 6H2O) via método de Pechini. As caracterizações via difração de raios-X (DRX) e espectroscopia FTIR confirmaram as sínteses da SBA-15 e do CoFe2O4/SBA-15. A espectroscopia Raman permitiu identificar a ferrita com grau de inversão(δ) de 0,4. A propriedade redox do catalisador foi avaliada via redução à temperatura programa (TPR-H2) que mostrou eventos de redução acima de 400°C, referentes a redução do Co2+ e Fe3+. A análise de fisissorção de N2 mostrou uma área superficial de 372 m2/g e um volume total de poros de 0,65 cm3/g para o catalisador, indicando a presença do óxido na superfície e nos mesocanais do suporte. Através da microscopia eletrônicas de varredura (MEV) confirmou-se a manutenção da morfologia do suporte após o processo de impregnação. Já a partir da microscopia eletrônica de transmissão (TEM) observou-se um tamanho médio de partícula de 6,19 nm para a ferrita de cobalto suportada. As propriedades ácido-base do catalisador indicaram a presença de sítios básicos fracos, via dessorção de CO2 à temperatura programada (TPD-CO2) e a presença de sítios ácidos de Lewis via adsorção de NO e Piridina seguida de análise de FTIR. A presença e natureza dos sítios ácido/base serão de fundamental importância para a compreensão dos processos ocorridos durante a reação de conversão do glicerol na presença do etanol.


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  • Glycerol is the main byproduct for obtaining biodiesel, therefore, the growth of its production has caused an increase in the supply of glycerol, drastically reducing its market value. In order to improve the economic efficiency and ecological standards of biodiesel production, attempts have been made to catalytically convert glycerol into bioproducts with higher added value. In this sense, this work aimed to synthesize and characterize the solid based on cobalt ferrite supported on SBA-15 (CoFe2O4/SBA-15) to act as a catalyst in the reaction of conversion of glycerol in the presence of ethanol. The support was synthesized via hydrothermal method using P123 as organic director and TEOS as silica source. While the synthesis of the catalyst occurred through the impregnation of precursors of Fe3+ and Co2+ (Fe(NO3)3 · 9H2O and Co(NO3)2 · 6H2O) via Pechini's method. Characterizations via X-ray diffraction (DRX) and FTIR spectroscopy confirmed the syntheses of SBA-15 and CoFe2O4/SBA-15. Raman spectroscopy allowed the identification of ferrite with a degree of inversion (δ) of 0.4. The redox property of the catalyst was evaluated via the reduction at temperature program (TPR-H2) which showed reduction events above 400°C, referring to the reduction of Co2+ and Fe3+. The N2 physisorption analysis showed a surface area of 372 m2/g and a total pore volume of 0.65 cm3/g for the catalyst, indicating the presence of oxide on the surface and in the mesochannels of the support. Through scanning electron microscopy (SEM) it was confirmed that the support morphology was maintained after the impregnation process. Already from the transmission electron microscopy (TEM) it was observed an average particle size of 6.19 nm for the supported cobalt ferrite. The acid-base properties of the catalyst indicated the presence of weak basic sites via CO2 desorption at programmed temperature (TPD-CO2) and the presence of Lewis acid sites via NO and Pyridine adsorption followed by FTIR analysis. The presence and nature of the acid/base sites will be of fundamental importance for understanding the processes that occur during the glycerol conversion reaction in the presence of ethanol.

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  • JOYCE CRISTINE ARAÚJO DA SILVA
  • Obtenção de Nanotubos de Carbono a partir do CH4 usando catalisadores a base de Ni suportados em MgAl2Osubstituídos com Fe ou Mn

  • Orientador : DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • RODOLFO LUIZ BEZERRA DE ARAÚJO MEDEIROS
  • GILVAN PEREIRA DE FIGUEREDO
  • Data: 03/02/2023

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  • Este trabalho tem como objetivo desenvolver catalisadores de níquel suportados em aluminato de magnésio substituídos com Fe ou Mn, usando quitosana como agente quelante. Para isso, os materiais foram sintetizados via combustão assistida por micro-ondas substituindo parcialmente o sítio B do espinélio com Fe ou Mn, e a impregnação da fase ativa se deu por umidade incipiente. Os suportes foram submetidos a análise de difração de raios X, a fim de identificar as fases formadas e tiveram sua área específica determinada por BET e a distribuição de poros calculada pelo método BJH. Os catalisadores foram caracterizados por DRX, espectroscopia de infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG) e redução a temperatura programada (RTP). A partir do craqueamento do metano realizou-se a síntese dos nanotubos de carbono que foram avaliados por Raman. No DRX os picos em 2θ de 36,8, 44,8 e 65,8ºC e no FTIR as bandas em 472 e 682 cm-1 confirmam a formação do MgAl2O4. Os picos em 44 e 63º no  DRX foram atribuídos ao NiO, indicando que a impregnação da fase ativa ocorreu. A análise da área específica demonstrou que os suportes apresentaram área superficial entre 16-39 m2/g e volume de poro de no máximo 0,06 cm3/g. O MEV-FEG demonstrou que a morfologia dos catalisadores é modificada dependendo da dopagem empregada. O EDS demonstrou uma boa dispersão do NiO na superfície dos catalisadores. A RTP permitiu avaliar o perfil de redução dos catalisadores na qual foram percebidas fortes interações O Ni/suporte para as amostras Ni/MAQ, Ni/MAF01Q e Ni/MAF05Q. Eventos de redução na faixa de 250-500ºC foram atribuídos a redução do NiO. O Raman confirmou a obtenção de nanotubos de carbono.


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  • Obtaining Carbon Nanotubes from CH4 using supported Ni-based catalystsThis work aims to develop nickel catalysts supported on magnesium aluminate substituted with Fe or Mn, using chitosan as chelating agent. For this, the materials were synthesized via microwave-assisted combustion, partially replacing the spinel B site with Fe or Mn, and the impregnation of the active phase was due to incipient moisture. The supports were submitted to X-ray diffraction analysis in order to identify the formed phases and had their specific area determined by BET and the pore distribution calculated by the BJH method. The catalysts were characterized by XRD, infrared spectroscopy (FTIR), field emission scanning electron microscopy (FEG-SEM) and temperature programmed reduction (RTP). From the cracking of methane, the synthesis of carbon nanotubes was carried out, which were evaluated by Raman. In XRD, the 2θ peaks at 36.8, 44.8 and 65.8ºC and in FTIR, the bands at 472 and 682 cm-1 confirm the formation of MgAl2O4. The peaks at 44 and 63º in the XRD were attributed to NiO, indicating that the active phase impregnation occurred. Specific area analysis showed that the supports had a surface area between 16-39 m2/g and a maximum pore volume of 0.06 cm3/g. The SEM-FEG demonstrated that the morphology of the catalysts is modified depending on the doping used. The EDS demonstrated a good dispersion of NiO on the surface of the catalysts. The RTP allowed to evaluate the reduction profile of the catalysts in which strong O Ni/support interactions were observed for Ni/MAQ, Ni/MAF01Q and Ni/MAF05Q samples. Reduction events in the range of 250-500°C were attributed to NiO reduction. Raman confirmed the obtainment of carbon nanotubes.

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  • ARYANDSON DA SILVA
  • Síntese de zeólitas LTA para adsorção de CO2

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADONAY RODRIGUES LOIOLA
  • FABIO GARCIA PENHA
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MARIELE IARA SOARES DE MELLO
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • Data: 27/02/2023

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  • Atualmente, o CO2  é o principal gás causador do efeito estufa, principalmente por ser obtido facilmente em processos de combustão, o qual, é a principal forma de conversão de energia utilizado pela humanidade e a quantidade de gás emitido para atmosfera tem aumentado com o passar dos anos, desta forma, estudos que visam mitigar ou acabar com as emissões estão cada vez mais presentes na comunidade científica. Foi então comparado zeólitas LTA sintetizadas a partir de diferentes fontes de silício, foi feita a troca catiônica nesses materiais, foram então caracterizados por difração de raio-x (DRX), fluorescência de raios-X (FRX), análise de propriedades textural por adsorção e dessorção de argônio a 77K e então aplicados na adsorção de CO2 em pressões baixas até 10 atm a temperatura ambiente, realizado comparação com isotermas modelo de Langmuir, Freundlich e Temkin e os melhores resultados aplicados a condições mais extremas, de 5 bar até 25 bar a 200°C, e realizado testes de seletividade em coluna de leito fixo, com mistura gasosa de CO2/CH4. A partir do DRX foi possível observar a formação das fases cristalinas características da zeólita LTA, e analisando as isotermas de adsorção e dessorção de argônio foi possível confirmar o processo de troca catiônica pelo aumento considerável da área especifica e volume de microporos. Esse aumento influenciou significativamente na adsorção de CO2, como foi possível observar pelas isotermas, onde os materiais contendo cálcio absorveram uma quantidade maior do que os materiais na forma sódica. Ao aplicar em condições extremas de temperatura e pressão, vemos que os materiais continuam adsorvendo com o aumento da pressão, mesmo com temperaturas de 200°C e a partir do estudo de seletividade, vemos que todos os materiais apresentaram uma boa seletividade para o CO2, na mistura de CO2/CH4, chegando a adsorver mais de 99% de CO2 e menos de 1% de CH4 em 10 minutos.


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  • Currently, CO2  is the main gas that causes the greenhouse effect, mainly because it is easily obtained in combustion processes, which is the main form of energy conversion used by humanity and the amount of gas emitted into the atmosphere has increased over time. of the years, therefore, studies that aim to mitigate or end emissions are increasingly present in the scientific community. LTA zeolites synthesized from different silicon sources were then compared, cation exchange was performed on these materials, they were then characterized by x-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), analysis of textural properties by adsorption and argon desorption at 77K and then applied to CO2 adsorption at low pressures up to 10 atm at room temperature, compared with model isotherms by Langmuir, Freundlich and Temkin and the best results applied to more extreme conditions, from 5 bar to 25 bar at 200°C, and selectivity tests were carried out in a fixed bed column, with a gaseous mixture of CO2/CH4. From the XRD it was possible to observe the formation of the crystalline phases characteristic of the LTA zeolite, and analyzing the argon adsorption and desorption isotherms it was possible to confirm the cation exchange process by the considerable increase in the specific area and volume of micropores. This increase significantly influenced the adsorption of CO2, as it was possible to observe by the isotherms, where the materials containing calcium absorbed a greater amount than the materials in sodium form. When applied under extreme conditions of temperature and pressure, we see that the materials continue to adsorb with increasing pressure, even at temperatures of 200°C and from the selectivity study, we see that all materials showed good selectivity for CO2, in the CO2/CH4 mixture, adsorbing more than 99% of CO2 and less than 1% of CH4 in 10 minutes.

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  • CARLOS AUGUSTO LEAL DANTAS
  • Desenvolvimento de Pastas Leves Contendo Nanossílica para Aplicação em Poços Petrolíferos de Alta Temperatura com Baixo Gradiente de Fratura

  • Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • LUIZ HENRIQUE DA SILVA GASPAROTTO
  • PEDRO TUPÃ PANDAVA AUM
  • RODRIGO CESAR SANTIAGO
  • Data: 28/02/2023

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  • O cimento utilizado na operação de perfuração de poços de petróleo de alta temperatura precisa ser aditivado com sílica para evitar o processo de retrogressão da resistência mecânica da matriz cimentícia que ocorre a partir de 110ºC, por formar produtos de hidratação deletérios ao cimento. Em poços com baixo gradiente de fratura, se faz necessária a utilização de pastas leves de cimento para evitar a ruptura da formação rochosa, para isso utiliza-se aditivos estendedores, como a bentonita sódica, porém, sua utilização implica na redução da resistência à compressão do cimento com o incremento de sua concentração. Nos últimos anos a adição da nanossílica em pastas de cimento tem sido amplamente estudada, obtendo resultados promissores tais como aumento dos parâmetros reológicos, redução da porosidade e da permeabilidade e aumento da resistência à compressão, sendo assim, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de pastas leves contendo nanossílica para aplicação em poços petrolíferos de alta temperatura com baixo gradiente de fratura. Para isso, foram formuladas pastas de densidade 12,5; 13,0 e 13,5 lb/gal, variando a concentração de nanossílica e pastas de referência com bentonita sódica, todas as pastas continham 40% de sílica cristalina. As pastas foram caracterizadas por ensaios reológicos, estabilidade, resistência à compressão, Difração de Raios-X (DRX), Termogravimetria (TG) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os sistemas considerados estáveis foram selecionados e submetidos à cura de 41 °C e 14,7 Psi por 24 horas e por 28 dias e sob a condição de 180ºC e 3000 Psi por 28 dias. Baseado nos resultados obtidos de reologia pode-se constatar aumento nos valores dos parâmetros reológicos com o incremento da concentração de nanossílica. Nos testes de estabilidade e Resistência à compressão verificou-se melhorias dos parâmetros com o incremento da concentração de nanossílica. Por fim, a nanossílica pode ser caracterizada como aditivo estendedor de água e sua aplicação em cimentação de poços de petróleo de alta temperatura com baixo gradiente de fratura pode ser uma alternativa bastante promissora.


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  • The cement used in the drilling operation of high-temperature oil wells needs to be added with silica to avoid the process of retrogression of the mechanical resistance of the cementitious matrix that occurs from 110 ºC onwards, as it forms hydration products that are harmful to the cement. In wells with a low fracture gradient, it is necessary to use lightweight cement slurries to avoid the rupture of the rock formation; therefore, cement extenders are used, such as sodium bentonite. However, its use implies the reduction of the compressive strength of the cement with the increase of its concentration. In recent years, the addition of nanosilica in cement slurries has been widely studied, obtaining promising results such as an increase in rheological parameters, a reduction in porosity and permeability, and an increase in compressive strength. Hence, this work aimed to develop lightweight slurries containing nanosilica for application in high-temperature oil wells with low fracture gradients. For this, slurries with densities of 12.5, 13.0, and 13.5 lb/gal, varying the concentration of nanosilica, and standard slurries with sodium bentonite, where all slurries contained 40% crystalline silica. The slurries were assessed regarding their rheological behavior, stability, compressive strength, X-Ray Diffraction (XRD), Thermogravimetry (TGA), and Scanning Electron Microscopy (SEM). The systems considered stable were selected and subjected to curing at 41 °C and 14.7 Psi for 24 hours and for 28 days and under the condition of 180ºC and 3000 Psi for 28 days. According to the rheological findings, the concentration of nanosilica is correlated with an increase in the values of the rheological parameters. Concerning the stability and compressive strength tests, parameters were improved with increasing nanosilica concentration. Finally, nanosilica can be characterized as a water-extending additive, and its application in high-temperature oil well cementing with a low fracture gradient can be a promising alternative.

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  • JOSÉ VÍTOR DE SOUZA MEDEIROS
  • AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES TÉRMICAS E ÓPTICAS DE NOVOS DERIVADOS 2,4,6- TRIARILPIRIDINAS FLUORESCENTES

  • Orientador : FABRICIO GAVA MENEZES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • MIGUEL ANGELO FONSECA DE SOUZA
  • RODRIGO CRISTIANO
  • Data: 02/06/2023

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  • O mundo tem buscado desenvolver novos materiais funcionais avançados para inúmeras aplicações na optoeletrônica, e dentre estes, os cristais líquidos (CL) se enquadram como um dos mais importantes componentes de telas e mostradores eletrônicos. O presente trabalho visa sintetizar, caracterizar e estudar as propriedades térmicas e fotofísicas de uma série de sete derivados de 2,6-bis(4-(dodecIioxi)fenil)-4-(4-X-fenil)piridinas (X = H, 3a; F, 3b; NO2, 3c; 2-tiofeno, 3d; Ph, 3e; OCH3, 3f; OC12H25, 3g; carbazol) e do composto 2,4,6-tris(3,4-bis(dodecIioxi)fenil)piridina (3h), visando aplicação como cristais líquidos fluorescentes. Estas moléculas possuem um núcleo heterocíclico rígido π-estendido e cadeias dodecílicas periféricas, sendo estruturalmente adequadas para tal aplicação. As moléculas-alvo 3a-3g foram obtidas com rendimentos moderados (33-78%) por meio de síntese multicomponente a partir da combinação de 1-(4-(dodecilox)fenil)etanona, 4-X-benzaldeído e acetato de amônio, mediadas por cloreto de cobalto, em DMF, e devidamente caracterizadas por ressonância magnética nuclear (RMN) de 1H e 13C e espectroscopia de infravermelho (IV). As análises microscopia óptica de luz polarizada (MOLP) e calorimetria exploratória diferencial (DSC) indicaram que, sob aquecimento, o composto 3g uma transição do tipo cristal-cristal em 60oC, até 95ºC, quando passa ao estado líquido isotrópico. Esta mesma transição foi observada por MOLP no resfriamento. Para o composto 3h, apesar da textura obtida por MOLP confirmando o empacotamento colunar previamente racionalizado, não foi verificada a formação de mesofase. Os derivados piridínicos apresentaram bandas de absorção máximas entre 258 nm e 377 nm e fluorescência na região do azul/violeta em solução, com bandas de emissão máximas entre 370 e 391 nm, e também no estado sólido. As cores de emissão foram confirmadas pelo software de plotagem do diagrama cromatográfico com base nos dados de fluorescência. No momento, estão sendo finalizados os estudos de análises fotofísicas e termoquímicas das moléculas-alvo.


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  • The world has sought to develop new functional advanced material for many applications in the optical-electronic fields, and among them, liquid crystals (LC) are widely employed as fundamental components in screens and displays. This work presents the synthesis and structural characterization as well as the investigation of photo- physical and thermal properties of a new 2,6-bis(4-(dodecyIoxy)phenyl)-4-(4-X-phenyl)pyridines (X = H, 3a; F, 3b; NO2, 3c; 2-thiophen, 3d; Ph, 3e; OCH3, 3f; OC12H25, 3g; carbazole) and 2,4,6-tris(3,4-bis(dodecyloxy)phenyl)pyridine (3h), aiming new fluorescent liquid crystals. These molecules have π-extended heterocyclic nuclei as rigid core and peripheral dodecyloxy chains, being structurally adequate for this proposal. Target molecules 3a-3g were obtained in moderate yielding (33-78%) by a multicomponent protocol based on combination of 1-(4-(dodecyloxy)phenyl)ethanone, 4-X-benzaldehyde and ammonium acetate, in DMF and presence of cobalt chloride. These products were properly characterized by 1H and 13C nuclear magnetic resonance (NMR) and infrared (IR) spectroscopies. Polarized optical microscopy (POM) and differential scanning calorimetry (DSC) indicated that, under heating, compound 3g showed a crystal to crystal transition at 60oC, until 95oC, when becomes isotropic liquid. This behavior was also evidenced by POM on cooling. For compound 3h, although a rationalized spherulitic texture was confirmed by POM, formation of mesophase was not evidenced. The pyridine derivatives showed maximum in absorption bands between 258 nm and 377 nm, and fluriescence in the blue/violet region in solution, emission between 370 and 391 nm, and also in the solid state. The colors associate to emission were confirmed using a chromatographic diagram software based on fluorescence data. At this moment, photo-physical and thermal analysis of target molecules are being carried out.

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  • YURI KAUÃ RODRIGUES DE OLIVEIRA SILVA
  • Avaliação de catalisadores Ni/Al2O3 modificados com B2O3 e Cobalto na reação de reforma a seco do metano.

  • Orientador : DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • RODOLFO LUIZ BEZERRA DE ARAÚJO MEDEIROS
  • VÍTOR RODRIGO DE MELO E MELO
  • Data: 06/06/2023

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  • A reação de reforma a seco do metano (RSM) é uma rota sintética para a produção de gás de síntese partindo de uma mistura gasosa binaria com agravantes do efeito estufa (CH4 e CO2), tal reação tem elevado interesse acadêmico devido à similaridade com a produção de gás de síntese a partir da reforma do biogás que possui os mesmos componentes, com razão variada de CH4 e CO2, a principal problemática acerca da temática é a rápida desativação dos catalisadores, principalmente pela elevada produção de carbono inorgânico (coque) que encapsula as partículas da fase ativa e comprometem a conversão a longo prazo, nesse aspecto foram planejados, preparados e avaliados 7 catalisadores seguindo o estabelecido pelo design de mistura, dos quais 1 catalisador de níquel (Ni) utilizado como padrão, dois catalisadores de Ni promovidos por trióxido de boro (B2O3), 2 catalisadores bimetálicos em sistemas Ni-Cobalto (Co) e 2 catalisadores bimetálicos promovidos por B2O3, todos suportados em gamma-alumina. o suporte foi sintetizado utilizando o método da combustão assistida por micro-ondas utilizando a ureia como combustível, os metais e o promotor não-metálico foram inseridos por impregnação via umidade insípida passando por um tratamento térmico posterior a 550 ºC por três horas. Os catalisadores foram caracterizados estruturalmente por Difração de Raios X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia no ultravioleta e visível (UV-Vis), microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG) e espectroscopia de energia dispersiva na região dos raios-X (EDS), a ativação dos catalisadores foi realizada a 700 ºC durante uma hora sob fluxo de hidrogênio (H2), os testes catalíticos foram conduzidos em uma unidade catalítica com reator de leito fixo acoplada a um cromatógrafo gasoso, os materiais foram testados durante 12 horas com uma velocidade espacial foi de 96 L.g-1.h-1, o carbono formado foi qualificado por DRX e espectroscopia Raman onde observou-se menor formação de carbono cristalino com grau de desordem de 1,29 para a amostra com maior quantidade de B2O3 e quantificado por análise termogravimétrica (TG) demonstrando que a inserção do B2O3 diminuiu em até 57,7 % a quantidade de carbono produzida. Os resultados indicam elevada estabilidade, melhoria na atividade e diminuição na deposição de coque nos catalisadores com os 3 componentes, a modelagem estatística mostra elevada correlação entre os componentes variados e o desempenho do catalisador, com o boro diminuindo consideravelmente a formação de coque e o cobalto conferindo atividade, bem como estabilidade em termos de sinterização, o modelo preditivo cubico especial proposto demonstra elevada significância estatística demonstrada pelo teste de Fisher com razão entre Fcalc e Ftab de 41,12.


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  • Dry reforming of methane (DRM) is a synthetic route for the production of syngas from a binary gas mixture with greenhouse gases (CH4 and CO2). This reaction has garnered significant academic interest due to it’s similarity to the production of synthesis gas from biogas reforming, which shares the same componentes, but with varying ratios of CH4 and CO2. The main challenge regarding this topic is the rapid deactivation of catalysts, primarily caused by the high production of inorganic carbon (coke) that encapsulates the active phase particles and hinders long-term conversion. In this regard, seven catalysts were planned, prepared, and evaluated following the established mixture design. These included one nickel (Ni) catalyst used as a standard, two boron trioxide (B2O3) promoted Ni catalysts, two bimetallic Ni-Cobalt (Co) catalysts, and two B2O3-promoted bimetallic catalysts, all supported on gamma-alumina. The support was synthesized using the microwave-assisted combustion method, employing urea as the fuel. The metals and non-metallic promoter were introduced by co-impregnation with insipid wetness, followed for a subsequent heat treatment at 550 °C for three hours. The catalysts were structurally characterized using X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis), field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Catalyst activation was carried out at 700 °C for one hour under a hydrogen (H2) flow. Catalytic tests were conducted in a fixed-bed catalytic unit coupled with a gas chromatograph. The materials were tested for 12 hours at a space velocity of 96 L·g-1·h-1. The formed carbon was characterized by XRD and Raman spectroscopy, which revealed lower formation of crystalline carbon with a disorder degree of 1.29 for the sample with a higher amount of B2O3. The carbon content was quantified using thermogravimetric analysis (TGA), demonstrating that the insertion of B2O3 reduced the carbon amount by up to 57.7%. The results indicate high stability, improved activity, and reduced coke deposition for the catalysts containing all three components. Statistical modeling shows a strong correlation between the varied components and catalyst performance, with boron significantly reducing coke formation and cobalt providing activity and stability in terms of sintering. The proposed special cubic predictive model demonstrates high statistical significance, as evidenced by the Fisher test with an Fcalc/Ftab ratio of 41.12.

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  • ANNE NATÁLIA ALMEIDA DE OLIVEIRA
  • Estudo fitoquímico e atividade antiofídica, in silico e in vitro, de saponinas e flavonoides de Bredemeyera floribunda.

  • Orientador : RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • LEANDRO DE SANTIS FERREIRA
  • SARAH DE SOUSA FERREIRA
  • Data: 05/10/2023

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  • Certas espécies de plantas são utilizadas popularmente para tratar acidentes com animais peçonhentos e seus estudos demonstram interesses do ponto de vista fitoquímico, e assim contribuindo para o isolamento e identificação de compostos biologicamente ativos. O gênero Bredemeyera, pertencente à família Polygalaceae, compreende espécies conhecida popularmente como “raiz de cobra” devido ao seu uso como antiofídico. Além de suas propriedades antiofídicas, também são conhecidas por suas propriedades expectorante, diurética e hipotensiva. O estudo cromatográfico da Bredemeyra floribunda realizado resultou  no isolamento de dois metabolitos secundários, o flavonoide rutina e a xantona, denominada 1,7-dihidroxi-3,4,8-trimetoxixantona e uma fração contendo uma mistura de duas saponinas. Diante tudo isto, temos como objetivo do estudo foi investigar o perfil fitoquímico do extrato hidroetanólico das raízes de B. floribunda utilizando a desreplicação por meio da cromatografia liquida de ultra eficiência, acoplada a espectrometria de massas (CLUE-MS)  e avaliar seus efeitos do extrato e substâncias isoladas contra as principais atividades enzimáticas da peçonha da serpente Bhotrops leucurus in vitro. A análise por CLUE-MS do extrato hidroetanólico das raízes Bredemeyera floribunda revelou que os flavonoides, xantonas e saponinas constituem classe de metabólitos secundários de maior relevância nos extratos. Para os estudos enzimáticos de inibição foram testados os extratos e substâncias previamente isoladas, para o   ensaio proteolítico foi observado que as proporções 1:25, 1:50, 1:75 e 1:100 (veneno:extrato, p/p) o extrato reduziu significativamente a atividade enzimática. A mesma forma foi evidenciada na atividade da fosfolipase, todas as proporções do extrato testado revelaram ser eficaz em inibir o efeito enzimático. No método da hialuronidase foi demonstrado que o extrato de demonstrou ser eficaz nas razões 1:10 e 1:25. Esses dados revelaram o potencial antiofídico dos extratos por inibir as principais atividades enzimáticas do veneno da serpente B. leucurus, demonstrando que ambos os extratos podem ser relevantes e promissores para o tratamento de picadas de serpente.


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  • Certain species of plants are popularly used to treat accidents with venomous animals and their studies demonstrate interest from the phytochemical point of view, thus contributing to the isolation and identification of biologically active compounds. The genus Bredemeyera, belonging to the Polygalaceae family, comprises species popularly known as "snake root" due to its use as an antivenom. In ad dition to their antivenom properties, they are also known for their expectorant, diuretic and hypotensive properties. The chromatographic study of Bredemeyra floribunda resulted in the isolation of two secondary metabolites, the flavonoid rutin and xanthone, called 1,7-dihydroxy-3,4,8- trimethoxyxanthone and a fraction containing a mixture of two saponins. In view of all this, the objective of this study was to investigate the phytochemical profile of the hydroethanolic extract of the roots of B. floribunda using dereplication through ultra-performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (CLUE-MS) and to evaluate its effects of extract and isolated substances against the main enzymatic  activities  of  the  venom  of  the  snake  Bhotrops  leucurus  in  vitro.  The  CLUE-MS  analysis  of  the  hydroethanolic  extract  of Bredemeyera floribunda roots revealed that flavonoids, xanthones and saponins constitute the most relevant class of secondary metabolites in the extracts. For the enzymatic inhibition studies, extracts and previously isolated substances were tested, for the proteolytic assay it was observed that the proportions 1:25, 1:50, 1:75 and 1:100 (poison:extract, w/w) the extract significantly reduced enzymatic activity. The same way was evidenced in the phospholipase activity, all proportions of the tested extract proved to be effective in inhibiting the enzymatic effect. In the hyaluronidase method, it was demonstrated that the extract was effective in ratios 1:10 and 1:25. These data revealed the antiophidic potential of the extracts by inhibiting the main enzymatic activities of the B. leucurus snake venom, demonstrating that both extracts can be relevant and promising for the treatment of snake bites.

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  • GABRIELA DA SILVA LEMOS
  • Estudo da conversão térmica e termocatalítica do óleo de licuri (Syagrus Coronata) utilizando KIT-6 para a obtenção de hidrocarbonetos renováveis

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • EDJANE FABIULA BURITI DA SILVA
  • FABÍOLA CORREIA DE CARVALHO
  • Data: 19/10/2023

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  • A utilização de combustíveis derivados de fontes fósseis tem ocasionado grandes desafios globais, sendo relevante o desenvolvimento de pesquisas em busca de recursos energéticos renováveis. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a potencialidade do óleo de licuri (Syagrus Coronata) para a obtenção de hidrocarbonetos renováveis a partir da sua conversão térmica e termocatalítica utilizando catalisadores do tipo KIT-6 suportados com níquel e molibdênio. Os catalisadores foram caracterizados por Difratometria de Raios-X (DRX), Análise Termogravimétrica (TGA), Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS). A partir da caracterização dos materiais, constatou-se que o KIT-6 apresentou estrutura bem ordenada e que se manteve inalterada após a impregnação dos metais ao suporte. Um estudo térmico e termocatalítico foi realizado através dos dados termogravimétricos obtidos nas razões de aquecimento de 10, 20, 30 e 40 °C/min, onde notou-se uma maior conversão quando a amostra é aquecida mais lentamente. Através do estudo cinético aplicando o modelo de Ozawa-Flynn-Wall (OFW) e Kissinger-Akahira-Sunose (KAS), verificou-se com base nos valores do coeficiente de correlação (R²) que o modelo KAS melhor se adequa ao processo de degradação térmica e termocatalítica do óleo de licuri. As amostras OL, OLK, OLKNi, OLKMo e OLKNiMo exibiram, respectivamente, médias de energia de ativação aparente (Ea) de 75,63; 102,49; 78,11; 85,57 e 122,11 KJ/mol. A partir desses resultados, verificou-se que a presença dos catalisadores levou a um aumento dos valores de Ea em relação ao ensaio térmico do óleo, sugerindo a ocorrência de reações de polimerização. Dessa forma, a avaliação dos produtos obtidos no processo de pirólise é importante no esclarecimento da atividade catalítica dos materiais.


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  • The use of fuels derived from fossil sources has caused major global challenges, and the development of research in search of renewable energy resources is relevant. Thus, the present work aims to evaluate the potential of licuri oil (Syagrus Coronata) to obtain renewable hydrocarbons from its thermal and thermocatalytic conversion using KIT-6 type catalysts supported with nickel and molybdenum. The catalysts were characterized by X-Ray Diffractometry (XRD), Thermogravimetric Analysis (TGA), Fourier Transform InfraRed spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM/EDS). From the characterization of the materials, it was verified that the KIT-6 presented a well-ordered structure and that it remained unchanged after the impregnation of the metals to the support. A thermal and thermocatalytic study was carried out using thermogravimetric data obtained at heating rates of 10, 20, 30 and 40 °C/min, where a greater conversion was noted when the sample was heated more slowly. Through the kinetic study applying the Ozawa-Flynn-Wall (OFW) and Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) model, it was verified based on the values of the correlation coefficient (R²) that the KAS model best suits the process of thermal and thermocatalytic degradation of licuri oil. The OL, OLK, OLKNi, OLKMo and OLKNiMo samples exhibited, respectively, average apparent activation energy (Ea) of 75.63; 102.49; 78.11; 85.57 and 122.11 KJ/mol. Based on these results, it was verified that the presence of catalysts led to an increase in Ea values in relation to the thermal test of the oil, suggesting the occurrence of polymerization reactions. Thus, the evaluation of the products obtained in the pyrolysis process is important in clarifying the catalytic activity of the materials.

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  • AMANDA MEDEIROS DE AZEVEDO
  • Descarboxilação fotocatalítica de ácidos graxos para produção de biocombustíveis drop-in.

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • LIVIA NUNES CAVALCANTI
  • NATALY ALBUQUERQUE DOS SANTOS
  • Data: 23/10/2023

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  • A crescente preocupação com a progressão dos efeitos do aquecimento global causado pela emissão de gases de efeito estufa (GEE) ao longo dos anos tem despertado o interesse em diversificar a matriz energética. Neste contexto, houve um crescimento na procura de produção de biocombustíveis drop-in, quimicamente idênticos aos combustíveis fósseis, de forma a reduzir a dependência de recursos não renováveis e mitigar as emissões de CO2. Para formar a mistura de hidrocarbonetos renováveis, compatível com a estrutura dos motores, as biomassas a serem utilizadas precisam passar por processos de desoxigenação, como os termocatalíticos. No entanto, as metodologias existentes apresentam algumas limitações operacionais como altas temperaturas, altas pressões de gás hidrogênio e a necessidade de reatores específicos. Nesse sentido, o presente trabalho propõe o desenvolvimento de um método fotocatalítico seletivo para desoxigenar ácidos graxos de óleos vegetais em condições amenas, utilizando um fotocatalisador orgânico, à temperatura ambiente, em um processo livre de metais e sem o uso de gás hidrogênio. Após a otimização das condições de reação realizada para um composto modelo, o ácido láurico (C12:0), componente majoritário de alguns óleos vegetais, obteve-se rendimentos de até 80% para a formação de undecano. Os parâmetros avaliados foram fotocalisador, transferidor de hidrogênio, base, suas respectivas estequiometrias, concentração da reação, fonte de luz, tempo reacional, além da realização dos experimentos controle. Posteriormente, o escopo reacional foi analisado ao aplicar a metodologia para outros ácidos graxos puros (ácidos cáprico, mirístico, palmítico, esteárico, oleico e linoleico), obtendo rendimentos de até 60% para estas espécies. Posteriormente, para avaliar a robustez do método, avaliou-se a descarboxilação de ácidos graxos bio derivados obtidos a partir da hidrólise de do óleo de Licuri comercial, o que resultou em uma conversão maior que 90% para com alta seletividade para os respectivos hidrocarbonetos. Dessa forma, este novo método surge como uma alternativa viável aos processos de desoxigenação existentes para produzir biocombustíveis drop-in de forma branda e com formação altamente seletiva de hidrocarbonetos Cn-1.


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  • The growing concern about the progression of the effects of global warming caused by greenhouse gas emissions (GHGs) over the years has sparked interest in diversifying the energy matrix. In this context, there has been an increase in the demand to produce drop-in biofuels, chemically identical to fossil fuels, to reduce dependence on non-renewable resources and mitigate CO2 emissions. To form a mixture of renewable hydrocarbons compatible with engine structures, the biomass to be used needs to undergo deoxygenation processes, such as thermo-catalytic ones. However, existing methodologies have some operational limitations such as high temperatures, high hydrogen gas pressures, and the need for specific reactors. In this sense, the present work proposes the development of a selective photocatalytic method for deoxygenating fatty acids from vegetable oils under mild conditions, using an organic photocatalyst, at room temperature, in a metal-free process without the use of hydrogen gas. After the optimization of the reaction conditions carried out for a model compound, lauric acid (C12:0), a major component of some vegetable oils, yields of up to 80% were obtained for the formation of undecane. The evaluated parameters included the photocatalyst, hydrogen transfer agent, base, their respective stoichiometries, reaction concentration, light source, reaction time, as well as the performance of control experiments. Subsequently, the reaction scope was analyzed by applying the methodology to other pure fatty acids (capric, myristic, palmitic, stearic, oleic, and linoleic acids), obtaining yields of up to 60% for these species. Furthermore, to assess the robustness of the method, the decarboxylation of bio-derived fatty acids obtained from the hydrolysis of commercial Licuri oil was evaluated, resulting in a conversion of over 90% with high selectivity for the respective hydrocarbons. Thus, this new method emerges as a viable alternative to existing deoxygenation processes for producing mild drop-in biofuels with highly selective formation of Cn-1 hydrocarbons.

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  • PEDRO FILIPE ALVES CHAVES DE QUEIROZ
  • ATIVAÇÃO MECANOQUÍMICA PARA OBTENÇÃO DA ZEÓLITA ZSM-5 HIERÁRQUICA E APLICAÇÃO NA PIRÓLISE DO PLÁSTICO

  • Orientador : VALTER JOSE FERNANDES JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VALTER JOSE FERNANDES JUNIOR
  • ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
  • FLORIVAL RODRIGUES DE CARVALHO
  • Data: 27/10/2023

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  • As zeólitas hierárquicas são materiais com uma combinação de microporos, mesoporos e macroporos para facilitar a difusão de moléculas volumosas, preservando as características da zeólita microporosa de origem. Solvente, calor e tempo são usados na síntese hidrotérmica, que é mais cara e produzem resíduos. Esta pesquisa visa evitar a síntese hidrotérmica usando a síntese mecanoquímica, através da técnica de moagem de bolas da zeólita NH4ZSM-5, livre de solvente, com co-templates: brometo de cetiltrimetilamônio (CTMABr) e brometo de tetrapropilamônio (TPABr). O tempo de moagem, diâmetro e quantidade de bolas e a escala de rotação foram otimizados para identificar as melhores condições operacionais do moinho de bolas (IKA ULTRA TURRAX TUBE DRIVE – UTTD), para ativação mecanoquímica da zeólita ZSM-5.  A análise de dados usando Difração de raios X (DRX), Infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia eletrônica de Varredura acoplada a Espectroscopia de dispersão de elétrons (MEV/EDS) mostraram as melhores condições do moinho de bolas: utilizando 15 bolas de aço com 6 mm de diâmetro, sem solvente e a análise textural por adsorção e dessorção de N2 revelaram que apenas cinco minutos são necessários para alterar significativamente a estrutura e a forma química, levando à reorganização via recristalização e novas ligações geradas pelos grupos silicatos e aluminatos dos catalisadores. Os dados de análise termogravimétrica das zeó litas mostraram a importância dos templates para o desenvolvimento de mesoporos intercristalinos. Os catalisadores modificados foram aplicados na pirólise do polipropileno e os produtos foram analisados por cromatografia a gás acoplado a espectrometria de massas (CG/EM). Foi observado que a zeólita ZSM-5 com ativação mecanoquímica produziu 94% em massa de compostos na faixa de hidrocarbonetos na faixa de C6  a C9, semelhantes a gasolina e diesel, com seletividade para compostos mono-aromáticos, evidenciando que o material obtido foi efetivo para produção de combustíveis sustentável de alto valor agregado a partir da conversão de plásticos.


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  • Hierarchical zeolites are materials with a combination of micropores, mesopores, and macropores designed to facilitate the diffusion of bulky molecules while maintaining the characteristics of the original microporous zeolite. Hydrotherma l synthesis employs solvent, heat, and time, resulting in higher costs and waste generation. Thus, this research aims to bypass hydrothermal synthesis by utilizing mechanochemical synthesis through the ball milling technique of NH4ZSM-5 zeolite, solvent-free, in conjunction with co-templates: cetyltrimethylammonium bromide (CTMABr) and tetrapropylammonium bromide (TPABr). The grinding time, diameter and number of balls and the rotation scale were optimized to identify the best operational conditions of the ball mill (IKA ULTRA TURRAX TUBE DRIVE – UTTD), for mechanochemical activation of the ZSM-5 zeolite. Data analysis involved X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy, and Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled with Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). These analyses revealed that the optimal conditions for the ball mill involved employing fifteen steel balls with 6 mm in diameter without the use of solvents. Textural Analysis (N2  Adsorption and Desorption) indicated that only five minutes were necessary to significantly alter the structure and chemical composition, resulting in reorganization through recrystallization and new bonds generated by the silicate and aluminate groups of the catalysts. Data from thermogravimetric analysis of zeolites underscored the importance of templates in intercrystalline mesopore development. The modified catalysts were applied in the pyrolysis of polypropylene and the products were analyzed by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC/MS). It was observed that the zeolite ZSM-5 with mechanochemical activation produced 94% by mass of compounds in the range of hydrocarbons in the range of C6 to C9, similar to gasoline and diesel, with selectivity for mono-aromatic compounds, showing that the material was obtained effective for the production of high value-added sustainable fuels from the conversion of plastics.

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  • JHONATAN FERREIRA CAMARA
  • Efeito do tiofeno nas propriedades de haletos de perovskitas livres de chumbo para células solares.

  • Orientador : DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • RODOLFO LUIZ BEZERRA DE ARAÚJO MEDEIROS
  • ÂNGELO ANDERSON SILVA DE OLIVEIRA
  • SILVIA LETICIA FERNANDES
  • Data: 08/11/2023

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  • O uso de combustíveis fósseis acarreta na liberação de gases de efeito estufa, prejudiciais ao ambiente, e por isso tem-se investido mais em energias renováveis, especificamente na energia solar por ser uma fonte limpa, sem ruído e abundante. Materiais de perovskitas são bons candidatos para serem utilizados no estudo da conversão de energia solar em elétrica por possuírem: ampla absorção de luz do espectro solar; versatilidade composicional, tolerância  a defeitos,  bem  como  fácil  processamento  e baixo  custo  quando  comparados  com  o  silício  utilizado  nos painéis  solares  comercialmente disponíveis. Portanto, essa dissertação teve proposito de investigar as propriedades da perovskita inorgânica, de fórmula Cs3Sb2I9  (CSbI), utilizando a molécula orgânica tiofeno (C4H4S) no preparo no pó, pelo método de antissolvente, com o propósito de verificar suas propriedades e preparar um dispositivo fotovoltaico por deposição por lâmina (doctor blade), utilizando solução de quitosana como dispersante para formação dos filmes para medir a capacidade desses materiais em convertes energia solar em energia elétrica. Ao produzir materiais de 0%, 9%, 17% e 34% (m/m) de tiofeno [(CSbI_9), (CSbI_17) e (CSbI_34)], o aditivo possibilitou melhoria da cristalinidade, bem como supressão de fases secundárias, sendo elucidado a mesma fase cristalográfica; promoveu a alteração do bandgap (2,23 eV, 2,00 eV, 1,95 eV e 2,35 eV); provocou modificações sutis na morfologia do precipitado – de placas hexagonais grosseiras para partículas menores em formato de agulhas e folhas, com grau de aglomeração mais atenuado. Estudos complementares de EDS confirmam o perfil para a perovskita em questão, não elucidando componentes do tiofeno (no caso, enxofre) permitindo compreender que não há presença do aditivo pós síntese. A espectroscopia RAMAN apresentou o mesmo perfil de espalhamento para as amostras, onde a amostra CSbI_9 apresentou menor intensidade de espalhamento, ressaltando a menor quantidade de armadilhas por fônons. Ao construir uma microcélula de configuração FTO/TiO2/Perovskita/NiOx/Ag, um PCE de 0,42% foi obtido para a perovskita aditivada em 9% (Voc: 0,059V; Isc=0,27mA e FF=19,37%), sendo o melhor resultado frente a 0,19% com a perovskita com 17% e 0.06% com 0% de tiofeno. O gap reduzido e menor estado de armadilhas pelo efeito elétron-fônon fizeram que CSbI_9 fosse o melhor dispositivo construído. Os resultados apresentam perspectivas para o estudo de aditivos na modulação de propriedades de materiais inorgânicos para células solares bem como a busca de utilização de novos métodos de deposição de filmes finos.


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  • The use of fossil fuels results in the release of greenhouse gases, detrimental to the environment. Hence, there has been increased investment in renewable energies, specifically in solar energy, as it is a clean, noise-free, and abundant source. Perovskite materials are promising candidates for the study of solar energy conversion into electricity due to their wide absorption of solar spectrum light, compositional versatility, defect tolerance, ease of processing, and lower cost compared to silicon used in commercially available solar panels. Therefore, this dissertation aimed to investigate the properties of inorganic perovskite Cs3Sb2I9  (CSbI) using the organic molecule thiophene (C4H4S) in the powder preparation via the anti-solvent method. The purpose was to examine its properties and prepare a photovoltaic device by doctor blade deposition, using a chitosan solution as a dispersant to form films, measuring the capability of these materials to convert solar energy into electrical energy. By producing materials with 0%, 9%, 17%, and 34% (m/m) of thiophene [(CSbI_9), (CSbI_17), and (CSbI_34)], the additive improved crystallinity, suppressed secondary phases, and elucidated the same crystallographic phase. It induced changes in the bandgap (2.23 eV, 2.00 eV, 1.95 eV, and 2.35 eV) and subtle modifications in the precipitate morphology, transitioning from coarse hexagonal plates to smaller needle and leaf-shaped particles with reduced agglomeration. Complementary EDS studies confirmed the profile for the perovskite in  question,  without  revealing  thiophene  components  (in  this  case,  sulfur),  indicating  the absence of  the  additive post-synthesis.  Raman spectroscopy exhibited the same scattering profile for the samples, with sample CSbI_9 showing lower scattering intensity, indicating fewer phonon trap sites. When constructing a microcell with the FTO/TiO2/Perovskite/NiOx/Ag configuration, a power conversion efficiency (PCE) of 0.42% was achieved for the perovskite doped with 9% (Voc: 0.059V; Isc=0.27mA, and FF=19.37%). This was the best result compared to 0.19% with the perovskite containing 17% and 0.06% with 0% thiophene. The reduced gap and fewer phonon trap states due to the electron-phonon effect made CSbI_9 the best-constructed device. The results offer perspectives for the study of additives in modulating the properties of inorganic materials for solar cells and exploring new methods for thin film deposition.

Teses
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  • BRUNA LUIZA BATISTA DE LIMA
  • Carboximetilcelulose Hidrofobicamente Modificada E Sua Aplicabilidade Em Fluidos De Perfuração.

  • Orientador : ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA DA SILVA MAIA
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • LISZT YELTSIN COUTINHO MADRUGA
  • MARCOS ANTONIO VILLETTI
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • Data: 10/01/2023

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  • Os polímeros extraídos de fontes renováveis, como os polissacarídeos, têm atraindo interesse cada vez maior da academia e da indústria, com o intuito de obter aditivos aplicáveis em formulações diversas. Na indústria do petróleo, em especial, o desenvolvimento de novos fluidos de perfuração que possuam características similares aos fluidos de perfuração sintéticos convencionais, mas que atendam às exigências ambientais, vem atraindo a atenção de pesquisadores. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo a obtenção e caracterização de carboximetilcelulose (CMC) hidrofobicamente modificada e a avalição do seu potencial de aplicação em fluidos de perfuração não-aquosos, à base de olefina, como modificadores reológicos. A obtenção dos produtos foi feita a partir da reação entre os grupos ácido carboxílico da CMC e amina da dodecilamina, via acoplamento por carbodiimida, com ou sem a presença de catalisador. Os materiais foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho, teste de solubilidade, espalhamento de luz dinâmico (DLS) e medidas reológicas. Os espectros no infravermelho dos derivados apresentaram banda de amida, comprovando que houve a reação de amidação. Através do teste solubilidade, foi observado que os derivados de CMC, diferentemente do precursor, apresentaram turbidez em água, em função dos grupos hidrofóbicos inseridos nas cadeias de CMC, que se associam como forma de proteção ao ambiente polar. Esse comportamento resultou em maiores valores de diâmetro para os derivados em água, como observado por DLS. As medidas reológicas em água também corroboraram com os dados de DLS, sendo a viscosidade dos derivados maior que à da CMC. A adição de sal ao meio aquoso resultou em viscosidades ainda maiores para os produtos. Entretanto, a quantidade de grupos hidrofóbicos inserida nas cadeias de CMC ainda não foi suficiente para tornar os produtos solúveis em solvente apolar.


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  • Polymers extracted from renewable sources, such as polysaccharides, have attracted increasing interest of academy and industry, in order to obtain additives applicable in different formulations. In the petroleum industry, in particular, the development of new drilling fluids with characteristics similar to those of conventional synthetic drilling fluids, but that attend to environmental requirements, has been attracting the attention of researchers. In this sense, this work has as objective to obtain and characterize hydrophobically modified carboxymethylcellulose (CMC) and to evaluate its potential for application in non-aqueous drilling fluids based on olefin, as rheological modifiers. The products were obtained from the reaction between the carboxylic acid groups of CMC and the amine from dodecylamine, via carbodiimide coupling, with or without the presence of a catalyst. The materials were characterized by spectroscopy in the infrared region (FTIR), solubility tests, dynamic light scattering (DLS) and rheological measurements. The FTIR spectra of the derivatives showed an amide band, proving that the reaction occurred. Through the solubility tests, it was observed that the CMC derivatives, unlike the precursor, showed turbidity in water, due to the hydrophobic groups inserted onto the CMC chains, which associate as a way of protection from the polar environment. This behavior resulted in higher diameter values for the derivatives in water, as observed by DLS. The rheological measurements in water also corroborated with the DLS data, as the viscosity of the derivatives was higher than that of CMC. The addition of salt to the aqueous medium resulted in even higher viscosities for the products. However, the number of hydrophobic groups inserted onto the CMC chains has not yet been enough to make the products soluble in a nonpolar solvent.

2
  • RAFAEL CHAVES LIMA
  • Modificações Estruturais em Sólidos Lamelares para a Obtenção de Catalisadores contendo alumínio, titânio ou nióbio.

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON JOEL SCHWANKE
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • CHRISTIAN WITTEE LOPES
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • VERA R. LEOPOLDO CONSTANTINO
  • Data: 19/01/2023

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  • Os sólidos lamelares magadiita e Na-RUB-18, bem como o hexaniobato de potássio foram sintetizados por rota hidrotérmica e modificados por diferentes metodologias visando processos de substituição de isomórfica e de pilarização a fim de gerar novos potenciais catalisadores. Os materiais foram caracterizados por diversas técnicas, quais sejam DRX, análise elementar por ICP-OES e CHN, espetroscopias FTIR, NIR, DRUV-Vis, Raman, 29Si e 27Al RMN em estado sólido, adsorção-dessorção de N2 e de CO2, MEV, EDS e MET. Substituições isomórficas de Al, Ti e Nb foram realizadas em magadiita levando a diferentes coordenações dos sítios metálicos. Algumas metodologias de inserção de Al também promoveram a formação de materiais zeolíticos de topologia MOR e GIS como impurezas ou a transição da fase magadiita para a fase de zeólita mordenita. Os três sólidos foram submetidos a diferentes testes de pilarização. Os materiais foram previamente expandidos e foi verificado que cada um interage de modo diferente com o agente expansor. Magadiita foi pilarizada com pilares puramente silícicos e mistos de Si e Al, Ti ou Nb, os quais também apresentaram sítios tetra, penta e hexacoordenados. Verificou-se que, para ambos os processos envolvendo os metais, os métodos que promoveram melhor homogeneização e retardaram as reações de hidrólise tenderam a produzir sólidos com mais sítios tetracoordenados para Al e Ti e pentacoordenados para Nb. RUB-18 foi pilarizado com sílica levando a um grande incremento nas suas propriedades texturais, um pouco diferentes do exibido por magadiita. Finalmente, hexaniobato de potássio também foi submetido com êxito à pilarização, gerando um novo material micro-mesoporoso, o qual apresenta lamelas duplas pilarizadas. Para os materiais obtidos, foram sugeridas algumas reações de aplicação catalítica.


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  • The layered solids Magadiite, Na-RUB-18, and potassium hexaniobate were hydrothermally synthesized and modified by many methodologies aiming isomorphous substitution and pillaring processes in order to generate potential catalysts. The materials were characterized by different techniques, namely, XRD, elemental analysis by ICP-OES and CHN, FTIR, NIR, DRUV-Vis, Raman spectroscopies, Solid-state MAS  29Si and 27Al NMR, N2 and CO2 physisorption, and FEG-SEM and TEM microscopies. Isomorphous substitutions with Al, Ti and Nb were carried out in the magadiite leading to various coordination sites. Also, some these procedures led to MOR and GIS topologies zeolite crystallization. For pillaring processes, the lamellar solids were previously swollen and verified that each one interacts differently with the intercalant agent. Magadiite was pillaring with pure silica and Al, Ti, and Nb mixed pillars, which present tetra-, penta-, and hexacoordination sites. It was found that to the processes involved metals the methods that promote a better homogenization and delayed the hydrolysis reactions tend to give more tetracoordinated Al and Ti sites, and pentacoordinated Nb sites. Na-RUB-18 was pillared with pure silica pillars and his textural properties were slightly different to the magadiite. Potassium hexaniobate was successfully submitted to silica pillaring giving a new porous double layered pillared material. To the obtained materials were suggested some catalytic reactions.

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  • DANIELLE LOBO MONTENEGRO
  • Caracterização e previsão de adsorção em materiais microporosos heterogêneos.

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ANDERSON DOS REIS ALBUQUERQUE
  • DAVI SERRADELLA VIEIRA
  • PEDRO FELIPE GADELHA SILVINO
  • DANIEL VASCONCELOS GONÇALVES
  • JOSÉ CARLOS ALEXANDRE DE OLIVEIRA
  • Data: 24/01/2023

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  • A simulação molecular é uma ferramenta poderosa para prever a adsorção de gases e para caracterizar materiais microporosos. As isotermas de adsorção foram calculadas usando o método de Monte Carlo aplicado ao ensamble Grande Canônico. Novo kernel de isotermas de N2 em γ-alumina e de SO2 em carbono ativado foram apresentados com diferentes tamanhos de poros para caracterizar a faixa de microporos da γ-alumina e para prever a adsorção de SO2  em materiais carbonáceos. A distribuição de tamanho de poros representativos da γ-alumina e do carbono ativado foram calculadas com isotermas de N2 a 77K. Uma caracterização complementar dos carbonos C141 e WV1050 foi obtida com isotermas de CO2 a 273 K. A coleção de isotermas de N2 em slit pores de γ-alumina apresentou um melhor desempenho na descrição da isoterma experimental de N2 do que os modelos baseados em poros cilíndricos, confirmando as evidências experimentais sobre a natureza morfológica da γ-alumina. Duas amostras de γ-alumina foram investigadas e observamos que 12 a 22% do volume total consiste em microporos, que não são caracterizados adequadamente com as aproximações do kernel cilíndrico. Pela primeira vez na literatura, o modelo rMD foi usado para predizer isotermas de adsorção de gases. As isotermas simuladas obtidas para o modelo de poros heterogêneos estão de acordo com os dados experiementais e reproduziram de forma satisfatória a adsorção de SO2 a 298 K nos carbonos ativados C141 e WV1050. O aprimoramento da previsão de caracterização deve melhorar o design de materiais microporosos adequados para diferentes aplicações de catálise e adsorção e a previsão de isotermas de adsorção de gases tóxicos, como SO2, em carbono amorfo por meio de técnicas de simulação molecular ajudará os pesquisadores, que trabalham com adsorção sob condições operacionais críticas, a projetar materiais adsorventes adequados para diferentes processos sem a necessidade de realizar testes experimentais laboriosos.


  • Mostrar Abstract
  • Molecular simulation is a powerful tool to predict gas adsorption and to characterize microporous materials. The isotherms were calculated by applying the Monte Carlo method in the grand canonical ensemble. A new kernel of N2  isotherms in γ-alumina and SO2  isotherms in activated carbons were present with different pores sizes, dedicated to the characterization of the micropore range of γ-alumina and to predict SO2 adsorption in carbonaceous materials. The representative pore size distribution of γ-alumina and activated carbons samples were calculated with N2 isotherms at 77 K. A complementary characterization of C141 and WV1050 carbons were obtained with CO2 isotherms at 273 K. N2 kernel in slit-pore of γ-alumina presented a better performance in the description of the experimental N2 isotherm than the models based on cylindrical pores, confirming experimental evidence of γ-alumina morphology. Two γ-alumina samples are investigated, and we observe that 12 to 22% of the total volume consists of micropores that are not adequately characterized with approximate cylindrical kernels. For the first time in the literature, the rMD model is used to predict gas adsorption isotherms. The simulated isotherms obtained for the heterogeneous pore model agree with the experimental data and satisfactorily reproduced the adsorption of SO2 at 298 K C141 and WV1050 activated carbons. The enhancement of the characterization prediction should improve the design of suitable microporous materials for different catalysis and adsorption applications and the prediction of toxic gas adsorption isotherms, like SO2, in amorphous carbon through molecular simulation techniques should help researchers who work with adsorption under critical operational conditions to design suitable adsorbent materials for different processes without the need to carry out laborious experimental tests.

4
  • ANDRÉ HERCULANO DE OLIVEIRA
  • Síntese e estudo das propriedades termo-ópticas de materiais moleculares macios derivados de N-heterociclos aromáticos aplicados aos cristais líquidos.

  • Orientador : FABRICIO GAVA MENEZES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARD WESTPHAL
  • FABIO DA SILVA MIRANDA
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • LIVIA NUNES CAVALCANTI
  • MIGUEL ANGELO FONSECA DE SOUZA
  • RODRIGO CRISTIANO
  • Data: 30/01/2023

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  • Nas últimas décadas, os materiais orgânicos funcionais têm contribuído com o avanço no desenvolvimento de dispositivos eletrônicos. Neste contexto, os cristais líquidos têm sido amplamente empregados em telas e mostradores de televisores e computadores, utilizados como sensores, dentre outros. Em nível molecular, os cristais líquidos são compostos por um núcleo rígido, muitas vezes de natureza (hetero)aromática, e unidades periféricas flexíveis, comumente cadeias alifáticas alongadas. Tal combinação estrutural faz com que estes materiais adquiram uma organização supramolecular capaz de gerar uma mesofase, o estado líquido-cristalino, caracterizado por propriedades simultâneas de sólidos e líquidos, tais como birrefringência e fluidez, respectivamente. Na busca por novos mesógenos contendo sistemas heterociclos nitrogenados aromáticos como núcleo rígido, o presente trabalho relata a síntese de três novos derivados de [4-(1H-imidazo[4,5-f][1,10]fenantrolin-2-il)]fenol (38) e de nove novos derivados de 2-fenil-1H-benzo[d]imidazole (50), que foram obtidos com bons rendimentos, devidamente caracterizados por espectroscopia de IV, RMN de 1H e RMN de 13C, e que tiveram suas propriedades térmicas avaliadas por MOLP e DSC. O efeito da cadeia alquílica nas propriedades térmicas de derivados de 38 foi avaliado a partir de compostos N,O-dialquilados. Foi observado que a presença de duas cadeias alquílicas em 39b e 39c, com 10 e 12 átomos de carbono, respectivamente, induzem a formação de mesofases do tipo SmX sob aquecimento, entre 0,67-157 oC e 23-130 oC. Diferentemente, o composto 39a, contendo unidades octílicas, apresentou passagem direta do estado sólido para o líquido isotrópico (em 108 oC), o que pode ser relacionado à maior força de interação entre os núcleos heteroaromáticos. Os derivados de 50 avaliados foram divididos em três grupos distintos. Os dois primeiros grupos são caracterizados pela presença de um átomo de cloro no núcleo benzimidazólico, além de uma ou duas cadeias alcóxi (8, 10 e 12 átomos de carbono) no anel 2-fenílico (48a-48c e 47a-47b, respetivamente). A terceira série benzimidazólica (43a-43c) é caracterizada como derivados de 4-(1H-benzo[d]imidazol-2-il)-2-metoxifenol esterificados a partir das reações com ácidos 4-alcoxibenzóicos apropriados (8, 10 e 12 átomos de carbono). Todos os compostos da série 48a-48c e 47a-47c apresentaram mesofase, todas caracterizadas como SmX. Os compostos da série 48 apresentaram faixas de comportamento líquido cristalino a partir de 79-91 oC até 128-151 oC, sendo os valores maiores para as cadeias octílicas. As mesofases para a série 47 ocorreram a partir de 47-48 oC até 121-132 oC, e o início a menores temperaturas e em relação à série 48 está coerente com o aumento do número de cadeias alcóxi. Por fim, os compostos esterificados da série 43, a princípio,  não se comportaram como cristais líquidos. Em resumo, no presente trabalho, nove dos doze compostos finais propostos apresentaram comportamento líquido cristalino, destacando-se os baixos valores de transição de fase e amplas faixas de mesofase. Enquanto para a série 39, as interações intermoleculares envolvem empacotamento-π e forças de Van der Waals, os compostos das séries benzimidazólicas devem apresentar ainda associações supramoleculares baseadas em ligações de hidrogênio, as quais serão devidamente investigadas. Os resultados obtidos se traduzem em um importante avanço para o desenvolvimento de materiais moleculares avançados, notadamente cristais líquidos.


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  • In the last decades, functional organic materials have contributed greatly to the advance of electronic devices. In this context, liquid crystals have been broadly employed as screens and displays components in televisions and computers, as sensors, amongst others. At molecular level, liquid crystal are characterized by a rigid nucleus, usually from (hetero)aromatic nature, surrounded by flexible units, usually aliphatic long chains. Such structural features lead to supramolecular organizations able to induce mesophase, the crystal liquid state, characterized by simultaneous solid and liquid properties, such as birefringence and fluidity, respectively. In the search of new N- heterocycle-based mesogens, this work presents the synthesis of three [4-(1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthrolin-2-yl)]phenol (38) and nine 2-phenyl-1H-benzo[d]imidazole (50) derivatives, which were obtained in good yields and properly characterized by IR, 1H NMR and 13C spectroscopies, and had their thermal properties evaluated by POM and DSC. The effect of aliphatic chains in thermal properties of N,O-dialkylated 38 derivatives indicated that decyl and dodecyl chains, 39b and 39c, respectively, induce to SmX mesophase formation under heating, at 0,67-157 oC e 23-130 oC. On the other hand, compound 39a presented a direct transition from crystal to isotropic liquid phases at 108 oC, which may be due to higher attractive interaction between heteroaromatic cores. The derivatives from 50 molecular system were divided into three groups. Two of them were structurally characterized by the presence of chlorine atom in the benzimidazole moiety besides one or two alkoxy chains (8, 10 and 12 carbon atoms)  in the 2-phenyl ring (48a-48c e 47a-47b, respectively). The third benzimidazolic series (43a-43c) is characterized as esterified 4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)-2-methoxyphenol obtained from reactions with appropriated 4-alkoxybenzoic acids (8, 10 and 12 carbons atoms). All compounds from the first two series, 48a-48c and 47a-47c, presented SmX mesophases. The mesogens derived from 48 presented liquid crystal behavior, with temperatures ranging from 79-91 oC to 128-151 oC, being higher values obtained for the octyl derivatives. Mesophases for 47a-47c  were found from 47-48 oC to 121-132 oC, and lower temperature transitions compared to compounds derived from 48 are coherent to more alkoxy chains. Lastly, at first, esterified derivatives 43 didi not present liquid crystal property. In summary, nine from twelve final compounds herein reported were found to present liquid crystal behavior, including notable low temperature transition and broad mesophase ranges. While for imidazo-phenanthroline derivatives, intermolecular associations are based on π-stacking and Van der Waals interactions, hydrogen bonding must contribute to the intermolecular association of the benzimidazolic derivatives. These results represent a relevant advance for the development of advanced molecular materials, notably liquid crystals.

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  • SUEILHA FERREIRA DE ANDRADE DE PAULA
  • PIRÓLISE- CG/MS DE SPIRULINA PLATENSIS: AVALIAÇÃO DE BIOMASSAS CULTIVADAS SOB CONDIÇÕES AUTOTRÓFICAS E MIXOTRÓFICAS.

  • Orientador : RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CRISTIANE FRANCISCA DA COSTA SASSI
  • JANDUIR EGITO DA SILVA
  • MARIA DE FATIMA VITORIA DE MOURA
  • POLLYANA SOUZA CASTRO
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • Data: 30/01/2023

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  • Microalgas são microrganismos autotróficos e fixadores de CO2 com grande potencial para produzir biocombustíveis de forma sustentável, porém o gargalo encontra-se no alto custo para obtenção de biomassa. O crescimento mixotrófico tem se apresentado como uma alternativa para alcançar a sustentabilidade econômica e ambiental. A biomassa utilizada neste trabalho é oriunda de cultivo autotrófico e mixotrófico de S. platensis cultivada respectivamente em meio de controle (Zarrouk) e com adição do soro do queijo em diferentes concentrações, 2,5 (M2,5), 5,0 (M5) e 10,0% (M10), e foi cedida por Pereira [19] para a realização da caracterização das biomassas através da Análise Elementar e poder calorífico. Além disso, foi avaliada a estabilidade térmica das mesmas usando a análise térmica através da termogravimetria e a micropirólise (Py-CG/MS) rápida nas temperaturas de 450, 550 e 650 °C na avaliação de produção de compostos voláteis. A pirólise das biomassas obtidas nos cultivos autotróficos e mixotrófico, foi realizada com a finalidade de obter bio-óleo e produtos químicos valiosos, Devido a influência do meio de cultura, as biomassas usadas neste estudo apresentam diferentes composições bioquímicas e isto foi observado nos resultados obtidos do poder calorífico, TGA e compostos voláteis avaliados por Py-GC/MS a 450°C, 550°C e 650°C. A partir dos resultados obtidos por termogravimetria foi possível observar que os processos de perda de massa, de todas as biomassas do nosso estudo, ocorreram de forma semelhantes. Já por pirólise, tivemos que a amostra M10 por possuir menor teor de proteínas, formou menor quantidade de compostos nitrogenados por pirólise em todas as temperaturas avaliadas. Houve redução de 43,8% (450º), 45,6% (550ºC) e 23,8% (650ºC) na formação de compostos nitrogenados em relação à amostra A. Além disso, a temperatura também mostrou um efeito considerável na formação de compostos voláteis. Os maiores rendimentos de compostos nitrogenados, fenóis e hidrocarbonetos aromáticos e não aromáticos foram observados a 650ºC. Os compostos oxigenados e contendo N e O diminuíram com o aumento da temperatura. Hidrocarbonetos como tolueno, heptadecano e heneicosano foram produzidos pela pirólise de S. platensis. Sendo assim, essas biomassas usadas neste estudo mostraram-se atrativa para a produção de bio-óleo de alta qualidade e produtos químicos valiosos, sendo necessário uma atualização em relação ao teor de compostos nitrogenados, através da manipulação das condições de crescimento e temperatura do processo de pirólise.


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  • Microalgae are autotrophic microorganisms that fix CO2 with great potential to produce biofuels in a sustainable way, but the bottleneck is the high cost of obtaining biomass. Mixotrophic growth has been presented as an alternative to achieve economic and environmental sustainability. The biomass used in this work comes from autotrophic and mixotrophic cultivation of S. platensis grown respectively in control medium (Zarrouk) and with the addition of cheese whey at different concentrations, 2.5 (M2.5), 5.0 (M5) and 10.0% (M10), and was provided by Pereira [19] to carry out the characterization of biomasses through Elementary Analysis and calorific value. In addition, their thermal stability was evaluated using thermal analysis through thermogravimetry and fast micropyrolysis (Py-CG/MS) at temperatures of 450 °C, 550 C°C and 650 °C in the evaluation of the production of volatile compounds. The pyrolysis of the biomasses obtained in the autotrophic and mixotrophic cultures, was carried out with the purpose of obtaining bio-oil and valuable chemical products. Due to the influence of the culture medium, the biomasses used in this study present different biochemical compositions and this was observed in the obtained results of calorific value, TGA and volatile compounds evaluated by Py-GC/MS at 450°C, 550°C and 650°C. From the results obtained by thermogravimetry, it was possible to observe that the mass loss processes of all the biomasses in our study occurred in a similar way. As for pyrolysis, we had that the M10 sample, due to its lower protein content, formed a smaller amount of nitrogenous compounds by pyrolysis at all evaluated temperatures. There was a reduction of 43.8% (450º), 45.6% (550ºC) and 23.8% (650ºC) in the formation of nitrogenous compounds in relation to sample A. In addition, the temperature also showed a considerable effect on the formation of volatile compounds. The highest yields of nitrogenous compounds, phenols and aromatic and non-aromatic hydrocarbons were observed at 650ºC. Oxygenated and N and O-containing compounds decreased with increasing temperature. Hydrocarbons such as toluene, heptadecane and heneicosan were produced by pyrolysis of S. platensis. Therefore, these biomasses used in this study proved to be attractive for the production of high quality bio-oil and valuable chemicals, requiring an update regarding the content of nitrogenous compounds, through manipulation of growth conditions and process temperature of pyrolysis.

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  • RICARDO FERNANDES DOS SANTOS
  • Bioespectroscopia de fluorescência em matriz de excitação-emissão (EEM) combinada com algoritmos de classificação de 2ª ordem para o diagnóstico da doença de Alzheimer.

  • Orientador : KASSIO MICHELL GOMES DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDGAR PERIN MORAES
  • HECTOR CASIMIRO GOICOECHEA
  • KASSIO MICHELL GOMES DE LIMA
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MÁRCIO JOSÉ COELHO DE PONTES
  • Data: 30/01/2023

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  • A doença de Alzheimer (DA) é uma doença neurodegenerativa responsável por quase 70% dos casos de demência. A demência, por sua vez, é a 7ª maior causa de morte no mundo. Nos últimos anos ocorreram avanços significativos em pesquisas para identificar a DA, entretanto os métodos tradicionalmente utilizados para  diagnóstico  permanecem  invasivos,  demorados  e  caros.  Estudos  com  técnicas  bioespectroscópicas  combinadas  com  quimiometria  mostraram  resultados promissores no diagnóstico da DA, com a possibilidade de oferecer um método minimamente invasivo, rápido e barato. Esta tese apresenta uma nova abordagem metodológica para o diagnóstico da AD através da análise de plasma sanguíneo de 230 indivíduos (83 DA e 147 controles saudáveis) por fluorescência em matriz de excitação-emissão combinada a algoritmos de classificação de segunda ordem. Os modelos de classificação foram validados através do cálculo de figuras de mérito comumente utilizadas em estudos clínicos (sensibilidade, especificidade e acurácia) e figuras de mérito que levam em consideração o desequilíbrio amostral e o poder discriminatório dos modelos (F2 – score (F2), Coeficiente de correlação de Matthews (MCC) e eficácia do teste (δ)). Os modelos de classificação performados neste estudo foram Análise de Fatores Paralelos com Análise Discriminante Quadrática (PARAFAC-QDA) e Tucker3 – QDA. O modelo PARAFAC – QDA obteve 83.33% de sensibilidade, 100% de especificidade e 86.21% de F2. Enquanto o modelo Tucker3- QDA obteve 91.67% de sensibilidade, 95.45% de especificidade e 91.67% de F2. Ambos os modelos apresentaram alto desempenho geral com 94,12% de acurácia e 0,87 MCC. Os classificadores também apresentaram alta eficácia com os scores médios das classes separados por três ou mais desvios-padrão. Os valores de comprimento de onda de ambos os perfis de loadings dos modelos foram usados para sugerir potenciais biomarcadores plasmáticos da DA. Estudos futuros podem correlacionar esses comprimentos de onda e os perfis espectrais do PARAFAC com biomarcadores plasmáticos da DA e confirmar ou não nossa sugestão. Os resultados alcançados com a nova abordagem metodológica proposta apontam para um método baseado em sangue e de alta performance para diagnóstico/triagem da doença de Alzheimer. Este método possui as vantagens de ser minimamente invasivo, rápido, barato, não-destrutivo e sem rótulos. Além disso, requer uma pequena alíquota de plasma sanguíneo e é realizado em um equipamento de fácil operação.


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  • Alzheimer’s disease (AD) is a neurodegenerative disease responsible for almost 70% of cases of dementia. Dementia, in turn, is the 7th leading cause of death in the world. In recent years there have been significant advances in research to identify AD, however, the methods traditionally used for diagnosis remain invasive, time-consuming, and expensive. Studies with biospectroscopic techniques combined with chemometrics have shown promising results in AD diagnosis, with the possibility of offering a minimally invasive, rapid, and inexpensive method. This thesis presents a new methodological approach for the diagnosis of AD through the analysis of blood plasma from 230 subjects (83 AD and 147 healthy controls) by excitation-emission matrix (EEM) fluorescence spectroscopy combined with second- order classification algorithms. The classification models were validated through the calculation of figures of merit commonly used in clinical studies (sensitivity, specificity and accuracy) and figures of merit that take into account the sample unbalance and the discriminatory power of the models (F2 - score (F2), Matthews correlation coefficient (MCC) and test effectiveness (δ)). The classification models performed in this study were Parallel Factors Analysis with Quadratic Discriminant Analysis (PARAFAC-QDA) and Tucker3 – QDA. The PARAFAC – QDA model obtained 83.33% sensitivity, 100% specificity and 86.21% F2. While the Tucker3- QDA model obtained 91.67% sensitivity, 95.45% specificity and 91.67% F2. Both models showed high overall performance with 94.12% accuracy and 0.87 MCC. The classifiers also showed high efficiency with the mean scores of the classes separated by three or more standard deviations. The wavelength values from both loading profiles of models were used to suggest potential plasma AD biomarkers. Future studies may correlate these wavelengths and the PARAFAC spectral profiles with plasma AD biomarkers and confirm or not our suggestion. The results achieved with the proposed new methodological approach point to a high-performance, blood-based method for the diagnosis/screening of Alzheimer's disease. This method has the advantages of being minimally invasive, fast, inexpensive, non-destructive, and label-free. In addition, it requires a small aliquot of blood plasma and is performed in easy-to-operate equipment.

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  • GLENDA CRISTINA DA SILVA LOPES
  • SÍNTESE MECANOQUÍMICA DE ZEÓLITA LTA A PARTIR DO CAULIM.

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • ISABEL DIAZ CARRETERO
  • LINDIANE BIESEKI
  • LINDOVAL DOMICIANO FERNANDES
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • Data: 31/01/2023

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  • Devido às limitações nos processos tradicionais de síntese de zeólitas, a busca por métodos novos e aprimorados continua sendo um tema de relevância acadêmica e industrial.  As técnicas de síntese sem o uso de solventes apresentam como vantagem a possibilidade de ser um processo mais sustentável, além do alto rendimento na formação do produto. Nesse caminho, a mecanoquímica tem sido uma abordagem em crescimento e permite reduzir o processo a uma única etapa. O moinho de bolas é um equipamento propício para execução da mecanoquímica. A moagem por bolas é um método simples, reprodutível e ecológico para a conversão de materiais a tamanhos nanométricos e foi reconhecida como um método eficiente para a otimização das propriedades de materiais em pó. Foi realizado o estudo e síntese de materiais zeolíticos através da moagem. O primeiro estudo abordou a moagem de três diferentes tipos de caulim, variando velocidade e tempo de moagem, visando aplicação como fonte de silício e alumínio na síntese da zeólita LTA. O segundo estudo abordou a síntese da zeólita LTA com caulim calcinado e com caulim moído variando a velocidade, tempo de moagem e o tempo de síntese. O terceiro e quarto estudo abordaram a síntese da zeólita LTA com caulim sem pré-tratamento moído juntamente com os reagentes secos e a síntese de zeólita LTA a partir de caulim sem pré-tratamento moído juntamente com os reagentes secos e uma alíquota de água, respectivamente, variando a velocidade, o tempo de moagem e o tempo de síntese. Os materiais obtidos foram caracterizados por DRX e FRX. No processo de moagem, a rotação de 600 rpm por 60 minutos foi selecionada como a mais eficiente para a amorfização do caulim, dentre as condições estudas. A rotação de 400 rpm por 30 minutos foi selecionada como o parâmetro mais brando no qual variações nos caulins foram percebidas. As sínteses foram realizadas empregando os caulins moído por 30 e 60 minutos com velocidade de rotação de 400 e  600 rpm. As sínteses realizadas pela mistura de reagentes diretamente no moinho de bolas utilizaram as mesmas condições de tempo e velocidade usados nos experimentos de moagem do caulim. A condição de calcinação empregada não foi suficiente para a amorfização completa de todos os caulins estudados. O aumento da velocidade e tempo de moagem influencia a maior formação da zeólita LTA. A síntese realizada pela mistura dos reagentes secos diretamente no moinho influencia positivamente na formação da zeólita LTA, sendo essa obtida em menores condições de velocidade e tempo de moagem.


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  • Due to limitations in traditional zeolite synthesis processes, the search for new and improved methods remains a topic of academic and industrial relevance. Solvent-free synthesis techniques have the advantage of being a more sustainable process, in addition to the high yield in product formation. In this way, mechanochemistry has been a growing approach and allows reducing the process to a single step. The ball mill is a suitable equipment for performing mechanochemistry. Ball milling is a simple, reproducible and environmentally friendly method for converting materials to nanometer sizes and has been recognized as an efficient method for optimizing the properties of powder materials. The study and synthesis of zeolitic materials by grinding was carried out. The first study dealt with the grinding of three different types of kaolin, varying speed and grinding time, aiming at application as a source of silicon and aluminum in the synthesis of LTA zeolite. The second study addressed the synthesis of LTA zeolite with calcined kaolin and with ground kaolin varying the speed, milling time and synthesis time. The third and fourth study addressed the synthesis of LTA zeolite from kaolin without pretreatment ground together with the dry reagents and the synthesis of LTA zeolite from kaolin without pretreatment ground together with the dry reagents and an aliquot of water, respectively, by varying the speed, grinding time, and synthesis time. The obtained materials were characterized by XRD and XRF. In the milling process, the rotation speed of 600 rpm during 60 minutes was selected as the most efficient for the amorphization of kaolin, among the conditions studied. Rotation speed of 400 rpm during 30 minutes was selected as the mildest parameter in which variations in the kaolins were perceived. The syntheses were carried out employing the kaolins ground for 30 and 60 minutes with rotation speeds of 400 and 600 rpm. The syntheses performed by mixing reagents directly in the ball mill used the same time and speed conditions as used in the kaolin grinding experiments. The calcination condition employed was not sufficient for complete amorphization of all kaolins studied. Increasing the grinding speed and time influences the further formation of the zeolite LTA. The synthesis performed by mixing the dry reagents directly in the mill has a positive influence on the formation of zeolite LTA, which is obtained at lower milling speed and time conditions.

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  • FELIPE FERNANDES BARBOSA
  • Desidratação catalítica do glicerol sob óxidos mistos de CuO/Al2O3/MxOy (M = ZnO ou Fe2O3): Estudo sobre a química de superfície

  • Orientador : TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDER SACHSE
  • ANDERSON DOS REIS ALBUQUERQUE
  • CRISTIANE HENRIQUES
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • Data: 27/02/2023

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  • Como alternativa ao uso de combustíveis de origem fóssil, os biocombustíveis se consolidaram no mercado internacional. Nesse sentido, o biodiesel tornou-se uma excelente via, porém, em sua síntese é gerado o subproduto glicerol. A conversão do glicerol em produtos de maior valor agregado estimula a aplicação de diferentes possibilidades envolvendo a catálise heterogênea. Nesse trabalho foi testada a aplicação de uma série de catalisadores óxidos compostos a base de Fe, Al, Cu e outra de Zn, Al e Cu. Os resultados de DRX indicam diâmetro nanométrico e a presença dos óxidos de ZnO, Al2O3  e CuO. A espectroscopia Raman, Mössbauer e XPS sugerem a presença das fases presentes à base de Fe2O3, Al2O3  e CuO. O 27Al RMN indica uma coordenação octaédrica do Al2O3. Ao passo que os materiais constituídos de Zn apresentam coordenação tetra, penta e hexa na alumina. O FTIR com adsorção de piridina revelou alta acidez de Lewis em toda a série de catalisadores de Fe. O TPR, exibiu a faixa de redução dos sítios de Fe3+  e Cu2+, indicando a faixa de temperatura adequada para pré-tratamento. A adsorção/dessorção de N2  indicou a presença de micro-mesoporos, ao passo que a morfologia porosa foi observada visualmente pelas imagens de MEV e TEM. Em relação à performance dos catalisadores, a melhor condição teve conversão de 60% de glicerol e 92% de seletividade na formação de acetol com 17 % de coque segundo a TG. A interação entre os diferentes sítios ácidos de Lewis envolvidos nos mecanismos para formação de acetol e coque na superfície do catalisador são discutidos. Desse modo, a sinergia entre os sítios ativos obtidos no pré- tratamento com H2, com base nos mapas de superfície ρ(r) e V(r), obtidos por cálculos via teoria do funcional densidade, apontando que a presença de Cun+  aumenta drasticamente a seletividade na formação de acetol, característica mais importante do que a alta acidez de Lewis.


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  • As an alternative to the use of fossil fuels, biofuels have consolidated in the international market. In this sense, biodiesel has become an excellent route, however, in its synthesis, the by-product glycerol is generated. The conversion of glycerol into higher added value products stimulates the application of different possibilities involving heterogeneous catalysis. In this work, the application of a series of oxide catalysts based on Fe, Al, Cu and another on Zn, Al and Cu was tested. XRD results indicate nanometric diameter and the presence of ZnO, Al2O3  and CuO oxides. Raman, Mössbauer and XPS spectroscopy suggest the presence of phases based on Fe2O3, Al2O3 and CuO. The 27Al NMR indicates an octahedral coordination of Al2O3. Whereas materials made of Zn present tetra, penta and hexa coordination in alumina. FTIR with pyridine adsorption revealed high Lewis acidity across the Fe catalyst series. The TPR exhibited the reduction range of the Fe3+  and Cu2+  sites, indicating the appropriate temperature range for pretreatment. N2  adsorption/desorption indicated the presence of micro-mesopores, while the porous morphology was visually observed by SEM and TEM images. Regarding the performance of the catalysts, the best condition had a conversion of 60% of glycerol and 92% of selectivity in the formation of acetol with 17% of coke according to the TG. The interaction between the different Lewis acid sites involved in the mechanisms for acetol and coke formation on the catalyst surface are discussed. Thus, the synergy between the active sites obtained in the pre-treatment with H2, based on the surface maps ρ(r) and V(r), obtained by calculations via density functional theory, indicating that the presence of Cun+  increases dramatically the selectivity in the formation of acetol, a more important characteristic than the high Lewis acidity.

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  • HELLYDA KATHARINE TOMAZ DE ANDRADE SILVA
  • Desenvolvimento de metodologias analíticas baseadas em espectroscopia no infravermelho e quimiometria aplicadas à entomologia forense

  • Orientador : KASSIO MICHELL GOMES DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDVAN CIRINO DA SILVA
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • KASSIO MICHELL GOMES DE LIMA
  • SIMÃO DIAS DE VASCONCELOS FILHO
  • TATIANA DE CAMPOS BICUDO
  • Data: 27/02/2023

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  • A referida tese apresenta o desenvolvimento de metodologias analíticas alternativas baseadas nas espectroscopias no infravermelho próximo (NIRS, do inglês near infrared spectroscopy) e médio (ATR-FTIR, do inglês attenuated total reflectance with Fourier transform infrared) combinadas à técnicas quimiométricas não supervisionadas: análise por componentes principais (PCA, do inglês  principal component analysis) e análise de agrupamentos hierárquicos (HCA, do inglês hierarchical cluster analysis); seleção de variáveis e classificação multivariada: análise por componentes principais com análise discriminante quadrática (PCA-QDA, do inglês principal component analysis with quadratic discriminant analysis), algoritmo das projeções sucessivas (SPA-QDA, do inglês successive projections algorithm with quadratic discriminant analysis) e algoritmo genético com análise discriminante quadrática (GA-QDA, do inglês genetic algorithm with quadratic discriminant analysis) aplicadas à entomologia forense. No primeiro estudo, a NIRS foi ultilizada para aquisição espectral de nove espécies de moscas com o potencial forense (Diptera: Calliphoridae e Sarcophagidae) em duas regiões do inseto (dorsal e ventral) com a subsequente construção dos modelos PCA e HCA visando avaliar o potencial da metodologia na segregação/agrupamento dos espécimes em categorias taxonômicas. O melhor modelo foi alcançado a partir dos espectros médios dorsal e ventral sendo observada a segregação das espécies Chrysomya albiceps (Wiedemann, 1819), Lucilia eximia (Wiedemann, 1819) e Ravinia belforti (Prado & Fonseca, 1932), os loadings resultantes pontuaram absorções associadas à estiramentos O-H, C-O, C-H e N-H, esta última podendo estar associada à quitina (poli-N-acetil-glucosamina), os estiramentos C-H olefínico e fundamental para um carbono insaturado associados a compostos lipídicos. No dendrograma foi observado uma distinção entre os espécimes por família (Calliphoridae e Sarcophagidae) e gêneros (Chrysomya (Robineau-Desvoidy, 1830), Lucilia (Robineau-Desvoidy, 1830), Oxysarcodexia Townsend, 1917, Peckia (Wiedemann, 1830)  e Ravinia (Robineau-Desvoidy, 1863)), já as espécies Oxysarcodexia e Peckia não apresentaram grupos tão estabelecidos, mas com considerada sobreposição. No segundo estudo, a ATR-FTIR foi aplicada juntamente à PCA-QDA, SPA-QDA e GA-QDA na discriminação de larvas necrófagas (Diptera: Sarcophagidae) em grupos: controle e intoxicadas após se alimentaram de carcaças de ratos expostos ao pesticida terbufós. Os resultados mostraram que a metodologia proposta tem potencial para classificar as amostras com valores de sensibilidade e especificidade superiores a 90%. Dentre os três modelos, o GA-QDA foi o melhor para detectar alterações na composição bioquímica das larvas expostas ao terbufós, classificando com sucesso a intoxicação com base em cinco variáveis e alcançando valores de 98,9% de sensibilidade e especificidade. Portanto, os resultados reportados sugerem o potencial das espectroscopias NIRS e ATR-FTIR combinadas à análise multivariada como ferramentas alternativas para identificar propriedades taxonômicas de moscas, como família e gêneros, fornecendo evidências rápidas para a identidade das espécies e na detecção de intoxicação por terbufós em larvas de moscas necrófagas provenientes de carcaças de ratos intoxicados, respectivamente.


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  • This thesis presents the development of alternative analytical methodologies based on near infrared spectroscopy (NIRS, from near infrared spectroscopy) and medium (ATR-FTIR, from attenuated total reflectance with Fourier transform infrared) combined with unsupervised chemometric techniques: principal component analysis (PCA) and hierarchical cluster analysis (HCA); variable selection and multivariate classification: principal component analysis with quadratic discriminant analysis (PCA-QDA), successive projections algorithm with quadratic discriminant analysis and genetic algorithm with quadratic discriminant analysis (GA-QDA) applied to forensic entomology. In the first study, NIRS was used for spectral acquisition of nine species of flies with forensic potential (Diptera: Calliphoridae and Sarcophagidae) in two regions of the insect (dorsal and ventral) with the subsequent construction of PCA and HCA models aiming to evaluate the potential methodology in the segregation/grouping of specimens into taxonom ic categories. The best model was achieved from the average dorsal and ventral spectra, observing the segregation of the species Chrysomya albiceps (Wiedemann, 1819), Lucilia eximia (Wiedemann, 1819) and Ravinia belforti (Prado & Fonseca, 1932), the resulting loadings punctuated absorptions associated with O-H, C-O, C-H and N-H stretches, the latter may be associated with chitin (poly-N-acetyl-glucosamine), the olefinic C-H stretches and fundamental for an unsaturated carbon associated with lipid compounds. In the dendrogram, a distinction was observed between specimens by family (Calliphoridae and Sarcophagidae) and genera (Chrysomya (Robineau-Desvoidy, 1830), Lucilia (Robineau-Desvoidy, 1830), Oxysarcodexia Townsend, 1917, Peckia (Wiedemann, 1830) and Ravinia (Robineau-Desvoidy, 1863)), whereas Oxysarcodexia and Peckia species did not present such established groups, but with considerable overlap. In the second study, ATR-FTIR was applied together with PCA-QDA, SPA-QDA and GA-QDA in discrimination of scavenger larvae (Diptera: Sarcophagidae) in groups: control and intoxicated after feeding on carcasses of rats exposed to the pesticide terbufos. The results showed that the proposed methodology has the potential to classify samples with sensitivity and specificity values greater than 90%. Amon g the three models, GA QDA was the best to detect changes in the biochemical composition of larvae exposed to terbufos, successfully classifying intoxication based on five variables and reaching 98.9% sensitivity and specificity. Therefore, the reported results suggest the potential of NIRS and ATR-FTIR spectroscopies combined with multivariate analysis as alternative tools to identify taxonomic properties of flies, such as family and genera, providing rapid evidence for species identity and in the detection of terbufos poisoning in scavenger fly larvae from carcasses of intoxicated rats, respectively.

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  • AMANDA SAYURE KASUYA DE OLIVEIRA
  • Conversão do glicerol utilizando zeólita Beta modificada com aluminato, MAl2O4 (M= Mg ou Zn): Efeito das propriedades físico-químicas na estabilidade catalítica

  • Orientador : TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON JOEL SCHWANKE
  • ANTONINHO VALENTINI
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • Data: 28/02/2023

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  • A urgência em substituir os combustíveis fosseis pelos renováveis aliado ao crescimento da produção do biodiesel e consequentemente de glicerol estimulam pesquisas a fim de transformar os produtos derivados de biomassa em outros com maiores valores agregados e, portanto, manter a cadeia produtiva. A reação de desidratação do glicerol em fase gasosa utilizando sólidos ácidos é uma via de reação interessante. Para avaliar a viabilidade desse estudo, catalisadores foram preparados com diferentes teores de espinélio de magnésio e de zinco dispersos na zeólita Beta e suas propriedades catalíticas foram analisadas. Os diferentes sólidos foram caracterizados por DRX, FRX, MPE, FTIR, espectroscopia Raman, fisissorção de nitrogênio, MEV-FEG, TPD-NH3 e DRIFTS-piridina. Os espectros Raman e infravermelho sugeriram a presença de bandas referentes aos espinélios embora por DRX as fases não foram observadas devido sua alta dispersão e tamanho nanométrico. As análises de DRIFTS e NH3-TPD indicaram que a incorporação de espinélios modifica as propriedades ácidas quanto ao número, tipo e distribuição dos sítios. Os ensaios de Fisissorção de N2 mostraram a manutenção das propriedades micro e mesoporosas da H-BEA, apesar da alteração nos valores de área específica e volume de poros. Os catalisadores com menor teor de espinélio (2%) apresentaram melhores desempenhos na conversão de glicerol e resistência a desativação quando comparados a zeólita pura, atingindo valores de conversão de 73,26%. Esses resultados estão relacionados a presença de sítios ácidos e básicos nos catalisadores. Os catalisadores a base de magnésio, nas reações de desidratação do glicerol, favoreceram a formação de acroleína (63,42 % para o melhor material) enquanto os catalisadores a base de zinco produziram majoritariamente álcool alélico (37% para o sólido com melhor desempenho).  As vias de reação para os diferentes produtos formados, a depender do tipo de sítio ácido, foram detalhadas nos mecanismos propostos e correlacionadas com os mapas de potencial eletrostático. Da mesma forma, as reações para a formação do coque foram descritas de acordo com os compostos identificados por GC-MS após a extração do coque.


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  • The urgency to replace fossil fuels with renewable ones, combined with the growth in biodiesel production and, consequently, glycerol, stimulate research in order to transform biomass-derived products into others with greater added value and, therefore, maintain the production chain. The dehydration reaction of glycerol in gaseous phase using acidic solids is an interesting reaction pathway. To evaluate the viability of this study, catalysts were prepared with different levels of magnesium and zinc spinel dispersed in Beta zeolite and their catalytic properties were analyzed. The different solids were characterized by XRD, FRX, MPE, FTIR, Raman spectroscopy, nitrogen physisorption, SEM-FEG, TPD-NH3 and DRIFTS-pyridine. The Raman and infrared spectra suggested the presence of bands referring to spinels although by XRD the phases were not observed due to their high dispersion and nanometric size. The DRIFTS and NH3-TPD analyzes indicated that the incorporation of spinels modifies the acidic properties regarding the number, type and distribution of the sites. The N2 physisorption tests showed the maintenance of the micro and mesoporous properties of H-BEA, despite the alteration in the specific area and pore volume values. Catalysts with lower spinel content (2%) showed better performances in glycerol conversion and resistance to deactivation when compared to pure zeolite, reaching conversion values of 73.26%. These results are related to the presence of acidic and basic sites in the catalysts. Magnesium-based catalysts, in the glycerol dehydration reactions, favored the formation of acrolein (63.42% for the best material) while zinc-based catalysts produced mostly allelic alcohol (37% for the solid with the best performance) . The reaction pathways for the different products formed, depending on the type of acidic site, were detailed in the proposed mechanisms and correlated with the electrostatic potential maps. Likewise, the reactions for coke formation were described according to the compounds identified by GC-MS after coke extraction.

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  • SIMONE ALVES SERAFIM ROCHA
  • Contribuição ao conhecimento químico e biológico das espécies: Marsdenia megalantha (Apocynaceae) e Varronia dardani (Boraginaceae)

  • Orientador : RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • SILVANA MARIA ZUCOLOTTO LANGASSNER
  • ANDERSSON BARRISON
  • CALINE GOMES FERRAZ
  • Data: 28/02/2023

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  • A Caatinga é um patrimônio único no planeta, seu clima semiárido possibilita a imensas variedades de paisagens e biodiversidades exclusivas. Com o intuito de contribuir para o conhecimento químico e biológico das espécies pertencente a flora da Caatinga além de auxiliar na descoberta de novos fármacos para a cura de doenças, esse estudo descreve o estudo fitoquímico e a investigação de algumas propriedades e biológicas de duas espécies de plantas endêmicas desse ecossistema: Marsdenia megalantha e a Varronia dardani. M. megalantha, conhecida como “mata-calado”, tem sido alvo de estudos devido provocar envenenamento em animais após a ingestão de suas raízes. O estudo químico do extrato hidroalcóolico das raízes de M. megalantha permitiu o isolamento cinco compostos: a Megalanthosideo A, B e C e o 24-metil-polinast-5, 23-dien-3,15-diol, sendo relatados pela primeira vez na literatura, além do Lanosterol, revelando que esta espécie é fonte promissora de saponinas com esqueleto pregnano, substâncias que apresentam propriedades citotóxica, antidislipidemica, antioxidante e anti-HIV reportadas na literatura.  V. dardani, conhecido popularmente como “moleque-duro”, possibilitou o estudo químico do extrato etanólico das raízes de V. dardani resultando no isolamento e identificação estrutural de duas naftoquinonas: o 2-etoxi-cordiaquinonas A, sendo inédita na literatura e a Cordiaquinona B. Todos os constituintes químicos isolados foram caracterizados por técnicas espectroscópicas como ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN1H) e carbono (RMN 13C), incluindo técnicas bidimensionais (COSY, HMQC, HMBC e NOESY) e os espectros comparados com dados disponíveis na literatura. Os compostos isolados de V. dardani foram submetidos a teste de citotoxicidade e que inibiram 50% do crescimento das linhagens de células (IC50) frente as células de linhagens tumorais humanas apresentando respectivamente IC50 de 2,7 - 4,2 g.mL-1 e 1,0 – 1,4 g.mL-1 para o HCT-116 (adenocarcinoma colorretal) e IC50 3,0 - 4,2 g.mL-1 e 1,6 – 2,3 g.mL-1 para o MDA-MB-231 (adenocarcinoma de Mama) respectivamente, demonstrando um forte potencial de atividade citotóxica e estimulando a continuidade deste estudo com perspectiva na descoberta de moléculas anticâncer. O óleo essencial das folhas de V. dardani, obtido por hidrodestilação, foi analisado e caracterizado quimicamente por Cromatografia gasosa acoplado ao espectrofotômetro de massa (CG-MS) e Cromatografia gasosa com detector de ionização em chamas (CG-FID). A análise resultou na identificação de vinte e cinco (25) constituintes químicos, correspondendo a um total de 99,9% da composição química do óleo, consistindo basicamente em monoterpenos e sesquiterpenos. Este óleo essencial mostrou atividade antimicrobiana contra a Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa e atividade antifúngica contra duas leveduras, Candida albicans e Candida parapsilosis. Além disso o óleo essencial também foi submetido a bioensaios larvicida, apresentando um LC50 de 97,93 (± 1,25). Este estudo contribuiu para o conhecimento químico e biológico de duas espécies endêmicas da Caatinga, possibilitando a descoberta de novas substâncias desconhecidas em M. megalantha, além de ensaios biológicos inéditos relacionados as atividades antimicrobianas, antifúngica, larvicida e citotóxicas na espécie V. dardani.


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  • The Caatinga is a unique heritage on the planet; its semi-arid climate allows for immense varieties of landscapes and unique biodiversity. To contribute to the chemical and biological knowledge of the species belonging to the Caatinga flora, as well as to aid in the discovery of new drugs to cure diseases, this study describes the phytochemical study and the investigation of some biological properties of two plant species endemic to this ecosystem: Marsdenia megalantha and Varronia dardani. M. megalantha, known as "mata-calado", has been the target of studies because it causes poisoning in animals after ingestion of its roots. The chemical study of the hydroalcoholic extract of M. megalantha roots allowed the isolation of five compounds: Megalanthosideo A, B and C and 24-methyl-polinast-5, 23-dien-3,15-diol, being reported for the first time in the literature, besides Lanosterol, revealing that this species is a promising source of saponins with pregnane skeleton, substances that present cytotoxic, antidyslipidemic, antioxidant and anti-HIV properties reported in the literature.  V. dardani, popularly known as "moleque-duro", allowed the chemical study of the ethanolic extract of the roots of V. dardani resulting in the isolation and structural identification of two naphthoquinones: the 2-ethoxy-cordiaquinone A, being unpublished in the literature and the Cordiaquinone B. All isolated chemical constituents were characterized by spectroscopic techniques such as hydrogen (NMR1H) and carbon (NMR 13C) nuclear magnetic resonance, including two-dimensional techniques (COSY, HMQC, HMBC and NOESY) and the spectra compared with data available in the literature. The compounds isolated from V. dardani were subjected to cytotoxicity test and they inhibited 50% of the growth of cell lines (IC50) against human tumor cell lines showing respectively IC50 of 2.7 - 4.2 g.mL-1 and 1.0 - 1.4 g. mL-1 for HCT-116 (colorectal adenocarcinoma) and IC50 3.0 - 4.2 g.mL-1 and 1.6 - 2.3 g.mL-1 for MDA-MB-231 (breast adenocarcinoma) respectively, demonstrating a strong potential of cytotoxic activity and stimulating the continuity of this study with perspective in the discovery of anticancer molecules. The essential oil from the leaves of V. dardani, obtained by hydrodistillation, was analyzed, and chemically characterized by Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC-MS) and Gas Chromatography with Flame Ionization Detector (GC-FID). The analysis resulted in the identification of twenty-five (25) chemical constituents, corresponding to a total of 99.9% of the chemical composition of the oil, consisting basically of monoterpenes and sesquiterpenes. This essential oil showed antimicrobial activity against Staphylococcus aureus, Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa and antifungal activity against two yeasts, Candida albicans and Candida parapsilosis. In addition, the essential oil was also subjected to larvicidal bioassays, showing an LC50 of 97.93 (± 1.25). This study contributed to the chemical and biological knowledge of two endemic species of the Caatinga, enabling the discovery of new unknown substances in M. megalantha, besides unprecedented biological assays related to antimicrobial, antifungal, larvicidal and cytotoxic activities in the species V. dardani.

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  • MARCÍLIO NOGUEIRA DE SOUZA
  • Avaliação físico-química de soluções micelares aplicadas na remoção de reboco olefínico.

  • Orientador : JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • DENNYS CORREIA DA SILVA
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • MONICA RODRIGUES DE OLIVEIRA
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • Data: 28/02/2023

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  • Na perfuração de um poço de petróleo são usados fluidos de perfuração com a finalidade de, dentre outras, formar uma camada fina na formação rochosa do reservatório que irão impedir fluxos migratórios do poço para a formação ou vice-versa. A remoção dessa fina camada, chamada de reboco, formada principalmente quando são usados fluido não aquoso (parafínico ou olefínico) é de suma importância para que ocorra a inversão da molhabilidade da rocha e assim garantir que seja alcançado o sucesso da operação de cimentação primária. Os fluidos chamados de colchões lavadores são deslocados entre o fluido de perfuração e a pasta de cimento. Eles atuam por meio de ação química na diluição e remoção do reboco. Contém aditivos dispersantes (ou afinantes do fluido de perfuração), detergentes e, quando necessário, aditivo para inibir inchamento de argila e redutores de filtrado. Quando são utilizados em poços contendo fluido à base óleo, possuem ainda surfactantes para inverter a molhabilidade do revestimento e formação, de molhável ao óleo para molhável à água. Os colchões lavadores necessitam ser compatíveis com a pasta de cimento e o fluido de perfuração, pois podem ocasionar uma mistura com viscosidade excessiva capaz de diminuir a eficiência de deslocamento do fluido de perfuração e, consequentemente, tornar fraca a aderência do cimento, além da mistura pasta de cimento e colchão lavador serem resistentes a compressão dentro de limites estabelecidos por normas. Existem vários trabalhos na literatura que comprovam a eficiência de remoção dos colchões lavadores que podem ser aplicados na indústria petrolífera. O uso de soluções micelares alcoólicas e soluções contendo misturas de tensoativo são novas tecnologias que foram utilizadas como colchão lavador para remover os fluidos de perfuração a base de olefina e promover a inversão da molhabilidade da formação. Nesse sentido, esse trabalho desenvolveu e caracterizou novos sistemas micelares alcoólicas a partir de diagramas ternários e por misturas de tensoativos (blendas) formulados com tensoativos comercial não iônicos para utilização como colchão lavador numa rampa de temperatura (30°, 40°, 50° e 65 °C) que simula a temperatura alcançada na perfuração de alguns poços de petróleo e avaliar o comportamento dos colchões frente ao ponto de nuvem na remoção do reboco dentro do poço. Um planejamento em rede simplex utilizando o polinômio de scheffé foi confeccionada para a escolha das formulações mais eficiente em relação a remoção do reboco. Para a formulação dos Blends contendo tensoativos em salmoura, um estudo fatorial 2n foi desenvolvido para a escolha do ponto ótimo dos Blends das soluções de tensoativos que foram também estudados como colchão lavador. Esses sistemas foram submetidos aos mesmos testes do sistema anterior, ou seja, foram estudados dentro de uma rampa de temperatura (30°, 40°, 50° e 65 °C) cuja finalidade foi a de verificar a eficiência de remoção do reboco frente ao Cloud Point, simulando o comportamento dessas soluções e seu comportamento no interior do poço. Para ambos os sistemas de estudo foram utilizando os melhores pontos, a variação da fase aquosa e suas medidas de condutividade nas referidas temperaturas. Após essa fase, as soluções micelares alcóolicas e Blendas de tensoativos formulados foram caracterizados através do estudo de: ensaios de eficiência de remoção do reboco, medidas de tensão superficial, diâmetro de gotículas e molhabilidade, enquanto as misturas entre o colchão lavador e a pasta de cimento foram caracterizados por: reologia, compatibilidade dos fluidos e resistência à compressão (UCA) e difratometria de raios X. Os dois novos sistemas de remoção estudados na pesquisa mostraram-se eficientes na remoção do reboco formado pelo fluido de perfuração olefinico usados em poços de petróleo e podem ser utilizados como uma tecnologia mais econômica e limpa.


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  • In oil well drilling, drilling fluids are used to form a thin layer in the reservoir rock formation, which will prevent migratory flows from the well to the formation or vice-versa. The removal of this thin layer, called filter cake, formed mainly when non-aqueous fluids (paraffinic or olefinic) are used, is of fundamental importance for the inversion of rock wettability to occur and thus ensuring that success of the primary cementing operation. The fluids called flushing fluid are displaced between the drilling fluid and the cement paste. They act through chemical action in the dilution and removal of filter cake. They have dispersing additives (or drilling fluid thinners), detergents, and, when necessary, additives to inhibit clay swelling and filtrate reducers. When they are used in wells containing oil-based fluid, they also contain surfactants to reverse coating wettability and formation from oil-wet to water-wet. Flushing fluids need to be compatible with the cement paste and the drilling fluid, as they can cause a mixture with excessive viscosity capable of reducing the efficiency of displacement of the drilling fluid and, consequently, making the cement adhesion weak, in addition to the mixture cement paste and flushing fluid are resistant to compression within the limits established by standards. There are several works in the literature that prove the efficiency of removing flushing fluids that can be applied in the oil industry. The use of alcoholic micellar solutions and solutions containing mixtures of surfactants, the so-called Blends, are new technologies that have been used as a flushing fluid to remove the olefin-based drilling fluids and promote formation wettability inversion. In this sense, this work developed and characterized new alcoholic micellar systems from ternary diagrams and by blends of surfactants formulated with commercial non-ionic surfactants to be used as a cleaner in a temperature range (30°, 40°, 50°, and 65°C) that simulates the temperature achieved in the drilling of some oil wells and evaluates their behavior in relation to the cloud point in the removal of the filter cake inside the well. A simplex network design using the scheffé polynomial was made to choose the most efficient formulations in relation to plaster removal. For the formulation of Blends containing surfactants in brine, a 2n factorial study was developed to choose the optimum point of Blends of surfactant solutions that were also studied as a flushing fluid. These systems were subjected to the same tests as the previous system, that is, they were studied at a temperature range (30°, 40°, 50°, and 65°C) whose purpose was to verify the filter cake removal efficiency against the Cloud Point, simulating the behavior of these solutions and their behavior inside the well. For both study systems, the best points were used, the variation of the aqueous phase and its conductivity measurements at those temperatures. After this phase, the microemulsion systems and formulated surfactant blends were characterized by the study of filter cake removal efficiency tests, surface tension measurements, droplet diameter, and wettability, while the mixtures between the flushing fluid and the paste of cement were characterized by rheology, fluid compatibility and compressive strength (UCA), and X-ray diffractometry. The two new removal systems studied in this research proved to be efficient in removing the filter cake formed by the olefinic drilling fluid used in drilling wells oil and proved to be a more economical and a cleaner technology.

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  • GABRIELLA SOUSA DE MELO QUEIROZ
  • Produção de hidrocarbonetos renováveis a partir da pirólise do óleo de macaúba (acrocomia aculeata) utilizando AlSBA-15, Mo/AlSBA-15,  HBeta e Mo/HBeta

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
  • EDJANE FABIULA BURITI DA SILVA
  • JUAN ALBERTO CHAVEZ RUIZ
  • Data: 03/03/2023

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  • No presente trabalho, foi realizada a pirólise térmica e catalítica do óleo de macaúba na presença dos catalisadores AlSBA-15, Mo/AlSBA-15, HBeta e Mo/AlSBA-15, visando a produção de combustíveis renováveis na faixa do bioquerosene de aviação. O catalisador AlSBA-15 foi sintetizado pelo  método  hidrotérmico  e a zeólita comercial  HBeta ativada por calcinação.  Os  materiais  foram  caracterizados  por  Difração  de Raios-X (DRX), Espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), Fluorescência de Raios-X (FRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura acoplada ao Espectrômetro de Energia Dispersiva (MEV/EDS). O catalisador AlSBA-15 foi obtido com simetria hexagonal P6mm altamente ordenada. A ativação por calcinação da HBeta não comprometeu sua estrutura cristalina. As impregnações com o metal molibdênio foram confirmadas por FRX e EDS e não  alteraram  as  características  estruturais  e  morfológicas  dos  suportes.  Os  estudos  térmico  e  cinético  foram  realizados  através  de  Análise Termogravimétrica (TGA) nas taxas de aquecimento de 10, 20 e 30 °C/min, na faixa de temperatura de 30 a 600 °C e com 10% de catalisador em peso. Os bio-óleos obtidos pela pirólise térmica e catalítica foram caracterizados por Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massa (GC/MS), FTIR, Índice de Acidez, Densidade, Viscosidade e Teor de Umidade. No estudo térmico, houve indicativo da eficiência do uso dos catalisadores na degradação do óleo de macaúba através da redução na temperatura inicial de degradação. Para todos os catalisadores, houve uma redução na energia de ativação do processo, com destaque para os catalisadores mesoporosos AlSBA-15 e Mo/AlSBA-15. Os dois modelos cinéticos OFW e KAS se mostraram adequados à metodologia utilizada (R² > 0,9). Os parâmetros físico-químicos do óleo de macaúba e de seus bio-óleos se mostraram semelhantes aos encontrados na literatura. A análise de FTIR comprovou o craqueamento do óleo de macaúba. Na pirólise térmica, atingiu-se rendimentos máximos de 76,59% ao passo que utilizando HBeta e Mo/HBeta os rendimentos foram de 85,95% e 85,02%, respectivamente. Indicando que o emprego de catalisadores pode aperfeiçoar o processo de pirólise. Os catalisadores HBeta, Mo/HBeta, Mo/AlSBA-15 e AlSBA-15 produziram hidrocarbonetos na faixa do querosene de aviação (C11- C16) em 90,88%, 90,45%, 71,34% e 20, 35%, respectivamente.


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  • In the present work, thermal and catalytic pyrolysis of macaúba oil was carried out in the presence of AlSBA-15, Mo/AlSBA-15, HBeta and Mo/AlSBA-15 catalysts, aiming at the production of renewable fuels in the aviation biokerosene range. The AlSBA-15 catalyst was synthesized by the hydrothermal method and the commercial zeolite HBeta activated by calcination. The materials were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-Ray Fluorescence (FRX) and Scanning Electron Microscopy coupled to Energy Dispersive Spectrometer (SEM/EDS ). The AlSBA-15 catalyst was obtained with highly ordered P6mm hexagonal symmetry. Activation by calcination of HBeta did not compromise its crystalline structure. Impregnations with molybdenum metal were confirmed by FRX and EDS and did not change the structural and morphological characteristics of the supports. The thermal and kinetic studies were carried out through Thermogravimetric Analysis (TGA) at heating rates of 10, 20 and 30°C/min, in the temperature range of 30 to 600 °C and with 10% of catalyst by weight. The bio-oils obtained by thermal and catalytic pyrolysis were characterized by Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC/MS), FTIR, Acidity Index, Density, Viscosity and Moisture Content. In the thermal study, there was an indication of the efficiency of the use of catalysts in the degradation of macaúba oil through the reduction in the initial temperature of degradation. For all catalysts, there was a reduction in the activation energy of the process, especially for the mesoporous catalysts AlSBA-15 and Mo/AlSBA-15. The two kinetic models OFW and KAS were adequate for the methodology used (R² > 0.9). The physicochemical parameters of macaúba oil and its bio-oils were similar to those found in the literature. FTIR analysis confirmed the cracking of macaúba oil. In thermal pyrolysis, maximum yields of 76.59% were reached, while using HBeta and Mo/HBeta yields were 85.95% and 85.02%, respectively. Indicating that the use of catalysts can improve the pyrolysis process. The HBeta, Mo/HBeta, Mo/AlSBA-15 and AlSBA-15 catalysts produced hydrocarbons in the aviation kerosene range (C11-C16) in 90.88%, 90.45%, 71.34% and 20.35%, respectively.

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  • LUCIO CESAR DANTAS DE MEDEIROS
  • Ação do ácido pirolenhoso de Eucalyptus na síntese ecologicamente correta de nanopartículas de prata.

  • Orientador : LUIZ HENRIQUE DA SILVA GASPAROTTO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • JOSÉ ROBERTO SIQUEIRA JUNIOR
  • LUCIANO CASELI
  • LUIZ HENRIQUE DA SILVA GASPAROTTO
  • RODOLFO LUIZ BEZERRA DE ARAÚJO MEDEIROS
  • Data: 31/03/2023

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  • O interesse por produtos decorrentes de recursos naturais renováveis tem crescido substancialmente nos últimos anos. Em nanotecnologia, almeja-se o emprego de reagentes químicos de baixa toxicidade advindos de processos ambientalmente corretos. No presente estudo, demonstramos pela primeira vez que o ácido pirolenhoso (AP), um insumo obtido pela condensação das emissões gasosas poluentes geradas durante a pirólise da biomassa, age concomitantemente como agente redutor e estabilizador na síntese de nanopartículas de prata (AgNPs). Adicionalmente, tal metodologia foi ajustada para a produção de um nanocompósito constituído por AgNPs ancorados em nanocristais de celulose (AgNPs/NC). Por meio de análises cromatográficas (CG-EM) e espectroscopia Raman, mostrou-se que, em meio alcalino, espécies oxigenadas contidas no AP reduziram os íons prata à sua forma metálica. Paralelamente, o ácido acético, abundantemente presente no AP, adsorveu-se na superfície das AgNPs conferindo-as estabilização eletrostática. As AgNPs, esféricas e de tamanho médio de 16,42 ± 4,62 nanômetros, permaneceram estáveis por pelo menos 150 dias (potencial zeta = -56 mV). Na produção do nanocompósito AgNPs/NC, observou-se que o tempo para a estabilização total das AgNPs foi reduzido drasticamente, assim como o tamanho médio das AgNPs/NC (5,12 ± 1,59 nanômetros). Também foi demonstrando por termogravimetria que a eficiência de impregnação das AgNPs nos nanocristais de celulose foi superior a 95 %. Por fim, foi demonstrado que o AP apresentou atividade contra as bactérias Escherichia coli e Staphylococcus aureus apenas quando empregado no seu pH original (pH ~ 2,8). Porém, quando neutralizado (pH = 7,5), não se observou qualquer atividade bactericida. Com base nesse fato, foi proposta uma nova interpretação para a ação antimicrobiana do AP, baseada na acidez do meio gerada principalmente pelo ácido acético. Quando aplicados em pH neutro, as AgNPs e os AgNPs/NC apresentaram atividade bacteriostática semelhante às relatadas na literatura. Com base nessas informações, conclui-se que o uso do AP na síntese de nanomateriais de prata é uma abordagem interessante e promissora.


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  • The interest in products derived from renewable natural resources has increased in recent years. Concerning nanotechnology, the goal is to employ low-toxicity chemicals resulting from environmentally benign processes. In the present study, we demonstrated for the first time that pyroligneous acid (PA), a compound obtained from the condensation of polluting gaseous emissions generated during the pyrolysis of biomass, functioned concomitantly as  reducing and stabilizing agents in the synthesis of silver nanoparticles (AgNPs). Furthermore, this methodology was also employed for the production of a nanocomposite consisting of AgNPs anchored in cellulose nanocrystals (AgNPs/NC). Through chromatographic analysis (GC-MS) and Raman spectroscopy, it was shown that in alkaline medium oxygenated species contained in PA reduced silver ions to their metallic form. Concomitantly, acetic acid, abundantly present in PA, adsorbed on the surface of AgNPs conferring them electrostatic stability. The AgNPs werespherical in shape with an average size of 16.42 ± 4.62 nanometers, being stable for at least 150 days (zeta potential = -56 mV). In the production of the AgNPs/NC nanocomposite, it was observed that the time for the total stabilization of the AgNPs was drastically shortened and   the average size substantially reduced (5.12 ± 1.59 nanometers). Thermogravimetric experiments demonstrated that the impregnation efficiency of AgNPs in cellulose nanocrystals was greater than 95%. Finally, AP showed activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus bacteria only at its original pH (pH ~ 2.8). However, upon neutralization (pH = 7.5) the bactericidal activity vanished completely. As demonstrated, the actual responsible for the bactericidal effect was acetic acid. When applied at neutral pH, AgNPs and AgNPs/NC showed bacteriostatic activities similar to those reported in the literature. Based on this information, it is concluded that the use of pyroligneous acid in the synthesis of silver nanomaterials is an interesting and promising approach.

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  • FRANCISCO GUSTAVO HAYALA SILVEIRA PINTO
  • Estudo de réplicas de materiais mesoporosos obtidos a partir de hard template, usando como molde de estrutura CMK-3.

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • ANNE GABRIELLA DIAS SANTOS
  • EDUARDO RIGOTI
  • Karim Sapag
  • Data: 14/04/2023

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  • A síntese de novos materiais porosos pode alavancar ainda mais áreas consolidadas por vários campos da pesquisa e da indústria química. Por esse motivo desenvolver novas rotas de síntese e aperfeiçoar outras já existente é de suma importância para a comunidade científica, dentre as rotas de síntese para obtenção de materiais mesoporosos tem-se as rotas de síntese por soft-template e hard-template. Nesse trabalho foi-se usado a rota de síntese hard-template usando como molde de estrutura o CMK-3, o CMK-3 é um material de carbono com mesoporos obtido a partir do SBA-15. O intuito de usar o CMK-3 como molde é a obtenção de novos materiais mesoporosos com sistema de poros cilíndricos que estejam organizados de forma hexagonal. Nesse trabalho foi realizado o estudo na variação da quantidade de silício em diferentes tipos de síntese. Os materiais obtidos foram caracterizados com adsorção e dessorção de N2  a 77 K, Difratometria de raios-x, Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia de FTIR.   A partir dos resultados obtidos foi possível verificar a viabilidade do processo para obtenção de novos materiais mesoporosos sejam eles de silício puro ou contendo metais em sua estrutura.


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  • The synthesis of new porous materials can leverage even more areas consolidated by various fields of research and the chemical industry. For this reason, developing new synthesis routes and improving existing ones is of paramount importance for the scientific community. Among the synthesis routes for obtaining mesoporous materials, there are the synthesis routes by soft-template and hard-template. In this work, the hard-template synthesis route was used using CMK-3 as a structural template, CMK-3 is a carbon material with mesopores obtained from SBA-15. The purpose of using CMK-3 as a mold is to obtain new mesoporous materials with a cylindrical pore system that are organized in a hexagonal way. In this work, a study was carried out on the variation of the amount of silicon in different types of synthesis. The obtained materials were characterized with N2 adsorption and desorption at 77 K, X-ray diffraction, Scanning Electron Microscopy and FTIR Spectroscopy. From the results obtained, it was possible to verify the viability of the process for obtaining new mesoporous materials, whether they are pure silicon or containing metals in their structure.

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  • MÁRCIO CLEIVO DE MORAIS SOUZA
  • Biohidrocarbonetos a partir de processos catalíticos utilizando catalisadores micro e mesoporosos com Co e Mo

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • ANA PAULA DE MELO ALVES
  • JUAN ALBERTO CHAVEZ RUIZ
  • Data: 20/06/2023

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  • A busca por novas fontes de energia renováveis vem crescendo em todo o mundo, este crescimento deve-se aos problemas ambientais causados pelo uso excessivo dos combustíveis fosseis que provocam uma série de danos ao meio ambiente. Diante desta problemática o presente trabalho de doutorado tem por objetivo avaliar o uso dos catalisadores microporosos do tipo ZSM-5 e mesoporosos do tipo MCM-41 impregnados com os metais cobalto e molibdênio na produção de biohidrocarbonetos via pirólise rápida do óleo de girassol. Os materiais catalíticos estudados foram caracterizados por análises de Difração de Raio-X (DRX), Fluorescência de Raio-X (FRX), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica por Varredura (MEV) acoplada a Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS). As referidas análises indicaram que as estruturas porosas foram formadas com excelência, e se mantiveram após a impregnação dos metais. O óleo de girassol foi caracterizado por análises físico-químicas, tais como: índice de acidez, peróxido, saponificação, refração, ácidos graxos livres e densidade, e posteriormente foi realizado um estudo térmico e cinético da reação de degradação do óleo utilizando-se catalisadores micro e mesoporosos sintetizados, e com base nos modelos cinéticos livres propostos por Ozawa Flynn Wall (OFW) e Kissinger Akahira Sunose (KAS). As análises termogravimétricas (TGA) do óleo girassol e do óleo de girassol com os catalisadores foram realizadas nas taxas de aquecimento (β) de 10, 20, 30 e 40ºC/min, em seguida os dados foram tratados conforme os modelos propostos, obtendo-se assim valores como: energias de ativação (Ea) para as taxas de conversão (α) 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 90%. Os resultados indicaram que todos os catalisadores testados apresentaram atividade catalítica. Para o óleo de girassol a Ea teve variação de 149,9 a 201,6 KJ/mol, para os catalisadores mesoporosos MCM-41, Mo/MCM-41, Co/MCM-41 e Co-Mo/MCM-41 as Ea foram de 121,1 a 143,6, 72,7 a 112,1, 136,5 a 170,6 e 152,2 a 165,4 KJ/mol respectivamente, e para os catalisadores microporosos HZSM-5, Mo/ HZSM-5, Co/ HZSM-5 e Co-Mo/ HZSM-5 as Ea variaram de 119,5 a 153,6, 114,8 a 146,7, 142,9 a 166,4 e 101,5 a 158,0 KJ/mol respectivamente,  com destaque para o Mo/MCM-41 e o Mo/HZSM-5, que apresentaram as maiores reduções das energias de ativação (Ea). Tanto no modelo OFW quanto no KAS, as metodologias usadas se mostraram adequadas (R2 > 0,9). Foram calculados também os parâmetros termodinâmicos (A, ΔH, ΔG e ΔS) nas reações de degradação térmica e termocatalítica do óleo de girassol, nos quais podemos destacar o ΔH>0, indicando que se trata de uma reação endotérmica e o ΔG>0, correspondendo a uma reação não espontânea. Os resultados do estudo cinético também foram utilizados como base para as reações de pirólise térmica e catalítica.  No processo de pirólise os percentuais de hidrocarbonetos formados foram os seguintes: na pirólise térmica obteve-se 16%, nas pirólises catalíticas os percentuais de formação hidrocarbonetos foram 28% (MCM-41), 16% (Mo/MCM-41), 21% (Co/MCM-41) e 45% (Co-Mo/MCM-41). De acordo com os percentuais de hidrocarbonetos formados, na pirólise térmica 53,2% encontram-se na faixa do Bioquerosene de Aviação e 46,8% na faixa do Diesel Verde. Já nas pirólises catalíticas, a presença dos catalisadores favorecera a desoxigenação dos produtos por reação de descarbonilação, deste modo os catalisadores MCM-41, Mo/MCM-41, Co/MCM-41 e Co-Mo/MCM-41 apresentaram 8,6, 0, 0 e 0% na faixa da biogasolina, 29,4, 24,5, 27,5 e 19,4% na faixa do bioquerosene de aviação e 62,0, 75,5, 72,5 e 80,6% na faixa do diesel verde respectivamente.


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  • The search for new sources of renewable energy is growing all over the world, this growth is due to the environmental problems caused by the excessive use of fossil fuels that cause a series of damages to the environment. Faced with this problem, the present doctoral work aims to evaluate the use of microporous catalysts of the ZSM-5 type and mesoporous type MCM-41 catalysts impregnated with cobalt and molybdenum metals in the production of biohydrocarbons via rapid pyrolysis of sunflower oil. The studied catalytic materials were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), X-Ray Fluorescence (FRX), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled to Energy Spectroscopy. Dispersive (EDS). The referred analyzes indicated that the porous structures were formed with excellence, and were maintained after the impregnation of the metals. Sunflower oil was characterized by physical-chemical analysis, such as: acidity, peroxide, saponification, refraction, free fatty acids and density, and subsequently a thermal and kinetic study of the oil degradation reaction was carried out using catalysts synthesized micro and mesoporous, and based on the free kinetic models proposed by Ozawa Flynn Wall (OFW) and Kissinger Akahira Sunose (KAS). Thermogravimetric analyzes (TGA) of sunflower oil and sunflower oil with catalysts were performed at heating rates (β) of 10, 20, 30 and 40ºC/min, then the data were treated according to the proposed models, obtaining if so values like: activation energies (Ea) for conversion rates (α) 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 and 90%. The results indicated that all catalysts tested showed catalytic activity. For sunflower oil the Ea ranged from 149.9 to 201.6 KJ/mol, for the mesoporous catalysts MCM-41, Mo/MCM-41, Co/MCM-41 and Co-Mo/MCM-41 the Ea were from 121.1 to 143.6, 72.7 to 112.1, 136.5 to 170.6 and 152.2 to 165.4 KJ/mol respectively, and for microporous catalysts HZSM-5, Mo/HZSM -5, Co/HZSM-5 and Co-Mo/HZSM-5 the Ea ranged from 119.5 to 153.6, 114.8 to 146.7, 142.9 to 166.4 and 101.5 to 158, 0 KJ/mol respectively, with emphasis on Mo/MCM-41 and Mo/HZSM-5, which showed the greatest reductions in activation energies (Ea). Both in the OFW model and in the KAS, the methodologies used proved to be adequate (R2 > 0.9). The thermodynamic parameters (A, ΔH, ΔG and ΔS) were also calculated in the reactions of thermal and thermocatalytic degradation of sunflower oil, in which we can highlight the ΔH>0, indicating that it is an endothermic reaction and the ΔG>0, corresponding to a non-spontaneous reaction. The results of the kinetic study were also used as a basis for thermal and catalytic pyrolysis reactions. In the pyrolysis process, the percentages of hydrocarbons formed were as follows: in thermal pyrolysis, 16% were obtained, in catalytic pyrolysis, the percentages of hydrocarbon formation were 28% (MCM-41), 16% (Mo/MCM-41), 21 % (Co/MCM-41) and 45% (Co-Mo/MCM-41). According to the percentages of formed hydrocarbons, in the thermal pyrolysis 53.2% are in the Aviation Biokerosene range and 46.8% in the Green Diesel range. In the catalytic pyrolysis, the presence of the catalysts favored the deoxygenation of the products by the decarbonylation reaction, thus the catalysts MCM-41, Mo/MCM-41, Co/MCM-41 and Co-Mo/MCM-41 presented 8.6 , 0, 0 and 0% in the biogasoline range, 29.4, 24.5, 27.5 and 19.4% in the aviation biokerosene range and 62.0, 75.5, 72.5 and 80.6 % in the range of green diesel respectively.

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  • FRANCISCO ALÉXIS DANTAS MAIA
  • PIRÓLISE TÉRMICA E CATALÍTICA DO ÓLEO DE CRAMBE ABYSSINICA HOCHST UTILIZANDO AS PENEIRAS MOLECULARES MCM-41 E Mo/MCM-41

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
  • ANNE GABRIELLA DIAS SANTOS
  • EDJANE FABIULA BURITI DA SILVA
  • FABÍOLA CORREIA DE CARVALHO
  • JOAO PAULO DA COSTA EVANGELISTA
  • Data: 27/06/2023

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  • A utilização de combustíveis renováveis na substituição a combustíveis fósseis tornou-se essencial para a preservação do meio ambiente. Portanto, os principais aspectos sobre o Crambe Abyssinica Hochst, potencial dessa matéria prima para produção de biocombustíveis, e seu óleo são discutidos e avaliados nesse trabalho. Essa cultura já é utilizada na indústria na obtenção de vários produtos, entre eles o biodiesel, trazendo expectativa de produzir novos biocombustíveis. Experimentalmente, foi obtido aproximadamente 30% de óleo através das sementes de crambe por extração utilizando soxhlet. Um estudo cinético através de decomposição térmica e catalítica, com as peneiras mesoporosas MCM-41 e Mo/MCM-41 por análise termogravimétrica (TGA/DTG) foi realizada utilizando os métodos matemáticos Ozawa-Flynn-Wall (OFW) e Kissinger-Akahira-Sunose (KAS). Obteve-se valores de Energia de Ativação (Ea) menores com o Mo/MCM-41, mostrando a importância do metal no sítio ativo do material catalítico, tanto no método OFW como no KAS. Os catalisadores usados nesse processo foram caracterizados por DRX com os picos de índice de Miller correspondentes bem definidos. Na análise de FRX observou-se a impregnação do molibdênio na forma de MoO3. A pirólise térmica e catalítica do mesmo material na proporção de 88% do óleo com 12% dos catalisadores mostrou que a pirólise catalítica com o Mo/MCM-41 produziu 41,12% de hidrocarbonetos com rendimento de quase 75%, considerado um bom resultado. Por fim, a produção de gasólio pesado (C18 – C25) entre as frações de hidrocarbonetos formados foi condizente com a expectativa, pois o ácido majoritário presente o óleo de crambe é o erúcico, que contém 22 átomos de carbono.


  • Mostrar Abstract
  • The use of renewable fuels to replace fossil fuels has become essential for the preservation of the environment. Therefore, the main aspects of Crambe Abyssinica Hochst, the potential of this raw material for the production of biofuels, and its oil are discussed and evaluated in this work. This crop is already used in industry to obtain various products, including biodiesel, bringing expectations of producing new biofuels. Experimentally, approximately 30% oil was obtained from crambe seeds by extraction using soxhlet. A kinetic study through thermal and catalytic decomposition, with the mesoporous sieves MCM-41 and Mo/MCM-41 by thermogravimetric analysis (TGA/DTG) was carried out using the mathematical methods Ozawa-Flynn-Wall (OFW) and Kissinger-Akahira- Sunose (KAS). Lower Activation Energy (Ea) values were obtained with Mo/MCM-41, showing the importance of the metal in the active site of the catalytic material, both in the OFW and KAS methods. The corresponding catalysts used in this process were characterized by XRD with well defined Miller index peaks. In the FRX analysis, molybdenum impregnation was observed in the form of MoO3. The thermal and catalytic pyrolysis of the same material in the proportion of 88% of the oil with 12% of the catalysts showed that the catalytic pyrolysis with Mo/MCM-41 produced 41.12% of hydrocarbons with a yield of almost 75%, considered a good result . Finally, the production of heavy gasoly (C18 – C25) among the hydrocarbon fractions formed was consistent with expectations, as the major acid present in crambe oil is erucic, which contains 22 carbon atoms.

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  • ISABELLE MARIANE DE LIMA FERREIRA
  • Produção de hidrocarbonetos renováveis a partir da microalga Monoraphidium sp.

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • EDJANE FABIULA BURITI DA SILVA
  • FABÍOLA CORREIA DE CARVALHO
  • Data: 26/07/2023

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  • O potencial energético da microalga da espécie Monoraphidium sp. foi explorado como matéria-prima para a produção hidrocarbonetos renováveis. Para isto, a biomassa foi submetida a pré-tratamentos físico-químicos com o objetivo de facilitar o acesso intracelular das microalgas. Os hidrocarbonetos renováveis da biomassa tratada foram obtidos através dos processos de pirólise térmica e catalítica na presença do catalisador HZSM-5. A zeólita HZSM-5 foi sintetizada e caracterizada por Difração de raios-X (DRX), Análise termogravimétrica (TGA/DTG), Espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Determinação da acidez pelo método de adsorção de base (n-butilamina). As análises de DRX confirmaram a formação da estrutura cristalina do tipo MFI, com padrões semelhantes ao definido pela International Zeolite Association (IZA). A análise de acidez evidenciou a presença dos sítios ácidos na zeólita necessários para as reações na pirólise catalítica. Os parâmetros cinéticos envolvidos nas reações de pirólise da biomassa da microalga foram estimados através do desenvolvimento dos modelos Ozawa-Flynn-Wall (FWO) e Kissinger- Akahira- Sunose (KAS), com o auxílio da análise termogravimétrica (TGA/DTG) nas razões de aquecimento 10, 20, 30 e 40 °C/min. No qual, ficou evidente que os dois modelos geraram dados cinéticos precisos que refletem a conversão térmica da biomassa, resultando em valores médios de energia de ativação de 104,2 e 122,2 kJ/mol (FWO) e 99,96 e 118,2 kJ/mol (KAS). A pirólise levou a formação do produto líquido, bio-óleo que foi caracterizado por Espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e Cromatografia a gás acoplada com um detector de espectrometria de massa (CG-MS). A composição química por CG-MS mostrou que os bio-óleos produzidos são fontes de hidrocarbonetos renováveis que podem ser precursores de biocombustíveis, pois apresentam hidrocarbonetos na faixa de C6-C20, no qual incluem a faixa de gasolina, diesel e querosene de aviação.


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  • The energy potential of the microalgae of the species Monoraphidium sp. was exploited as a raw material for the production of renewable hydrocarbons. For this, the biomass was submitted to physical-chemical pre-treatments with the objective of facilitating the intracellular access of the microalgae. Renewable hydrocarbons from treated biomass were obtained through thermal and catalytic pyrolysis processes in the presence of the HZSM-5 catalyst. The HZSM-5 zeolite was synthesized and characterized by X-ray Diffraction (XRD), Thermogravimetric Analysis (TGA/DTG), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Determination of acidity by base adsorption method (n-butylamine). XRD analyzes confirmed the formation of an MFI-like crystalline structure, with patterns similar to those defined by the International Zeolite Association (IZA). The acidity analysis showed the presence of acidic sites in the zeolite necessary for catalytic pyrolysis reactions. The kinetic parameters involved in the pyrolysis reactions of microalgae biomass were estimated through the development of the Ozawa-Flynn-Wall (FWO) and Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) models, with the aid of thermogravimetric analysis (TGA/DTG) in the ratios of heating 10, 20, 30 and 40 °C/min. In which, it was evident that the two models generated precise kinetic data that reflect the thermal conversion of the biomass, resulting in average activation energy values of 104.2 and 122.2 kJ/mol (FWO) and 99.96 and 118, 2 kJ/mol (KAS). The pyrolysis led to the formation of the liquid product, bio-oil that was characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Gas Chromatography Coupled with a Mass Spectrometry Detector (GC-MS). The chemical composition by CG-MS showed that the bio-oils produced are renewable hydrocarbon sources that can be precursors of biofuels, as they have hydrocarbons in the C6-C20 range, which include gasoline, diesel and aviation kerosene.

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  • LETÍCIA GRACYELLE ALEXANDRE COSTA
  • Aplicação da Oxidação Eletroquímica para a geração de Oxidantes fortes, Geração de produtos de valor agregado e degradação de Paracetamol, Cafeína e Olanzapina em Efluentes sintéticos

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • JOSÉ EUDES LIMA SANTOS
  • JOÃO MILLER DE MELO HENRIQUE
  • Data: 27/07/2023

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  • Os tratamentos eletroquímicos de efluentes estão enfrentando uma mudança de paradigma, ao invés de se alcançar a completa mineralização dos poluentes orgânicos os pesquisadores estão buscando dar valor econômico aos produtos gerados durante o processo de degradação. Um dos produtos que são eletrogerados no processo de oxidação eletroquímica são os ácidos graxos voláteis. Esses ácidos são commodities usados em diversos segmentos industriais como a indústria alimentícia, têxtil, farmacêutica. Por essa razão, este trabalho propôs avaliar a eficiência da oxidação eletroquímica para a degradação de compostos farmacêuticas, buscando encontrar as melhores condições tanto parar a remoção para poluentes orgânicos quanto para a eletrogeração de ácidos graxos voláteis. Os resultados alcançados estão divididos em dois capítulos. O primeiro capítulo apresenta a avaliação do poder oxidante das soluções de Persulfato e Peroxofosfato eletrogeradas para a aplicação ex situ. Foi observado que o aumento na densidade de corrente é proporcional ao aumento da concentração do oxidante. No processo de oxidação ex situ alcançou-se a redução de 46,66% para o Persulfato e de 47,15% para o Peroxofosfato na degradação de Paracetamol na concentração de 20 mg L-1. A melhor condição para esse tipo de aplicação foi quando se utilizou a menor razão v/v de volume de oxidante v/v = 0,5).  Já o segundo capitulo, apresenta os resultados encontrados na oxidação eletroquímica de compostos farmacêuticos. Os experimentos foram realizados em uma célula utilizando anodo de Diamante Dopado com Boro (DDB), utilizando como eletrólito de suporte ácido sulfúrico e sulfato de sódio 0,5M. Os fármacos paracetamol, a cafeína e a olanzapina foram utilizados como contaminantes orgânicos. O processo de degradação eletroquímica e de formação de ácidos foi monitorado por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. Foi possível observar que em meio de ácido sulfúrico a degradação dos compostos foi alcançada mais rapidamente. Experimentos com ácido perclórico foram realizados na mesma condição para avaliar a influência do radical sulfato na degradação. Ao comparar os experimentos, comprovou-se que o radical sulfato é o principal responsável pelo processo. Os resultados de Carbono Orgânico Total mostraram que apesar de haver completa degradação do poluente inicial a matéria orgânica presente no efluente não foi completamente consumida, indicando que houve a produção de novos produtos orgânicos. Por meio das análises cromatográficas, verificou-se o surgimento de ácido acético, ácido fórmico e ácido oxálico nos experimentos com ácido sulfúrico como eletrólito. Já para os experimentos com sulfato de sódio, foram encontrados os ácidos acéticos, fórmico, tartárico e salicílico. Experimentos de Toxicidade com sementes de alface foram realizados para ver a possibilidade de reuso do efluente após o tratamento para a agricultura. Apenas as sementes que foram regadas com o efluente tratado com sulfato de sódio germinaram. Conclui-se que a oxidação eletroquímica é um processo eficiente tanto para a geração de espécies oxidantes para as aplicações in situ e ex situ, como para a eletrogeração de ácidos carboxílicos.


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  • Electrochemical wastewater treatments are facing a paradigm shift, instead of achieving complete mineralization of organic pollutants researchers are seeking to give economic value to the products generated during the degradation process. One of the products that are generated in the electrochemical oxidation process are volatile fatty acids. These acids are commodities used in various industrial segments such as the food, textile, and pharmaceutical industries. For this reason, this work proposed to evaluate the efficiency of electrochemical oxidation for the degradation of pharmaceutical compounds, trying to find the best conditions both for the removal of organic pollutants and for the electrogeneration of volatile fatty acids. The results achieved are divided into two chapters. The first chapter presents the evaluation of the oxidizing power of the electrogenerated Persulfate and Peroxophosphate solutions for ex situ application. It was observed that the increase in current density is proportional to the increase in oxidant concentration. In the ex situ oxidation process, a reduction of 46.66% for Persulfate and 47.15% for Peroxophosphate was achieved in the degradation of Paracetamol at a concentration of 20 mg L-1. The best condition for this type of application was when the lowest v/v volume ratio of oxidant was used (v/v = 0.5).  The second chapter presents the results found in the electrochemical oxidation of pharmaceutical compounds. The experiments were performed in a cell using a Boron Doped Diamond (DDB) anode, using 0.5M sulfuric acid and sodium sulfate as supporting electrolyte. The drugs paracetamol, caffeine and olanzapine were used as organic contaminants. The electrochemical degradation and acid formation process was monitored by High Performance Liquid Chromatography. It was possible to observe that in sulfuric acid medium the degradation of the compounds was achieved faster. Experiments with perchloric acid were carried out under the same condition to evaluate the influence of the sulfate radical on the degradation. By comparing the experiments, it was proven that the sulfate radical is mainly responsible for the process. The results of Total Organic Carbon showed that although there was complete degradation of the initial pollutant the organic matter present in the effluent was not completely consumed, indicating that there was the production of new organic products. Through chromatographic analysis, it was verified the emergence of acetic acid, formic acid and oxalic acid in the experiments with sulfuric acid as electrolyte. As for the experiments with sodium sulfate, acetic, formic, tartaric, and salicylic acids were observed.  Toxicity experiments with lettuce seeds were performed to see the possibility of reusing the effluent after treatment for agriculture. Only the seeds that were watered with the sodium sulfate treated effluent germinated. It is concluded that electrochemical oxidation is an efficient process for both the generation of oxidant species for in situ and ex situ applications, and for the electrogeneration of carboxylic acids.

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  • GLEILSON DE FRANÇA VIEIRA
  • APLICAÇÃO DE TECNOLOGIAS ELETROQUÍMICAS COMO ALTERNATIVA PARA O TRATAMENTO DE EFLUENTES DE SALÃO DE BELEZA

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • INALMAR DANTAS BARBOSA SEGUNDO
  • JOÃO MILLER DE MELO HENRIQUE
  • Data: 28/07/2023

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  • Um dos processos eletroquímicos de oxidação avançada, também conhecido como: oxidação anódica, é bastante eficiente no tratamento de águas residuais que contém diferentes contaminantes orgânicos. Neste projeto científico o efluente foi coletado durante um dia normal em um salão de beleza localizado na cidade do Natal, Brasil. Esse efluente de salão de beleza foi tratado com o uso da oxidação eletroquímica sem nenhum prévio tratamento e sua análise físico-química inicial demonstrou uma demanda química de oxigênio (DQO) de 1612 mg O2 L–1, turbidez de 477 NTU e a presença de metais em nível de traço, como ferro, cobre, cromo e zinco (0,1; 0,03; 0,02; 0,02 L–1, respectivamente). As análises experimentais fora realizadas numa planta em escala laboratorial, empregando uma célula de fluxo eletroquímico que consiste em uma placa circular de aço inoxidável como cátodo e outra contendo o diamante dopado com boro (BDD) como ânodo, ambos com superfície ativa de 69,4 cm2, separados por uma distância de 1,7 cm. Para cada experimento, 1,2 litros de efluente contaminado foram colocados no tanque reservatório que foi recirculado através da célula do compartimento de reação. As eletrólises foram realizadas aplicando 10 e 30 mA cm–2, utilizando diferentes eletrólitos (NaCl ou Na2SO4) e concentrações (0,08 e 0,16 M). Os experimentos foram conduzidos por 360 minutos e as amostras foram coletadas em intervalos de tempo específicos. Na comparação dos eletrólitos de suporte, o NaCl teve um melhor comportamento em uma alta concentração (0,16 mol/L). Eletrodos BDD são conhecidos como eficientes para promover a geração de persulfato e radical sulfato a partir de SO4–2 na solução bulk, bem como as espécies reativas baseadas na oxidação de íons Cl. No entanto, a formação de espécies cloradas quando o NaCl está presente em maior concentração, aliada à geração de radicais hidroxila na superfície do ânodo, parece ser a principal via de degradação neste estudo. Além disso, a baixa densidade de corrente garante uma melhor eficiência de carga em comparação com o j maior, uma vez que o j baixo promove uma oxidação melhor e eficiente, com menos reações parasitárias. A adição de eletrólitos é obrigatória de forma a obter uma melhor eficiência no consumo de energia. Sem sal para melhorar a condutividade da solução, são consumidos mais de 100 kWh m–3, enquanto com o eletrólito à base de sulfato/cloreto esse valor diminui para aproximadamente 20 kWh m–3. Nas melhores condições (0,16 M de NaCl, 10 mA cm–2), os metais são eliminados do efluente, e a turbidez e DQO diminuem para 92 e 72%, respectivamente. Os resultados comprovam que um simples tratamento antes do lançamento pode levar a um efluente menos refratário na rede pública de esgoto.


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  • One of the advanced oxidation electrochemical processes, also known as: anodic oxidation, is quite efficient in treating wastewater that contains different organic contaminants. In this scientific project, the effluent was collected during a normal day in a beauty salon located in the city of Natal, Brazil. This beauty salon effluent was treated using electrochemical oxidation without any previous treatment and its initial physical-chemical analysis showed a chemical oxygen demand (COD) of 1612 mg O2 L–1, turbidity of 477 NTU and the presence of trace-level metals such as iron, copper, chromium, and zinc (0.1; 0.03; 0.02; 0.02 L–1, respectively). The experimental analyzes were carried out in a laboratory-scale plant, using an electrochemical flow cell consisting of a circular stainless steel plate as cathode and another containing boron-doped diamond (BDD) as anode, both with an active surface of 69.4 cm2, separated by a distance of 1.7 cm. For each experiment, 1.2 liters of contaminated effluent was placed in the reservoir tank which was recirculated through the reaction compartment cell. Electrolyses were performed applying 10 and 30 mA cm–2, using different electrolytes (NaCl or Na2SO4) and concentrations (0.08 and 0.16 M). The experiments were conducted for 360 minutes and samples were collected at specific time intervals. Comparing the supporting electrolytes, NaCl performed better at a high concentration (0.16 mol/L). BDD electrodes are known to be efficient in promoting persulfate and sulfate radical generation from SO4–2 in the bulk solution, as well as reactive species based on the oxidation of Cl- ions. However, the formation of chlorinated species when NaCl is present in higher concentrations, combined with the generation of hydroxyl radicals on the anode surface, seems to be the main degradation route in this study. Furthermore, the low current density ensures better charging efficiency compared to the higher j, as the low j promotes better and efficient oxidation with less parasitic reactions. The addition of electrolytes is mandatory in order to obtain a better efficiency in energy consumption. Without salt to improve the conductivity of the solution, more than 100 kWh m–3 are consumed, while with the sulphate/chloride-based electrolyte this value decreases to approximately 20 kWh m–3. Under the best conditions (0.16 M NaCl, 10 mA cm–2), metals are eliminated from the effluent, and turbidity and COD decrease to 92 and 72%, respectively. The results prove that a simple treatment before release can lead to a less refractory effluent in the public sewage system.

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  • ERIVALDO PAULINO DA COSTA
  • Estudos das propriedades mesomórficas e fotofísicas de 4-alcoxibenzoatos de 4-(quinoxalin-2-il)fenila e investigação fotofísica de derivados de alcóxi-(E)-3-estirilquinoxalin-2(1H)-ona

  • Orientador : FABRICIO GAVA MENEZES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • MIGUEL ANGELO FONSECA DE SOUZA
  • ANDRÉ ALEXANDRE VIEIRA
  • FABIO DA SILVA MIRANDA
  • RODRIGO CRISTIANO
  • Data: 31/07/2023

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  • O desenvolvimento de materiais orgânicos funcionais tem se mostrado de grande interesse para diversas áreas. Cristais líquidos são amplamente explorados na indústria de dispositivos eletrônicos, assim como compostos fluorescentes, em geral, também relevantes como sensores. A presente tese é dividida em duas partes: a primeira voltada para o estudo das propriedades líquido-cristalinas de 4-alcoxibenzoatos de 4-(quinoxalin-2-il)fenila (QX1, QX2, DMQX1 e DMQX2). Estes quatro compostos-finais foram obtidos em bons rendimentos a partir de protocolos com quatro etapas sintéticas, e devidamente caracterizados por técnicas espectroscópicas. Todos os derivados quinoxalínicos apresentaram comportamento líquido-cristalinos, com mesofases esméticas e nemáticas em intervalos de até 112 oC, exceto o composto DMQX1, que apresentou apenas mesofase nemática. Em geral, as modificações estruturais dos compostos não influenciam sobremaneira as mesofases, as quais foram devidamente caracterizadas por microscopia óptica de luz polarizada, a partir de texturas clássicas, tais como padrões Schilieren (nemático) e fan-shaped (esmético), além de texturas não convencionais. Os valores das transições de fase foram confirmados por calorimetria de varredura diferencial. A segunda parte do trabalho se refere ao estudo das propriedades fotofísicas de uma série de derivados alcóxi-(E)-3-estirilquinoxalin-2(1H)-ona (SQX1-SQX3). Foi estudada a possibilidade de isomeria cis-trans reversível destes compostos em diferentes solventes orgânicos (metanol, acetonitrila, diclorometano e hexano) e em meio aquoso por espectroscopias UV-Vis e de fluorescência. Ainda, foi estudado o efeito da adição de água em solventes polares, no intuito de forçar uma maior agregação e induzir reação de cicloadição fotoquímica do tipo [2+2]. Aspectos estruturais estão sendo discutidos, inclusive a partir de cálculos teóricos em andamento, de forma a justificar as propriedades fotofísicas destes compostos em diferentes condições.


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  • The development of functional organic materials has proved relevant to many fields. Liquid crystals are very relevant to optical electronics industry, as well as fluorescent compounds, which are commonly relevant in the development of sensors. The present thesis is divided into two main parts: the first one is centered in the study of liquid crystal properties of 4-(quinoxalin-2-yl)phenyl 4-alkoxybenzoates (QX1, QX2, DMQX1 e DMQX2). These target-compounds were obtained in good yields from four-step protocols and properly characterized by spectroscopic techniques. All quinoxaline derivatives were verified to present liquid crystalline behavior with mesophases ranging up to 112 oC, which were identified as both nematic and smectic mesophase, except compound DMQX1, which was a nematic liquid crystal. IN general, structural features do not affect considerably the mesomorphic behavior of these compounds, which were properly characterized by polarized optical microscopy based on classical Schieleren (nematic) and fan-shaped (smectic) patterns, among non-conventional textures. Exact phase transition temperatures were verified by differential scanning calorimetry. In the second part of this thesis, photophysical properties of alkoxy-(E)-styrylquinoxalin-2(1H)-one derivatives (SQX1-SQX3) were investigated. The reversible cis-trans isomerism of these compounds was studied in different organic solvents (methanol, acetonitrile, dichloromethane and hexane) and in aqueous medium by UV-Vis and fluorescence spectroscopies. Also, induced aggregation effect was studies by addition of water to solutions of SQX derivatives in polar solvents, including to verify the possibility of [2+2] cycloaddition in solution. Structural features are under discussion, including data obtained from theoretical calculations, in attempt to justify the photophysical properties of these compounds in different conditions.

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  • JAQUELINE FERREIRA DE MELO
  • Resíduos industriais e eletrônicos como alternativa para fabricação de sensores eletroquímicos sustentáveis: aplicações na determinação de espécies de interesse clínico e ambiental

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA PAULA SILVEIRA PAIM
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • POLLYANA SOUZA CASTRO
  • SUELY SOUZA LEAL DE CASTRO
  • Data: 01/08/2023

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  • O aumento na geração de resíduos sólidos demanda a busca por soluções que contribuam com a gestão responsável desses resíduos, minimizando o impacto ambiental e agregando valor a esses materiais. Diversas estratégias têm sido empregadas no uso desses rejeitos, entre elas a fabricação de sensores eletroquímicos de baixo custo. Esse trabalho focou no desenvolvimento de sensores eletroquímicos sustentáveis por meio do reaproveitamento de resíduos sólidos, para quantificação de paracetamol e isoniazida em formulações farmacêuticas e os metais pesados Pb(II) e Cd(II) em meio aquoso. Duas abordagens principais foram exploradas: a utilização de nanomateriais de carbono, obtidos a partir de rejeitos da indústria alimentícia e a reutilização de microchips, provenientes de lixo eletrônico. Em uma primeira etapa, óxido de grafeno reduzido (r-rGO) foi sintetizado e empregado na modificação de um eletrodo de carbono vítreo (r-rGO/GCE), aplicado na determinação de paracetamol com taxas de recuperação do princípio ativo no fármaco dentro dos limites estabelecidos para controle de qualidade. Na segunda abordagem, microchips foram empregados na fabricação de arranjo de microeletrodos de ouro (Au-µEA), modificados com filme de bismuto (BiF/Au-µEA) e aplicados na detecção de Cd(II) e Pb(II), com avaliação e otimização dos efeitos das variáveis, que atuam na resposta voltamétrica, através de planejamentos experimentais. Os resultados demontram que o sensor fabricado provou ser apropriado para detecção de Cd(II) e Pb(II), exibindo uma resposta linear para Cd(II) 0,5 a 13 µmol L−1 e 1,5 a 13 µmol L−1 para Pb(II). Um terceiro enfoque consistiu na modificação da superfície dos microchips através de estruturas nanoporosas de ouro (NPG/µEA) para quantificação do fármaco isoniazida. O sensor modificado apresentou maior atividade eletrocatalítica em comparação com os microeletrodos de ouro convencionais, permitindo quantificar o analito na faixa de 10 a 300 µmol L−1. Desse modo, as metodologias eletroanaliticas empregadas, demonstraram a possibilidade de desenvolvimento de sensores eletroquímicos a partir do reaproveitamento de resíduos sólidos. Esses sensores contribuem para a redução do desperdício, o uso mais eficiente dos recursos e a promoção de uma abordagem mais sustentável na fabricação de dispositivos analíticos.


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  • The increase in solid waste generation demands the search for solutions contributing to responsible waste management, minimizing environmental impact, and adding value to these materials. Several strategies can be employed in using these waste materials, including manufacturing low-cost electrochemical sensors. This work focused on developing sustainable electrochemical sensors through the reuse of solid waste for the quantification of the paracetamol and isoniazid in pharmaceutical formulations, heavy metals lead and cadmium in aqueous media. Two main approaches were explored: using carbon nanomaterials obtained from food industry waste and microchips from electronic waste. In the first approach, reduced graphene oxide (r-rGO) was synthesized and used to modify a glassy carbon electrode (r-rGO/GCE), applied in the determination of paracetamol with recovery rates of the active ingredient within the established limits for quality control. In the second approach, microchips were employed in the fabrication of an array of gold microelectrodes (Au-µEA), modified with a bismuth film (BiF/Au-µEA), and applied in the detection of Cd(II) and Pb(II), with evaluation and optimization of the effects of variables that influence the voltammetric response through experimental designs. The findings demonstrated that the developed sensor proved to be suitable for the detection of Cd(II) and Pb(II), exhibiting a linear response for Cd(II) in the range of 0.5 to 13 µmol L−1 and for Pb(II) in the range of 1.5 to 13 µmol L−1. A third approach involved the modification of the microchip surface with nanoporous gold structures (NPG/µEA) to quantify the drug isoniazid. The modified sensor showed higher electrocatalytic activity than conventional gold microelectrodes, enabling the quantification of the analyte in the range of 10 to 300 µmol L−1. Thus, the employed electroanalytical methodologies demonstrated the feasibility of developing electrochemical sensors through the reuse of solid waste. These sensors contribute to waste reduction, more efficient resource utilization, and the promotion of a sustainable approach in the manufacturing of analytical devices.

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  • ERNANI DIAS DA SILVA FILHO
  • Sorção de contaminantes emergentes em compósitos magnéticos e partículas de quitosana

  • Orientador : JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • ANDARAIR GOMES DOS SANTOS
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • JOÃO MARIA SOARES
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • Data: 11/08/2023

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  • A poluição dos recursos hídricos causada pela indústria têxtil e o descarte inadequado de medicamentos são graves problemas ambientais que exigem atenção imediata. Os corantes usados na indústria têxtil são altamente solúveis em água, o que pode contaminar os recursos hídricos e dificultar sua remoção. Por outro lado, o descarte inadequado de medicamentos pode contaminar o solo e a água, representando um risco significativo para a saúde pública e o meio ambiente. Esses contaminantes emergentes estão sendo detectados em níveis crescentes no meio ambiente e que ainda não têm regulamentação ou padrões de controle estabelecidos. É crucial que a população esteja ciente dos riscos associados ao descarte inadequado de medicamentos e que tome as providências para seu descarte seguro e responsável, como por meio de programas de coleta de medicamentos vencidos ou não utilizados. Neste contexto, esta tese propõe o estudo da sorção dos fármacos cromoglicato de sódio e cloridrato de tetraciclina em compósitos magnéticos, e o desenvolvimento de um método numérico aplicado na adsorção dos corantes ácido azul 260 (AA) e alaranjado de metila (AM) em quitosana reticulada para identificar individualmente e simultaneamente a concentração desses corantes em soluções aquosas. Para isso, foram empregadas técnicas como análise termogravimétrica, espectroscopia de absorção molecular na região do ultravioleta e visível, espectroscopia de absorção no infravermelho, difração de raios X e estudos de equilíbrio de adsorção. O estudo sobre fármacos revelou que a sorção ocorreu em múltiplas camadas, atingindo a saturação com concentrações de 0,2 mmol de fármaco por grama de composto para o cloridrato de tetraciclina (HTCCl) em ambos os compósitos magnéticos positivo e negativo. O fármaco aniônico foi adsorvido com intensidade semelhante em ambos os compósitos, sendo sua saturação para o compósito com carga negativa alcançada em um valor de cerca de 0,05 mmol por grama de compósito. A energia livre de adsorção de Gibbs foi estimada em condições de solução diluída, variando de ‒17 a ‒3 kJ/mol. A análise da cinética de degradação térmica utilizando a abordagem isoconversional revelou que a presença de magnetita nos compósitos magnéticos reduziu a energia aparente de ativação. Os valores obtidos foram de até 400 kJ/mol para a degradação da fase orgânica. Esse fenômeno demonstrou que a magnetita aumentou a área superficial disponível para a adsorção dos fármacos. Já o método desenvolvido e aplicados nos corantes, mostrou uma sorção mais efetiva para o AA que pôde ser caracterizada pela determinação de diferentes parâmetros isotérmicos, estimativa da energia livre de Gibbs de adsorção, bem como adsorção competitiva por si só.


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  • The pollution of water resources caused by the textile industry and the improper disposal of medicines are serious environmental problems that require immediate attention. Dyes used in the textile industry are highly soluble in water, contaminating water resources and making removal difficult. On the other hand, improper disposal of medicines can contaminate soil and water, representing a significant risk to public health and the environment. These emerging contaminants are being detected at increasing levels in the environment and which still do not have regulations or established control standards. It is crucial that the population is aware of the risks associated with the inappropriate disposal of medicines and that they take steps for their safe and responsible disposal, and through programs to collect expired or unused  medications.  In  this  context,  this  thesis  proposes  the  study  of  the  sorption  of  drugs  sodium  cromoglycate  and  tetracycline  hydrochloride  on magnetic composites, and the development of a numerical method applied to the adsorption of dyes, acid blue 260 (AA), and methyl orange (AM), on crosslinked chitosan to individually and simultaneously identify the concentration of these dyes in aqueous solutions. For this purpose, techniques such as thermogravimetric analysis, molecular absorption spectroscopy in the ultraviolet and visible region, infrared absorption spectroscopy, X-ray diffraction, and adsorption equilibrium studies were employed. The study on drugs revealed that sorption occurred in multiple layers, reaching saturation at concentrations of 0.2 mmol of drug per gram of composite for tetracycline hydrochloride (HTCCl) in both positive and negative magnetic composites. The anionic drug was adsorbed with similar intensity in both composites, with saturation in the negatively charged composite achieved at a value of approximately 0.05 mmol per gram of composite. The Gibbs free energy of adsorption was estimated under dilute solution conditions, ranging from ‒17 to ‒3 kJ/mol. The analysis of thermal degradation kinetics using the isoconversional approach revealed that the presence of magnetite in the magnetic composites reduced the apparent activation energy. Values obtained reached up to 400 kJ/mol for the degradation of the organic phase. This phenomenon demonstrated that magnetite increased the surface area available for drug adsorption. As for the developed method applied to the dyes, it demonstrated more effective sorption for AA, which could be characterized by determining different isothermic parameters, estimation of the Gibbs free energy of adsorption as well as competitive sorption by itself.

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  • VASCO DE LIMA PINTO
  • PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETOS RENOVAVÉIS A PARTIR DA PIRÓLISE TERMOCATALÍTICA DE SEBO BOVINO UTILIZANDO CATALISADORES MESOPOROSOS DE ÓXIDOS METÁLICOS.

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • PEDRO NOTHAFT ROMANO
  • EDJANE FABIULA BURITI DA SILVA
  • FELIPE FERNANDES BARBOSA
  • NATALY ALBUQUERQUE DOS SANTOS
  • Data: 04/09/2023

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  • A necessidade de estudar novas fontes de energia aumentou devido aos problemas causados pelo uso de combustíveis fósseis, como chuvas ácidas, efeito estufa e aquecimento global. Isso também impacta a sociedade, ameaçando a sobrevivência da humanidade e a sustentabilidade a longo prazo. Nesta tese de doutorado, foi realizado um estudo sobre catalisadores mesoporosos MCM-41 com óxidos metálicos incorporados (cobalto, níquel e molibdênio) para produzir hidrocarbonetos renováveis a partir do sebo bovino. A matéria-prima foi coletada no Abatedouro Frigorífico Industrial de Mossoró e caracterizada fisicoquimicamente. Os catalisadores sintetizados tiveram suas características estruturais, químicas e morfológicas analisadas por meio de Difração de Raio-X (DRX), Fluorescência de Raio-X (FRX), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) acoplada a Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), comprovando a formação e conservação das estruturas porosas após a impregnação dos óxidos metálicos. As energias de ativação dos catalisadores foram determinadas de acordo com os métodos isoconvencionais propostos por Ozawa-Flinn-Wall (OFW) e por Kissinger Akahira Sunose (KAS), a partir de análises termogravimétricas do sebo bovino e das misturas do sebo bovino com os catalisadores, com taxas de aquecimento (β) de 10, 20 e 30 °C/min e taxas de conversão (α) de 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 90%. Os catalisadores produzidos neste estudo, de acordo com os dois métodos, mostraram-se efetivos na diminuição da energia de ativação (Ea) na reação de degradação termocatalítica do sebo bovino. A Ea da degradação térmica do sebo bovino apresentou variações de 178,7 a 199,1 e de 176,5 a 197,5 kJ/mol pelos modelos OFW e KAS, respectivamente. Já com a presença dos catalisadores MCM-41, Co/MCM-41, Mo/MCM-41, Ni/MCM-41, CoMo/MCM-41, NiMo/MCM-41 e NiCo/MCM-41, as variações foram de 143,1 a 156,0, 146,9 a 165,2, 142,5 a 151,7, 145,5 a 165,9, 161,4 a 166,0, 171,8 a 180,4 e de 148,2 a 170,0 kJ/mol para o modelo OFW, respectivamente. Já para o modelo KAS, as variações foram de 139,0 a 152,2, 143,0 a 162,0, 138,4 a 147,8, 134,7 a 154,7, 158,1 a 163,3, 169,2 a 177,4 e de 144,4 a 167,0 kJ/mol, respectivamente. Dentre os catalisadores utilizados no estudo cinético, destacou-se o Mo/MCM-41, que apresentou uma redução de aproximadamente 24% da Ea da matéria-prima segundo o modelo OFW e de aproximadamente 25% segundo o modelo KAS. Ambos os modelos utilizados mostraram resultados satisfatórios, apresentando R2 acima de 0,95, confirmando a confiabilidade dos métodos. Esses resultados foram essenciais na obtenção dos parâmetros da pirólise termocatalítica. A reação de pirólise térmica do sebo bovino produziu elevado percentual de hidrocarbonetos (31,76%). Todavia, esse percentual aumentou com a adição de catalisadores ao processo reacional, sendo assim, a pirólise termocatalítica do sebo bovino produziu 32,71% de hidrocarbonetos utilizando o MCM-41, 76,18% com Ni/MCM-41, 43,72% com Mo/MCM-41, 57,86% com Co/MCM-41, 63,55% com NiMo/MCM-41, 74,60% com CoMo/MCM-41 e 84,99% com NiCo/MCM-41. Conforme o percentual de hidrocarbonetos formados na pirólise térmica, verificou-se a produção de 52,17% na faixa do bioquerosene, 70,40% na faixa do diesel verde e 14,64% de hidrocarbonetos com cadeias acima de C24. Enquanto que a pirólise termocatalítica favorece a desoxigenação por descarboxilação, produzindo um percentual ainda maior de hidrocarbonetos, principalmente na faixa do diesel verde. A utilização dos catalisadores MCM-41, Ni/MCM-41, Mo/MCM-41, Co/MCM-41, NiMo/MCM-41, CoMo/MCM-41 e NiCo/MCM-41 produziu, respectivamente, 51,02%, 34,00%, 38,63%, 42,81%, 32,49%, 36,80% e 40,03% na faixa do bioquerosene de aviação e 87,94%, 88,56%, 83,03%, 90,55%, 98,44%, 95,67% e 93,27% na faixa do diesel verde. Assim, a produção de bio-óleo a partir do sebo bovino por pirólise catalítica mostra-se como alternativa promissora, mediante a elevada produção de hidrocarbonetos em detrimento de compostos oxigenados, mantendo-se, portanto, como uma matéria-prima importante na produção de biocombustíveis e na minimização de impactos ambientais derivados de sua produção, utilizando catalisadores impregnados com óxidos metálicos.


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  • The need to explore new energy sources has escalated due to the issues stemming from the utilization of fossil fuels, such as acid rain, the greenhouse effect, and global warming. These concerns have significant societal implications, imperiling human survival and long-term sustainability. In this doctoral thesis, an investigation was conducted on mesoporous MCM-41 catalysts integrated with metallic oxides (cobalt, nickel, and molybdenum) to produce renewable hydrocarbons from bovine tallow. The raw material was procured from the Mossoró Industrial Slaughterhouse and subjected to physicochemical characterization. The synthesized catalysts were subjected to structural, chemical, and morphological analyses through X-ray Diffraction (XRD), X-ray Fluorescence (XRF), Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled with Energy Dispersive Spectroscopy (EDS). These analyses verified the preservation of porous structures after the incorporation of metallic oxides. Activation energies of the catalysts were determined using the isoconversional methods proposed by Ozawa-Flinn-Wall (OFW) and Kissinger Akahira Sunose (KAS). This was based on thermogravimetric analyses of bovine tallow and its mixtures with the catalysts, employing heating rates (β) of 10, 20, and 30°C/min and conversion rates (α) of 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, and 90%. The catalysts synthesized in this study, according to both methods, demonstrated effectiveness in lowering the activation energy (Ea) in the thermo-catalytic degradation reaction of bovine tallow. The Ea for the thermal degradation of bovine tallow exhibited variations of 178.7 to 199.1 kJ/mol (OFW) and 176.5 to 197.5 kJ/mol (KAS), respectively. In the presence of the MCM-41, Co/MCM-41, Mo/MCM-41, Ni/MCM-41, CoMo/MCM-41, NiMo/MCM-41, and NiCo/MCM-41 catalysts, variations ranged from 143.1 to 156.0, 146.9 to 165.2, 142.5 to 151.7, 145.5 to 165.9, 161.4 to 166.0, 171.8 to 180.4, and 148.2 to 170.0 kJ/mol for the OFW model, respectively. For the KAS model, the variations were 139.0 to 152.2, 143.0 to 162.0, 138.4 to 147.8, 134.7 to 154.7, 158.1 to 163.3, 169.2 to 177.4, and 144.4 to 167.0 kJ/mol, respectively. Among the catalysts used in the kinetic study, Mo/MCM-41 stood out, exhibiting a reduction of approximately 24% in Ea for the raw material according to the OFW model and about 25% according to the KAS model. Both models used yielded satisfactory results, with R2 values above 0.95, confirming the reliability of the methods. These results were pivotal in obtaining parameters for thermo-catalytic pyrolysis. The thermal pyrolysis reaction of bovine tallow generated a high percentage of hydrocarbons (31.76%). However, this percentage increased with the addition of catalysts to the reaction process. Thus, thermo-catalytic pyrolysis of bovine tallow produced 32.71% hydrocarbons using MCM-41, 76.18% with Ni/MCM-41, 43.72% with Mo/MCM-41, 57.86% with Co/MCM-41, 63.55% with NiMo/MCM-41, 74.60% with CoMo/MCM-41, and 84.99% with NiCo/MCM-41. Based on the percentage of hydrocarbons formed in thermal pyrolysis, the production was found to be 52.17% in the aviation bio-kerosene range, 70.40% in the green diesel range, and 14.64% of hydrocarbons with chains above C24. On the other hand, thermo-catalytic pyrolysis favored deoxygenation through decarboxylation, resulting in an even greater percentage of hydrocarbons, particularly in the green diesel range. The use of MCM-41, Ni/MCM-41, Mo/MCM-41, Co/MCM-41, NiMo/MCM-41, CoMo/MCM-41, and NiCo/MCM-41 catalysts yielded, respectively, 51.02%, 34.00%, 38.63%, 42.81%, 32.49%, 36.80%, and 40.03% in the aviation bio-kerosene range and 87.94%, 88.56%, 83.03%, 90.55%, 98.44%, 95.67%, and 93.27% in the green diesel range. Therefore, catalytic pyrolysis of bovine tallow presents itself as a promising alternative for bio-oil production, with a high production of hydrocarbons instead of oxygenated compounds, thus remaining a significant raw material in biofuel production and minimizing environmental impacts arising from its generation through the use of catalysts impregnated with metallic oxides.

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  • ANDREY COSTA DE OLIVEIRA
  • Remoção de microplástico em água através de adsorventes tratados com microemulsão

  • Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • JOSÉ RIBEIRO DOS SANTOS JÚNIOR
  • MARIA CARLENISE PAIVA DE ALENCAR MOURA
  • TAMYRIS THAISE COSTA DE SOUZA
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • Data: 13/09/2023

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  • O acúmulo de plásticos no meio ambiente vem se tornando cada vez mais uma preocupação global. Pauta no relatório da ONU de outubro de 2021 e de outros órgãos importantes, é perceptível a necessidade de se discutir sobre o tema e buscar soluções. Dentre os impactos desses materiais, os microplásticos (partículas com dimensões inferiores a 5 mm) vem ganhando destaque devido a presença, muitas vezes imperceptível, no ambiente. Pois, nos oceanos, são confundidos com alimentos pela fauna e muitas vezes não são devidamente removidos nas estações de tratamento de água e esgoto (ETAE). Desse modo, esse trabalho buscou formas de remover esse contaminante de efluentes. A forma estudada foi através do uso de adsorventes tratados com tensoativos utilizando a decantação para separa-los, uma vez que, devido a estrutura do tensoativo e dos adsorventes, estes poderiam ter alguma interação com os microplásticos, tornando possível sua extração. Dentre os tensoativos analisados, foi escolhido o Tween 80, pois, além da baixa toxicidade, ele apresentou eficiente interação com o plástico, explicada devido sua estrutura química, comprovadas via análise por FTIR. O efluente utilizado nos testes foi obtido através da contaminação de água destilada por microplásticos adquiridos sinteticamente. Contudo, foram comparados através do espectro do FTIR com microplásticos reais, retirados da ETE da UFRN. No mais, foram escolhidos cinco adsorventes para serem tratados com microemulsões tendo o Tween 80 como componente: bentonita, diatomita, bagaço de coco, de cana e da casca da banana. Para dosar a quantidade de microplástico que seria extraída, foi necessário construir uma curva de calibração. Ela foi feita através do espectro do FTIR de diferentes massas de plástico versus a área de pico que variava com a absorbância. De acordo com os testes de adsorção, feitos para cada um dos cinco adsorventes com e sem tratamento e com o auxílio do método NOAA para separar os microplásticos dos adsorventes após a remoção, teve-se que o bagaço da casca de banana apresentou a maior eficiência dentre os adsorventes não tratados: 70%. Já entre os tratados, o bagaço de cana apresentou quase 80% de plástico removido. Logo, observa-se que a adsorção pode ser um método viável para a remoção de microplásticos em água.


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  • The accumulation of plastics in the environment is increasingly becoming a global concern. As part of the UN report of October 2021 and other important organizations, the need to discuss the issue and seek solutions is noticeable. Among the impacts of these materials, microplastics (particles smaller than 5 mm) have been gaining prominence due to their often imperceptible presence in the environment. Because, in the oceans, they are mistaken for food by the fauna and are often not properly removed in wastewater treatment plants (WTP). Thus, this work researched ways to remove this contaminant from effluents. The way studied was through the use of adsorbents treated with surfactants using decantation to separate them. According to the structure of the surfactant and the adsorbents, these could have some interaction with the microplastics, making their extraction possible. Among the surfactants analyzed, the Tween 80 was chosen because, in addition to low toxicity, it presented efficient interaction with plastic, explained by its chemical structure, proven via FTIR analysis. The effluent used in the tests was obtained through the contamination of distilled water by synthetically acquired microplastics. However, they were compared through the FTIR spectrum with real microplastics, taken from the UFRN WTP. Furthermore, five adsorbents were chosen to be treated with microemulsions having Tween 80 as a component: bentonite, diatomite, coconut, sugarcane, and banana peel bagasse. To measure the amount of microplastic that would be extracted, it was necessary to construct a calibration curve. It was done through the FTIR spectrum of different masses of plastic versus the peak area that varied with absorbance. According to the adsorption tests, carried out for each of the five adsorbents with and without treatment and with the aid of the NOAA method to separate the microplastics from the adsorbents after removal, it was found that the banana peel bagasse presented the highest efficiency among the untreated adsorbents: 70%. Among treated products, sugarcane bagasse had almost 80% of plastic removed. Therefore, it is observed that adsorption can be a viable method for the removal of microplastics in water.

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  • FERNANDO RODRIGO DANTAS FERNANDES
  • Desenvolvimento de fotocatalisadores de Silício-Cério e Silício-Titânio para a aplicação na fotodegradação da Rodamina B.

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • ADONAY RODRIGUES LOIOLA
  • ANNE GABRIELLA DIAS SANTOS
  • MARIELE IARA SOARES DE MELLO
  • Data: 18/09/2023

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  • O presente trabalho teve como objetivo desenvolver nanoesferas mesoporosas compostas por Silício-Cério e Silício-Titânio através do método de soft-template para posterior aplicação na fotodegradação da Rodamina B. A metodologia de síntese dos fotocatalisadores consistiu basicamente em utilizar micelas de CTAB como um molde macio, e fontes de silício, cério e titânio para a composição da estrutura inorgânica na formação dos materiais. As sínteses foram realizadas utilizando diferentes razões Si/Ce e Si/Ti com o intuito de avaliar a influência da quantidade dos metais na obtenção das nanoesferas. Os testes fotocatalíticos foram realizados utilizando-se uma solução de Rodamina B exposta a uma lâmpada de vapor de mercúrio (125w), utilizando-se para cada reação 50 mg de catalisador em um tempo total de reação de 180 min. Foram coletadas alíquotas durante todo o tempo de reação para posteriormente serem analisadas em um espectrofotômetro UV-vis. Os materiais obtidos foram avaliados em caráter estrutural, textural e morfológico, através das técnicas de DRX, FRX, EDS, Adsorção e Dessorção de N2 e MEV. As nanoesferas de Si-Ti não apresentaram picos de difração referentes a qualquer fase de óxido de Titânio, indicando que o metal se encontra de fato na estrutura das nanoesferas, entretanto para os materiais de Si-Ce percebe-se que altas quantidades de Cério pode levar a uma formação de CeO indesejada. As imagens de MEV demonstraram a formação de esferas bem definidas, para ambos os metais, com diâmetros entre 50 a 400 nm. Observou-se um espalhamento uniforme de Ce e Ti em todos os materiais, o que indica que esses metais estão participando de fato da composição da estrutura inorgânica das nanoesferas, corroborando com os resultados de DRX. O método de soft-template proposto se mostrou eficaz, possibilitando a síntese, em um curto tempo, de fotocatalisadores de Si-Ce e Si-Ti. Os fotocatalisadores apresentaram atividade significativa na degradação da Rodamina B, sendo os materiais a base de Si-Ti os que apresentaram melhor atividade, podendo ser observada reduções de mais de 60% do contaminante. Além da atividade fotocatalítica, os materiais também demonstraram uma boa capacidade de adsorção nos primeiros 30 min de reação.


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  • The objective of this work was to develop mesoporous nanospheres composed of Silicon-Cerium and Silicon-Titanium through the soft-template method for later application in the photodegradation of Rhodamine B. The synthesis methodology of the photocatalysts basically consisted of using CTAB micelles as a template soft, and sources of silicon, cerium and titanium for the composition of the inorganic structure in the formation of materials. The syntheses were performed using different Si/Ce and Si/Ti ratios in order to evaluate the influence of the amount of metals in obtaining the nanospheres. The photocatalytic tests were carried out using a Rhodamine B solution exposed to a mercury vapor lamp (125w), using 50 mg of catalyst for each reaction in a total reaction time of 180 min. Aliquots were collected throughout the reaction time to be later analyzed in a UV-vis spectrophotometer. The obtained materials were evaluated in structural, textural and morphological character, through the techniques of DRX, FRX, EDS, Adsorption and Desorption of N2 and SEM. The Si-Ti nanospheres did not show diffraction peaks referring to any phase of titanium oxide, indicating that the metal is actually found in the structure of the nanospheres, however for Si-Ce materials it is noticed that high amounts of Cerium can lead to unwanted CeO formation. SEM images demonstrated the formation of well-defined spheres, for both metals, with diameters between 50 and 400 nm. A uniform scattering of Ce and Ti was observed in all materials, which indicates that these metals are actually participating in the composition of the inorganic structure of the nanospheres, corroborating the results of XRD. The proposed soft-template method proved to be effective, enabling the synthesis, in a short time, of Si-Ce and Si-Ti photocatalysts. The photocatalysts showed significant activity in the degradation of Rhodamine B, with Si-Ti-based materials showing the best activity, with reductions of more than 60% of the contaminant being observed. In addition to the photocatalytic activity, the materials also demonstrated a good adsorption capacity in the first 30 minutes of reaction.

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  • ANNE BEATRIZ FIGUEIRA CÂMARA
  • Desenvolvimento de metodologias analíticas baseadas em ferramentas quimiométricas avançadas acopladas a técnicas espectroscópicas para rastreamento e quantificação da adulteração de combustíveis fósseis.

  • Orientador : LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIELE CRISTINA MUNIZ BATISTA DOS SANTOS
  • ANA CAROLINA DE OLIVEIRA NEVES MENEZES
  • EDGAR PERIN MORAES
  • KASSIO MICHELL GOMES DE LIMA
  • LEONARDO SENA GOMES TEIXEIRA
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • Data: 21/09/2023

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  • A adulteração de combustíveis é um problema global significativo pois envolve o uso ilícito de substâncias isentas de impostos, que muitas vezes passam despercebidas, mesmo durante o monitoramento de derivados do petróleo. Essa prática ilegal possui implicações de longo alcance, incluindo poluição ambiental, danos a motores, riscos à saúde e evasão fiscal do governo, levando a ganhos ilícitos para aqueles envolvidos nas atividades fraudulentas. Normalmente, os fraudadores empregam substâncias não taxadas que apresentam propriedades semelhantes e miscibilidade com combustíveis, como querosene e óleos vegetais residuais, tornando sua detecção desafiadora por meio dos métodos físico-químicos convencionais empregados no mercado. Diante destes desafios, esta pesquisa visa desenvolver metodologias analíticas avançadas utilizando ferramentas quimiométricas. A partir dessas técnicas, buscamos aprimorar o rastreamento e quantificação da adulteração de combustíveis, permitindo uma identificação mais precisa e eficiente de substâncias ilícitas em combustíveis. Os resultados deste estudo contribuirão para combater esse problema generalizado e proteger o meio ambiente, os motores, a saúde pública e a receita do governo. Para isso, 60 amostras de diesel e 98 amostras de JET-A1 foram aplicadas para simular o processo de adulteração com querosene (KS) para a aplicação de modelos quimiométricos acoplados a técnicas espectroscópicas. Os algoritmos de classificação permitiram classificar as misturas de acordo com as bandas de absorção de IR atribuídas a produtos de oxidação, como fenóis e ácido carboxílico, com alta precisão e 100% de sensibilidade e especificidade tanto para diesel quanto para JET-A1. MCR-ALS e PLS foram capazes de detectar e quantificar KS nos combustíveis com alta precisão (RMSEP<1,64%; R2>0,995). MCR-ALS com restrição de área PARAFAC combinadas com espectroscopia de fluorescência com matriz de emissão de excitação (EEM) permitiram a quantificação de JET-A1. Além disso, o algoritmo PARAFAC também quantificou o conteúdo de KS com alta precisão (RMSEP = 5,36%). MCR- ALS se destacou por recuperar o perfil espectral dos adulterantes, separando-o do espectro do combustível. Além disso, a metodologia desenvolvida teve um desempenho geral superior aos métodos físico-químicos tradicionais usados para rastrear a adulteração, mostrando seu potencial para futura aplicação no controle de qualidade de combustível in loco.


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  • Fuel adulteration poses a significant global issue as it involves the illicit use of tax-exempt substances that often go undetected, even during the screening of petroleum products. This illegal practice has far-reaching implications, including environmental pollution, engine damage, health risks, and government tax evasion, leading to illicit gains for those engaged in fraudulent activities. Typically, fraudsters employ non-standard substances that exhibit similar properties and miscibility with fuels, such as kerosene, and residual vegetable oils, making their detection challenging using conventional physicochemical methods employed in the market. In light of these challenges, this research aims to develop advanced analytical methodologies utilizing cutting-edge chemometric tools. By leveraging these techniques, we seek to enhance the screening and quantification of fuel adulteration, enabling more accurate and efficient identification of tax-exempt substances in petroleum derivatives. The outcomes of this study will contribute to combating this pervasive issue and safeguarding the environment, engines, public health, and government revenue. For this, 60 samples of diesel and 98 samples of JET-A1 were applied to simulated the adulteration process with kerosene solvent (KS) for the application of chemometric models couped to spectroscopic techniques. The classification algorithms enabled classifying the blends according to the IR absorption bands assigned to oxidation products, such as phenols and carboxylic acid, with high accuracy and 100% sensitivity and specificity for both diesel and JET-A1. MCR-ALS and PLS regression were able to detect and quantify KS in the fuels with high accuracy (RMSEP<1.64%; R2>0.995). MCR-ALS with area constraint and PARAFAC combined with excitation emission matrix (EEM) fluorescence spectroscopy allowed the quantification of JET-A1. Furthermore, PARAFAC algorithm also quantified the content of KS with high accuracy (RMSEP = 5.36%). MCR-ALS model stood out for recovering the spectral profile of the adulterants by segregating it from the fuel spectra. In addition, the developed methodology had an overall performance superior than the traditional physicochemical methods using to screen the adulteration, showing its potential to future application for in loco fuel quality control.

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  • EDUARDO AUGUSTO DA SILVA DINIZ
  • AVALIAÇÃO COMPUTACIONAL DE INIBIDORES DE FOSFOLIPASE A2 DE PEÇONHA DE Bothrops brazili.

  • Orientador : DAVI SERRADELLA VIEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON DOS REIS ALBUQUERQUE
  • DAVI SERRADELLA VIEIRA
  • EUZEBIO GUIMARAES BARBOSA
  • GUTTO RAFFYSON SILVA DE FREITAS
  • NORBERTO DE KASSIO VIEIRA MONTEIRO
  • Data: 29/09/2023

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  • A miotoxicidade causada por picada de serpentes surge como um dos principais problemas dos acidentes ofídicos, pois não é bem neutralizada pela soroterapia atual. Uma alternativa promissora é a busca por pequenas moléculas inibidoras que possam atuar eficientemente contra múltiplos componentes do veneno. A fosfolipase A2 (PLA2) é frequentemente encontrada no veneno de serpentes e geralmente está associada à miotoxicidade. Assim, representa um excelente alvo para a busca de novos tratamentos. Inicialmente foi estudado a interação da PLA2 com modelos de membrana compostas por 1-palmitoil-2-oleoil fosfatidilglicerol (POPG) e 1-palmitoil-2-oleoil fosfatidilcolina (POPC) para identificar os resíduos da proteína mais importantes para interação com a membrana. Posteriormente, analisou-se o efeito da temperatura na inibição das propriedades catalíticas da PLA2 do veneno de Bothrops brazili pelos ácidos rosmarínico (RSM) e clorogênico (CHL) através de abordagens experimentais e computacionais. Três temperaturas foram avaliadas (25, 37 e 50°C). Na seção experimental, ensaios enzimáticos mostraram que RSM é um melhor inibidor em todas as três temperaturas. A 50°C, a eficiência de inibição diminuiu significativamente para ambos os ácidos. Estudos de docking revelaram que ambos os ligantes se ligam ao canal hidrofóbico do dímero da proteína onde o fosfolipídio se liga no processo catalítico, interagindo com vários resíduos funcionais. Neste contexto, RSM apresenta melhores energias de interação devido a interações mais fortes com a cadeia B do dímero. Simulações de dinâmica molecular mostraram que RSM pode estabelecer interações seletivas com ARG112B de PLA2, que está localizado próximo a resíduos do suposto sítio de ruptura de meFmbrana em estruturas PLA2-like. A afinidade dos ácidos RSM e CHL para PLA2 é ditada principalmente por interações eletrostáticas, especialmente interações estabelecidas com os resíduos ARG33B (para CHL) e ARG112B (RSM) e ligações de hidrogênio com o resíduo ASP89A. A incapacidade do CHL em estabelecer uma interação estável com o ARG112B foi apontada como o motivo de sua menor eficiência de inibição. A menor estabilidade conformacional da proteína promovida pelos ligantes a 37°C para CHL e a 50°C para RSM foi apontada como a razão da menor eficiência de inibição nessas respectivas temperaturas.


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  • Myotoxicity caused by snakebite envenoming emerges as one of the main problems of ophidic accidents as it is not well neutralized by the current serum therapy. A promising alternative is to search for efficient small molecule inhibitors that can act against multiple venom components. Phospholipase A2 (PLA2) is frequently found in snake venom and is usually associated with myotoxicity. Thus it represents an excellent target for the search of new treatments.  Initially, the interaction of PLA2 with membrane models composed of 1-palmitoyl-2-oleoyl phosphatidylglycerol (POPG) and 1-palmitoyl-2-oleoyl phosphatidylcholine (POPC) was designed to identify the most important protein residues for interaction with the membrane. Subsequently, the effect of temperature on the inhibition of the catalytic properties of PLA2 from Bothrops brazili venom by rosmarinic (RSM) and chlorogenic (CHL) acids was analyzed through experimental and computational approaches. Three temperatures were evaluated (25, 37 and 50°C). In the experimental section, enzymatic assays showed that RSM is a better inhibitor in all three temperatures. At 50°C, the inhibition efficiency decayed significantly for both acids. Docking studies revealed that both ligands bind to the hydrophobic channel of the protein dimer where the phospholipid binds in the catalytic process, interacting with several functional residues. In this context, RSM presents better interaction energies due to stronger interactions with chain B of the dimer. Molecular dynamics simulations showed that RSM can establish selective interactions with ARG112B of PLA2, which is located next to residues of the putative Membrane Disruption Site in PLA2-like structures. The affinity of RSM and CHL acids towards PLA2 is mainly driven by electrostatic interactions, especially salt bridge interactions established with residues ARG33B (for CHL) and ARG112B (RSM) and hydrogen bonds with residue ASP89A. The inability of CHL to establish a stable interaction with ARG112B was pointed as the reason for its lower inhibition efficiency. The lower protein conformational stability promoted by ligands at 37°C for CHL and at 50°C for RSM was indicated as the reason for the lower inhibition efficiency at these respective temperatures.

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  • HELOISE OLIVEIRA MEDEIROS DE ARAUJO MOURA
  • Metodologias inovadoras no conceito de biorrefinaria para a análise e a derivatização de lignocelulose.

  • Orientador : LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Enrique Rodríguez-Castellón
  • HECTOR CASIMIRO GOICOECHEA
  • LEILA MARIA AGUILERA CAMPOS
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • LUIZ HENRIQUE DA SILVA GASPAROTTO
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • Data: 16/10/2023

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  • A biorrefinaria de lignocelulose é considerada uma indústria análoga à refinaria de petróleo, com potencial para atender a demanda por combustíveis, produtos químicos e materiais renováveis em um futuro próximo. No entanto, processos de caracterização composicional de potenciais fontes lignocelulósicas, além do tratamento e da conversão heterogênea da celulose extraída, são algumas das principais limitações para ampliar a diversidade de produtos que podem ser obtidos com alta eficiência em biorrefinarias. Neste trabalho, uma série de metodologias inovadoras foi desenvolvida com foco na otimização dos processos desta indústria. Um novo método de caracterização da composição via deconvolução de picos de curvas termogravimétricas derivadas (DTG) foi aplicado à biomassa in natura e celuloses de sabugo de milho (CC) e bagaço de cana-de-açúcar (SB), em comparação com o método padrão, com altas precisão (desvio padrão <1,58%) e exatidão (erro padrão <5,74x10-2, R2>0,9993 e F>750.926). Além disso, o novo método possibilitou avaliar a eficiência do tratamento e a reatividade da celulose. Em seguida, a otimização da síntese heterogênea de carboximetilcelulose (CMC), um dos derivados de celulose mais importantes comercialmente, foi realizada a partir dessas celuloses residuais por meio de um planejamento experimental D-Optimal com 28 experimentos. Os resultados da análise de variância (ANOVA) e da metodologia de superfície de resposta (RSM) provaram com alta precisão (F=67,27; p-valor<0,0001; R2=0,928; desvio padrão=7,0x10-4) que as celuloses residuais extraídas são promissoras para produzir CMC em condições mais amenas em comparação com a literatura, rendendo cerca de 279% (m CMC/m celulose) de CMC solúvel em água. Finalmente, um hidrato salino de zinco foi usado como solvente e sistema reacional para a carboximetilação one-pot de celulose em meio homogêneo, em um processo novo, mais eficiente e ambientalmente amigável. A carboximetilação foi comprovada após apenas 30 min de reação por testes de solubilidade e análises espectroscópicas, bem como a complexação de Zn2+ pelos grupos carboxilato. A difração de raios X e os resultados microscópicos comprovaram que se trata de um nanomaterial (10-36 nm) organizado em uma microestrutura cúbica formada pela agregação de nanopartículas. Assim, a nanoZnCMC é o primeiro biopolímero de coordenação baseado em celulose relatado na literatura. Este material apresenta potencial para aplicações de alta tecnologia, abrindo assim um novo capítulo para estudos na síntese homogênea de materiais inovadores de fontes renováveis.


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  • Lignocellulose biorefinery is considered an industry analogous to oil refinery, with the potential to meet the demand for renewable fuels, chemicals, and materials in the near future. However, compositional characterization processes of potential lignocellulosic sources, in addition to treatment and heterogeneous conversion of extracted cellulose are some of the main limitations for expanding the diversity of products that can be obtained with high efficiency in biorefineries. In this work, a series of innovative methodologies were developed with focus on optimizing the processes of this industry. A new composition characterization method via peak deconvolution of derivative thermogravimetry curves (DTG) was applied to in natura biomass and pulps from corn cob (CC) and sugarcane bagasse (SB), in comparison to the standard method, with high precision (standard deviation <1.58%) and accuracy (standard error <5.74x10-2, R2>0.9993 and F>750,926). In addition, the new method made it possible to assess the treatment efficiency and reactivity of cellulose. Then, the optimization of heterogeneous synthesis of carboxymethylcellulose (CMC), one of the most commercially important cellulose derivatives, was carried out from these residual celluloses by a D-Optimal experimental design with 28 experiments. Analysis of variance (ANOVA) and response surface methodology (RSM) results proved with high precision (F=67.27; p-value<0.0001; R2=0.928; standard deviation=7.0x10-4) that the residual celluloses extracted are promising to produce CMC under milder conditions in comparison to literature, yielding about 279% (w CMC/w cellulose) of water-soluble CMC. Finally, a zinc molten salt hydrate was used as a solvent and reaction system for one-pot carboxymethylation of cellulose in a homogeneous medium, in a novel, more efficient, and environmentally friendly process. Carboxymethylation was proven after just 30 min of reaction by solubility tests and spectroscopic analyses, as well as the complexation of Zn2+ by carboxylate groups. X-ray diffraction and microscopic results proved this is a nanomaterial (10-36 nm) organized in a crystalline cubic microstructure formed by the aggregation of nanoparticles. Thus, the nanoZnCMC is the first cellulose-based biocoordination polymer reported in the literature. This material has potential high-tech applications, thus opening up a new chapter for studies in the homogeneous synthesis of innovative materials from renewable sources.

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  • KEVILLE PEREIRA DE OLIVEIRA
  • Adsorção em quitosana reticulada a partir de soluções binárias e ternárias de fármacos aniônicos

  • Orientador : JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS MAURICIO RABELLO DE SANT`ANNA
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • ZILVAM MELO DOS SANTOS
  • Data: 19/12/2023

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  • O lançamento inadequado dos resíduos farmacológicos em diferentes matrizes ambientais tornou-se uma grande preocupação em todo o mundo, uma vez que os fármacos e seus metabólitos podem causar efeitos adversos aos ecossistemas e à saúde humana. Em razão disso, diversos estudos têm sido realizados com a finalidade de remover esses contaminantes emergentes do ambiente aquático por meio de métodos de remediação. Assim, esta pesquisa tem por objetivo compreender os aspectos termodinâmicos envolvidos na remoção dos fármacos cromoglicato de sódio (CG) e diclofenaco de sódio (DF) em solução aquosa pelo processo de adsorção utilizando quitosana reticulada. As amostras de quitosana reticulada (QR) e as demais que foram submetidas ao processo de adsorção foram caracterizadas pelas técnicas de espectroscopia de absorção no infravermelho, difração de raios-X, potencial zeta, microscopia eletrônica de varredura e termogravimetria. Em relação as análises do equilíbrio de adsorção em sistema binário, foram realizadas utilizando quatro diferentes temperaturas (15, 25, 35 e 45°C) e no ternário a 25°C.  Para estimar os parâmetros das isotermas de adsorção, os dados experimentais foram ajustados com as seguintes isotermas de adsorção: Langmuir, Freundlich, Sips, Redlich-Peterson e Frumkin. Para tanto, os fármacos, separados ou misturados em solução aquosa, foram quantificados por meio do desenvolvimento de curvas de calibração obtidas a partir dos dados experimentais medidos pelo método de espectrofotometria do UV-Vis. Os resultados revelaram que nos sistemas binários os parâmetros termodinâmicos de adsorção em baixas concentrações de adsorvato indicaram natureza exotérmica para o CG, enquanto para o DF era endotérmica. Além disso, os fatores entrópicos desempenharam um papel muito importante, principalmente para o DF, e a adsorção sendo mais favorável para o CG. Em altas concentrações ocorre uma inversão da situação, ou seja, a adsorção do DF torna-se mais favorável, sendo endotérmica para ambos os fármacos. Já em relação a adsorção em sistemas ternários, em concentrações mais baixas, a adsorção de CG é favorecida, principalmente, por ter uma menor energia livre de adsorção de Gibbs. A uma determinada concentração crítica, a adsorção muda drasticamente, na forma de uma clara descontinuidade na isoterma de adsorção, após essa descontinuidade, em concentrações mais altas, a adsorção é favorecida para o DF, por motivo da interação atrativa dos parâmetros laterais. Por fim, foi evidenciado que os fármacos adsorvem espontaneamente em superfície de QR, sendo mais uma alternativa de partículas que podem ser aplicadas em tratamento de efluentes que contém resíduos farmacológicos.


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  • The inappropriate release of pharmaceutical residues into different environmental matrices has become a major concern around the world, since drugs and their metabolites can cause adverse effects on ecosystems and human health. Because of this, several studies have been carried out with the aim of removing these emerging contaminants from the aquatic environment through remediation methods. Thus, this research aims to understand the thermodynamic aspects involved in the removal of the drugs sodium cromoglycate (CG) and diclofenac sodium (DF) in aqueous solution through the adsorption process using cross-linked chitosan. The cross-linked chitosan (QR) samples and the others that were subjected to the adsorption process were characterized by infrared absorption spectroscopy, X-ray diffraction, zeta potential, scanning electron microscopy and thermogravimetry techniques. Regarding the adsorption equilibrium analyzes in a binary system, they were carried out using four different temperatures (15, 25, 35 and 45°C) and in the ternary at 25°C. To estimate the parameters of the adsorption isotherms, the experimental data were fitted with the following adsorption isotherms: Langmuir, Freundlich, Sips, Redlich-Peterson and Frumkin. To this end, the drugs, separated or mixed in aqueous solution, were quantified through the development of calibration curves obtained from experimental data measured by the UV-Vis spectrophotometry method. The results revealed that in binary systems the thermodynamic parameters of adsorption at low concentrations of adsorbate indicated an exothermic nature for CG, while for DF it was endothermic. Furthermore, entropic factors played a very important role, especially for DF, with adsorption being more favorable for CG. At high concentrations, the situation is reversed, that is, DF adsorption becomes more favorable, being endothermic for both drugs. In relation to adsorption in ternary systems, at lower concentrations, CG adsorption is favored, mainly because it has a lower Gibbs adsorption free energy. At a certain critical concentration, the adsorption changes drastically, in the form of a clear discontinuity in the adsorption isotherm, after this discontinuity, at higher concentrations, the adsorption is favored for the DF, due to the attractive interaction of the lateral parameters. Finally, it was shown that drugs adsorb spontaneously on the QR surface, being another alternative particle that can be applied in the treatment of effluents that contain pharmacological residues.

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  • VALDIVINO FRANCISCO DOS SANTOS BORGES
  • Adsorção de tensoativos em rochas reservatórios via solução micelar: avaliação do planejamento experimental e efetivação dos parâmetros

  • Orientador : TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • MICHELLE SINARA GREGÓRIO DANTAS
  • MONICA RODRIGUES DE OLIVEIRA
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • VANESSA CRISTINA SANTANNA
  • Data: 22/12/2023

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  • A adsorção de tensoativos em superfícies rochosas pode modificar sua hidrofobicidade, a sua carga superficial e outras propriedades importantes que governam os processos de recuperação avançada de óleo (EOR), como diminuição da tensão interfacial água-óleo e aumento da permeabilidade. Em geral, a necessidade de controlar e/ou reduzir a adsorção de tensoativos nas superfícies de rochas reservatórios tem sido uma tarefa difícil nos métodos de EOR, pois impacta diretamente na economia do projeto. Isto requer um estudo e uma visão abrangente do mecanismo de adsorção nas rochas. As principais funções deste método são reduzir a tensão interfacial água/óleo e alterar a molhabilidade da rocha reservatório, que na maioria das vezes é molhável a óleo, tornando-a molhável à água. Esta propriedade dos tensoativos é devida à sua natureza anfifílica. Neste trabalho foi estudado o comportamento de adsorção via soluções micelares de tensoativos iônicos (OCS, OCBS, OMS e SDS) e não iônicos (NP 9.5EO, NP 11EO e NP 15EO) em rochas carbonáticas e areníticas. O método do banho finito foi realizado para avaliar a adsorção em todos os sistemas. Para os tensoativos aniônicos foi aplicado um planejamento experimental fatorial para otimizar o processo de adsorção. Verificou-se que a adsorção do OCS, OCBS e OMS foram eficazes em calcário e insignificante em arenito, enquanto o SDS apresentou baixa eficiência de adsorção em ambas as rochas A eficiência de adsorção em calcário foi de 85,74%, 82,52% e 45,30% para o OCS, OCBS e OMS, respectivamente. Os dados das isotermas foram bem descritos pelo modelo de isoterma de Sips para os tensoativos: OCS, OCBS e OMS. Os resultados indicaram que a adsorção se adequou bem ao modelo cinético de pseudossegunda ordem. O modelo de Langmuir simulou as isotermas de adsorção do OCS melhor que o modelo de Freundlich em três temperaturas diferentes de 298, 313 e 333K. Os parâmetros termodinâmicos (ΔH, ΔS e ΔG) indicaram que o processo de adsorção do OCS foi espontâneo e endotérmico. Os experimentos envolvendo os tensoativos não iônicos foram realizados de acordo com a rede de Scheffé e mostraram uma eficiência de adsorção de 66,89% para o NP-15EO, 67,15% para o NP-11EO e 70,60% para o NP-9.5EO. O ponto F foi escolhido como o ponto ideal uma vez que este ponto permaneceu constante durante os experimentos, além de ser uma região rica em água e apresentar baixo teor de butanol. O arenito apresentou molhabilidade favorável ao óleo, que após o tratamento ocorreu a inversão da molhabilidade. Dentre os modelos estudados o modelo de isoterma de Redlich-Peterson foi o que melhor se ajustou, indicando assim que o processo de adsorção ocorre em monocamadas e multicamadas. Os adsorventes foram caracterizados por Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Análise Térmica (TG/DTG), Difração de Raios-X (DRX), Fluorescência de raios-X (FRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análises Granulométrica e de Potencial Zeta.


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  • The adsorption of surfactants on rock surfaces can alter their hydrophobicity, surface charge, and other important properties that govern enhanced oil recovery (EOR) processes, such as reducing the interfacial tension between water and oil and increasing permeability. In general, the need to control and/or reduce the adsorption of surfactants on reservoir rock surfaces has been a challenging task in enhanced oil recovery (EOR) methods, as it directly impacts the project's economy. This requires a comprehensive study and understanding of the adsorption mechanism on rocks. The primary functions of this method are to reduce the water/oil interfacial tension and alter the wettability of the reservoir rock, which is often oil-wet, making it water-wet. This property of surfactants is due to their amphiphilic nature. In this study, the adsorption behavior via micellar solutions of ionic surfactants (OCS, OCBS, OMS, and SDS) and non-ionic surfactants (NP 9.5EO, NP 11EO, and NP 15EO) on carbonate and sandstone rocks was investigated. The finite bath method was employed to assess adsorption in all systems. For the anionic surfactants, a factorial experimental design was applied to optimize the adsorption process. It was observed that the adsorption of OCS, OCBS, and OMS was effective in limestone and negligible in sandstone, while SDS showed low adsorption efficiency in both rocks. The adsorption efficiency in limestone was 85.74%, 82.52%, and 45.30% for OCS, OCBS, and OMS, respectively. The isotherm data were well described by the Sips isotherm model for the surfactants OCS, OCBS, and OMS. The results indicated that the adsorption fitted well with the pseudo-second-order kinetic model. The Langmuir model simulated the adsorption isotherms of OCS better than the Freundlich model at three different temperatures of 298, 313, and 333 K. Thermodynamic parameters (ΔH, ΔS, and ΔG) indicated that the OCS adsorption process was spontaneous and endothermic. The experiments involving non-ionic surfactants were conducted according to the Scheffé network and showed an adsorption efficiency of 66.89% for NP-15EO, 67.15% for NP-11EO, and 70.60% for NP-9.5EO. Point F was chosen as the ideal point since it remained constant during the experiments, besides being a water-rich region and having low butanol content. The sandstone exhibited oil-favorable wettability, which underwent wettability inversion after treatment. Among the studied models, the Redlich-Peterson isotherm model was the best fit, indicating that the adsorption process occurs in monolayers and multilayers. The adsorbents were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermal Analysis (TG/DTG), X-Ray Diffraction (XRD), X-ray Fluorescence (XRF), Scanning Electron Microscopy (SEM), Particle Size Analysis, and Zeta Potential Analysis.

2022
Dissertações
1
  • ANA KAROLINE SILVA DE AQUINO VITAL
  • Desreplicação do extrato hidro-etanólico das raízes de Harpalyce brasiliana Benth (Leguminosae) e avaliação do potencial anti-inflamatório e antioxidante

  • Orientador : RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • IAN CASTRO GAMBOA
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • YANNA CAROLINA FERREIRA TELES
  • Data: 25/01/2022

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  • A produção exacerbada de espécies reativas de oxigênio no organismo promove um desequilíbrio entre a quantidade de agentes oxidantes e o poder de remoção dessas espécies no sistema biológico, gerando o que se denomina estresse oxidativo. Diversas doenças inflamatórias estão associadas à superprodução dessas espécies. O extrato hidroetanólico de Harpalyce brasiliana Benth é amplamente utilizado pela população no tratamento de picadas de serpentes e desordens inflamatórias e, provavelmente este efeito esteja associado aos flavonoides presentes nessa espécie, que são moléculas já reportadas na literatura por suas propriedades antiofídicas. Os estudos de desreplicação começaram a ser realizados com o objetivo de evitar o re-isolamento de compostos já conhecidos, no entanto, tornou-se uma ferramenta bastante útil para análise do perfil químico de uma espécie de interesse. A desreplicação do extrato hidroetanólico de H. brasiliana, planta endêmica da Caatinga conhecida popularmente como “raiz-de-cobra”, possibilitou a identificação de 20 compostos por UPLC-MS/MS, sendo principalmente isoflavonas e flavanonas preniladas e geraniladas. O extrato também foi investigado quanto a sua biocompatibilidade, bem como seus efeitos antioxidantes e anti-inflamatórios. Em cultura de células, o extrato demonstrou ser seguro em linhagens de células normais (RAW 247.6 e 3T3) nas concentrações de 31-2000 µg/mL. A atividade antioxidante do extrato (125-2000 µg/mL) foi investigada através dos ensaios de redução da difenilpicril-hidrazina, capacidade antioxidante total, poder redutor, eliminação do radical hidroxila e quelação dos íons ferro e cobre. Em todos os testes de antioxidantes in vitro, o extrato demonstrou efeitos promissores. Para a dosagem de ON (óxido nítrico) em cultura de células (RAW 247.6), o extrato (500 e 2000 µg/mL) evidenciou redução da expressão de ON. No modelo de bolsa de ar induzido por zimosam, os camundongos receberam zimosam (1 mg/mL) por via subcutânea e posteriormente foram tratados (100, 200 e 400 mg/kg) por gavagem. Neste modelo animal foi observado o efeito anti-inflamatório através da redução do número de leucócitos (especialmente de polimorfonucleares), produção de mieloperoxidase, proteínas totais e níveis de citocinas, bem como, demonstrou o efeito antioxidante através da diminuição do malonaldeído e aumento dos parâmetros de glutationa. Essa abordagem demonstra pela primeira vez que o extrato hidroetanólico das raízes de H. brasiliana é biocompatível, possui propriedades antioxidantes e anti-inflamatórias em análises pré-clínicas, corroborando seu uso na medicina popular. Tais dados chamam a atenção para a espécie como uma fonte promissora de moléculas bioativas que podem ser utilizadas no tratamento de doenças inflamatórias, podendo contribuir para o avanço das aplicações biofarmacêuticas para esta espécie.


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  • The exacerbated production of reactive oxygen species in the body promotes an imbalance between the amount of oxidizing agents and the removal power of these species in the biological system, generating what is called oxidative stress. Several inflammatory diseases are associated with the overproduction of these species. The hydro-ethanolic extract of Harpalyce brasiliana Benth is widely used by the population in the treatment of snake bites and inflammatory disorders, and this effect is probably associated with the flavonoids present in this species, which are molecules already reported in the literature for their antiophidic properties. Dereplication studies began to be carried out with the aim of avoiding the re-isolation of already known compounds; however, it has become a very useful tool for analyzing the chemical profile of a species of interest. The dereplication of the hydro-ethanolic extract of H. brasiliana, a plant endemic to the Caatinga, popularly known as “snake root”, allowed the identification of 20 compounds by UPLC-MS/MS, mainly prenylated and geranylated flavanones and isoflavones. The extract was also investigated for its biocompatibility, as well as its antioxidant and anti-inflammatory effects. In cell culture, the extract has been shown to be safe in normal cell lines (RAW 247.6 and 3T3) at concentrations of 31-2000 µg/mL. The antioxidant activity of the extract (125-2000 µg/mL) was investigated through assays of reduction of diphenylpicryl-hydrazine, total antioxidant capacity, reducing power, hydroxyl radical elimination and chelation of iron and copper ions. In all in vitro antioxidant tests, the extract showed promising effects. For the dosage of NO (nitric oxide) in cell cultures (RAW 247.6), the extract (500 and 2000 µg/mL) showed a reduction in the expression of NO. In the zymosam-induced air pouch model, mice received zymosam (1 mg/mL) subcutaneously and were subsequently treated (100, 200, and 400 mg/kg) by gavage. In this animal model, the anti-inflammatory effect was observed by reducing the number of leukocytes (especially polymorphonuclear), myeloperoxidase production, total proteins and cytokine levels, as well as demonstrating the antioxidant effect by decreasing malonaldehyde and increasing parameters of glutathione. This approach demonstrates for the first time that the hydro-ethanolic extract from the roots of H. brasiliana is biocompatible, has antioxidant and anti-inflammatory properties in pre-clinical analyses, corroborating its use in folk medicine. Such data draw attention to the species as a promising source of bioactive molecules that can be used in the treatment of inflammatory diseases, which may contribute to the advancement of biopharmaceutical applications for this species.

2
  • CAIO VITOR CARVALHO DE SOUZA
  • DEGRADAÇÃO TERMOCATALÍTICA DE RESÍDUO DE POLIPROPILENO UTILIZANDO SILICA BIMODAL MESO MACROPOROSA E CATALISADOR COMERCIAL ZEÓLITA H-Y

  • Orientador : ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • EDJANE FABIULA BURITI DA SILVA
  • JOAO PAULO DA COSTA EVANGELISTA
  • Data: 31/01/2022

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  • Os materiais poliméricos, em especial os materiais plásticos, em virtude de suas características e propriedades são amplamente utilizados nos mais diversos setores industriais. O século XX observou um aumento exponencial na não somente na produção, mas nas mais diversas aplicações, desde utensílios de decoração a indústria automobilística e médico hospitalar. Porém o demasiado uso desses materiais, em especial os artigo com tempo de vida curto, ou seja, aqueles que rapidamente são descartados tem atrelado um grande problema, seu descarte inadequado. Dentre as formas de descarte desses materiais nenhuma delas tem como objetivo a recuperação do conteúdo energético desse material, dentre os processos de adequação desses resíduos plásticos a única solução sustentável é a reciclagem química desse tipo de resíduo. A degradação térmica ou termocatalítica se apresenta com uma rota para tal finalidade com a possibilidade de transformação de uma resíduo em produtos de elevado valor agregado na fração combustível por exemplo.  Para tal, o uso de catalisadores se faz necessário  para um aprimoramento dos processos, reduzindo sua energia de ativação, temperatura reacional e proporcionando, a partir do catalisador utilizado, rotas para produtos preferenciais. Atualmente, as zeólitas são amplamente estudadas e utilizadas nos mais diversos processos, em especial na indústria petroquímica, porém esses materiais apresentam baixas taxas de transporte de moléculas volumosas em virtude do pequeno tamanho dos microporos, logo, novos estudos vem sendo realizado para sintetizar novos materiais hierarquizados, ou seja, com tamanho de poros superiores a zeólitas nanométricas com o objetivo de reduzir as limitações estéricas para a conversão de moléculas volumosas. Assim, o catalisador bimodal, com tamanho de poro na ordem meso e macro previamente sintetizado foi estudado para degradação de resíduo de polipropileno e sua atividade catalítica foi comparada com zeólita comercial H-Y a partir da transformação mássica das cargas de resíduo de PP em reator de vaso aberto e em uma balança termo analítica. A partir dos cálculos dos parâmetros cinéticos  bem como a energia de ativação foram realizados a partir da equação de Arrhenius e método Ozawa-Flynn-Wall para processos isotérmicos e não-isotérmicos respectivamente. Sendo assim foi possível avaliar a atividade catalítica dos materiais propostos para o presente trabalho.


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  • Polymeric materials, especially plastic materials, due to their characteristics and properties, are widely used in the most diverse industrial sectors. The 20th century saw an exponential increase not only in production, but in the most diverse applications, from decoration tools to the automobile industry and medical hospitals. However, the excessive use of these materials, especially articles with a short lifespan, that is, those that are quickly discarded, has entailed a major problem, their inadequate disposal. Among the forms of disposal of these materials, none of them has the objective of recovering the energy content of this material, among the processes for adapting these plastic wastes, the only sustainable solution is the chemical recycling of this type of waste. Thermal or thermocatalytic degradation presents itself as a route for this purpose, with the possibility of transforming a residue into products with high added value in the fuel fraction, for example. For this purpose, the use of catalysts is necessary to improve processes, reducing their activation energy, reaction temperature and providing, from the catalyst used, routes for preferential products. Currently, zeolites are widely studied and used in various processes, especially in the petrochemical industry, but these materials have low transport rates of bulky molecules due to the small size of the micropores, so new studies are being carried out to synthesize new materials hierarchical, that is, with pore size greater than that of nanometric zeolites in order to reduce steric limitations for the conversion of bulky molecules. Thus, the bimodal catalyst, with pore size in the meso and macro order, previously synthesized was studied for polypropylene waste degradation and its catalytic activity was compared with commercial zeolite HY from the mass transformation of PP waste loads in a vessel reactor open and on a thermoanalytical balance. From the calculations of the kinetic parameters as well as the activation energy were performed using the Arrhenius equation and the Ozawa-Flynn-Wall method for isothermal and non-isothermal processes respectively. Thus, it was possible to evaluate the catalytic activity of the materials proposed for this work.

3
  • LALYSON MATHEUS LEMOS RODRIGUES DE SOUZA
  • Novos complexos fenantrolínicos de cobre e cobalto com derivados do monastrol: síntese, estudo espectroscópico e eletroquímico.

  • Orientador : DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • CARLOS ROBERTO OLIVEIRA SOUTO
  • DANIEL DE LIMA PONTES
  • JOSÉ CLAYSTON MELO PEREIRA
  • Data: 04/02/2022

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  • Complexos de cobalto e cobre possuem diversas aplicações, dentre elas destacam-se no tratamento de câncer, devido tanto a baixa toxicidade desses metais no meio biológico, quanto pelas propriedades magnéticas e eletroquímicas, tornando-os bastante interessantes do ponto de vista biológico e medicinal. Além dos metais, há uma busca também por sistemas com ligantes bioativos, por exemplo, derivados do monastrol, que podem juntamente com o metal formar estruturas com propriedades altamente relevante do ponto de vista farmacológico. Então apresenta-se nesse trabalho, com o objetivo de contribuir com a química inorgânica de sistemas de Co(II) e Cu (II), a síntese e caracterização espectroscópica e eletroquímica de novos complexos com ligantes derivados do monastrol do tipo [M(phen)(S-Cros)2] e [M(phen)(O-Cros)2], onde M = Co(II) e Cu(II), phen corresponde a 1,10-fenantrolina, S-Cros ao 6-(4-hidroxi-3-metoxifenil)-4-metil-2-tioxo-1,2,3,4-tetra-hidropirimidina-5-carboxilato de etila, e O-Cros 6-(4-hidroxi-3-metoxifenil)-4-metil-2-oxo-1,2,3,4-tetra-hidropirimidina-5-carboxilato de etila. Todos os complexos foram sintetizados acrescentando aos complexos precursores [Co(phen)Cl2] e [Cu(phen)Cl2] os ligantes S-Cros e O-Cros, na proporção de 1:2 de precursor para ligante, utilizando água como solvente, ajustando o pH para 11. Os ligantes foram caracterizados inicialmente pela espectroscopia RMN 1H em DMSO-d6, apresentando boa correlação entre os sinais de deslocamento químico com os hidrogênios nas moléculas de S-Cros e O-Cros. Analisando os espectros vibracionais obtidos em pastilhas de KBr, nos sistemas [M(phen)(S-Cros)2] e [M(phen)(O-Cros)2] tem-se a presença das bandas da fenantrolina nos complexos próximo a região 1427, 854 e 723 cm-1 atribuídos aos estiramentos C-N e δ C-H, respectivamente, além das bandas do ligante S-Cros, com valores de estiramento em 1692 (C=O), 1202 (C=S), 1029 (C-O éter) e 751 cm-1 ( C=S) e modos vibracionais do ligante O-Cros 1696 (C=O éster), 1642 (C=O amida), 1226 (C-O) e 1023 cm-1 (O-CH3). Nos espectros eletrônicos dos complexos [M(phen)(S-Cros)2] e [M(phen)(O-Cros)2] obtidos em metanol apresentaram bandas intraligantes e d-d, onde na região do ultravioleta tem-se as bandas da fenantrolina, do ligante S-Cros nos complexos com sinal em 304 nm, e do ligante O-Cros tem-se uma banda em 285 nm. Além dessas transições, todos os complexos apresentaram mais de uma banda d-d, pelo ambiente de coordenação dos complexos. Os voltamogramas cíclicos de todos os complexos foram obtidos em TBAP dissolvido em DMSO, apresentando processos quase reversíveis para ambos metais, para o cobalto tem-se os processos Co2+/Co1+ e Co3+/Co2+ e para o cobre Cu2+/Cu1+ nos sistemas [M(phen)(S-Cros)2] e [M(phen)(O-Cros)2], além dos processos oxirredução dos ligantes S-Cros e O-Cros.


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  • Cobalt and copper complexes stand out as promising systems in the treatment of cancer, both due to the low toxicity of these metals in the biological environment, as well as the magnetic and electrochemical properties, making it quite interesting from the biological and medicinal point of view. In addition to metals, there is also a search for systems with bioactive ligands, for example monastrol derivatives, which can together with metal form structures with properties highly relevant for a pharmacoligal point of view. Thus, this work is presented, with the aim of contributing to the inorganic chemistry of Co(II) and Cu (II) systems, with the synthesis and spectroscopic and electrochemical characterization of new complexes with monastrol derivatives in systems [M(phen)(S-Cros)2] and [M(phen)(O-Cros)2], where  M = Co(II) e Cu(II), phen corresponds to 1,10-fenantrolina, S-Cros = ethyl 4-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-6-methyl-2-thioxo-1,2,3,4-tetrahydropyrimidine-5-carboxylate, and O-Cros = ethyl 4-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-6-methyl-2-oxo-1,2,3,4-tetrahydropyrimidine-5-carboxylate. All complexes were synthesized by adding to the precursor complexes [Co(phen)Cl2] and [Cu(phen)Cl2] the ligands S-Cros and O-Cros, in the ratio of 1:2 from precursor to ligand, using water as solvent, adjusting the pH to 11. The ligands were initially characterized by NMR 1H spectroscopy in DMSO-d6, presenting good correlation between the chemical shifts and the hydrogens in the molecules of S-Cros and O-Cros. Analyzing the vibrational spectra obtained in KBr pellets on the [M(phen)(S-Cros)2] and [M(phen)(O-Cros)2] systems, phenantroline bands in the complexes displays near the region of 1427, 854 and 723 cm-1 attributed to the stretching modes C-N and δ C-H, in addition to the S-Cros ligand bands, with stretching modes at 1692 (C=O), 1202 (C=S), 1029 (C-O ether) and 751 cm-1 ( C=S) and vibrational modes of the O-Cros  at 1696 (C=O ester), 1642 (C=O amide), 1226 (C-O) e 1023 cm-1 (O-CH3). The electronic spectra of the complexes [M(phen)(S-Cros)2] and [M(phen)(O-Cros)2] obtained in metanol, presented intraligand and intrametal bands, where in the ultraviolet region there are the bands of phenanthroline ligand, already the ligand S-Cros display a band at 304 nm, and the ligand O-Cros display a band at 285 nm. Additionally to these transitions, all complexes presented three d-d bands, because of the coordination environment of the complexes. Cyclic voltamograms of all complexes were obtained in TBAP dissolved in DMSO, presenting quasi reversible processes for both metals, for cobalt the processes are Co2+/Co1+ and Co3+/Co2+ and for Cu2+/Cu1+ for copper in the systems [M(phen)(S-Cros)2] and [M(phen)(O-Cros)2], besides there are oxireduction processes of the S-Cros and O-Cros ligands.

4
  • ALINE NASCIMENTO VASCONCELOS
  • DÍMEROS DE ÁCIDOS GRAXOS E AMIDAS GRAXAS: DESEMPENHO NA ESTABILIZAÇÃO DE FLUIDOS DE PERFURAÇÃO SINTÉTICOS

  • Orientador : ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • ROSANGELA REGIA LIMA VIDAL
  • Data: 18/02/2022

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  • O desempenho dos fluidos de perfuração, em ambientes de águas profundas, é impactado negativamente pela formação de géis progressivos. A estabilidade de fluidos de perfuração sintéticos durante as perfurações em águas profundas tem sido otimizada através do desenvolvimento de aditivos químicos que promovem a manutenção das propriedades reológicas, mesmo com variações na temperatura (sistema de reologia flat). Nesse sentido, amidas graxas foram sintetizadas a partir das reações de condensação entre o dímero de ácido graxo (DAG) e três diferentes aminas: a dietanolamina (DEA), o poli(propileno glicol) bis(2-aminopropil éter) (BPGA400) e o trimetilolpropano tris[poli(propileno glicol), amina terminada] éter (TPGA440) na presença da N,N’-diciclohexilcarbodiimida como agente de acoplamento e da 4-dimetilaminopiridina como catalisador, a 25ºC. Os produtos obtidos foram caracterizados via espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier e por espectroscopia de ressonância magnética nuclear de 13C. Os resultados comprovaram a reação de amidação proposta entre os reagentes a partir da observação do sinal característico do grupo carbonila de amidas nos espectros de FTIR e de RMN 13C. A solubilidade do dímero de ácido graxo e das amidas graxas foi verificada em água, olefina e salmoura saturada de NaCl.  Em água, o DAG+DEA demonstrou certa afinidade com o meio aquoso, enquanto que o DAG, DAG+BPGA400 e DAG+TPGA440 mostraram maior afinidade com o meio apolar em virtude da baixa hidrofilicidade. Além do mais, a partir das medidas de tensão superficial foi verificado que apesar da estrutura anfifílica do DAG e das amidas graxas, os mesmos não apresentam propriedades tensoativas. Já para avaliação do DAG e das amidas graxas em fluido de perfuração sintético foram realizados testes de estabilidade elétrica, filtração ATAP e curvas de viscosidade em pressão ambiente (~1 bar) e sob pressão de 344 bar. Nos testes com pressão ambiente, o fluido contendo o modificador reológico comercial (BDF-TM 990) apresentou variações na viscosidade com a redução da temperatura, enquanto que os fluidos preparados com o DAG e com as amidas graxas presentaram comportamento flat. Contudo, emulsões razoavelmente mais estáveis e um perfil reológico independente das variações de temperatura e pressão foram obtidos usando o dímero de ácido graxo saturado.


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  • The performance of drilling fluids in the deepwater enviroments is negatively impacted by the formation of progressive gels. The stability of synthetic-base drilling fluids in offshore deepwater drilling has been acquired by the development of chemical additives that promote the maintenance of rheological properties, even with variations in temperature (flat rheological profile). Thus, fatty amides were synthesized from the condensation reactions between dimer acid and three different amines, separately: Diethanolamine (DEA), Poly(propylene glycol) bis(2-aminopropyl ether) (BPGA440) and Trimethylolpropane tris[poly(propylene glycol), amine terminated] ether (TPGA440) in the presence of N,N'-dicyclohexylcarbodiimide as coupling agent and 4-dimethylaminopyridine as catalyst, at 25°C. The products obtained were characterized by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, nuclear magnetic resonance (13C NMR). The results confirmed the amidation reaction between the reagents from the observation of the characteristic signal of the carbonyl group of amides in the FTIR and 13C NMR spectra. The solubility of dimer fatty acid and fatty amides was verified in water, olefin and brine saturated. In water DFA+DEA showed affinity with the aqueous medium, while DFA, DFA+BPGA400 and DFA+TPGA440 showed affinity with the non-polar medium because of the poor hydrophilicity. In addition, surface tension measurements verified that despite the amphiphilic structure of DFA and fatty amides, they do not have surface-active properties. To evaluate of DFA and fatty amides in synthetic-base drilling fluid, electrical stability tests, HTHP filtration and viscosity curves were performed at ambient pressure (~1 bar) and at pressure of 344 bar. At ambient pressure, the fluid with commercial rheological modifier (BDF-TM 990) presented variations in viscosity with the reduction of temperature, while the fluids prepared with DFA and fatty amides exhibited flat rheological profile. However, stable emulsions and rheological profile independent of temperature and pressure variations were obtained using the saturated dimer fatty acid.

5
  • BEATRIZ AZEVEDO GALVÃO DE LIMA
  • Desenvolvimento de complexos fenantrolínicos de manganês, cobalto e zinco com ácido kójico: síntese, estudo espectroscópico e eletroquímico

  • Orientador : POLLYANA SOUZA CASTRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON DOS REIS ALBUQUERQUE
  • DANIEL DE LIMA PONTES
  • EDUARDO HENRIQUE SILVA DE SOUSA
  • FRANCISCO ORDELEI NASCIMENTO DA SILVA
  • POLLYANA SOUZA CASTRO
  • Data: 18/03/2022

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  • O uso de metais em formulações farmaceuticas no tratamento e diagnóstico de doenças é algo antigo, contudo, foi a partir da descoberta das propriedades antitumorais da cisplatina que abriu-se os olhos da comunidade científica para a aplicação de complexos metálicos como quimioterápicos no tratamento de câncer. A posterior descoberta da toxicidade da cisplatina implicou na busca por novos compostos de coordenação, objetivando eficácia similar aliada a uma baixa toxicidade. Nesse contexto, complexos de manganês, cobalto e zinco destacam-se na literatura como promissores no tratamento de câncer, tanto pela baixa toxicidade, quanto pelas propriedades magnéticas e eletroquímicas. Diante disso, apresenta-se nesse trabalho, com o objetivo de contribuir com a química inorgânica de sistemas de Mn (II), Co (II) e Zn (II), a síntese e caracterização espectroscópica e eletroquímica de novos complexos com ligantes fenantrolina e ácido kójico do tipo [M(phen)(koj)2], onde M = Mn (II), Co (II) e Zn (II), phen corresponde a 1,10-fenantrolina e Hkoj a 5-hidroxi-2-(hidroximetil)-4H-piran-4-ona (ácido kójico). Todos os complexos foram sintetizados acrescentando o ligante Hkoj aos complexos precursores [M(phen)Cl2], com M = Mn (II), Co (II) e Zn (II), na proporção de 1:2 de precursor para ligante, utilizando água como solvente na presença hidróxido de potássio. Os compostos foram caracterizados pelas técnicas de espectroscopia vibracional na região do infravermelho (IV), espectroscopia de absorção eletrônica na região do UV e visível (UV-Vis) e voltametria cíclica (CV). Analisando os espectros vibracionais obtidos em pastilhas de KBr, nos sistemas [M(phen)(koj)2] tem-se a presença das bandas da fenantrolina nos complexos próximo a região 1427, 844 e 727 cm-1,além das bandas do ligante ácido kójico, com valores de estiramento em 1630, 1611, 1581, 877 e 548 cm-1. Os espectros eletrônicos dos complexos [M(phen)(koj)2] obtidos em meio aquoso apresentaram bandas intraligantes, na região do ultravioleta, que referem-se a transições eletrônicas da fenantrolina com absorção em aproximadamente 222, 268 e 291 nm, além da banda em torno de 320 nm referente ao íon kójico (koj-). Enquanto que bandas d-d foram observadas apenas para os complexos de Co e Mn (II). Os voltamogramas cíclicos do Hkoj e dos complexos finais de Co e Mn (II) foram obtidos em KCl 0,1 mol.L-1, pH= 7,0, apresentando processos quase reversíveis para ambos metais. Para o cobalto tem-se o processo Co3+/Co2+ e para o manganês Mn3+/Mn2+, além do processo oxidação irreversível do ligante Hkoj.


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  • The use of metals in pharmaceutical formulations in the treatment and diagnosis of diseases is something old, however, it was from the discovery of the antitumor properties of cisplatin that the eyes of the scientific community were opened to the application of metal complexes as chemotherapeutics in the treatment of cancer. The later discovery of the toxicity of cisplatin implied the search for new coordination compounds, aiming at similar efficacy allied to a low toxicity. In this context, manganese, cobalt and zinc complexes stand out in the literature as promising in the treatment of cancer, both for their low toxicity and for their magnetic and electrochemical properties. Therefore, this work presents, with the objective of contributing to the inorganic chemistry of Mn (II), Co (II) and Zn (II) systems, the synthesis and spectroscopic and electrochemical characterization of new complexes with phenanthroline and kojic acid of the type [M(phen)(koj)2], where M = Mn (II), Co(II) and Zn(II), phen corresponds to 1,10-phenanthroline and Hkoj to 5-hydroxy-2- (hydroxymethyl)-4H-pyran-4-one (kojic acid). All complexes were synthesized by adding the ligand Hkoj to the precursor complexes [M(phen)Cl2], with M = Mn (II), Co (II) and Zn (II), in a 1:2 ratio of precursor to ligand, using water as a solvent in the presence of potassium hydroxide. The compounds were characterized by vibrational spectroscopy in the infrared region (IR), electron absorption spectroscopy in the UV and visible region (UV-Vis) and cyclic voltammetry (CV). Analyzing the vibrational spectra obtained in KBr pellets, in the systems [M(phen)(koj)2] there is the presence of phenanthroline bands in the complexes near the region 1427, 844 and 727 cm-1, in addition to the ligand bands kojic acid, with stretch values at 1630, 1611, 1581, 877 and 548 cm-1. The electronic spectra of the [M(phen)(koj)2] complexes obtained in aqueous media showed intraligand bands in the ultraviolet region, which refer to electronic transitions of phenanthroline with absorption at approximately 222, 268 and 291 nm, in addition to the band around 320 nm referring to the kojic ion (koj-). While d-d bands were observed only for the Co and Mn (II) complexes. Cyclic voltammograms of Hkoj and the final complexes of Co and Mn (II) were obtained in KCl 0.1 mol.L-1, pH= 7.0, showing almost reversible processes for both metals. For cobalt there is the Co3+/Co2+ process and for manganese Mn3+/Mn2+, in addition to the irreversible oxidation process of the Hkoj ligand.

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  • JOICY RIBEIRO DOS SANTOS
  • Otimização do processo de biossorção através do planejamento experimental para remoção de íons metálicos Pb2+ de sistemas aquáticos utilizando mandacaru in natura

  • Orientador : POLLYANA SOUZA CASTRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ HENRIQUE BARBOSA DE OLIVEIRA
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • POLLYANA SOUZA CASTRO
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • Data: 03/05/2022

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  • A busca por soluções sustentáveis para descontaminação de águas por metais pesados é um assunto de absoluta relevância para o futuro da humanidade, devido a influência negativa do ser humano e dos processos industriais por ele desenvolvidos, na poluição do meio ambiente e consequentemente na alteração do ciclo natural da vida. Os produtos naturais vêm se destacando no desenvolvimento de novas metodologias de remediação, de baixo custo, eficientes, de fácil aplicação, para amenizar esses danos ambientais. Diante disto, este trabalho de pesquisa buscou desenvolver um biossorvente barato e acessível na remoção de íons metálicos utilizando uma espécie de planta nativa da caatinga o Cereus jamacaru, popularmente conhecido como mandacaru. As hastes do mandacaru foram divididas em três regiões denominadas de polpa sem casca (PSC), polpa com casca (PCC) e miolo (M) e realizada a caracterização química de cada parte por FTIR e a quantificação de carboidratos, proteínas solúveis e compostos fenólicos. Após o teste preliminar de biossorção, um planejamento experimental foi aplicado com o objetivo de avaliar e otimizar o efeito das variáveis que afetam o processo de biossorção (pH, tempo de contato, região do mandacaru e força iônica). Usando a ferramenta ANOVA, o modelo estatístico que melhor se ajustou aos dados foi o estatisticamente significativo e preditivo com o coeficiente de correlação de R2 de 0,9031, R-adj de 0,8243 e p < 0,05, com os fatores pH 5, sem adição de NaCl, tempo total de 4h e região PCC. Uma simulação de remediação foi aplicada em amostra controle e em amostras de efluentes reais de águas do riacho e do mar, utilizando o íon metálico Pb2+. A remoção deste contaminante foi de 97,3, 100 e 59,9%, para a água do riacho, água controle e água do mar, respectivamente. O ajuste ao modelo cinético de pseudo-segunda ordem sugere a quimissorção como processo determinante para a biossorção. Desta forma, podemos concluir que as regiões estudadas do mandacaru demonstraram potencial capacidade de remediar águas contaminadas com íons metálicos, abrindo novas possibilidades de aplicações deste material bioadsorvente em cenários de contaminação ambiental.


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  • The search for sustainable solutions for decontamination of water by heavy metals is a topic of absolute relevance for the future of humanity, given the ability of humans and the industrial processes developed by them to pollute the environment and consequently change the natural cycle of life. In this context, studying the natural products in order to develop new methodologies of remediation, which are low cost, efficient, easy to apply and that bring fast results is a way to mitigate these environmental damages. Therefore, this research work sought to develop a cheap and accessible biosorbent for the removal of metal ions using a native plant species of the caatinga, Cereus jamacaru, popularly known as mandacaru. The mandacaru stems were divided in three regions denominated pulp without cover (PW/OP), pulp with cover (PWP) and core (C) and used in natura. It was performed the chemical characterization of the regions by Fourier transform infrared spectrometry (FTIR) and quantification of total carbohydrates, soluble proteins and phenolic compounds in the aqueous extract. After the preliminary test of biosorption, a factorial design was applied with the objective to evaluate and optimize the effect of the variables that affect the biosorption process (pH, contact time, mandacaru region and ionic strength). Using the ANOVA tool, the statistical model that best fitted the data was the statistically significant and predictive model with the correlation coefficient of R2 of 0.9031, R-adj of 0.8243 and p < 0.05, with pH 5 solution, no NaCl addition, total time of 4h and PWP region. A remediation simulation was applied on control sample and real effluent samples of stream and sea water using the metal ion Pb2+. The removal of this contaminant was 97.3, 100 and 59.9%, for stream water, control water and sea water, respectively. The adjustment to the pseudo-second order kinetic model suggests chemisorption as the determining process for biosorption. Thus, we can conclude that the mandacaru regions demonstrated potential capacity to remediate water contaminated with this metal ion, opening new possibilities for applications of this bioadsorbent material in in real scenarios of environmental contamination.

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  • JOHNATAN DE OLIVEIRA SOARES
  • SÍNTESE, CARACTERIZAÇÃO E ATIVIDADE FOTOCATALÍTICA DOS ÓXIDOS A BASE DE CoFe2O4/Fe2O3 DISPERSOS NA KIT-6

  • Orientador : TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • POLLYANA SOUZA CASTRO
  • ANA PAULA DE MELO ALVES
  • Data: 18/05/2022

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  • Alguns compostos venéficos apresentam resistência à degradação por tratamentos de efluente comuns. Por essa razão, é necessário o desenvolvimento de novos métodos e materiais capazes de resolver esta problemática. Dessa maneira, o presente trabalho se propôs a sintetizar e caracterizar o sólido CoFe2O4/Fe2O3-KIT-6, e avaliar seu desempenho na degradação fotocatalítica do Fenol e do corantre remazol vermelho ultra RGB. O material obtido foi caracterizado por Difração de raios-X (DRX), Espectroscopia Mössbauer, Fluorescência de raios X (FRX), Infravermelho com adsorção de piridina e NO (FTIR), Espectroscopia Raman, Análise termogravimétrica (TGA), adsorção/dessorção de N2, Redução à temperatura programada (TPR-H2), Dessorção à temperatura programada (TPD-CO2), Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Microscopia eletrônica de transmissão (MET) e Espectroscopia de reflectância difusa (DRS). A partir das análises de DRX, fissisorção de N2, Raman, TG e Mössbauer foi possível identificar que a fase CoFe2O4/Fe2O3 desejada foi obtida suportada na KIT-6 que manteve as suas propriedades estruturais. As bandas em 1450, 1490 e 1609 cm-1 no FTIR-piridina e o perfil de FTIR-NO indicam a presença de sítios ácidos de Lewis, enquanto que o perfil de TPD-CO2 mostrou grande quantidade de sítios básicos fracos. O resultado de TPR-H2 mostra um perfil de redução com eventos significativos em torno de 450°C e 850°C referente a redução do Fe e Co. As imagens de MEV e o MET confirmam que a morfologia do suporte não foi significavamente alterada após impregnação dos metais. A energia de band-gap 1,7 eV indica que o composto pode ser aplicado na degradação fotocatalítica sob luz UV/visível, com a possibilidade de separação magnética ao fim da reação. Os resultados de fotocatálise indicam baixa degradação do fenol nas condições aplicadas e degradação completa do corantre remazol vermelho ultra RGB em 1 hora de reação. A combinação do fotocatalisador proposto com a fase anatase (TiO2) demostra melhorias significativas no processo de degradação mesmo na ausência de H2O2.


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  • Some poisonous compounds are resistant to degradation by common effluent treatments. For this reason, development of new methods and materials capable of solving this problem. Thus, the present work aimed to synthesize and characterize the solid CoFe2O4/Fe2O3-KIT-6, and to evaluate its performance in the photocatalytic degradation of Phenol and ultra RGB red remazol dye.The material obtained was characterized by X-ray Diffraction (XRD), Mössbauer Spectroscopy, X-ray Fluorescence (FRX), Infrared with adsorption of pyridine and NO (FTIR), Raman spectroscopy, Thermogravimetric analysis (TGA), adsorption/desorption of N2, Temperature Programmed Reduction (TPR-H2), Temperature Programmed Desorption (TPD-CO2), Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS). From the XRD, N2, Raman, TG and Mössbauer fission analyses, it was possible to identify that the desired CoFe2O4/Fe2O3 phase was obtained supported on KIT-6, which maintained its structural properties. The bands at 1450, 1490 and 1609 cm-1 in the FTIR-pyridine and the FTIR-NO profile indicate the presence of Lewis acidic sites, while the TPD-CO2 profile showed a large amount of weak basic sites. The TPR-H2 result shows a reduction profile with significant events around 450°C and 850°C referring to the reduction of Fe and Co. The SEM and TEM images confirm that the morphology of the support was not significantly altered after metal impregnation. The band-gap energy of 1.7 eV indicates that the compound can be applied in photocatalytic degradation under UV/visible light, with the possibility of magnetic separation at the end of the reaction. The photocatalysis results indicate low degradation of phenol under the applied conditions and complete degradation of the remazol red ultra RGB dye in 1 hour of reaction. The combination of the proposed photocatalyst with the anatase phase (TiO2) shows significant improvements in the degradation process even in the absence of H2O2.

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  • MARIA DO SOCORRO BEZERRA DA SILVA
  • Descarboxilação redutiva catalisada por níquel para produção de biocombustíveis drop-in.

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • LIVIA NUNES CAVALCANTI
  • REGINEIDE DE OLIVEIRA LIMA
  • Data: 27/05/2022

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  • Os biocombustíveis drop-in surgem como alternativas aos derivados de petróleo para reduzir as emissões de CO2 na atmosfera, contribuindo com a transição energética para uma economia de baixo carbono. Esses combustíveis são formados por uma mistura de hidrocarbonetos renováveis que podem ser obtidos a partir da desoxigenação de biomassa. Atualmente, o hidrotratamento é o principal processo aplicado para esse fim, no entanto, o emprego de as altas temperaturas e o consumo de gás hidrogênio tornam a busca por outros métodos desejável. Nesse sentido, o presente trabalho se propôs a desenvolver uma nova metodologia para desoxigenação de ácidos graxos, sob condições brandas, utilizando um complexo de níquel como catalisador e um silano de baixo custo como fonte alternativa de hidrogênio. Para tanto, os ácidos graxos foram convertidos em ésteres redox-ativos e foi desenvolvido um estudo de otimização, que permitiu realizar a descarboxilação desses compostos a 40°C, sem necessidade de atmosfera inerte ou reatores específicos. Os resultados obtidos por CG-DIC indicaram que este método promoveu a formação de hidrocarbonetos na faixa do diesel verde e bioquerosene de aviação com alta seletividade e rendimentos entre 33 e 67%, sob condições livres de gás hidrogênio.


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  • Drop-in biofuels emerge as alternatives to petroleum derivatives to reduce CO2 emissions into the atmosphere, contributing to the energy transition to a low carbon economy. These fuels are composed of mixture of renewable hydrocarbons that ca be obtained from deoxygenation of biomass. Currently, hydrotreatment is main process applied for this purpose, however, the use of high temperatures and consumption of hydrogen gas is desirable look for other methods. For this, the present work proposed to develop a new methodology for deoxygenation of fatty acids, under mild conditions, using nickel complex as catalyst and low-cost silane as alternative source of hydrogen. Therefore, the fatty acids were converted into redox-active esters and optimization study was carried out, allowed decarboxylation of compounds at 40°C, without inert atmosphere or specific reactors. The results obtained by GC FID indicated that method promoted formation of hydrocarbons in range of green diesel and aviation biokerosene with high selectivity and yields 33-67%, under free-hydrogen conditions.

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  • JHUDSON GUILHERME LEANDRO DE ARAUJO
  • SÍNTESE DE BIOCOMBUSTÍVEIS DROP-IN VIA DESCABOXILAÇÃO FOTOCATALÍTICA.

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • EDJANE FABIULA BURITI DA SILVA
  • LIVIA NUNES CAVALCANTI
  • Data: 27/05/2022

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  • Os impactos ambientais gerados pela emissão de CO2 e a insegurança energética dos combustíveis fósseis tem despertado a atenção de governos e setores de transporte por todo o mundo. Neste contexto, a substituição dos derivados de petróleo por biocombustíveis drop-in surge como uma alternativa para mitigação dos gases do efeito estufa (GEE) e diversificação da matriz energética. No Brasil, com a criação do programa combustíveis do  futuro projeta-se o desenvolvimento e incorporação desses biocombustíveis, e investimentos em P, D&I tem sido realizado com o objetivo de diversificar as biomassas utilizadas e seus métodos de conversão, que atualmente são dispendiosos por exigirem condições operacionais severas e utilizarem gás hidrogênio não-renovável. Portanto, o desenvolvimento de uma rota sintética para conversão de novas biomassas em biocombustíveis drop-in utilizando condições brandas e livres de H2 é desejável. Desta forma, neste trabalho foram desenvolvidos dois sistemas fotocatalíticos para desoxigenação de ácidos graxos, que possibilitaram a obtenção de biohidrocarbonetos utilizando catalisadores orgânicos em condições de temperatura e pressão ambiente, livres de metais e de gás hidrogênio. Após otimização, os protocolos foram capazes de converter ácidos graxos em hidrocarbonetos Cn-1 com alta seletividade, inclusive com uma conversão de 97% dos ácidos obtidos do óleo de licuri para produzir uma mistura de C11-C17, que é compatível com a faixa do biojet e diesel verde.


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  • The environmental impacts generated by the emission of CO2 and the energy insecurity of fossil fuels have attracted the attention of governments and transport sectors around the world. In this context, the replacement of petroleum derivatives by drop-in biofuels appears as an alternative for mitigating greenhouse gases (GHG) and diversifying the energy matrix. In Brazil, with the creation of the fuels of the future program, the development and incorporation of these biofuels is projected, and investments in R, D&I have been carried out with the objective of diversifying the biomass used and their conversion methods, which are currently expensive because they require harsh operating conditions and use non-renewable hydrogen gas. Therefore, the development of a synthetic route for converting new biomasses into drop-in biofuels using mild and H2-free conditions is desirable. Thus, in this work two photocatalytic systems were developed for the deoxygenation of fatty acids, which made it possible to obtain biohydrocarbons using organic catalysts under conditions of ambient temperature and pressure, free of metals and hydrogen gas. After optimization, the protocols were able to convert fatty acids into Cn-1 hydrocarbons with high selectivity, including a conversion of 97% of the acids obtained from licuri oil to produce a mixture of C11-C17, which is compatible with the range of the biojet and green diesel.

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  • JOSUÉ DA CRUZ DE SOUZA
  • Desenvolvimento de zeólitas hierárquicas de diferentes dimensionalidades com potencial para processamento de hidrocarbonetos volumosos.

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO GARCIA PENHA
  • MARIELE IARA SOARES DE MELLO
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • Data: 27/05/2022

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  • A avaliação da influência de porosidade secundária, a dimensionalidade de estruturas zeolíticas com sistema de poros 1D, 2D e 3D exercem sobre a acessibilidade de hidrocarbonetos voluminosos aos sítios ativos foram avaliadas no presente trabalho. As zeólitas Y, ZSM-5 e mordenita passaram por diferentes tratamentos top-down para introdução de porosidade secundária. As análises de difração da raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX), espectroscopia no infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia no infravermelho de adsorção e dessorção de piridina (IR-Piridina), análise textural por adsorção e dessorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ressonância magnética nuclear (RMN) comprovam as modificações. As zeólitas Y e ZSM-5 tiveram elevado aumento na área específica chegando a valores de 858 m2/g com a manutenção do volume de microporos intrínsecos, assim como o aumento da concentração de sítios ácido de Brönsted, alcançando valores de 625,4 e 892,7, respectivamente. A zeólita mordenita apresentou aumento no volume de mesoporos e elevados valores de retenções, e subsistência da acidez de Brönsted. Os materiais foram aplicados na reação de craqueamento do cumeno e avaliados frente a acessibilidade catalítica e influência da acidez. As zeólitas Y, ZSM-5 e mordenita sintetizados se mostraram catalisadores eficientes alcançando valores de 100 % de conversão de cumeno praticamente todo tempo de reação. O fator de hierarquia (FH) é utilizado para estudar a influência da rede porosa secundária implementada, assim como sua organização estrutural hierárquica.


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  • The evaluation of the influence of secondary porosity, the dimensionality of zeolitic structures with 1D, 2D and 3D pore systems exert on the accessibility of voluminous hydrocarbons to active sites were evaluated in the present work. Y, ZSM-5 and mordenite zeolites underwent different top-down treatments to introduce secondary porosity. The analysis of X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (FRX), Fourier Transform infrared spectroscopy (FTIR), infrared spectroscopy of pyridine adsorption and desorption (IR-Pyridine), textural analysis by adsorption and nitrogen desorption, scanning electron microscopy (SEM) and nuclear magnetic resonance (NMR) confirm the changes. The zeolites Y and ZSM-5 had a high increase in the specific area, reaching values of 858 m2/g with the maintenance of the volume of intrinsic micropores, as well as the increase in the concentration of Brönsted acid sites, reaching values of 625.4 and 892 .7, respectively. The mordenite zeolite showed an increase in the volume of mesopores and high retention values, and subsistence of Brönsted acidity. The materials were applied in the cumene cracking reaction and evaluated against the catalytic accessibility and influence of acidity. The synthesized zeolites Y, ZSM-5 and mordenite proved to be efficient catalysts, reaching values of 100% cumene conversion practically throughout the reaction time. The hierarchy factor (FH) is used to study the influence of the implemented secondary porous network, as well as its hierarchical structural organization.

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  • JÚLIA CAROLINE CELESTE VIANA BENTO
  • ELETRODESCARBOXILAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS PARA PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTÍVEIS.

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • JOAO PAULO DA COSTA EVANGELISTA
  • LIVIA NUNES CAVALCANTI
  • Data: 15/06/2022

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  • Processos eletroquímicos representam rotas alternativas promissoras para promover transformações redox de forma mais limpa, sustentável e segura. O upgrading descarboxilativo de ácidos de origem renovável via eletrólise de (não-)Kolbe tem demonstrado elevado potencial para obter compostos de maior valor agregado, sobretudo para a indústria de energia. Particularmente, hidrocarbonetos e oxigenados derivados de matérias-primas naturais têm constituído opções para funcionar como aditivos de combustíveis fósseis por apresentarem propriedades de desempenho adequadas e estarem associados a menores índices de emissão de compostos nocivos à saúde e ao meio ambiente. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver um método eletrocatalítico para descarboxilar ácidos graxos C12:C18:1 abundantes na composição de matérias-primas comumente utilizadas para produzir biocombustíveis. As reações foram acompanhadas por análises de CG/EM, FT-IR e TG/DTG. Na ausência de catalisadores metálicos, aditivos ou reagentes redox, o sistema eletroquímico permitiu converter ácidos graxos puros e misturas, incluindo a obtida a partir da hidrólise do óleo de Licuri, quantitativamente (conversão 97- 100%) em misturas compostas por 19-36% de olefinas C11-C17, empregando eletrodos de grafite, em temperatura e pressão ambiente. A metodologia demonstrou elevado potencial para funcionar como rota de síntese alternativa aos processos termocatalíticos para obter hidrocarbonetos de origem renovável em condições excepcionalmente brandas de reação.


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  • Electrochemical processes are promising alternative routes to promote cleaner, safer, and more sustainable redox transformations. The decarboxylative upgrading of biogenic acids via (non-)Kolbe electrolysis has demonstrated a high potential to produce valuable compounds for the chemical and fuel industries. Notably, bio-derived hydrocarbons and oxygenates have shown adequate properties that enable their use as fuel additives associated with reduced levels of emissions. Therefore, the research reported herein aimed to develop an electrocatalytic method to decarboxylate C12:C18:1 fatty acids which are predominant in the composition of liquid biofuel feedstocks. The reaction products were analyzed by CG/MS, FTIR, and TG/DTG techniques. In the absence of metal based catalysts, additives, or redox reagents, the electrochemical system enabled the quantitative conversion (97-100%) of pure fatty acids, as well as mixtures, including the one produced through Licuri oil hydrolysis, to afford mixtures composed by 19-36% of C11-C17 olefins at room temperature and pressure, employing graphite electrodes. The electrodecarboxylative protocol demonstrated the potential to serve as an alternative to hydrogen based thermocatalytic reactions to produce renewable hydrocarbons under exceptionally mild reaction conditions.

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  • KATHERINE LIMA BRUNO
  • Estudo espectroscópico e eletroquímico de novos complexos mono e binucleares de Cu(II) e Fe(II) com ligantes nitrogenados.

  • Orientador : DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • DANIEL DE LIMA PONTES
  • FRANCISCO ORDELEI NASCIMENTO DA SILVA
  • WENDY MARINA TOSCANO QUEIROZ DE MEDEIROS
  • Data: 26/07/2022

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  • Na  tentativa  de desenvolver  compostos  mais  eficientes para  tratamentos farmacológicos, a  química  bioinorgânica  vêm exercendo funções importantes  com a participação dos compostos de coordenação. Dentre esses, destacam-se os complexos de cobre(II) e o ferro(II), que desempenham papeis importantes nos sistemas biológicos, de forma natural – como em enzimas e proteínas – ou artificial – como agentes farmacológicos. Utilizando esses metais associados a moléculas que já possuem atividade biológica retratada na literatura, como a fenantrolina, piperazina e nitrito, torna-se possível o desenvolvimento de fármacos com maior potencialidade, devido não só à possibilidade estrutural diversa, mas ao amplo espectro de aplicações bioquímicas. Nesse sentido, esse trabalho tem como finalidade a contribuição para a química bioinorgânica com a síntese e caracterização de novos compostos mono   - [Cu(phen)(pip)NO2]Cl e Na2[Fe(CN)4(NH3)2] – e binuclear – Na[(NO2)(phen)Cu–pip– Fe(CN)4(NH3)] – de cobre(II) e ferro(II), em que phen = 1,10-fenantrolina e pip = piperazina. O complexo mononuclear de cobre foi obtido por meio da reação, em metanol, entre seu precursor – [Cu(phen)Cl2] – e os ligantes piperazina e nitrito; o composto de ferro, em água, por meio da reação entre seu precursor – Na2[Fe(CN)4(DMSO)2] – e o gás amônia, com posterior precipitação (NaI); e o binuclear, a partir da adição dos dois monômeros em metanol e água, sendo todos eles caracterizados por técnicas espectroscópicas (IV e Uv-Vis) e eletroquímica (voltametria cíclica). Por meio do IV e Uv-vis, foi possível verificar os principais modos vibracionais da fenantrolina e piperazina nos sistemas de cobre sintetizados, por meio dos estiramentos C=C (1580, 1517, 1492 e 1427 cm-1) dos anéis e N-H (1615 cm-1) da amina, bem como bandas intensas com transições π→π* (204, 221, 272 e 293 nm) e n→ π* (204 nm) na região do ultravioleta, respectivamente, além das bandas d-d (625 e 692 nm) do Cu2+ na região do visível. Os estiramentos do nitrito foram também evidenciados no IV com os sinais em 1349(a) e 1269(s) cm-1. Para os sistemas de ferro, foi possível identificar seus principais estiramentos (νN-H, νC≡N, δFe-CN), por meio do IV, e suas bandas no UV-vis, como a transferência de carga MLCT (dπ Fe2+ → pπ* CN- em 221 nm) e d-d (405 e 518 nm) do Fe2+. Os voltamogramas cíclicos permitiram a visualização de um sistema quase-reversível para os 3 complexos, com apenas um processo redox cada, referentes ao par Cu2+/1+  e Fe2+/1+  e a sobreposição desses dois no binuclear, além da observação de maior estabilidade e avaliação da natureza dos ligantes.


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  • In an attempt to develop more efficient compounds for pharmacological treatments, bioinorganic chemistry has been playing important roles with the participation of coordination compounds. Among these, copper(II) and iron(II) complexes stand out, which play important roles in biological systems, naturally – as in enzymes and proteins – or artificially – as pharmacological agents. Using these metals associated with molecules that already have biological activity described in the literature, such as phenanthroline, piperazine and nitrite, it becomes possible to develop drugs with greater potential, due not only to the diverse structural possibility, but to the wide spectrum of biochemical applications. . In this sense, this work aims to contribute to bioinorganic chemistry with the synthesis and characterization of new mono compounds - [Cu(phen)(pip)NO2]Cl and Na2[Fe(CN)4(NH3)2] - and binuclear – Na[(NO2)(phen)Cu–pip–Fe(CN)4(NH3)] – of copper(II) and iron(II), where phen = 1,10- phenanthroline and pip = piperazine. The mononuclear copper complex was obtained through the reaction, in methanol, between its precursor – [Cu(phen)Cl2] – and the ligands piperazine and nitrite; the iron compound, in water, through the reaction between its precursor – Na2[Fe(CN)4(DMSO)2] – and ammonia gas, with subsequent precipitation (NaI); and the binuclear, from the addition of the two monomers in methanol and water, all of which are characterized by spectroscopic (IV and UV-Vis) and electrochemical (cyclic voltammetry) techniques. By means of IV and Uv-vis, it was possible to verify the main vibrational modes of phenanthroline and piperazine in the synthesized copper systems, through the C=C (1580, 1517, 1492 and 1427 cm-1) stretching of the rings and N-H (1615 cm-1) of the amine, as well as intense bands with transitions π→π* (204, 221, 272 and 293 nm) and n→π* (204 nm) in the ultraviolet region, respectively, in addition to the d-d bands (625 and 692 nm) of Cu2+  in the visible region. The nitrite stretches were also evidenced in the IR with the signs at 1349(a) and 1269(s) cm-1. For iron systems, it was possible to identify their main stretches (νN-H, νC≡N, δFe-CN), through the IV, and their bands in the UV-vis, such as the MLCT charge transfer (dπ Fe2+ → pπ * CN- at 221 nm) and d-d (405 and 518 nm) of Fe2+. The cyclic voltammograms allowed the visualization of a quasi-reversible system for the 3 complexes, with only one redox process each, referring to the pair Cu2+/1+ and Fe2+/1+ and the overlap of these two in the binuclear, in addition to the observation of greater stability and evaluation of the nature of the ligands.

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  • MÁGNO KLEBSON AUGUSTINHO SENA
  • Síntese, caracterização espectroscópica e eletroquímica de novos complexos de cobalto (III) com ligantes nitrogenados.

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ANDERSON DOS REIS ALBUQUERQUE
  • DANIEL DE LIMA PONTES
  • WENDY MARINA TOSCANO QUEIROZ DE MEDEIROS
  • Data: 29/07/2022

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  • As regiões de hipóxia tumoral são atualmente uns dos principais alvos terapêuticos para a terapia anticâncer, devido, essas regiões estarem relacionadas com aumento da mortalidade e metástase, portanto, hoje na bioinorgânica busca desenvolver complexos metálicos que possam atuar como pró-drogas ativadas por hipóxia (HAPs). Os complexos de Cobalto (III) são amplamente estudados como HAPs por ser inerte, no entanto, ao ser reduzido a Co (II) apresentar uma labilidade (reativo) e liberar uma droga no ambiente tumoral. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo sintetizar novos complexos de cobalto com o ligante auxiliar o-fenentrolina (phen), e tendo os ligantes imidazol (imd), 4-aminopriridina (4apy) e 7-hidroxido-4-imidazolilmetilcumarina (S1) como pró-drogas. Com isso, foram sintetizados complexos cis- [Co(phen)2L2]n+, sendo L o ligantes Cl-, imd, 4apy e S1, e n igual a 1+ ou 3+. O ligante S1 foi sintetizado a partir de metodologia reportado na literatura e caracterizado por técnicas espectroscópicas (Uv-vis, fluorescência, IR, RMN), enquanto, os complexos sintetizados foram caracterizados por técnicas espectroscópicas e eletroquímicas.  A partir dos espectros vibracionais e ressonância foi possível confirmar a estrutura do ligante S1, é por meio dos dados de absorções e fluorescência identificar pKa    de aproximadamente 7,5 para o ligante, além da fluorescência possuir uma forte dependência com o pH e solvente. Os espectros de IR para os complexos confirmaram a coordenação dos ligante por apresentarem estiramentos característicos de phen (C=N), imd (N-H), 4apy (N-H) e S1 (C=O). Os espectros de eletrônicos em DMSO apresentaram bandas intraligantes na região de 200 a 400 nm e as transições d-d em 534 e 612, 487, 462 e 530, 475 nm para os complexos cis-[Co(phen)2L2]n+ com L =cloretos, imd, S1 e 4apy, respectivamente. Além disso, verificou-se a seguinte relação para o desdobramento do campo ligante Cl-  < S1 < imd < 4apy. A partir da fluorescência do complexo contendo o ligante S1, foi possível observar uma banda de emissão na região de 472 nm. Adicionalmente, os voltamogramas cíclicos dos complexos cis-[Co(phen)2L2]n+  apresentaram dois pares redox para o metal, CoIII/II e CoII/I, com potenciais de E1/2  entre 380 a 460 mV para CoIII/II  e -860 a -750 mV para CoII/I, apresentando processo redox dentro da faixa de meio biológico para geração de espécies reativas de oxigênio.


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  • Tumor hypoxia regions are currently one of the main therapeutic targets for anticancer therapy, because these regions are related to the increase of mortality and metastasis, therefore, today in bioinorganic research seeks to develop metal complexes that can act as hypoxia-activated pro-drugs (HAPs). Cobalt (III) complexes are widely studied as HAPs because they are inert, and then when reduced to Co (II) present a lability (reactivity) and release a drug into the tumor environment. In this context, the present work aims to synthesize new cobalt complexes with the auxiliary ligand o- phenanthroline (phen), and the ligands imidazole (imd), 4-aminopriridin (4apy) and 7-hydroxy-4-imidazolylmethylcoumarin (S1) as pro-drugs. Thus, cis-[Co(phen)2L2]n+ complexes were synthesized, l being the ligands Cl-, imd, 4apy and S1, and n equal to 1+ or 3+. The S1 ligand was synthesized from a methodology reported in the literature and characterized by spectroscopic techniques (UV-vis, fluorescence, IR, NMR), while the synthesized complexes were characterized by spectroscopic and electrochemical techniques.   From the vibrational and NMR spectra, it was possible to confirm the structure of the S1 ligand, it is through the data of absorption and fluorescence to identify pKa of approximately 7.5 for the ligand, besides the fluorescence having a strong dependence on pH and solvent. The IR spectra for the complexes confirmed the coordination of the ligands by presenting characteristic stretches from phen (C=N), imd (N-H), 4apy (N-H) and S1 (C=O). The electronic spectra in DMSO presented intraligands bands in the region from 200 to 400 nm and the d-d transitions in 534 and 612, 487, 462 and 530, 475 nm for the cis-[Co(phen)2L2]n+ complexes with L =chlorides, imd, S1 and 4apy, respectively. In addition, it was observed the order Cl-< S1 < imd < 4apy for the crystal field splitting. From the fluorescence of the complex containing the S1 ligand, it was possible to observe an emission band at about 472 nm. Additionally, the cyclic voltammograms of the cis-[Co(phen)2L2]n+ complexes presented  two redox pairs for the metal, CoIII/II and CoII/I, with potentials of E1/2  between 380 and 460 mV for CoIII/II and -860 to -750 mV for CoII/I, presenting redox process within the biological medium range for generation of reactive oxygen species.

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  • RITA DE CÁSSIA NASCIMENTO SOUSA
  • Reações Oxidativas Biomiméticas com o Ácido Acantóico.

  • Orientador : LEANDRO DE SANTIS FERREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELIANE DE OLIVEIRA SILVA
  • LEANDRO DE SANTIS FERREIRA
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • Data: 30/08/2022

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  • O  ácido  acantoico,  (-)-pimara-9-(11),15-dien-19-óico,  é  um  diterpeno  do  tipo  pimaradieno  isolado  principalmente  da  planta  medicinal  coreana, Acanthopanax koreanum. Outras espécies como Annona amazonica, Rollinia pittieri, Rollinia exsucca, Aralia racemosa e Croton oblongifolius Roxb também apresentam este diterpeno na sua constituição. Apesar da sua diversidade biológica para o tratamento de diversas doenças descritas na literatura (colite ulcerativa, fibrose hepática, diabetes tipo 2, doenças inflamatórias cardiovasculares e periodontais), estudos relacionados aos seus parâmetros farmacocinéticos como absorção, caracterização de metabólitos, cinética de eliminação além da toxicidade relacionada a sua administração ainda necessitam ser investigados. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo investigar o metabolismo de fase I do ácido acantoico através de reações oxidativas biomiméticas com o catalisador de Jacobsen, utilizando PhIO, m-CPBA e H2O2 como doadores de oxigênio em meio homogêneo. O catalisador de Jacobsen é conhecido pela fácil síntese e purificação, ele juntamente com as metaloporfirinas conseguem simular a atividade catalítica das enzimas do citocromo P450, as quais são as principais responsáveis pelo metabolismo de fase I. Através da análise por GC- EM foi possível observar a proporção 1:60:120 (catalisador:substrato:oxidante) como a mais eficiente para a conversão do ácido acantóico para a formação dos possíveis produtos oxidados, principalmente no sistema com PhIO. Entretanto, mesmo nesta proporção não foi possível detectar nenhum produto com H2O2 como oxidante. Pelo menos seis possíveis produtos de oxidação foram detectados os quais 4 deles podem ser considerados isômeros. Dessa forma, o presente trabalho poderá servir de base na investigação da oxidação do ácido acantóico por outras metodologias in vitro e auxiliar na caracterização dos produtos obtidos in vivo além de incentivar futuros estudos farmacológicos e toxicológicos que garantam a segurança na sua utilização.


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  • The  acanthoic  acid,  (-)-pimara-9(11),15-dien-19-oic  acid,  is  a  type  of  pimaradiene  diterpene  mainly isolated  from  the  Korean  medicinal  plant, Acanthopanax koreanum. Other species as Annona amazonica, Rollinia pittieri, Rollinia exsucca, Aralia racemosa and Croton oblongifolius Roxb also revealed this diterpene in its constitution. Despite its biological diversity for the treatment of several diseases described in the literature (ulcerative colitis, hepatic fibrosis, type 2 diabetes, inflammatory cardiovascular diseases and periodontal), studies related to its pharmacokinetic parameters such as absorption, metabolites characterization, elimination kinetics in addition to the toxicity related to its administration still need to be investigated. In this way, this study aims to investigate the phase I metabolism of acanthoic acid through biomimetic oxidative reactions with the Jacobsen catalyst, using PhIO, m-CPBA and H2O2  as oxygen donors in homogenous medium. The Jacobsen catalyst is known by its easy synthesis and purification, and along with the metalloporphyrins have the ability to simulate the catalytic activity of the cytochrome P450 enzymes, which are the main responsible by phase I metabolism. Through the analysis by GC-MS, it was possible to observe the ratio 1:60:120 (catalyst:substrate:oxidant) as the more efficient for the conversion of acanthoic acid for the formation of the possible products oxidized mainly in the system with PhIO. However, none products were detected when H2O2  was used as oxidant even in this proportion mentioned. At least six possible products of oxidation were detected which 4 of them can be considered isomers. In this way, the present work may serve as a basis for investigating the oxidation of acanthoic acid by other in vitro methodologies and assist in the characterization of products obtained in vivo. Hopefully, that will encourage future pharmacological and toxicological studies to ensure their safety.

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  • TAINÁ MELQUÍADES ARROSPIDE
  • Derivados Prenilados e Geranilados de Acilfloroglucinóis Monoméricos Não Oxidados de Origem Natural: Uma Revisão

  • Orientador : RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JULIA MORAIS FERNANDES
  • LEANDRO DE SANTIS FERREIRA
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • Data: 23/09/2022

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  • Derivados de floroglucinóis monoméricos acilados são metabólitos secundários predominantes no gênero Hypericum e possuem um grupamento acila conectado diretamente ao núcleo THB, além de muito comumente também possuir susbtituintes prenila e geranila. A origem desses compostos, mostra que a unidade carbonila é bioenergeticamente favorecida, isso ocorre porque os floroglucinóis provém de uma rota biossintética onde o núcleo do THB é biossintetizado pela via do acetato-malonato, sendo suscetíveis à ciclização e oxidação. Devido a sua variabilidade estrutural e atividades biológicas diversas associadas, surge o interesse por novos estudos e revisões que visam explorar de forma mais específica o tema. Para esta revisão, foi realizado o levantamento de dados do período entre 1965 a 2022 nas plataformas Google Acadêmico, Periódicos CAPES, Science Direct e ScienceFinder, considerando como critério de inclusão compostos da classe dos acilfloroglucinóis monoméricos, também chamados de acetofenonas, provenientes da biossíntese mencionada, relacionando com as diferentes espécies de plantas onde foram isolados a partir de seus extratos e catalogados estrutural e biologicamente. Entre as principais atividades biológicas encontradas, destaca-se: antiinflamatória, antibacteriana e citotóxica. Dados de RMN (ressonância magnética nuclear) de 1H e 13C, serviram como embasamento para a análise química dos compostos e seu agrupamento em classes de monoméricos monocíclicos e policíclicos com substituições prenil e geranil.


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  • Derivatives of acylated monomeric phloroglucinols are predominant secondary metabolites in the genus Hypericum and have an acyl group directly connected to the THB nucleus, in addition to very commonly also having prenyl and geranyl substituents. The origin of these compounds shows that the carbonyl unit is bioenergetically favored, this is because phloroglucinols come from a biosynthetic route where the THB nucleus is biosynthesized by the acetate-malonate pathway, being susceptible to cyclization and oxidation. Due to its structural variability and associated diverse biological activities, there is an interest in new studies and reviews that aim to explore the topic in a more specific way. For this review, a survey of data from the period between 1965 and 2022 was carried out on the platforms Google Scholar, CAPES Periodicals, Science Direct and ScienceFinder, considering as inclusion criteria compounds of the class of monomeric acylphloroglucinols, also called acetophenones, from the aforementioned biosynthesis , relating to the different species of plants where they were isolated from their extracts and cataloged structurally and biologically. Among the main biological activities found, the following stand out: anti-inflammatory, antibacterial and cytotoxic. 1H and 13C NMR (nuclear magnetic resonance) data served as a basis for the chemical analysis of the compounds and their grouping into classes of monocyclic and polycyclic monomers with prenyl and geranyl substitutions.

Teses
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  • JORGE LEANDRO AQUINO DE QUEIROZ
  • Desenvolvimento de sensores eletroquímicos miniaturizados para o monitoramento de espécies de relevância ambiental.

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • POLLYANA SOUZA CASTRO
  • FABIANA DA SILVA FELIX
  • MARCO ANTONIO QUIROZ ALFARO
  • SUELY SOUZA LEAL DE CASTRO
  • Data: 28/01/2022

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  • Os processos eletroquímicos oxidativos avançados (PEOAs) são metodologias novas e promissoras para o tratamento de efluentes, tanto a nível doméstico quanto industrial e surgem como uma alternativa aos métodos tradicionais de tratamento de água. Nos reatores para PEOAs, uma ampla gama de contaminantes orgânicos ou inorgânicos pode ser degradada pela ação de espécies oxidantes fortes geradas eletroquimicamente. Nestes processos, portanto, é crucial um monitoramento adequado tanto dos oxidantes gerados quanto dos poluentes degradados a fim de melhorar a eficiência e diminuir os custos do processo de descontaminação. Assim, neste trabalho propõe-se a utilização de sensores eletroquímicos miniaturizados para o monitoramento em tempo real de espécies geradas ou degradadas no interior do reator. Inicialmente foi desenvolvido um microeletrodo integrado de Pt (um microeletrodo que combina um microdisco de trabalho de Pt com um eletrodo de prata de quase-referência) para o monitoramento de peróxido de hidrogênio (H2O2) eletrogerado no reator. Com este microssensor foi possível obter um perfil em tempo real da geração de H2O2 através da eletrólise de uma solução de HClO4 0,10 mol L-1 em um reator equipado com ânodo de Nb/BDD e cátodo de Ti sob diferentes densidades de corrente (30, 60, 90 e 120 mA cm-2), mostrando que a taxa de produção de H2O2 é fortemente dependente da densidade de corrente aplicada (j) e que atinge seu máximo após 90 min de eletrólise, exibindo uma cinética de pseudo zero-ordem. Os resultados obtidos por este método eletroquímico estão de acordo com o método espectrofotométrico de referência a um nível de confiança de 95%. Em uma segunda abordagem, um conjunto de microeletrodos de ouro foi obtido a partir de microchips de computadores descartados. O conjunto de microeletrodos foi modificado com óxido de grafeno eletroquimicamente reduzido e foi utilizado para a quantificação do antibiótico isoniazida através de voltametria de varredura linear, exibindo uma boa correlação linear (R2 = 0,9926) e limite de detecção (1,38 μmol L-1) na faixa de concentração de 5,0 a 100,0 μmol L-1. O sensor foi então aplicado na determinação do fármaco em águas de rio e lagoa.


  • Mostrar Abstract
  • Electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs) are new and promising methodologies for wastewater treatment, at domestic or industrial level, that emerge as an alternative to traditional water treatment methods. On EAOPs reactors, a wide variety of organic or inorganic pollutants can be degraded by strong oxidizing agents electrochemically generated. Therefore, on these processes, it is crucial a proper monitoring for the generation of oxidants and the degradation of pollutants in order to make the process more efficient and reduce costs. Thus, in this work we propose the utilization of miniaturized electrochemical sensors for the real time monitoring of species generated or degraded in the reactor. First, an integrated Pt microelectrode (a microelectrode that combines a working Pt microdisc to a silver quasi-reference electrode) for monitoring hydrogen peroxide generated in the reactor. Using this integrated microelectrode it was possible to obtain a real-time profile for H2O2 generation by the electrolysis of a 0.10 mol L-1 HClO4 solution. The reactor was equipped with a Nb/BDD anode and a Ti cathode under different current densities (30, 60, 90 e 120 mA cm-2). The H2O2 generation rate was strongly dependent on the applied current density (j) and that it reaches its peak production after 90 minutes of electrolysis, exhibiting a pseudo zero-order kinetics. The results obtained were in accordance with a spectrophotometric method used as reference at a 95% level of confidence. In a second approach, a gold microelectrode set was obtained from discarded computer microchips. The set of microelectrodes was modified with electrochemically reduced graphene oxide and applied to quantify isoniazid antibiotic by linear scan voltammetry, showing a good linear correlation (R2 = 0.9926) and limit of detection (1.38 μmol L-1) on the concentration range from 5.0 to 100.0 μmol L-1. The sensor was then applied to isoniazid determination in river and lagoon water samples.

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  • JOSÉ AURÉLIO PINHEIRO
  • Nanocristais de Celulose Termorresponsivos: Preparação, Caracterização e Estudos de Aplicabilidade

  • Orientador : ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • PAULO CÉSAR FRANÇA DA CÂMARA
  • HUGO ALEXANDRE DE OLIVEIRA ROCHA
  • ANA MARIA DA SILVA MAIA
  • LISZT YELTSIN COUTINHO MADRUGA
  • Data: 04/02/2022

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  • Neste estudo, nanocristais de celulose (NCC) foram obtidos a partir da hidrólise ácida de uma amostra de celulose de algodão comercial. Em seguida, os NCC foram modificados quimicamente através da inserção de cadeias do polímero termorresponsivo poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM). A enxertia foi feita por meio do uso do monômero N-isopropilacrilamida (NIPAM), utilizando persulfato de potássio (60 °C) ou o par redox persulfato de potássio/N,N,N',N'-tetrametiletilenodiamina em temperatura ambiente (~25 °C). Os materiais foram caracterizados por análise elementar, espectroscopia na região do infravermelho com Transformada de Fourier, espectroscopia por ressonância magnética nuclear (RMN), difração de Raios-X (DRX) e análise termogravimétrica (ATG). As propriedades dos NCC e seus derivados termorresponsivos em meio aquoso foram avaliadas através de espalhamento de luz dinâmico (DLS), potencial zeta e microscopia confocal. Além disso, foi avaliada a estabilidade visual dos materiais modificados em solventes de diferentes polaridades. Os NCC enxertados com PNIPAM foram estudados como aditivos em fluidos de perfuração de base sintética. Eles foram capazes de reduzir o filtrado em condições de alta temperatura e alta pressão (ATAP), indicando um alto potencial de aplicação na área. Além disso, em uma segunda linha de aplicabilidade, na área biomédica, os NCC modificados e seus precursores foram avaliados quanto à citotoxicidade, imunomodulação e capacidade de reduzir o estresse oxidativo celular.  Eles tiveram boas atividades citotóxica e antioxidante em células macrófagas RAW, até mesmo maior que os seus precursores. A proteção das células contra danos oxidativos por parte dos CNC-g-PNIPAM abre o caminho para aplicação na área biomédica.


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  • In this study, cellulose nanocrystals (CNC) were obtained from acid hydrolysis of a commercial cotton cellulose sample. Then, the CNCs were chemically modified by grafting chains of the thermoresponsive polymer poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM). Grafting reaction was performed using the monomer N-isopropylacrylamide (NIPAM) using the redox pair potassium persulfate/N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine as initiators at room temperature (~ 25 °C), or by thermal activation (60 °C) of potassium persulfate. The materials were characterized by elemental analysis, Fourier Transform infrared spectroscopy (FTIR), nuclear magnetic resonance (NMR), X-Ray diffraction (XRD) and thermogravimetric analysis (TGA). The properties of CNC and their thermorresponsive derivatives in aqueous medium were evaluated by dynamic light scattering (DLS), zeta potential and confocal microscopy. In addition, the visual stability of modified materials in solvents of different polarities was evaluated. CNC grafted with PNIPAM were studied as additives in synthetic-based drilling fluids. They were able to reduce the filtrate under high temperature and high pressure (HTHP) conditions, indicating a high potential for application in the area. Furthermore, in a second line of applicability, in the biomedical area, modified CNC and its precursors were evaluated for cytotoxicity, immunomodulation and ability to reduce cellular oxidative stress. They exhibited good cytotoxic and antioxidant activities on RAW macrophage cells, even greater than their precursors. The protection of cells against oxidative damage by CNC-g-PNIPAM opens the way for application in the biomedical field.

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  • MARLIZIA ADJA LOPES DE OLIVEIRA
  • NANOGÉIS  TERMORRESPONSIVOS  À  BASE  DE  AMIDO  DE  MANGA  E  SUA  APLICABILIDADE  COMO CARREADOR DE MOLÉCULAS HIDROFÓBICAS

  • Orientador : ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA DA SILVA MAIA
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • KEILA DOS SANTOS ALVES
  • LISZT YELTSIN COUTINHO MADRUGA
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • Data: 25/02/2022

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  • O Nordeste Brasileiro produziu 1.093.864 toneladas de manga em 2019. Estima-se que 40-60% da produção de manga seja rejeitada como resíduo, em formas como cascas e caroços. Quase 60% da massa seca do caroço de manga é devido ao amido. Diante desse cenário, produzir copolímeros à base do amido da manga, que atualmente é descartado como rejeito agroindustrial, na forma de nanogéis termorresponsivos para incorporação de fármacos é uma solução economicamente viável. Além disso, uma problemática enfrentada na área farmacológica é que grande parte dos medicamentos hidrofóbicos tem baixa absorção no corpo humano, em função da sua baixa solubilidade e estabilidade em meio aquoso. Consequentemente, o uso de carreadores específicos para entrega dos medicamentos hidrofóbicos pode aumentar sua eficiência de ação. Portanto, neste trabalho a proposta é a produção de nanoveículos biodegradáveis e termorresponsiveis que sejam eficazes no transporte de fármacos hidrofóbicos. Para tanto, primeiramente, o amido foi reticulado com glutaraldeído, seguido pela carboximetilacação com ácido monocloacético e, finalmente, pela enxertia de cadeias de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM). Os resultados obtidos na análise elementar, RMN de hidrogênio e infravermelho com transformada de Fourier revelaram os aspectos estruturais e composição dos materiais, evidenciando o sucesso na produção do carboximetilamido-g-poli(N-isopropilacrilamida) (CMA-g- PNIPAM). Através do MEV e DLS foi constado que as nanopartículas apresentaram elevado poder de intumescimento. A transmitância dos copolímeros em meio aquoso diminuiu abruptamente acima de 33 °C. Os nanogéis não apresentaram toxicidade para células-tronco derivadas de tecido adiposo humano (ADSCs) e hemácias (RBCs). Da mesma forma, os produtos mostraram-se não hemolíticos nos ensaios de LDH, alamarBlue e hemólise. Em virtude dos resultados obtidos, foi avaliada o potencial de matrizes poliméricas à base de CMA-g-PNIPAM como carreadores de fármacos hidrofóbicos, usando a curcumina como fármaco modelo. Os dados da cinética de incorporação da curcumina mostraram que em 8 horas a matriz polimérica conseguiu absorver aproximadamente 25% da curcumina livre disponível, enquadrando-se no modelo de sorção de pseudo-segunda ordem. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que os copolímeros sintetizados apresentam características funcionais interessantes para aplicação em sistemas de carreamento de fármacos hidrofóbicos.


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  • The Northeast Brazilian produced 1,093,864 tonnes of mango in 2019. It is estimated that 40-60% of mango production is discarded as waste, in forms such as husks and pits. Almost 60% of the dry mass of mango kernel is due to starch. Given this scenario, producing copolymers based on mango starch, which is currently discarded as agro-industrial waste, in the form of thermoresponsive nanogels for drug incorporation is an economically viable solution. In addition, a problem faced in the pharmacological area is that most hydrophobic drugs have low absorption in the human body, due to their low solubility and stability in aqueous media. Consequently, the use of specific carriers for the delivery of hydrophobic drugs can increase their efficiency of action. Therefore, in this work the proposal is the production of biodegradable and thermoresponsive nanovehicles that are effective in the transport of hydrophobic drugs. For this, first, the starch was crosslinked with glutaraldehyde, followed by carboxymethylation with monocloacetic acid and, finally, by grafting of poly(N-isopropylacrylamide) chains (PNIPAM). The results obtained in the elemental analysis, hydrogen NMR and infrared with Fourier transform revealed the structural aspects and composition of the materials, evidencing the success in the production of carboxymethylamido-g-poly(N-isopropylacrylamide) (CMA-g-PNIPAM). Through SEM and DLS it was found that the nanoparticles showed high swelling power. The transmittance of the copolymers in aqueous media abruptly decreased above 33 °C. The nanogels showed no toxicity to human adipose tissue-derived stem cells (ADSCs) and red blood cells (RBCs). Likewise, the products proved to be non-hemolytic in the LDH, alamarBlue and hemolysis assays. In view of the results obtained, the potential of polymeric matrices based on CMA-g-PNIPAM as carriers of hydrophobic drugs was evaluated, using curcumin as a model drug. The curcumin incorporation kinetics data showed that in 8 hours the polymer matrix was able to absorb approximately 25% of the available free curcumin, fitting the pseudo-second order sorption model. Based on the results obtained, it is concluded that the synthesized copolymers present interesting functional characteristics for application in hydrophobic drug delivery systems.

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  • JANNYELY MOREIRA NERI
  • QUINOXALINA FUNCIONALIZADA APLICADA À SÍNTESE DE NANOPARTÍCULAS DE PRATA E COMPLEXO DE INCLUSÃO COM Β-CICLODEXTRINA

  • Orientador : FABRICIO GAVA MENEZES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • ANA CAROLINA DE OLIVEIRA NEVES MENEZES
  • JOSIEL BARBOSA DOMINGOS
  • VANDERLEI GAGEIRO MACHADO
  • Data: 21/03/2022

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  • As quinoxalinas, pertencentes a classe dos heterocíclicos nitrogenados, possuem aplicações em áreas biológicas e tecnológicas, além da versatilidade no que se refere à síntese orgânica. Também estão presente em sensores químicos cromogênicos, sendo estes definidos como dispositivos ópticos para detecção de analitos de interesse, cujo desenvolvimento tem sido estimulado nas últimas décadas por conta da facilidade de uso, baixos custos, além de alta seletividade e sensibilidade, mesmo em amostras complexas. Recentemente, o emprego de nanopartículas de prata como quimiossensores tem trazido novas possibilidades para o crescimento desta área. Cátions metálicos e aminoácidos são importantes analitos explorados no desenvolvimento de sondas sintéticas seletivas, especialmente por conta de seus papéis em processos biológicos e questões ambientais. O presente trabalho descreve a síntese de nanopartículas de prata (AgNPs) funcionalizadas com o derivado 2,3-dietanolaminoquinoxalina (DEQX), por meio de uma rota sintética de baixo impacto ambiental. O sistema QX-AgNPs foi caracterizado por espectroscopia na região do ultravioleta-visível (UV-vis) e do infravermelho (ATR-FTIR), bem como por microscopia eletrônica de transmissão (MET), sendo em seguida aplicadas como uma sonda cromogênica para detecção seletiva de L-cisteína, bem como Mg2+ e Sn2+ em solução aquosa. Qx-AgNPs foram capazes de detectar seletivamente cisteína e Mg2+ em meio alcalino entre vários aminoácidos e cátions metálicos, respectivamente. Por outro lado, as QX-AgNPs foram eficazes na detecção de Sn2+ em pH 7,5. A detecção seletiva dos analitos e os respectivos mecanismos foram discutidos adequadamente com base nas análises de UV-vis, MET e ATR-FTIR. Os limites de detecção atingiram 2,7 nmol L-1, 15 nmoL L-1 e 18 nmoL L-1 para cisteína, Mg2+ e Sn2+, respectivamente. Esses limites foram ratificados como o sucesso da quantificação de cisteína na urina e Mg2+ em água da torneira pelas Qx-AgNPs. Ademais, tendo em vista a baixa solubilidade em água do DEQX e promissora atividade anticâncer que tem apresentado em trabalhos recentes, o presente trabalho também relata a obtenção de complexos de inclusão de DEQX com β-ciclodextrina (βCD) (DEQX/βCD), excipiente útil em um vasto campo de aplicações, obtidos pelos métodos de mistura física (MF) e maxalagem (MAL), com o objetivo de melhorar as propriedades físico-químicas do referido derivado quinoxalínico. O complexo DEQX/βCD foi devidamente caracterizado por ATR-FTIR, ressonância magnética nuclear (RMN), difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), bem como as análises térmicas termogravimetria (TG) e calorimetria diferencial de varredura (DSC). A solubilidade de fase indicou que a solubilidade de DEQX aumentou com o aumento das concentrações de βCD, que o complexo DEQX/βCD é formado com estequiometria 1:1, e a tendência de inclusão DEQX com βCD foi adequada. Além disso, a estrutura tridimensional estável, obtida com o método de simulação de dinâmica molecular apresentou inserção de DEQX na cavidade da βCD. Os complexos de inclusão obtidos também foram avaliados frente as propriedades citotóxicas em eritrócitos humanos pelo teste hemolítico, o qual demonstrou que tanto o DEQX quanto seus complexos de inclusão com βCD, obtidos por MF e MAL foram considerados atóxicos. Portanto, os resultados obtidos evidenciam a potencialidade do DEQX frente aplicações de extrema relevância, indicando uma importante contribuição tanto para a área de nanosensores para detecção múltipla de analitos em meio aquoso, como também para futuros avanços em testes anticâncer, após evidência de associação com βCD.

     


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  • Quinoxalines, belonging to the class of nitrogenated heterocycles, have applications in biological and technological areas, in addition to versatility when it comes to organic synthesis. They are also present in chromogenic chemical sensors, which are defined as optical devices for detection of analytes of interest, whose development has been stimulated in recent decades because of the ease of use, low costs, and high selectivity and sensitivity, even in complex samples. Recently, the use of silver nanoparticles as chemosensors has brought new possibilities for the growth of this area. Metal cations and amino acids are important analytes explored in the development of selective synthetic probes, especially because of their roles in biological processes and environmental issues. The present work describes the synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) functionalized with the derivative 2,3-diethanolaminoquinoxaline (DEQX) via a low environmental impact synthetic route. The QX-AgNPs system was characterized by spectroscopy in the ultraviolet-visible (UV-vis) and infrared (ATR-FTIR) region, as well as by transmission electron microscopy (MET), and then applied as a chromogenic probe for selective detection of L-cysteine, as well as Mg2+ and Sn2+ in aqueous solution. Qx-AgNPs were able to selectively detect cysteine and Mg2+ in alkaline medium among various amino acids and metal cations, respectively. On the other hand, QX-AgNPs were effective in detecting Sn2+ at pH 7.5. The selective detection of the analytes and the respective mechanisms were adequately discussed based on UV-vis, MET and ATR-FTIR analyses. The detection limits reached 2.7 nmol L-1, 15 nmoL L-1 and 18 nmoL L-1 for cysteine, Mg2+ and Sn2+, respectively. These limits were ratified as the success of quantification of cysteine in urine and Mg2+ in tap water by Qx-AgNPs. Moreover, in view of the low water solubility of DEQX and promising anticancer activity it has shown in recent works, the present work also reports the obtainment of inclusion complexes of DEQX with β-cyclodextrin (βCD) (DEQX/βCD), a useful excipient in a wide field of applications, obtained by physical mixing (PM) and kneading (KND) methods, with the aim of improving the physicochemical properties of said quinoxalin derivative. The DEQX/βCD complex was properly characterized by ATR-FTIR, nuclear magnetic resonance (NMR), X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), as well as thermal analyses thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC). Phase solubility indicated that the solubility of DEQX increased with increasing concentrations of βCD, that the DEQX/βCD complex is formed with 1:1 stoichiometry, and the inclusion trend of DEQX with βCD was adequate. In addition, the stable three-dimensional structure obtained with the molecular dynamics simulation method showed insertion of DEQX into the cavity of βCD. The obtained inclusion complexes were also evaluated against cytotoxic properties in human erythrocytes by hemolytic test, which showed that both DEQX and its inclusion complexes with βCD, obtained by PM and KND were found to be non-toxic. Therefore, the results obtained show the potential of DEQX for applications of extreme relevance, indicating an important contribution to the area of nanosensors for multiple detection of analytes in aqueous media, as well as for future advances in anticancer tests, after evidence of association with βCD.

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  • ALDO MIRO DE MEDEIROS
  • PIRÓLISE CATALÍTICA DO ÓLEO DE COCO COM Ni / SBA-15 e Ni / H-Beta.

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ANDRE ANDERSON COSTA PEREIRA
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ENIO RAFAEL DE MEDEIROS SANTOS
  • SAULO HENRIQUE GOMES DE AZEVÊDO
  • Data: 29/04/2022

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  • No presente trabalho foi realizado um estudo do processo de pirólise do óleo de coco (Coco Nucifera), utilizando o catalisador Ni nos suportes SBA-15 e na zeólita H-Beta, para a produção de bioquerosene de aviação. Os catalisadores foram calcificados e caracterizados por Difratomeria de Raio-x (DRX), Espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica de Varredura acoplada ao Espectrômetro de Energia Dispersiva (MEV/EDS). A SBA-15 foi obtida com ordenamento e simetria hexagonal, a ativação térmica da H-Beta não comprometeu sua estrutura e as impregnações com o metal resultaram nas porcentagens objetivadas e sua presença não alterou a morfologia e estrutura dos suportes. Os estudos térmico e cinético foram realizados utilizando a técnica de Análise Termogravimétrica (TGA/DTG). Depois, utilizou-se Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massa (GC/MS) para analisar as amostras de bio-óleo. Com o objetivo de melhor compreender o comportamento deste processo, utilizou-se nos experimentos taxas de aquecimento de 5, 15 e 20 °C/min, no intervalo de temperatura entre 30 e 600 °C e 10% de catalisador. No geral, o aumento na taxa de aquecimento proporcionou o aumento da faixa de temperatura, da temperatura máxima e a diminuição da perda de massa. No estudo cinético, taxas de aquecimento mais baixas produziram maiores conversões e o modelo Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) se adequou melhor ao processo. Foi verificado conversões superiores a 90%. O catalisador que apresentou maior atividade catalítica foi o H-Beta 5% Ni para todo o processo com Ea média de 318,06 kJ/mol para o modelo KAS. Também foi analisado a influência do metal níquel na reação utilizando como suportes catalíticos SBA-15 e H-Beta. As amostras foram caracterizadas por CG/MS. Na pirólise térmica sem Ni, conseguiu-se rendimentos de bio-óleo de 69,76%. Utilizando o catalisador H-Beta 5% Ni, atingiu-se 77,83% de bio-óleo e 1,80% de água, evidenciando que o Ni proporcionou uma certa desoxigenação do bio-óleo. Os catalisadores SBA-15 1% Ni, SBA-15 5% Ni, H-Beta 1% Ni e H-Beta 5% Ni produziram hidrocarbonetos na faixa do querosene C11-C16 em 73,73%, 73,17%, 78,08% e 2,77%, respectivamente. Concluindo-se que os 3 primeiros foram seletivos na faixa do querosene.


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  • In the present work, a study of the pyrolysis process of coconut oil (Coco Nucifera), using the Ni catalyst on SBA-15 supports and on H-Beta zeolite, to produce aviation biokerosene was carried out. The catalysts were calcified and characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy coupled to the Energy Dispersive Spectrometer (SEM/EDS). The SBA-15 was obtained with hexagonal ordering and symmetry, the thermal activation of H-Beta did not compromise its structure and the impregnations with the metal resulted in the targeted percentages and its presence did not change the morphology and structure of the supports. The thermal and kinetic studies were performed using the Thermogravimetric Analysis technique (TGA/DTG). Then, Gas Chromatography coupled with Mass Spectrometry (GC/MS) was used to analyze the bio-oil samples. In order to better understand the behavior of this process, heating rates of 5, 15 and 20 °C/min were used in the experiments, in the temperature range between 30 and 600 °C and 10% of catalyst. In general, the increase in the heating rate provided an increase in the temperature range, maximum temperature and a decrease in mass loss. In the kinetic study, lower heating rates produced higher conversions and the Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) model was better suited to the process. Conversions greater than 90% were verified. The catalyst with the highest catalytic activity was H-Beta 5% Ni for the entire process with an average Ea of 318.06 kJ/mol for the KAS model. The influence of nickel metal on the reaction was also analyzed using SBA-15 and H-Beta as catalytic supports. Samples were characterized by CG/MS. In thermal pyrolysis without Ni, bio-oil yields of 69.76% were achieved. Using the H-Beta 5% Ni catalyst, 77.83% of bio-oil and 1.80% of water were reached, showing that Ni provided a certain deoxygenation of the bio-oil. The catalysts SBA-15 1% Ni, SBA-15 5% Ni, H-Beta 1% Ni and H-Beta 5% Ni produced hydrocarbons in the range of C11-C16 kerosene at 73.73%, 73.17%, 78 .08% and 2.77%, respectively. Concluding that the first 3 were selective in the kerosene range.

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  • MARFRAN CLAUDINO DOMINGOS DOS SANTOS
  • Espectroscopia de infravermelho e de fluorescência molecular em conjunto com análise multivariada na detecção de arbovírus em mosquitos Aedes aegypti e amostras clínicas.

  • Orientador : KASSIO MICHELL GOMES DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KASSIO MICHELL GOMES DE LIMA
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • HECTOR CASIMIRO GOICOECHEA
  • ROBINSON SABINO DA SILVA
  • Data: 26/07/2022

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  • Doenças virais estão entre os principais problemas de saúde pública, podendo-se destacar os arbovírus, que estão entre os vírus que mais infectam seres humanos, com uma estimativa de que 3 bilhões de pessoas morem em áreas de risco de infecção. O objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicação de técnicas espectroscópicas na detecção de arbovírus em mosquitos Aedes aegypti e amostras clínicas. Nos trabalhos descritos aqui, a espectroscopia de fluorescência molecular foi aplicada em conjunto com as técnicas de análise multivariada PARAFAC-LDA, PARAFAC-QDA e NPLS-DA, como uma nova metodologia sensível, específica, rápida, simples e capaz de identificar variações espectrais entre amostras clínicas com e sem os vírus da dengue e chikungunya. Para isso, foram utilizadas as matrizes de excitação-emissão (EEM) de 26 amostras para cada classe (saudável x dengue x chikungunya), totalizando 78 amostras. As amostras foram divididas em conjuntos de calibração e teste e, após a construção dos modelos, os resultados foram analisados com base em cálculos de exatidão, sensibilidade, especificidade e precisão. Foi observado que o modelo mais eficiente no trabalho de classificação foi o PARAFAC-QDA, obtendo o valor máximo para todas as figuras de mérito calculadas. PARAFAC-LDA e N-PLS-DA também alcançaram resultados animadores. Os pesos capturados no PARAFAC foram fornecidos e podem ser utilizados em estudos futuros para comprovar a relação (ou não) dos dados espectrais com a presença dos vírus. Em outro estudo, foram utilizados espectros de infravermelho (NIR e MIR) em conjunto com os algoritmos de seleção de variáveis SPA e GA com o objetivo de selecionar números de onda capazes de discriminar mosquitos Aedes aegypti fêmeas infecados com dengue (n = 32) de mosquitos não infectados (n = 66). Para isso foram construídos modelos SPA-LDA e GA-LDA para as duas técnicas (NIR e ATR- FTIR). Os modelos construídos foram avaliados com base nos cálculos de sensibilidade e especificidade, sendo observado que tanto para SPA-LDA quanto para GA-LDA, os modelos baseados nos espectros NIR obtiveram melhores valores de classificação alcançando 82.65 % de sensibilidade e especificidade para NIR-SPA-LDA; e 100.00 % de sensibilidade e especificidade para NIR-GA-LDA. Por fim, observou-se que matrizes EEM têm potencial para serem utilizadas como triagem ou diagnóstico de arbovírus, possuindo vantagens quando comparadas às técnicas mais convencionais, demonstrando que, futuramente, será possível contar com instrumentos portáteis de NIR no trabalho da vigilância entomológica e previsão de surtos de dengue.


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  • Viral diseases are among the main public health problems, especially arboviruses, which are among the viruses that most infect humans, with an estimated 3 billion people living in areas at risk of infection. The aim of this research was to evaluate the application of spectroscopic techniques in the detection of arboviruses in Aedes aegypti mosquitoes and clinical samples. In the described studies, on this thesis, molecular fluorescence spectroscopy was applied together with the multivariate analysis techniques PARAFAC-LDA, PARAFAC-QDA, and NPLS-DA, as a new sensitive, specific, fast, simple methodology capable of identifying spectral variations between clinical samples with and without dengue and chikungunya viruses. To get this, Excitation-Emission Matrix (EEM) of 26 samples for each class (healthy x dengue x chikungunya) were used, totaling 78 samples. The samples were divided into calibration and test sets and, after building the models, the results were analyzed based on calculations of accuracy, sensitivity, specificity, and F-score. It was observed that the most efficient model in the classification work was the PARAFAC-QDA, obtaining the maximum value for all the calculated figures. PARAFAC-LDA and NPLS-DA also achieved encouraging results. The loadings captured in PARAFAC were provided and can be used in future studies to prove the relationship (or not) of the spectral data with the presence of viruses. In another study, infrared spectra (NIR and MIR) were used together with the SPA and GA variable selection algorithms, to select wave numbers capable of discriminating female Aedes aegypti mosquitoes infected with dengue (n = 32) from uninfected mosquitoes (n = 66). For this, SPA-LDA and GA-LDA models were constructed for the two techniques (NIR and ATR-FTIR). The built models were evaluated based on sensitivity and specificity calculations, and it was observed that for both SPA-LDA and GA-LDA, the models based on NIR spectra obtained better classification values, reaching 82.65 % of sensitivity and specificity for NIR-SPA-LDA; and 100.00 % for sensitivity and specificity for NIR-GA-LDA. Finally, it was observed that EEM matrices have the potential to be used as screening or diagnosis of arboviruses, having advantages when compared to more conventional techniques, demonstrating that, in the future, it will be possible to rely on portable NIR instruments in the work of entomological surveillance and prediction of dengue outbreaks.

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  • MARCELO VICTOR DOS SANTOS ALVES
  • DESENVOLVIMENTO  DE  METODOLOGIAS  ANALÍTICAS  BASEADAS  EM  ESPECTROMETRIA  DE  MASSA  E ANÁLISE MULTIVARIADA NO DIAGNÓSTICO DA FIBROMIALGIA.

  • Orientador : KASSIO MICHELL GOMES DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KASSIO MICHELL GOMES DE LIMA
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • RODRIGO PEGADO DE ABREU FREITAS
  • AMÉLIA PASQUAL MARQUES
  • BONIEK GONTIJO VAZ
  • Data: 25/08/2022

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  • Esta tese apresenta o desenvolvimento de novas metodologias analíticas que combinam as leituras instrumentais da espectrometria de massas com classificação multivariada, na busca da diferenciação de amostras de plasma sanguíneo para detecção da fibromialgia. Dentro da execução dos trabalhos, os estudos realizados nesta tese exploraram a Espectrometria de Massas com Ionização por Pulverização em Papel (PSI-MS) para obtenção de espectros a partir do plasma sanguíneo de pacientes com e sem a fibromialgia, e o processamento desses dados espectrais por modelos de análises multivariadas. As técnicas de classificação multivariada utilizadas representam a Análise de Componente Principal (PCA), Algoritmo de Projeções Sucessivas (SPA), Algoritmo Genético (GA), Análise de Discriminantes Linear (LDA) e quadrática (QDA) e Máquina de Vetor de Suporte (SVM) propondo modelos do tipo PCA-LDA, SPA-LDA, GA-LDA, PCA-QDA, SPA-QDA, GA-QDA, PCA-SVM, SPA-SVM e GA-SVM. Para um primeiro estudo, utilizando um total de vinte amostras, os resultados de sensibilidade e especificidade apresentaram 100% de separação entre as classes, envolvendo a técnica supervisionada SPA-LDA, além de boas classificações com outros modelos. Para um segundo estudo, as classificações obtiveram 100% de sensibilidade para o modelo PCALDA, com sessenta e quatro amostras, utilizando como parâmetro pacientes com sintomas relacionados a catastrofização da dor (CAT). Além deste último resultado, o segundo estudo também apresentou classificações de diferentes conjuntos de dados com amostras de pacientes com e sem a fibromialgia, relacionadas a outros sintomas comuns na doença. Outro resultado importante, presente em ambos os estudos, é a associação de variáveis selecionadas pelos modelos de classificação a classe de metabólito lisofosfatidilcolina (LysoPC), mencionada em estudos sobre biomarcadores da fibromialgia. Com isso, os resultados demonstrados sugerem a elaboração de ferramentas úteis na triagem da fibromialgia, com as vantagens de fornecer resultados rápidos, de simples operação e utilização de pequenas alíquotas de amostra de plasma sanguíneo, propiciando também um bom aporte teórico sobre a abordagem do diagnóstico da fibromialgia, demostrando a boa execução da metodologia analítica na detecção da doença.


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  • This thesis presents the development of new analytical methodologies that combine instrumental mass spectrometry readings with multivariate classification, in the search for the differentiation of blood plasma samples for the detection of fibromyalgia. Within the execution of the research, the studies carried out in this thesis explored the Paper Spray Ionization Mass Spectrometry (PSI-MS) to obtain spectra from the blood plasma of patients with and without fibromyalgia, and the processing of these spectral data by multivariate analysis models. The multivariate classification techniques used represent Principal Component Analysis (PCA), Successive Projection Algorithm (SPA), Genetic Algorithm (GA), Linear Discriminant Analysis (LDA) and Quadratic (QDA) and Support Vector Machine (SVM) proposing PCA-LDA, SPA- LDA, GA-LDA, PCA-QDA, SPAQDA, GA-QDA, PCA-SVM, SPA-SVM and GA-SVM models. For a first study, using a total of twenty samples, the sensitivity and specificity results showed 100% separation between classes, involving the supervised SPA-LDA technique, in addition to good classifications with other models. For a second study the classifications obtained 100% sensitivity for the PCA-LDA model, with sixty four samples, using patients with symptoms related to catastrophizing pain (CAT) as a parameter. In addition to this last result, the second study also presented classifications of different datasets with samples of patients with and without fibromyalgia, related to other common symptoms in the disease. Another important result, present in both studies, is the association of variables selected by the classification models to the lysophosphatidylcholine (LysoPC) metabolite class, mentioned in studies on fibromyalgia biomarkers. Thus, the results demonstrated suggest the development of useful tools in the screening of fibromyalgia, with the advantages of providing quick results, of simple operation and use of small aliquots of blood plasma  samples,  also  providing  a  good  theoretical  contribution  on  the  diagnostic  approach  of  fibromyalgia,  demonstrating  the  good  execution  of  the  analytical methodology in the detection of the disease.

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  • KEVERSON GOMES DE OLIVEIRA
  • Produção Sustentável de Biodiesel: Desenvolvimento de Catalisadores Verdes, Transesterificação de Óleo de Cozinha Residual e Conversão do Glicerol em Triacetina.

  • Orientador : LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • POLLYANA SOUZA CASTRO
  • CARLOS AUGUSTO CABRAL KRAMER
  • ENRIQUE RODRÍGUEZ CASTELLÓN
  • LEILA MARIA AGUILERA CAMPOS
  • LEONARDO SENA GOMES TEIXEIRA
  • Data: 26/08/2022

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  • Devido às preocupações ambientais, diversas pesquisas despontam na busca de alternativas energéticas ao uso de combustíveis fósseis. Entre as possibilidades, tem-se o biodiesel, que permite a redução do uso de diesel, contribuindo com a mitigação dos impactos ambientais, por ser de fonte natural e renovável. Este trabalho propôs um processo mais verde e sustentável de produção do biodiesel decorrente do óleo de cozinha residual (OCR), utilizando catalisadores de fontes naturais e/ou residuais, advindos das cinzas de cascas da banana (BPC) e da tangerina (TPC), além de silicatos de sódio e potássio (SPS) originários da areia da praia. Finalizando o ciclo de aproveitamento de resíduos, foram sintetizadas acetinas a partir do glicerol residual, produzido na reação de transesterificação. Os catalisadores produzidos foram caracterizados através das técnicas, difração de raios X (DRX), espectroscopia de fluorescência de raios X (FRX), análises termogravimétricas (TG/DTG), dessorção à temperatura programada de CO2   (TPD-CO2) e análise pelo método de deconvolução das curvas de DTG e TPD-CO2. O biodiesel produzido foi caracterizado por espectroscopia de ressonância magnética nuclear 1H e 13C (RMN 1H e 13C), TG/DTG aplicando-se método de deconvolução nas curvas de DTG, densidade a 20 °C, viscosidade cinemática a 40 °C e índice de acidez. Para melhor avaliação do rendimento das reações de obtenção do biodiesel de OCR com os catalisadores, foram aplicadas variações nos seguintes parâmetros de síntese: tempo (3-9 h), concentração do catalisador (2,5-10%) e razão molar álcool/óleo (A/O) (9:1-18:1). Os materiais sólidos BPC e TPC apresentaram composição majoritária de carbonato de potássio, e no SPS foi encontrado, principalmente, silicato de potássio e silicato de sódio. As análises de TPD-CO2  indicaram maior quantidade de sítios básicos nos materiais SPS e BPC, com forças na faixa de moderada a forte. No caso do catalisador TPC foi observado a presença de sítios fracos. O biodiesel de OCR formado com os catalisadores TPC, SPS e BPC apresentaram conversões de 91,3%, 93,9% e 90,9%, respectivamente. O glicerol foi convertido em acetinas com aplicação de catalisadores a base de óxidos de metais de transição. Os espectros de RMN 13C confirmaram a síntese, através da identificação dos picos de carbonila de acetato presentes nas acetinas sintetizadas. Portanto, neste trabalho, a produção de biodiesel se desenvolveu a partir de um processo ambientalmente mais amigável, devido ao uso de catalisadores verdes, óleo de cozinha residual e à obtenção de produtos derivados do glicerol residual.


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  • Due to environmental concerns, several researches emerge in the search for energy alternatives to the use of fossil fuels. Among the possibilities, there is biodiesel, which allows the reduction of the use of diesel, contributing to the mitigation of environmental impacts, as it is a natural and renewable source. This work proposed a greener and more sustainable process for the production of biodiesel from residual cooking oil (OCR), using catalysts from natural and/or residual sources, from the ash of banana peels (BPC) and tangerine (TPC), in addition to sodium and potassium silicates (SPS) originating from beach sand. At the end of the residue recovery cycle, acetins were synthesized from the residual glycerol produced in the transesterification reaction. The catalysts produced were characterized through the techniques, X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), thermogravimetric analysis (TG/DTG), desorption at programmed temperature of CO2 (TPD-CO2) and analysis by the method deconvolution of the DTG and TPD-CO2   curves. The biodiesel produced was characterized by 1H and 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR 1H and 13C), TG/DTG using the deconvolution method on the DTG curves, density at 20 °C, kinematic viscosity at 40 °C and acidity. In order to better evaluate the yield of the reactions to obtain biodiesel from OCR with the catalysts, variations were applied in the following synthesis parameters: time (3-9h), catalyst concentration (2.5-10%) and alcohol/ oil (A/O) (9:1-18:1). The solid materials BPC and TPC presented a majority composition of potassium carbonate, and in the SPS it was found mainly potassium silicate and sodium silicate. The TPD-CO2 analyzes indicated a greater amount of basic sites in the SPS and BPC materials, with forces in the moderate to strong range. In the case of the TPC catalyst, the presence of weak sites was observed. The OCR biodiesel formed with the catalysts TPC, SPS and BPC showed conversions of 91.3%, 93.9% and 90.9%, respectively. Glycerol was converted into acetins using catalysts based on transition metal oxides. The 13C NMR spectra confirmed the synthesis by identifying the acetate carbonyl peaks present in the synthesized acetins. Therefore, in this work, the production of biodiesel was developed from a more environmentally friendly process, due to the use of green catalysts, residual cooking oil and obtaining products derived from residual glycerol.

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  • DJALAN FRANÇA DE LIMA
  • Modelagem computacional da interação entre íons de cálcio e espécies inibidores de incrustação: compreendendo o mecanismo de anti-incrustação.

  • Orientador : MIGUEL ANGELO FONSECA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EZEQUIEL FRAGOSO VIEIRA LEITÃO
  • DAVI SERRADELLA VIEIRA
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • JÚLIO COSME SANTOS DA SILVA
  • MIGUEL ANGELO FONSECA DE SOUZA
  • Data: 30/08/2022

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  • A deposição de sais incrustantes, particularmente carbonatos  de cálcio (CaCO3), nos equipamentos de produção é um problema bastante desafiador para a indústria de petróleo e gás. O processo de deposição de sais incrustantes é muitas vezes um problema intrínseco, ocorrendo como consequência das condições físico-químicas nos poços de petróleo. Com a finalidade de remediar as indústrias de petróleo usam espécies químicas chamadas de inibidores de incrustação para evitar o processo de deposição. O entendimento do mecanismo molecular da ação dos inibidores não está completamente esclarecido. Diante desse cenário, foi elaborado estudos computacionais para calcular as propriedades eletrônicas e estruturais da interação entre inibidores de incrustação e cátions de cálcio (Ca2+), com o intuito de fornecer detalhes no nível molecular sobre a ação mecanística dos anti-incrustantes. Para estes estudos foi utilizado a abordagem de métodos do funcional da densidade combinado com o modelo de solvatação implícito para os cálculos quânticos de estrutura eletrônica. A tese foi dividia em três estudos distintos, envolvendo o cálculo da energia de ligação entre o(s) íon(s) Ca2+ e espécies inibidoras, quais sejam: (i) hexametafosfato de sódio, (NaPO3)6 – HMPS; (ii) o monômero do copolímero poli (ácido 4-estireno-sulfônico-co-ácido maleico) [P(SS-MA)] e o surfactante aniônico dodecil sulfato de sódio (SDS); e (iii) os monômeros dos polímeros carboximetilcelulose (CMC) e hidroxietilcelulose (HEC). Para a espécie HMP foram estimados os valores de pKa do processo de (des)protonação da espécie (HPO3)6, quais sejam: pKa1 = –1,2; pKa2 = –0,98; pKa3 = +3,7; pKa4 = +5,6; pKa5 = +10,4; e pKa6 = +12,0. Os valores obtidos pelos cálculos teóricos apresentam boa concordância com valores de +6,2 (pKa4) e +9,2 (pKa5) obtidos experimentais. Em todos os casos as energias de ligação entre as espécies inibidoras e o íon Ca2+ foram comparados com as energias de ligação de Ca2+···HCO3–  e Ca2+···CO32–. Em (i) os complexos formandos pela interação entre os íons Ca2+  em cada sítio de coordenação do HMP, nas suas formas aniônicas H4(PO3)6 e H2(PO3)6, são termodinamicamente favoráveis. Em (ii) os resultados teóricos sugerem que as energias de ligação entre a espécie monomérica de P(SS-MA) e íons Ca2+ são termodinamicamente favoráveis se a coordenação ocorrer através dos grupos carboxilatos. Porém, a energia de ligação entre o SDS e íon Ca2+ é desfavorável em termos da energia de Gibbs. Além disso, a interação cooperativa do surfactante SDS e P(SS-MA) com o(s) íon(s) Ca2+ pode resultar em um complexo exergônico. Por fim, em (iii) os resultados dos cálculos de energia de ligação entre o Ca2+ e os monômeros de CMC e HEC sugerem que o cátion Ca2+ interage mais fortemente com o CMC do que com o HEC. Isso ocorre porque enquanto o monômero de CMC tem grupos carboxilatos para interagir com o cátion, o HEC tem apenas grupos polares (não aniônicos). Além disso, para esse sistema foi calculado a energia de interação dos monômeros com um cluster de [CaCO3]5. Os resultados teóricos sugerem que o monômero de CMC pode substituir a posição de um íon CO32– no cluster, mas o monômero de HEC não tem está habilidade.


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  • The deposition of scale salts, particularly calcium carbonates (CaCO3), on production equipment is a very challenging problem for the oil and gas industry. The process of deposition of scaling salts is often an intrinsic problem, occurring as a consequence of the physicochemical conditions in oil wells. In order to remedy the oil industries use chemical species called scale inhibitors to prevent the deposition process. The understanding of the molecular mechanism of action of inhibitors is not completely understood. Then, computational studies were carried out to calculate the electronic and structural properties of the interaction between scale inhibitors and calcium cations (Ca2+), in order to provide details at the molecular level about the mechanistic action of anti-scalants. For these studies, the approach of density functional methods combined with the implicit solvation model for the quantum electronic structure calculations was used. The thesis was divided into three distinct studies, involving the calculation of the binding energy between the Ca2+ ion(s) and inhibitory species, namely: (i) sodium hexametaphosphate, (NaPO3)6 – HMP; (ii) copolymer monomer poly(4-styrene-sulfonic acid-co-maleic acid) [P(SS-MA)] and anionic surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS); and (iii) carboxymethylcellulose (CMC) and hydroxyethylcellulose (HEC) polymer monomers. For the species HMP, the pKa values of the (de)protonation process of the species (HPO3)6 were estimated, namely: pKa1 = –1.2; pKa2 = -0.98; pKa3 = +3.7; pKa4 = +5.6; pKa5 = +10.4; and pKa6 = +12.0. The values obtained by the theoretical calculations show good agreement with values of +6.2 (pKa4) and +9.2 (pKa5) obtained experimentally. In all cases the binding energies between the inhibitor species and the Ca2+  ion were compared with the binding energies of Ca2+···HCO3–  and Ca2+···CO32–. In (i) the complexes formed by the interaction between Ca2+  ions at each HMP coordination site, in their anionic forms H4(PO3)62− and H2(PO3)64−, are thermodynamically favorable. In (ii) the theoretical results suggest that the binding energies between the monomeric species of P(SS-MA) and Ca2+ ions are thermodynamically favorable if the coordination occurs through the carboxylate groups. However, the binding energy between the SDS and the Ca2+ ion is unfavorable in terms of the Gibbs energy. Furthermore, the cooperative interaction of the surfactant SDS and P(SS-MA) with the Ca2+ ion(s) can result in an exergonic complex. Finally, in (iii) the results of binding energy calculations between Ca2+ and CMC and HEC monomers suggest that the Ca2+ cation interacts more strongly with CMC than with HEC. This is because while the CMC monomer has carboxylate groups to interact with the cation, the HEC has only polar (non-anionic) groups. Furthermore, for this system, the interaction energy of the monomers with a cluster of [CaCO3]5 was calculated. Theoretical results suggest that the CMC monomer can replace the position of a CO32– ion in the cluster, but the HEC monomer does not have this ability.

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  • JÉSSICA PIRES DE PAIVA BARRETO
  • ESTUDO DA EFICIÊNCIA DE PRODUÇÃO DE H2 VERDE SIMULTÂNEO COM A PRODUÇÃO DE OXIDANTES FORTES UTILIZANDO ELETRODO DE DIAMANTE DOPADO COM BORO (BDD).

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • SUZANA MARIA LOURES DE OLIVEIRA MARCIONILIO
  • Data: 05/09/2022

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  • A eletrólise da água impulsionada por fontes de energia renovável é considerada um caminho promissor para a produção do combustível hidrogênio verde. Esforços para a descarbonização são recorrentes, assim o uso da tecnologia eletroquímica alimentada por fontes renováveis, como por exemplo, placas fotovoltaicas (PV), turbinas eólicas, entre outras alternativas, têm atraído cada vez mais a atenção da comunidade cientifica. Apesar das promessas de tais abordagens, o viés econômico ainda não é favorável. Diante desse cenário surgem proposições como a integração de processos. O uso de reatores eletroquímicos divididos por membranas é uma tecnologia conhecida na produção de hidrogênio (no compartimento catódico). A proposta é a produção simultânea de hidrogênio verde com reações anódicas. Então, por um lado, o fornecimento de energia elétrica para promover reações anódicas na produção de fortes oxidantes é uma alternativa a ser considerada para a produção paralela de hidrogênio, reduzindo o consumo de energia e os custos; Sendo um processo sustentável e ecologicamente correto, visto que a eletricidade é oriunda de placas fotovoltaicas. Por outro lado, a utilização de eletrodo de diamante dopado com boro, no compartimento eletrolítico anódico, pode ser considerada uma alternativa promissora, pois permite o tratamento de efluentes, desinfecção de água e/ou eletrossíntese de oxidantes. Desse modo, esse trabalho propôs a produção de espécies oxidantes à base de sulfato no compartimento anódico com a produção simultânea de H2 verde no compartimento catódico. Os resultados demonstraram claramente que maiores eficiências de produção, de 0,5 a 2,0 mM, de espécies oxidantes à base de sulfato pode ser obtido dependendo das densidades de corrente aplicada, produzindo em paralelo, de 0,2 a 0,8 L de hidrogênio em 120 minutos. A aplicação ex-situ do persulfato eletrogerado e armazenado em temperaturas mais baixas tem maior aplicabilidade que quando armazenado em temperatura ambiente. A transição da tecnologia “on-grid” para “off- grid” apresenta algumas vantagens como a diminuição de custos, facilidade na logística e maior portabilidade e reprodutibilidade do processo. Soluções de espécies oxidantes à base de sulfato podem ser usadas como uma tecnologia off-grid para degradar poluentes, aumentando assim o valor agregado da tecnologia aplicada.


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  • Electrochemical water splitting driven by renewable energy sources is considered to be a promising carbon-free pathway for the production of the “green” fuel hydrogen. Efforts for decarbonization are recurrent, so the use of electrochemical technology powered by renewable sources, such as photovoltaic cells (PV), wind turbines, among other alternatives, have increasingly attracted the attention of the scientific community. Despite the promises of such an approach, the process economics are not yet favorable. Faced with this scenario, propositions arise such as the integration of processes. The use of membrane divided electrochemical reactors is a well-known technology in hydrogen production (at the cathodic compartment). The proposal is the simultaneous production of green hydrogen with anodic reactions. Then, on the one hand, the supply of electrical energy to promote anodic reactions in the production of strong oxidants is an alternative to be considered for the parallel production of hydrogen, reducing energy consumption and costs; Being an eco-friendly sustainable process, if the electricity is produced by PV cells. On the other hand, the use of a boron-doped diamond electrode, in the anodic electrolytic compartment, can be considered a promising alternative, because the wastewater treatment, disinfection of water or electrosynthesis of oxidants can be attained. Thus, this work proposed the production of sulfate-based oxidizing species in the anode compartment with the simultaneous production of green H2 in the cathode compartment. Results clearly have demonstrated that higher production efficiencies, from 0.5 to 2.0 mM, of sulfate-based oxidizing species can be obtained depending on applied current densities, producing in parallel, from 0.2 to 0.8 L of pure hydrogen in 120 min. Application ex-situ of electrogenerated persulfate stored at lower temperatures has greater applicability than when stored at room temperature. The transition from “on-grid” to “off-grid” technology has some advantages such as cost reduction, ease of logistics and greater process portability and reproducibility. Sulfate-based oxidizing species solutions can be used as an off-grid technology to degrade pollutants, thus, increasing the high-added value of the technology.

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  • DANIELE DA SILVA OLIVEIRA
  • Desenvolvimento de Zeólitas com Porosidade Hierárquica para Valorização do Glicerol

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • ELEDIR VITOR SOBRINHO
  • ADONAY RODRIGUES LOIOLA
  • CHRISTIAN WITTEE LOPES
  • ALEXANDER SACHSE
  • VINÍCIUS PATRÍCIO DA SILVA CALDEIRA
  • Data: 06/09/2022

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  • O excesso de glicerol como subproduto do biodiesel, tornou-se um obstáculo na cadeia de produção de biodiesel, criando novos desafios para seu uso sustentável. Com isso, o uso de zeólitas hierarquizadas para obtenção de produtos de maior valor agregado a partir do glicerol, é uma alternativa promissora, devido as suas propriedades como elevada área especifica, acidez, seletividade de forma, com um caminho menor de difusão nos microporos e um acesso aprimorado aos microporos através dos mesoporos gerados. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi gerar mesoporos nas zeólitas *BEA, EMT e FAU por um método econômico e fácil, e avaliar sua atividade catalítica na reação de desidratação do glicerol, e a obtenção de Zeolite Templated Carbon - ZTC visando a obtenção de produtos de maior valor agregado. As zeólitas foram hierarquizadas por tratamento pós sínteses. A zeólita EMT foi hierarquizada pela primeira vez com NH4F. A zeólita Beta foi hierarquizada com NH4OH, as zeólitas hierarquizadas foram aplicadas na reação de desidratação do glicerol apresentando excelente conversão (EMT 60,83% e Beta 99,58%), sendo seletivas a acetaldeído, acroleína e acetol. Os ZTCs foram obtidos utilizado a zeólita FAU hierarquizada e o glicerol como percussor pela primeira vez. O glicerol se apresentou-se como um percussor inovador e eficiente para obtenção de ZTC.


  • Mostrar Abstract
  • The excess of glycerol as a by-product of biodiesel has become an obstacle in the biodiesel production chain, creating new challenges for its sustainable use. Thus, the use of hierarchical zeolites to obtain higher value-added products from glycerol is a promising alternative, due to its properties such as high specific area, acidity, shape selectivity, with a shorter diffusion path in the micropores and an improved access to micropores through the generated mesopores. Thus, the objective of this work was to generate mesopores in the zeolites *BEA, EMT and FAU by an economical and easy method, and to evaluate their catalytic activity in the glycerol dehydration reaction, and to obtain Zeolite Templated Carbon - ZTC in order to obtain higher added value products. Zeolites were hierarchical by post-synthesis treatment. EMT zeolite was first hierarchical with NH4F. *BEA zeolite was hierarchical with NH4OH, hierarchical zeolites were applied in the glycerol dehydration reaction showing excellent conversion (EMT 60.83% and Beta 99.58%), being selective to acetaldehyde, acrolein and acetol. The ZTCs were obtained using the hierarchical FAU zeolite and glycerol as a precursor for the first time. Glycerol presented itself as an innovative and efficient precursor for obtaining ZTC.

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  • MANUELA SILVA MARTINS DE OLIVEIRA
  • Zeólitas Hierarquicamente Estruturadas: Um Estudo da Inserção de Mesoporosidade via Mecanoquímica.

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADONAY RODRIGUES LOIOLA
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • EDUARDO RIGOTI
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • Data: 16/09/2022

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  • Estruturalmente, as zeólitas – quando consideradas como aluminossilicatos – consistem basicamente de uma rede tridimensional formada a partir de tetraedros de silício e de alumínio que interligam-se por meio de átomos de oxigênio. Devido às suas diversas propriedades e características, pode-se afirmar que as zeólitas são os catalisadores mais utilizados na indústria; entretanto, a microporosidade intrínseca a estes materiais tem limitado a aplicação voltada ao processamento de moléculas mais volumosas. Neste trabalho estudou-se a influência de métodos mecanoquímicos na obtenção de materiais zeolíticos com estrututura hierarquizada de poros, por meio da inserção de mesoporosidade via moagem a seco em um moinho de bolas, buscando a obtenção de zeólitas com uma maior acessibilidade dos sítios ativos. Os materiais zeólíticos empregados neste processo foram a Mordenita, Linde Type X e USY. Na aplicação do método mecanoquímico, foram avaliadas as variáveis velocidade de rotação (200, 400 e 600 rpm) e tempo de rotação (20, 40 e 60 min). Para a zeólita mordenita, os materiais ácidos submetidos anteriormente a velocidade de rotação de 200 rpm e tempo de rotação de 60 min apresentou manutenção estrutural e textural mais aceitáveis frente aos outros estudos de moagem. Além disso, manteve área específica praticamente inalterada e um aumento considerável na área superficial e volume de mesoporos. Para a zeólita Linde Type X, a baixa relação Si/Al apresentada pelo material acabou por acarretar num colapso estrutural; o que por sua vez dificultou a possibilidade de aplicação deste material. Por fim, a zeólita USY apresentou perfil semelhante aos materiais de zeólita Mordenita, exibindo modificações estruturais menos incisivas em velocidades e tempos de rotação menores.


  • Mostrar Abstract
  • Structurally, zeolites – when considered as aluminosilicates – basically consist of a three-dimensional network formed from silicon and aluminum tetrahedra that are interconnected by means of oxygen atoms. Due to their diverse properties and characteristics, it can be said that zeolites are the most used catalysts in the industry; however, the intrinsic microporosity of these materials has limited their application aimed at processing larger molecules. In this work, the influence of mechanochemical methods in obtaining zeolitic materials with hierarchical pore structure was studied, through the insertion of mesoporosity via dry grinding in a ball mill, seeking to obtain zeolites with greater accessibility of active sites. The zeolitic materials used in this process were Mordenite, Linde Type X and USY. In the application of the mechanochemical method, the variables rotation speed (200, 400 and 600 rpm) and rotation time (20, 40 and 60 min) were evaluated. For the mordenite zeolite, the acid materials previously submitted to a rotation speed of 200 rpm and a rotation time of 60 min showed more acceptable structural and textural maintenance compared to other milling studies. In addition, it kept the specific area practically unchanged and a considerable increase in the surface area and volume of mesopores. For Linde Type X zeolite, the low Si/Al ratio presented by the material ended up causing a structural collapse; which in turn made it difficult to apply this material. Finally, USY zeolite presented a profile similar to Mordenite zeolite materials, exhibiting less incisive structural changes at lower rotation speeds and times.

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  • JUSSARA CÂMARA CARDOZO
  • Oxidação eletroquímica de poluentes emergentes: estudos voltamétricos e produção de hidrogênio verde.

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • MARCO ANTONIO QUIROZ ALFARO
  • SUZANA MARIA LOURES DE OLIVEIRA MARCIONILIO
  • Data: 30/09/2022

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  • Os processos eletroquímicos oxidativos avançados são eficazmente utilizados para tratar efluentes contendo poluentes orgânicos. Neste trabalho foi estudada a oxidação eletroquímica de fármacos e corante, em meio aquoso. Os estudos eletroanalíticos mostraram que, para o fármaco Olanzapina, os processos de oxidação direta quanto de oxidação indireta podem ocorrer utilizando o eletrodo de diamante dopado com boro, confirmando a versatilidade desse eletrodo. Os parâmetros investigados foram a influência do eletrólito suporte, pH e densidade de corrente enquanto os métodos analíticos utilizados para análise da degradação dos poluentes foram a espectroscopia UV-Vis, demanda química de oxigênio (DQO), carbono orgânico total (COT) e cromatografia de alta eficiência (HPLC), obtendo resultados com percentual de remoção superior a 90%. Para a produção de hidrogênio, os experimentos eletroquímicos foram realizados em uma célula eletroquímica de dois compartimentos separados por uma membrana de Nafion, onde foi possível realizar a oxidação do corante calcon e em simultâneo produzir hidrogênio no compartimento catódico. Os resultados da oxidação eletroquímica do corante calcon, utilizando eletrodo de BDD demonstraram claramente que a aplicação desse eletrodo se mostrou bastante eficiente, onde a concentração significativa de radicais hidroxila •OH formado no BDD ataca de forma eficaz o corante, promovendo um ótimo desempenho de oxidação, pois não somente reduziu a cor do efluente, como também levou a sua mineralização. Em relação à produção de hidrogênio, os resultados mostraram que a velocidade de produção de H2 é dependente da corrente aplicada e do tempo de eletrólise, mostrando eficiência faradáica superior a 90% durante o processo.


  • Mostrar Abstract
  • Electrochemical advanced oxidative processes are effectively used to treat effluents containing organic pollutants. In this work, the electrochemical oxidation of pharmaceuticals and dye, in aqueous media was studied. The electroanalytical studies showed that for the drug Olanzapine, both direct and indirect oxidation processes can occur using the boron-doped diamond electrode, confirming the versatility of this electrode. The parameters investigated were the influence of the supporting electrolyte, pH and current density while the analytical methods used to analyze the degradation of the pollutants were UV-Vis spectroscopy, chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC) and high-efficiency chromatography (HPLC), obtaining results with a removal percentage higher than 90%. For the production of hydrogen, the electrochemical experiments were performed in an electrochemical cell of two compartments separated by a Nafion membrane, where it was possible to perform the oxidation of the calcon dye and simultaneously produce hydrogen in the cathode compartment. The results of the electrochemical oxidation of calcon dye, using a BDD electrode demonstrated that the application of this electrode proved to be very efficient, where the significant concentration of hydroxyl radicals -OH formed in the BDD effectively attacks the dye, promoting a great performance of oxidation, since it not only reduced the color of the effluent but also led to its mineralization. Regarding hydrogen production, the results showed that the speed of H2 production is dependent on the applied current and electrolysis time, showing faradaic efficiency of over 90% during the process.

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  • FRANCIMAR LOPES DE SOUSA JUNIOR
  • Atividade biológica in vitro de complexos de cobre e zinco com derivados vanilóides: Caracterização, ensaio de geração de superóxido, atividades anticâncer e antiparasitária.

  • Orientador : FRANCISCO ORDELEI NASCIMENTO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • FRANCISCO ORDELEI NASCIMENTO DA SILVA
  • DANIEL DE LIMA PONTES
  • JOSÉ CLAYSTON MELO PEREIRA
  • VERONICA DA SILVA OLIVEIRA
  • Data: 21/10/2022

  • Mostrar Resumo
  • Compostos metálicos contendo derivados vanilóides, tem ganhado o interesse da química inorgânica medicinal, devido as propriedades biológicas desta classe de ligantes, tendo como exemplo a capacidade de gerar especeis reativas de oxigênio (ROS). Neste contexto, o presente trabalho tem o objetivo de sintetizar e caracterizar complexos do tipo [M(phen)(L)2], sendo M=Cu2+ e Zn2+, e L=o-vanilina (ovan) e ovani, em que este último é uma base de schiff derivada da reação da o-vanilina com a isoniazida. Além disso, os complexos [Cu(phen)(ovan)2](3) e [Zn(phen)(ovan)2] (4) foram testados frente as linhagens cancerígenas AGS e HeLa, bem como a cepas de Triponossomacruzi. A partir dos espectros vibracionais dos complexos [M(phen)(ovan)2], foi determinada o modo de coordenação da ovan pela variação da energia da banda da carbonila, além disso, para os compostos [M(phen)(ovani)2], foi observado a presença da banda C=O da hidrazida em 1709 cm-1e a banda da imina (C=N) em torno de 1630 cm-1, as quais são indicativas da formação da base de Schiff. A partir do estudo da voltametria cíclica, observou-se queo [Cu(phen)(ovan)2], apresentou um E1/2de -171 mV, demonstrando-se dentro da faixa redox do meio biológico, com isso, foi realizado teste do cloreto de tetrazólio-nitroazul (NBT), utilizando a glutationa como agente redutor, apresentado resposta positiva para a formação do O2-. O complexo (3) foi mais efetivo em ambas as linhagens com IC50 de 6,19 e 5,63 µM, para AGS e HeLa respectivamente. Em relação ao teste antiparasitário foi observado um comportamento dose dependente para ambos os compostos, obtendo uma concentração inibitória de 5,03 para o (3) e 108,40 µM para o (4) respectivamente.


  • Mostrar Abstract
  • Metallic compounds containing vanilloid derivatives have gained interest in medicinal inorganic chemistry, due to the biological properties of this class of ligands, having as an example the ability to generate specific reactive oxygen (SRO). In this context, the present work aims to synthesize and characterize complexes of the type [M(phen)(L)2], where M=Cu2+ and Zn2+, and L=o-vanillin (ovan) and ovani, in which the latter is a schiff base derived from the reaction of o-vanillin with isoniazid. In addition, the [Cu(phen)(ovan)2](3) and [Zn(phen)(ovan)2] (4) complexes were tested against AGS and HeLa cancer strains, as well as Tryponosomacruzi strains. From the vibrational spectra of the complexes [M(phen)(ovan)2], the mode of coordination of the ovan was determined by the variation of the energy of the carbonyl band, in addition, for the compounds [M(phen)(ovani)2], it was observed the presence of the hydrazide C=O band at 1709 cm-1 and the imine band (C=N) around 1630 cm-1, which are indicative of the formation of the Schiff base. From the study of cyclic voltammetry, it was observed that the [Cu(phen)(ovan)2], presented an E1/2 of -171 mV, demonstrating within the redox range of the biological medium, with this, the test of the tetrazolium-nitroblue chloride (NBT), using glutathione as a reducing agent, showed a positive response to the formation of O2-. Complex (3) was more effective in both strains with IC50 of 6.19 and 5.63 µM, for AGS and HeLa respectively. Regarding the antiparasitic test, a dose-dependent behavior was observed for both compounds, obtaining an inhibitory concentration of 5.03 for (3) and 108.40 µM for (4) respectively.

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  • LARISSA CASTRO DIÓGENES
  • Desenvolvimento de carreadores para fertilizantes a base de zeólita LTA e hidroxiapatita com liberação lenta de nitrogênio, fósforo e potássio.

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • LINDIANE BIESEKI
  • ADONAY RODRIGUES LOIOLA
  • ISABEL DIAZ CARRETERO
  • Data: 03/11/2022

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  • O aumento populacional e a crescente necessidade de alimento, exige uma maior eficiência do uso de nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K) presentes nos fertilizantes, que pode ser aumentada através do desenvolvimento de compósitos que liberem lentamente de N, P e K. Para a obtenção do compósito foram testadas argilas bentonita e ilita, zeólitas LTA e clinoptilolita como carreadores de potássio. Os materiais foram caracterizados por difração de raio X (DRX), fluorescência de raio X (FRX), espectroscopia de infravermelho por transformação de fourier (FTIR). O teor de potássio lixiviado em colunas com solo foi determinado por espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplada (ICP-OES). Dentre os materiais testados a zeólita LTA apresentou melhor capacidade de adsorção de potássio, com comportamento de liberação lento e gradativo. A zeólita LTA juntamente com a hidroxiapatita e a ureia constituem os compósitos sintetizados que foram caracterizados por DRX, FRX, FTIR e microscopia eletrônica de varredura (MEV-FEG). A análise de DRX com refinamento de Rietveld confirmaram que as amostras dos compósitos apresentam a hidroxiapatita em duas fases monoclínica e hexagonal, além das fases referentes a zeólita LTA e ureia, que também são confirmadas pelos resultados de FTIR e MEV. As imagens de MEV mostram os cristais de hidroxiapatita com ureia em forma de bastonetes revestindo a superfície cúbica da zeólita LTA.


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  • Population growth and the growing need for food require greater efficiency in the use of nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K) present in fertilizers, which can be increased through the development of composites that slowly release N, P and K. To obtain the composite, bentonite and illite clays, LTA zeolites and clinoptilolite were tested as potassium carriers. The materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The leached potassium content in soil columns was determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-OES). Among the materials tested, LTA zeolite showed the best potassium adsorption capacity, with a slow and gradual release behavior. LTA zeolite together with hydroxyapatite and urea constitute the synthesized composites that were characterized by XRD, XRF, FTIR and scanning electron microscopy (SEM-FEG). XRD analysis with Rietveld refinement confirmed that the composite samples present hydroxyapatite in two monoclinic and hexagonal phases, in addition to the phases referring to zeolite LTA and urea, which are also confirmed by the FTIR and SEM results. The SEM images show the rod-shaped hydroxyapatite-urea crystals lining the cubic surface of the zeolite LTA.

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  • DAYANA PATRÍCIA DA SILVA PENHA MACEDO
  • SÍNTESE, CARACTERIZAÇÃO E ESTUDO DA REATIVIDADE DE NITROSILO COMPLEXOS DE RUTÊNIO COM POSSÍVEL AÇÃO CITOTÓXICA

  • Orientador : DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL DE LIMA PONTES
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • FRANCISCO ORDELEI NASCIMENTO DA SILVA
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • SÉRGIO XAVIER BARBOSA ARAÚJO
  • WENDY MARINA TOSCANO QUEIROZ DE MEDEIROS
  • Data: 21/12/2022

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  • O óxido nítrico é uma molécula sinalizadora que apresenta características químicas e biológicas importantes para o desenvolvimento de novos agentes citotóxicos, como por exemplo, os nitrosilo complexos de rutênio que ao receberem um estímulo fotoquímico, podem liberar NO no organismo e gerar espécies reativas que destroem células-alvo, num tratamento conhecido como terapia fotodinâmica. Desse modo, apresenta-se a síntese, caracterização e o estudo da reatividade dos nitrosilo complexos do tipo cis-[Ru(bpy)(phen)L(NO)](PF6)4, em que L são corantes biológicos e catiônicos como azul do Nilo e safranina, bpy = 2,2’ -bipiridina e phen = 1,10’-fenantrolina. Os complexos foram obtidos a partir do cis-[Ru(bpy)(phen)Cl2] dissolvido na proporção 1:1 de água e etanol com adição dos ligantes em estudo. De acordo com os espectros eletrônicos, em metanol, foi possível constatar as bandas intraligantes dos corantes, da bipiridina e da fenantrolina, bem como a banda de transferência de carga do metal para os ligantes polipiridínicos na região de 420 nm. Já nos espectros vibracionais em pastilha de KBr, verifica-se o estiramento de NO+  em 1926 e 1938 cm-1 para os complexos com azul do Nilo e safranina, respectivamente, indicando que o óxido nítrico se encontra coordenado ao centro metálico na forma linear. Ao analisar os voltamogramas cíclicos dos nitrosilo complexos, em NaTFA 0,1 mol L-1, verifica-se um único processo quase reversível referente ao par redox NO+/0. Com relação a reatividade foi realizado o equilíbrio ácido-base, constatando-se que no pH 9,4 e 8,6 ocorre a conversão de nitrosil a nitrito para os complexos com azul do Nilo e safranina, nessa ordem. A liberação do óxido nítrico da esfera de coordenação foi analisada por eletroquímica pela voltametria de onda quadrada e através do estímulo fotoquímico com luz vermelha, em ambos a liberação ocorre por uma reação química que reduz o ligante de NO+  para NO0  e em seguida, devido ao enfraquecimento da ligação RuII - NO0, esse é liberado.


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  • Nitric oxide is a signaling molecule that has important chemical and biological characteristics for the development of new cytotoxic agents, such as ruthenium nitrosyl complex which upon receiving a photochemical stimulus, can release nitric oxide in the body and generate reactive species that destroy target cells in a treatment known as photodynamic therapy. In this way, the synthesis, characterization and study of the reactivity of nitrosyl complex of the cis-[Ru(bpy)(phen)L(NO)](PF6)4 type is presented, in which L are biological and cationic dyes such as Nile blue and safranin, bpy = 2,2'-bipyridine and phen = 1,10'-phenanthroline. The complexes were obtained from the cis-[Ru(bpy)(phen)Cl2] dissolved in the 1:1 proportion of water and ethanol with the addition of the ligands under study. According to the electronic spectra, in methanol, it was possible to verify the intraligand bands of dyes, bipyridine and phenantroline, as well as the charge transfer band from the metal to the polypyridine ligands in the region of 420 nm. In the vibrational spectra in KBr pellets, the stretch of NO+ in 1926 and 1938 cm-1 is verified for the complexes with Nile blue and safranin, respectively, indicating that the nitric oxide is coordinated to the metallic center in the linear form. When analyzing the cyclic voltammograms of nitrosyl complexes, in NaTFA 0.1 mol L-1, there is a single almost reversible process related to the NO+/0 redox pair. Regarding the reactivity was done the acid-base equilibrium, noting that at pH 9.4 and 8.6 there is the conversion of nitrosyl to nitrite for the complexes with Nile blue and safranin, in that order. The release of nitric oxide from the coordinating sphere was analyzed by electrochemistry by square wave voltametry and through the photochemical stimulus with red light, the release occurs by a chemical reaction that reduces the binding from NO+ to NO0 and due to the weakening of the bond RuII - NO0, this is released.

2021
Dissertações
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  • FERNANDO VELCIC MAZIVIERO
  • INFLUÊNCIA DOS PROMOTORES EM CATALISADORES DE Ni-X/Al2O3 (X= Mn, Mg, Ce e P) APLICADOS NA REFORMA A SECO DO METANO

  • Orientador : DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • GILVAN PEREIRA DE FIGUEREDO
  • RODOLFO LUIZ BEZERRA DE ARAÚJO MEDEIROS
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • Data: 05/01/2021

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  • O processo de reforma a seco do metano (RSM) é uma tecnologia que utiliza dois dos principais gases do efeito estufa (CH4 e CO2) para a produção de gás de síntese (H2 e CO), o qual possui diversas aplicações industriais além do hidrogênio ser considerado uma fonte de energia limpa e altamente eficiente, conferindo a ele alto valor comercial. Foram preparados catalisadores a base de níquel suportados em alumina contendo os promotores Mg, Mn, Ce e P, escolhidos devido as suas diferentes propriedades químicas. O método de síntese utilizado para o suporte foi a combustão assistida por micro-ondas onde a ureia foi utilizada como combustível para o processo em quantidades abaixo do ponto estequiométrico visando a obtenção de Al2O3 na fase gama, de menor cristalinidade. Os promotores e a fase ativa foram incorporados ao suporte utilizando o método de impregnação sequencial via umidade incipiente finalizando a etapa de síntese com tratamento térmico em temperatura de 550 C° por três horas. Os materiais obtidos foram caracterizados através de Difração de Raios X (DRX) para elucidação das fases obtidas em cada catalisador e avaliação da influência dos promotores na estrutura do material, espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) para comprovar a presença do fósforo no catalisador e avaliar a espécie em que ele se encontra, Redução à Temperatura Programada (TPR) para identificar as espécies redutíveis presentes e o perfil de redução dos catalisadores e Difração por Raios X in-situ utilizando fonte de radiação sincrotron para analisar a variação da estrutura durante a etapa de ativação. O teste de atividade catalítica foi realizado em temperatura de 700 °C com GHSV = 100 L.g-1.h-1­ durante 20 horas e o carbono formado foi quantificado através de análise termogravimétrica. Os resultados indicaram que sucessivas etapas de solubilização e calcinação decorrentes do método de impregnação sequencial causam alterações estruturais alterando o grau de cristalinidade do suporte Al2O3 no catalisador com os promotores. No teste de estabilidade catalítica o material contendo promotor Mn obteve o melhor valor de conversão devido a presença de MnO2 que favorece reações paralelas de decomposição do metano durante o processo RSM. Os catalisadores contendo fósforo e cério produziram menores quantidades de coque em comparação ao catalisador padrão devido a interação dos promotores com o carbono na superfície dos sítios catalíticos, além de atuar no tamanho de partícula obtida para a fase ativa. 


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  • The dry reforming of methane process (RSM) is a technology that uses two of the main greenhouse gases (CH4 and CO2) for the production of syngas (H2 and CO), which has several industrial applications in addition to hydrogen be considered a source of clean and highly efficient energy, giving it high commercial value. Nickel-based catalysts based on alumina were prepared containing the Mg, Mn, Ce and P promoters, chosen due to their different chemical properties. The synthesis method used for the support was microwave assisted combustion where urea was used as fuel for the process in quantities below the stoichiometric point in order to obtain lower crystallinity Al2O3 in the gamma phase. The promoters and the active phase were incorporated into the support using the sequential impregnation method via incipient wetness, ending the synthesis stage with heat treatment at a temperature of 550 ° C for three hours. The obtained materials were characterized by X-Ray Diffraction (XRD) to elucidate the phases obtained in each catalyst and to evaluate the influence of the promoters on the material structure, spectroscopy in the infrared region with Fourier transform (FTIR) to prove the presence of phosphorus in the catalyst and evaluate the species it is in, Temperature Programmed  Reduction (TPR) to identify the reducible species present and the reduction profile of the catalysts and in-situ X-Ray Diffraction using a synchrotron radiation source to analyze the variation of the structure during the activation step. The catalytic test was carried out at a temperature of 700 °C with GHSV = 100 L.g-1.h-1 for 20 hours and the carbon formed was quantified through thermogravimetric analysis. The results indicated that successive steps of solubilization and calcination resulting from the sequential impregnation method cause structural changes, altering the degree of crystallinity of the Al2O3 support in the catalyst with the promoters. In the catalytic stability test, the materials containing Mn promoter obtained the best conversion value due to the presence of MnO2, which favors parallel reactions of methane decomposition during the RSM process. The catalysts containing phosphorus and cerium produced smaller amounts of coke compared to the standard catalyst due to the interaction of promoters with carbon on the surface of the catalytic sites, in addition to acting on the particle size obtained for the active phase.

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  • LIDIANE GONÇALVES DA SILVA
  • Detecção do vírus HIV em plasma sanguíneo de gestantes por espectroscopia ATR-FTIR e análise multivariada

  • Orientador : KASSIO MICHELL GOMES DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KASSIO MICHELL GOMES DE LIMA
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • EDGAR PERIN MORAES
  • ROBINSON SABINO DA SILVA
  • Data: 21/01/2021

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  • O vírus da imunodeficiência humana (HIV) é o causador de uma infecção que pode comprometer o sistema imunológico. A principal preocupação com gestantes portadoras do vírus é a transmissão vertical que pode ocorrer durante a gestação, durante o trabalho de parto e até mesmo durante o período de amamentação. O risco de transmissão vertical pode ser reduzido através do diagnóstico precoce. Os ensaios colorimétricos utilizados para a detecção do vírus apresentam custo elevado e são bastante trabalhosos, tornando necessário o desenvolvimento de metodologias rápidas e de baixo custo para a detecção do HIV. Aqui, a Espectroscopia de reflectância total atenuada de infravermelho com transformada de Fourier (ATR-FTIR) combinada à análise multivariada foi empregada para distinguir pacientes infectados por HIV (n= 40) de controles saudáveis (n= 80) em um total de 120 amostras de plasma sanguíneo. Como ferramentas de classificação foram utilizados os algoritmos PCA-LDA, PCA-QDA, PCA-SVM, GA-LDA, GA-QDA, GA-SVM, SPA-LDA, SPA-QDA e SPA-SVM. Os algoritmos tiveram seus desempenhos avaliados de acordo com a precisão, sensibilidade, especificidade, F-score e G-score. Os algoritmos PCA-SVM, SPA-LDA e GA-LDA foram os que obtiveram os resultados mais satisfatórios para a discriminação das amostras com acurácia de 81%, 75% e 88,9%respectivamente. O GA-LDA foi o melhor algoritmo de classificação, apresentando os melhores valores de sensibilidade (83%), especificidade (92%), F-score e G-score (87%). Os resultados sugerem o potencial da espectroscopia ATR-FTIR combinada à análise multivariada como ferramenta alternativa para o rastreamento do HIV em gestantes com base no plasma sanguíneo, sendo um método de baixo custo, rápido e livre de reagentes.


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  • The human immunodeficiency viruses (HIV) is the cause of a nfection that can compromise the immune system. The main concern with pregnant women with the virus is the vertical transmission that can occur during pregnancy, during labor and even during the breastfeeding period. The risk of vertical transmission can be reduced through early diagnosis. The colorimetric assays used for the detection of the virus have high costs and are quite laborious, making it necessary to develop fast and low-cost methodologies for the detection of HIV. Herein, attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) combined with multivariate analysis was used to distinguish HIV-infected patients (n = 40) from healthy controls (n = 80) in a total of 120 blood plasma samples. PCA-LDA, PCA-QDA, PCA-SVM, GA-LDA, GA-QDA, GA-SVM, SPA-LDA, SPA-QDA and SPA-SVM were used as classification tools. The algorithms had their performances evaluated according to precision, sensitivity, specificity, F-score and G-score. PCA-SVM, SPA-LDA and GA-LDA algorithms were the ones that obtained the most satisfactory results for the discrimination of the samples with accuracy of 81%, 75% and 88.9% respectively. GA-LDA was the best classification algorithm, presenting the best values of sensitivity (83%), specificity (92%), F-score and G-score (87%). The results suggest the potential of ATR-FTIR spectroscopy combined with multivariate analysis as an alternative tool for HIV screening in pregnant women based on blood plasma, being a low-cost, fast and reagent-free method

3
  • MIKAELY LIZANDRA MOREIRA DE ASSIS
  • SÍNTESE, CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÃO DO NANOCOMPÓSITO DE PALYGORSKITA/DIÓXIDO DE TITÂNIO NA DEGRADAÇÃO FOTOCATALÍTICA DE CORANTES TÊXTEIS

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOÃO SAMMY NERY DE SOUZA
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • NEDJA SUELY FERNANDES
  • Data: 28/01/2021

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  • Um dos maiores problemas ambientais é decorrente da atividade industrial, em que ocorre a contaminação dos recursos hídricos com resíduos pós produção, ocasionando efeitos adversos ao ecossistema. Os efluentes de corantes industriais apresentam um grande risco a saúde da biodiversidade, na maioria das vezes, trata-se de compostos orgânicos tóxicos, persistentes e de difíceis remoção por tratamentos convencionais, além de se apresentarem como materiais carcinogênicos.  O desenvolvimento ou aprimoramento de técnicas para tratamento de efluente são de grande interesse, visto que se objetiva a busca por rotas de síntese de baixo custo e que gerem menos resíduos ou subprodutos tóxicos.  A descoloração fotocatalítica dos corantes industriais, azul de Novacron (AZN) e amarelo de Novacron (AMN), foram investigadas usando compósitos à base de TiO2 suportados na palygorskita natural (Pal-Ti10 e Pal-Ti30). O método consistiu em sintetizar os compósitos partindo de uma mistura física do TiO2 (PA) e palygorskita natural na presença de álcool, para impregnação através da calcinação sob condições de temperatura igual a 450 ºC e ar atmosférico. As técnicas de caracterização utilizadas neste trabalho foram: FTIR, DRX, FRX, MEV, análise de tamanho de partícula e potencial zeta. A fotocatálise para o corante AZN foi investigada através da aplicação de um planejamento experimental fatorial 24, objetivando as melhores condições experimentais e por fim aplicá-las em um outro corante industrial AMN. As concentrações investigadas de AZN foram de 10 ppm e 30 ppm, os compósitos foram sintetizados usando 10 e 30% (m/m) de dióxido de titânio em palygorskita, os dois valores de pH foram em 2,0 e 6,0 e as intensidades de luz foram usadas potências 9 e 18 W. Os testes realizados em: pH 2,0; compósito Pal-Ti30; potência 18 W e 10 ppm de corante, mostraram remoção de 100% da coloração de ambos os corantes em 90 min. O processo de descoloração seguiu o modelo cinético de pseudo-primeira ordem e as constantes aparentes (Kapp) foram de 0,0216 min-1 e 0,0193 min-1 para os corantes AZN e AMN, respectivamente. Os resultados do custo final de tratamento para os testes mostraram que o processo é viável em eficiência e economia. Os resultados de carbono orgânico total (COT) apresentaram mineralização de 61,70% e 58,06% para o AZN e AMN, respectivamente, em 90 min de tratamento e os subprodutos foram detectados por CG-EM


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  • One of the biggest environmental problems is due to industrial activity, in which the contamination of water resources with post-production waste occurs, causing adverse effects to the ecosystem. The effluents of industrial dyes present a great risk to the health of biodiversity, in most cases, they are toxic, persistent organic compounds that are difficult to remove by conventional treatments, in addition to presenting themselves as carcinogenic materials. The development or improvement of techniques for effluent treatment are of great interest, since the objective is to search for low-cost synthesis routes that generate less toxic waste or by-products. The photocatalytic discoloration of industrial dyes, Novacron blue (AZN) and Novacron yellow (AMN), were investigated using TiO2-based composites supported on natural palygorskite (TiP10 and TiP30). The method consisted of synthesizing the composites starting from a physical mixture of TiO2 and natural palygorskite in the presence of alcohol, for impregnation through calcination under conditions of temperature equal to 450ºC and atmospheric air. The characterization techniques used in this work were: FTIR, DRX, MEV, particle size analysis and zeta potential. The photocatalysis for the AZN dye was investigated through the application of a factorial experimental design 24, aiming at the best experimental conditions and finally applying them in another AMN industrial dye. The investigated AZN concentrations were 10 ppm and 30 ppm, the composites were synthesized using 10 and 30% (m/m) titanium dioxide in palygorskite, the two pH values were 2 and 6 and the light intensities were powers 9 and 18W are used. Tests performed at: pH 2.0; TiP30 composite; 18W power and 10 ppm of dye, showed 100% removal of both dyes in 90 min. The decolorization process followed the pseudo-first order kinetic model and the apparent constant (kapp) was 0.0216 min-1 and 0.0193 min-1 for the AZN and AMN dyes, respectively. The results of the final treatment cost for the tests were feasible in terms of efficiency and economy. Since, under the best parameters studied, the photocatalysis of AZN and AMN had an energy consumption of 0.135 kWh / dm3 and a final cost of R$ 0.0895.

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  • LUIZ FELIPE DA HORA
  • Obtenção de nanolátices via polimerização em emulsão semicontínua e sua aplicação como modificador de superfície em tingimento com corante em fibras de proteína de soja.

  • Orientador : JULIANA DE SOUZA NUNES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE HERIBERTO OLIVEIRA DO NASCIMENTO
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • JULIANA DE SOUZA NUNES
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • ZILVAM MELO DOS SANTOS
  • Data: 29/01/2021

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  • Neste trabalho, nanolátices foram produzidos pela técnica de polimerização em emulsão semicontínua. Parâmetros como composição monomérica, tipos de iniciadores e surfactantes foram investigados com o intuito de obter um nanolátex com pequeno diâmetro de partícula e alta área superficial funcionalizada. Posteriormente, o nanolátex foi usado como agente modificador de superfície para melhorar o tingimento do tecido em malha de fibra de proteína da soja (SBF) com um corante catiônico (Basic Red 46). A melhor composição monomérica foi a que utilizou a relação BA/MMA/MAA = 5:4:1 em massa. O melhor desempenho como iniciador foi apresentado pelo APS, e como surfactante, o SDS. As partículas poliméricas foram analisadas por várias técnicas, tais como: gravimetria, DLS, MEV/FEG, MET, FTIR, ELS, tensiometria e titulação condutométrica. Nanolátices com tamanhos de partícula tão pequenos quanto 29 nm e carga superficial de até 93,8 μC/cm2 foram obtidos por meio da técnica de polimerização em emulsão. A presença do nanolátex na superfície da fibra de soja foi verificada por FTIR e TGA. A eficiência do nanolátex como aditivo para modificar a superfície de tingimento foi avaliada por meio de dados colorimétricos usando a equação de Kubelka-Munk. Teste preliminares mostram que os tecidos funcionalizados com os nanolátices obtiveram um aumento de até 13% na intensidade da coloração, mostrando a capacidade dos nanolátices como agentes modificadores de superfície no processo de tingimento.


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  • In this work, nanolatexes were produced by semicontinuous emulsion polymerization. Parameters such as monomeric composition, initiator and surfactant type were investigated in order to obtain a nanolatex with small particle size and high functionalized surface area. Afterwards, the nanolatex was used as a binder to improve the dyeing process of soybean protein fiber (SBF) fabric with a cationic dye (Basic Red 46). The best monomer composition was the one with the following ratio in mass BA/MMA/MAA (5:4:1). The best performance as an initiator was presented by APS, and the SDS had the best performance as a surfactant. The polymeric particles were analyzed by several techniques such as: gravimetry, DLS, SEM, TEM, FTIR, ELS, tensiometry, and conductometry titration. Nanolatexes with particle size as small as 29 nm and surface charge up to 93.8 μC/cm2 were obtained through emulsion polymerization technique. The presence of nanolatex on the surface of the soybean fiber was verified by FTIR and TGA analysis. The nanolatex efficiency as an additive to modify the dyeing process was evaluated by colorimetric data using the Kubelka-Munk equation. Preliminary tests showed that the fabrics functionalized with nanolatex had an increase of up to 13% in color intensiity, showing its ability to be used as surface additive in the dyeing proccess.

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  • MIZRAIM BESSA TEIXEIRA
  •  Influência da cinza da casca de arroz em pastas de cimento para fases iniciais de poços de petróleo offshore, uma alternativa sustentável e econômica.

  • Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • RODRIGO CESAR SANTIAGO
  • LECH WALESA OLIVEIRA SOARES
  • Data: 08/03/2021

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  • O uso da cinza da casca de arroz (RHA) em formulações cimentícias vem sendo estudada amplamente na literatura nos últimos anos. Existem diversas aplicações para esse subproduto da indústria alimentícia. Alguns exemplos são a utilização da cinza como fertilizante, como fonte de sílica amorfa, como fonte de biomassa pozolanicamente ativa e na formulação de pastas de cimento para poços petrolíferos onshore, de temperatura média a alta (50-200°C). Entretanto, pouco se investigou sobre a utilização da RHA para sistemas de baixa temperatura, como é o caso dos processos de cimentação das fases iniciais de poços offshore, que em geral , ocorrem a temperaturas em torno de 3-5°C. Esse estudo tem por objetivo analisar a influência da adição da RHA em matrizes de cimento destinadas à operações offshore que ocorram entre 3-5°C. Pastas de cimento com densidade fixa em 13.5 lb/gal ( 1.62 g/cm³ ), contendo RHA (0%; 10%; 20%; 30%; 40% e 50%), foram preparadas e ensaios tecnológicos conduzidos (Resistencia à Compressão a longo prazo, UCA, Tempo de Espessamento, Estabilidade, Reologia) a fim de verificar a viabilidade do uso da cinza para poços de petróleo de baixas temperaturas. Os testes mostraram que a utilização da cinza proporcionou produto hidratado de resistência similar à uma pasta padrão (Cimento Portland + 2% de bentonita), bem como melhorou propriedades e reológicas da pasta em relação à pasta sem adição. A adição de 50% de cinza reduziu em 5.6% a porcentagem de água livre da pasta, em comparação com a 0%RHA. A formulação contendo 50% de RHA apresentou um perfil adequado de ganho de resistência, com tempo de bombeabilidade de 23h (50Bc). O teste de estabilidade comprovou que a adição de RHA aumenta a estabilidade da pasta, reduzindo o rebaixamento de topo (top drawn) e evitando decantação da pasta. A RHA se apresenta com alternativa sustentável para aplicações em ambientes de baixas temperaturas, tais como fases iniciais de poços de petróleo marítimos, reduzindo consideravelmente o consumo de cimento (15% em peso em relação à pasta padrão), contribuindo assim com a redução na emissão de CO2 na atmosfera devida à produção do cimento. Por fim, a RHA se mostrou extremamente viável economicamente. Em comparação com a pasta padrão, a utilização de 50% de cinza reduziu o custo do barril em 23.7%, o que representa economia de 40,46 R$ por cada barril de pasta.


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  • The use of rice husk ash (RHA) in cementitious formulations has been widely studied in the literature in recent years. There are several applications for this by-product of the food industry. Some examples are the use of ash as a fertilizer, as a source of amorphous silica, as a source of pozzolanically active biomass and in the formulation of cement pastes for onshore oil wells, from medium to high temperature (50-200 ° C). However, little has been investigated about the use of RHA for low temperature systems, as is the case with the cementation processes of the initial phases of offshore wells, which generally occur at temperatures around 3-5 ° C. This study aims to analyze the influence of the addition of RHA in cement matrices destined for offshore operations that occur between 3-5 ° C. Cement pastes with a fixed density of 13.5 lb / gal (1.62 g / cm³), containing RHA (0%; 10%; 20%; 30%; 40% and 50%), were prepared and technological tests conducted (Resistance to Compression, UCA, Thickening Time, Stability, Rheology) in order to verify the feasibility of using ash for low temperature oil wells. The tests showed that the use of ash provided hydrated product with 96.8% of the standard paste resistence (Portland Cement  + 2% bentonite), as well as improving the stability and rheology of the paste in relation to those without addition. The addition of 50% ash reduced the percentage of free water in the paste by 5.6%, compared to 0% RHA. The formulation containing 50% RHA showed adequate resistance gain profile, with a pumpability time of 23h (50Bc). The stability test proved that the addition of RHA increases the stability of the paste, reducing the top drawn and avoiding decantation of the paste. RHA is a sustainable alternative for applications in low temperature environments, such as early stages of marine oil wells, considerably reducing cement consumption (15% by weight in relation to standard paste), thus contributing to the reduction in emissions of CO2 in the atmosphere due to cement production. Finally, RHA proved to be extremely economically viable. Compared to standard formulation, the use of 50% ash reduced the cost of the barrel by 23.7%, which represents savings of U$ 7.49 for each barrel (bbl).

6
  • RAMONI RENAN SILVA DE LIMA
  • OBTENÇÃO DE BIODIESEL DE ÓLEO DE SOJA UTILIZANDO CATALISADOR HETEROGÊNEO DAS CINZAS DA CASCA DA TANGERINA PONKAN (C. RETICULATA BLANCO)

  • Orientador : LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANNE GABRIELLA DIAS SANTOS
  • IVONEIDE DE CARVALHO LOPES BARROS
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • VALTER JOSE FERNANDES JUNIOR
  • Data: 12/03/2021

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  • : O avanço da demanda energética mundial tem intensificado problemas ambientais causados pelo uso de combustíveis fósseis e vem impulsionando a busca e desenvolvimento de matrizes mais verdes, que estão sendo utilizadas com o intuito de minimizar os impactos ambientais e à saúde humana. Este trabalho propôs um processo sustentável para a produção de biodiesel, combustível alternativo ao diesel, com o uso de um catalisador heterogêneo, verde, denominado CT, oriundo de uma biomassa residual, da cinza da casca da tangerina ‘Ponkan’ (Citrus reticulata Blanco). Por meio do planejamento experimental D-Optimal para a obtenção do biodiesel de soja, os parâmetros do processo como: razão molar metanol/óleo, concentração do catalisador, temperatura e tempo de reação foram otimizados. Inicialmente, três amostras de catalisadores foram preparadas pela calcinação das cinzas das cascas de tangerina, no tempo de 4h, CT7 (700 ° C), CT8 (800 ° C) e CT9 (900 ° C), e, após testes preliminares, os rendimentos (m/m) em biodiesel foram, respectivamente, de 79,77, 77,58 e 77,40 %. O rendimento mássico de catalisador obtido para cada temperatura (700, 800 e 900 °C) partindo de 50 g de casca foram de 3,76, 1,54 e 0,98%, respectivamente. Os catalisadores foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (SEM-FEG), energia dispersiva de raios X (EDS), dessorção de CO2 à temperatura programada (TPD-CO2), análise térmica (TG / DTG) e teste de basicidade de Hammett.  A qualidade do biodiesel foi avaliada de acordo com os procedimentos padrão estabelecidos pela ASTM (American Society for Testing and Materials) para as propriedades de viscosidade cinemática e densidade. Os padrões de DRX do catalisador CT mostraram os picos associados às fases características de K2CO3, K2O, K2Ca(CO3)2, SiO2, Na2O confirmados por DRX e FRX, que identificaram grandes proporções desses óxidos. A análise de TPD-CO2 demonstrou a presença de locais básicos fracos e moderados no catalisador CT. Boa estabilidade térmica foi observada através das curvas TG / DTG. As condições otimizadas geradas pela superfície de resposta foram: 3 h tempo reacional, concentração de catalisador de 3,5% m/m, razão molar de 15: 1 (metanol: óleo) e temperatura de 64 ° C. Para essas condições otimizadas, a conversão da reação quantificada por 1HRMN foi maior que 87% e o catalisador apresentou capacidade de reaproveitamento de até 5 vezes.


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  • The advance of global energy demand has intensified environmental problems caused by the use of fossil fuels and has been driving the search for and development of greener matrices, which are being used in order to minimize environmental impacts and human health. This work proposed a sustainable process for the production of biodiesel, an alternative fuel to diesel, with the use of a heterogeneous, green catalyst, called CT, derived from a residual biomass, from the bark of 'Ponkan' mandarin (Citrus reticulata Blanco). Through d-optimal experimental planning to obtain soybean biodiesel, process parameters such as: methanol/oil molar ratio, catalyst concentration, temperature and reaction time were optimized. Initially, three catalyst samples were prepared by calcination of the ashes of the tangerine barks at a time of 4h, CT7 (700 ° C), CT8 (800 ° C) and CT9 (900 ° C), and after preliminary tests, the yields (m/m) in biodiesel were 79.77, 77.58 and 77.40 %, respectively. The mass catalyst yield obtained for each temperature (700, 800 and 900 °C) starting from 50 g of bark were 3.76, 1.54 and 0.98%, respectively. The catalysts were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM-FEG), X-ray dispersive energy (EDS), CO2 desorption at programmed temperature (TPD-CO2), thermal analysis (TG/DTG) and Hammett's basicity test.  The quality of biodiesel was evaluated according to the standard procedures established by ASTM (American Society for Testing and Materials) for the properties of kinematic viscosity and density. The XRD patterns of the CT catalyst showed the peaks associated with the characteristic phases of K2CO3, K2O, K2Ca(CO3)2, SiO2, Na2O confirmed by XRD and FRX, which identified large proportions of these oxides. TPD-CO2 analysis demonstrated the presence of weak and moderate base sites in the CT catalyst. Good thermal stability was observed through the TG/DTG curves. The optimized conditions generated by the response surface were: 3 h reaction time, catalyst concentration of 3.5% m/m, molar ratio of 15: 1 (methanol: oil) and temperature of 64 ° C. For these optimized conditions, the conversion of the reaction quantified by 1H NMR was greater than 87% and the catalyst presented reuse capacity of up to 5 times.

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  • ALANE PRISCILLA AMÉRICO DOS SANTOS
  • Estudo teórico das reações de 2,3-dicloro-6,7-dinitroquinoxalina com L-cisteína, homo cisteína e glutationa, visando o desenvolvimento de um quimiodosímetro seletivo para biotióis.

  • Orientador : FABRICIO GAVA MENEZES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • LIVIA NUNES CAVALCANTI
  • GUTTO RAFFYSON SILVA DE FREITAS
  • Data: 10/05/2021

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  • Biotióis, tais como L-cisteína (Cys), homocisteína (Hcy) e glutationa (GSH), são espécies altamente relevantes em diversos processos biológicos, e por isso, o desenvolvimento de metodologias visando a detecção seletiva destas espécies se traduz em um importante campo de pesquisa. O presente trabalho consiste em prover um suporte teórico para os resultados obtidos a partir da investigação do composto 2,3-dicloro-6,7-dinitroquinolxaina (DCDNQX) como um quimiodosímetro seletivo para o aminoácido L-cisteína (Cys), sendo estendido também para as reações do referido substrato com Hcy e GSH. Foi utilizado o método M06-2X com base de dados 6-311+G (2d, p).  Foram consideradas as possíveis rotas mecanísticas para uma série de reações, considerando-se a versatilidade de Cys, Hcy e GSH como nucleófilos considerando considerando diferentes possibilidades de ataques nucleofílicos pelos grupos amino e/ou tiol, tanto para mono- quanto dissubstituições, incluindo processos de ciclização intramolecular. Foram otimizados os parâmetros geométricos de todas as espécies químicas propostas em busca de parâmetros termodinâmicos, além de serem calculados os estados de transição para formação dos possíveis produtos. Os resultados indicam que o ataque de S e preferível ao do N, porém estes últimos são mais estáveis. Foi estudado o efeito da estrutura em possíveis processos de ciclização intramolecular 


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  • Biothiols, such L-cysteine (Cys), homocysteine (Hcy) and glutathione (GSH), are highly relevant species in many biological processes, and therefore, the development of methodologies for the selective detection of these biothiols is a relevant research field. This work aims to provide theoretical support to the results obtainted in our research group for the L-cysteine (Cys) sensing ability of the chemodosimeter 2,3-dichloro-6,7-dinitroquinoxaline (DCDNQX), with an extension for its reactions with Hcy and GSH. The method M06-2X with 6-311+G (2d,p) basis set was applied for all calculations. They were evaluated several mechanistic proposals taken into account the versatility of Cys, Hcy and GSH as nucleophiles, including the possibility of nucleophilick attack by amino ad/or thiol groups, for both mono- and dissubstitution, including intramolecular cyclizations. Geometric parameters, inclding transition states for all molecules and reactions were optimized searching for thermodynamics and kinetics information. The results indicated the preference for the S- over N-attack, and the cyclized product being the most stable. The effect of structure on intramolecular cyclization was also studied.

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  • JOÃO EDSON TAVARES SOUSA DANTAS
  • OBTENÇÃO DE CARBONOS MESOPOROSOS FUNCIONALIZADOS PARA APLICAÇÃO EM SENSORES ELETROQUÍMICOS NA DETECÇÃO DE CONTAMINANTES EMERGENTES

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • FERNANDO JOSÉ VOLPI EUSÉBIO DE OLIVEIRA
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • Data: 16/07/2021

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  • A sílica mesoporosa SBA-15 foi sintetizada através do método hidrotérmico e utilizada como molde rígido para síntese do carbono mesoporoso CMK-3 através da rota nanocasting. Os materiais sintetizados mantiveram a estrutura de poros hexagonal. O CMK-3 foi organofuncionalizado utilizando anidrido malêico e reagentes redutores para gerar grupos carboxílicos e causar a sua redução, formando a amostra denominada CMK-3RED. Tanto a síntese como a modificação dos carbonos mesoporosos foram comprovados através de difração de raios X (DRX), termogravimetria (TG), espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os espectros de DRX confirmam que o material carbonáceo CMK-3 manteve a estrutura da SBA-15, apresentando picos referentes aos planos (100) e (110), em 0,997 e 1,7 graus, respectivamente, confirmados pelas imagens do MEV. A amostra CMK-3RED teve alteração da morfologia em virtude da modificação química realizada, sendo confirmado por DRX, com plano (100) em 1,007, além das análises de MEV e TG. A aplicação destes materiais foi feita no campo eletroquímico. Na eletroanálise dos analitos cafeína e ácido salicílico foi empregado um eletrodo de carbono vítreo, o qual foi modificado através do método drop-casting com as amostras CMK-3 e CMK-3RED em uma concentração de 2 mg de amostra para 1 ml de solvente. A voltametria pulso diferencial mostrou que o eletrodo modificado com a amostra CMK-3 obteve melhores resposta, com um limite de detecção de 8,86% a 24,99% melhor que o eletrodo sem modificação.


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  • THE MESOPOROUS SILICA SBA-15 WAS SYNTHESIZED THROUGH HYDROTHERMAL METHOD AND USED AS TEMPLATE FOR THE SYNTHESIS OF THE MESOPOROUS CARBON, CMK-3, THROUGH NANOCASTING ROUTE. THE SYNTHESIZED MATERIALS KEPT THE HEXAGONAL PORE STRUCTURE. THE CMK-3 WAS ORGANOFUNCTIONALIZED USING MALEIC ANHYDRIDE AND REDUCING REAGENTS IN ORDER TO GENERATE CARBOXYLIC GROUPS AND TO CAUSE ITS REDUCTION, CMK-3RED. BOTH SYNTHESIS AND MODIFICATION OF MESOPOROUS CARBONS WERE PROVEN BY X RAY DIFFRACTOMETRY (XRD), THERMOGRAVIMETRY (TG), RAMAN SPECTROSCOPY AND SCANNING ELECTRON MICROSCOPY (SEM). THE XRD SPECTRA CONFIRM THAT THE CARBONACEOUS MATERIAL CMK-3 KEPT THE SAME STRUCTURE MORPHOLOGY OF SBA-15, CONFIRMED BY THE SEM IMAGES. THE FUNCTIONALIZED CMK-3RED HAD MORPHOLOGY ALTERATION DUE TO ITS CHEMICAL MODIFICATION, WHICH WAS CONFIRMED BY XRD, SEM AND TG. FOR THE ELECTROCHEMICAL DETECTION OF CAFFEINE AND SALICYLIC ACID ANALYTES WAS USED AN GLASSY CARBON ELECTRODE, WHICH WAS MODIFIED THROUGH DROP CASTING METHOD WITH THE MESOPOROUS CARBONS. DIFFERENTIAL PULSE VOLTAMMETRY WAS USED AS ELECTROCHEMICAL DETECTION TECHNIQUE, EXHIBITING IMPROVEMENT OF SENSITIVITY TO ANALYTES, BOTH INDIVIDUALLY AND SIMULTANEOUSLY, IMPROVING IN 10% WITH CMK-3 AND IN 30% WITH CMK-3RED.

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  • GIDIÂNGELA CECÍLIA CAVALCANTE DA SILVA LIMA
  • SÍNTESES DA ZEÓLITA SILICOALUMINOFOSFATO (SAPO-11) EMPREGANDO RESÍDUO DE LÂMPADAS FLUORESCENTES

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • MARIELE IARA SOARES DE MELLO
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • ÍRIA ALMEIDA LEAL BASSAN
  • Data: 22/07/2021

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  •  

    A lâmpada fluorescente é um material bastante utilizado na sociedade, após o consumo por ser tratado como um material que contém metais pesados, como o mercúrio, seu descarte inapropriado causa grandes impactos ambientais. O resíduo da lâmpada fluorescente (pó fosfórico) foi fornecido pela empresa BQMIL (Brasil Química e Mineração Industrial Ltda), localizada em Mossoró/RN, após o processo de esmagamento das lâmpadas separa-se as substâncias por categoria como: vidros, gases, eletrodos (elétrons), isolamento baquelítico e o pó fosfórico, esse pó fosfórico passa-se por um processo de destilação para recuperação do mercúrio, restando-se o resíduo sólido, Com o objetivo de aproveitar e gerenciar o resíduo pó fosfórico, utilizou-se esse material no processo de sínteses de zeólitas, que são compostas por tetraedros de AlO4 e SiO4, ligados entre si pelo compartilhamento de átomos de oxigênio comuns. O resíduo estudado tem em sua composição química silício (Si), alumínio (Al) e fósforo (P), que contribuiu para a realização das sínteses das zeólitas silicoaluminofosfatos (SAPO-11), estrutura AEL, como fonte alternativa de Si, Al e P, por meio do processo hidrotérmico convencional. A metodologia aplicada nos estudos, variou-se parâmetros como a fonte de alumínio adicional na síntese, alumina neutra ou hidróxido de alumínio, temperatura e tempo de cristalização. Os resultados das sínteses foram caracterizados por técnicas de difração de raio X (DRX), espectroscopia da região do infravermelho (IV), ressonância magnética nuclear (RMN), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise textural. A pesquisa realizada neste trabalho, é uma inovação na síntese do SAPO-11, agregando valor ao resíduo e transformando-o em um novo material, assim reduzindo custos nas sínteses e amenizando os impactos ambientais. 


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  • The fluorescente lamp is a material widely used in society, after consumption because it is treated as a material that contains heavy metals, such as Mercury, its inappropriate disposal causes great environmental impacts. The residue from the fluorescente lamp (phosphorous poder) was supplied by the company BQMIL (Brasil Química e Mineração Industrial Ltda), located in Mossoró/RN, after the processo f crushing the lamps, the substances are separated into categories such as: glasses, gases, electrodes (electrons), bakelitic isolation and phosphoric poder, this phosphoric poder undergoes a distillation process to recover mercury, leaving the solid residue. In order to use and manage the phosphoric poder residue, this was used material in the synthesis processo f zeolites, which are composed of tetrahedra of AlO4 and SiO4, linked together by sharing common oxygen atms. The studied residue has in its chemical composition silicone(Si), aluminum (Al) and phosphorus (P), which contributed to the synthesis of silicoaluminophosphates (SAPO-11) zeolites, structure AEL, as na alternative source of Si, Al and P, by means of the conventional hydrothermal process. The methodology applied in the studies, parameters such as the source of additional aluminum in the synthesis, neutral alumina or aluminum hydroxide, temperature and crystallization time were varied. The results of the syntheses were characterized by X-ray diffraction (XRD) techniques, infrared (IR) spectroscopy, nuclear magnetic resonance (NMR), scanning eléctron microscopy (SEM) and textural analysis. The rearch carried out in this work is na innovation in the SAPO-11 synthesis, adding value to the waste and transforming it into a new material, thus reducing costs in syntheses and mitigating environmental impacts.

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  • RENILSON DE OLIVEIRA MAPELE
  • APLICAÇÃO DA TÉCNICA HS-CG-DIC NA ANÁLISE DE AMOSTRAS DE SOLOS POTIGUARES CONTAMINADOS COM GASOLINA COMERCIAL

  • Orientador : VALTER JOSE FERNANDES JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VALTER JOSE FERNANDES JUNIOR
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • GLAUBER JOSÉ TUROLLA FERNANDES
  • Data: 27/07/2021

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  • Neste trabalho, avaliamos a aplicação da técnica HS-CG-DIC para análise de solos contaminados com gasolina. Para isto, amostras de cinco tipos de solos da região potiguar foram inseridas em vials, contaminadas com gasolina comercial, na proporção de 3g solo/200 µL gasolina, e analisadas via HS-CG-DIC (Shimadzu GC 2010). As amostras foram deixadas abertas, à temperatura ambiente, sendo lacradas apenas no momento de cada análise. Os dados obtidos nos cromatogramas mostraram que o perfil de decaimento da concentração de hidrocarbonetos com o tempo pode ser dado por um modelo de decaimento exponencial do tipo y = y0 + α e-x/β (R²>0,99). Os dados de TG/DTG mostraram que a composição orgânica do solo apresentou valor máximo de 3,8% e teor de umidade máximo de 1,0%. Os dados de DRX e FRX mostraram que os principais componentes do solo são, respectivamente, silício, alumínio e ferro, presentes na forma de óxidos.


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  • This work aimed at evaluating the application of the HS-GC-FID technique for analysis of soil samples contaminated with gasoline. For this, samples of five types of soils from Rio Grande do Norte region were inserted in vials, contaminated with commercial gasoline, in the proportion of 3g soil/200 µL gasoline, and analyzed via HS-GC-FID (Shimadzu GC 2010). The samples were left open at room temperature, being sealed only at the time of each analysis. The data obtained from the chromatograms showed that the hydrocarbon concentration decay profile with time can be given by an exponential decay model of the type y = y0 + α e-x/β (R² > 0.99). The TG/DTG data showed that the organic composition of the soil had a maximum value of 3.8% and a maximum moisture content of 1.0%. The XRD and XRF data showed that the main components of the soil are, respectively, silicon, aluminum and iron, present in the form of oxides.

     

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  • RODRIGO VICTOR BARBOSA
  • AVALIAÇÃO TERMOANALÍTICA DA DEGRADAÇÃO DO POLIPROPILENO SOBRE OS MATERIAIS COMPÓSITO DE PERLITA EXPANDIDA IMPREGNADA COM CÉRIO, ZEÓLITA H-Y E A MISTURA COMPÓSITO/ZEÓLITA

  • Orientador : VALTER JOSE FERNANDES JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VALTER JOSE FERNANDES JUNIOR
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • GLAUBER JOSÉ TUROLLA FERNANDES
  • Data: 29/07/2021

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  • Este trabalho teve como objetivo avaliar a degradação térmica do polipropileno sobre o compósito de perlita expandida impregnada com óxido de cério, doravante denominada Ce-PER, bem como comparar com a degradação do PP quando empregado uma zeólita H-Y comercial e a mistura do Ce-PER com a H-Y. O óxido de cério foi adicionado à perlita expandida por meio do método de co-impregnação por excesso de solvente. Os materiais foram analisados pelas técnicas de DRX, FRX, MEV, TG/DTG e teste de acidez por termodessorção de n-butilamina. O perfil de degradação do polipropileno foi avaliado em uma termobalança. A degradação do PP foi catalisada quando empregadas as misturas contendo 30%H-Y + PP e 15%H-Y + 15%Ce-PER + PP. Por outro lado, o PP recebeu efeito de estabilização térmica ao utilizar-se as misturas contendo 10% e 30%Ce-PER + PP. Pela análise de acidez obteve-se os valores de densidade total de sítios ácidos para a zeólita H-Y (2,30 mmol) e para o Ce-PER (0,2 mmol).


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  • ABSTRACT: The objective of this work was to evaluate the thermal degradation of polypropylene on the composite of expanded perlite impregnated with cerium oxide, hereinafter referred to as Ce-PER, as well as to compare it with the degradation of PP when using a commercial HY zeolite and a mixture of Ce-PER with HY. Cerium oxide was added to the expanded perlite by means of the excess solvent co-impregnation method. The materials were analyzed by the techniques of XRD, XRF, SEM, TG/DTG and acidity test by thermal desorption of n-butylamine. The degradation profile of polypropylene was evaluated in a thermobalance. The degradation of PP was catalyzed when mixtures containing 30%H-Y + PP and 15%H-Y + 15%Ce-PER + PP were used. On the other hand, PP received a thermal stabilization effect when using the mixtures containing 10% and 30%Ce-PER + PP. The acidity analysis yielded the total acid site density values for zeolite H-Y (2,30 mmol) and for Ce-PER (0,2 mmol).

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  • RANAYANNE SUYLANE PEREIRA CAMPOS
  • CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DO EXTRATO DA IMBURANA (COMMIPHORA LEPTOPHLOEOS) E SEU EMPREGO NA SÍNTESE VERDE DE PARTÍCULAS DE CuFe2O4.

  • Orientador : DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • RENATA MARTINS BRAGA
  • GILVAN PEREIRA DE FIGUEREDO
  • RODOLFO LUIZ BEZERRA DE ARAÚJO MEDEIROS
  • Data: 29/07/2021

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    Nanopartículas de Ferrita de Cobre (CuFe2O4) foram sintetizadas por uma rota verde utilizando o extrato aquoso e hidroetanólico da casca da Commiphora Leptophloeos, popularmente conhecida como “Imburana”, planta nativa da região da Caatinga no Brasil. Os fitoconstituintes presentes no extrato foram utilizados como agentes complexantes e quelantes para a síntese das partículas de CuFe2O4. Todas as caracterizações da casca e extrato da planta foram realizadas por análises de FTIR, TG, UV/Vis e HPLC-MS/MS. O tamanho das partículas, morfologias e propriedades dos materiais obtidos foram analisados por espectroscopia DRX, MEV, UV/Vis, FTIR e Espectroscopia de Mossbauer. O presente estudo pretende demonstrar a eficácia da utilização de extratos naturais como provedores de metabólicos secundários para redução e estabilização de estrutura nanomateriais de óxidos metálicos, no caso, as Ferritas fazendo-se uso de uma rota de síntese verde ecologicamente correta e economicamente viável. Foram identificados como metabólitos secundários nos extratos ácidos e flavonoides. A presença dos ácido quínico, eriodictiol, catequinas, quercetinas e luteolinas, demostraram boa eficiência e ação como agentes complexantes e quelantes para síntese das partículas de CuFe2O4


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  • Copper Ferrite Nanoparticles (CuFe2O4) were synthesized by a green route using the aqueous and hydroethanolic extract of the bark of Commiphora Leptophloeos, popularly known as “Imburana”, a plant native to the Caatinga region in Brazil. The phytoconstituents present in the extract were used as complexing and chelating agents for the synthesis of CuFe2O4 particles. All characterizations of the bark and plant extract were performed by FTIR, TG, UV/Vis and HPLC-MS/MS analyses. The particle size, morphologies and properties of the materials obtained were analyzed by DRX, SEM, UV/Vis, FTIR and Mossbauer spectroscopy. The present study intends to demonstrate the effectiveness of the use of natural extracts as providers of secondary metabolics for the reduction and stabilization of nanomaterial structures of metallic oxides, in this case, Ferrites using an ecologically correct and economically viable green synthesis route. They were identified as secondary metabolites in acid and flavonoid extracts. The presence of quinic acid, eriodictiol, catechins, quercetins and luteolins showed good efficiency and action as complexing and chelating agents for the synthesis of CuFe2O4 particles.

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  • WILLIAN BARBOSA LIMA DO NASCIMENTO
  • SÍNTESE DE NANOPARTÍCULAS POLIMÉRICAS PARA APLICAÇÃO EM CIMENTAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO

  • Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • FABÍOLA DIAS DA SILVA CURBELO
  • JULIANA DE SOUZA NUNES
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • Data: 30/07/2021

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  • Novos aditivos aplicados a cimentação de poços têm sido desenvolvidos em busca de sistemas de pastas cada vez mais eficientes para aplicação em cenários críticos, especialmente os casos onde envolve o risco de migração de gás. O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma nova tecnologia aplicada à cimentação de poços de petróleo. Um nanolatex sitentizado a partir da polimerização de emulsão que contém partículas de poliestireno com tamanho aproximado de 65,9 nm, contendo teores de sólidos próximos de 19% e baixos valores de PDI (menores que 0,160). Estas são partículas que se revelaram efetivas como aditivos de pastas de cimento, particularmente como controladores de filtrado para cenários de poços com risco de migração de gás. Os nanolatex foram denominados conforme a concentração de sólidos, variando de 15,80 % (seed 1) a 19,8% (seed 6). Os nanolatex foram caracterizados por gravimetria (análise feita para determinar a conversão polimérica e teor de sólidos), espalhamento dinâmico de luz (DLS – análise do tamanho de partículas e número de partículas), índice de polidispersão (PDI – análise da homogeneidade do tamanho de partículas do sistema), potencial zeta (análise da estabilidade coloidal). As pastas de cimento foram caracterizas por filtração estática e ensaios reológicos. A pasta de cimento aditivada com 1,0 gpc (galão por pé cúbico de cimento) de seed 7 apresentou consistência inferior a 30 UC até 199 °F. Os ensaios de filtrado e viscosidade plástica apresentaram valores dentro de faixas aceitáveis para aplicação em operações de cimentação, 44mL/30min e 112 cP, respectivamente. Com base nos resultados, o nanolatex desenvolvido apresenta-se como um potencial aditivo para aplicação em poços petrolíferos com perca de filtrado e risco de migração de gás.


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  • New additives applied to wells cementing have been developed in search of more and more efficient paste systems for application in critical scenarios, especially those cases where the risk of gas migration is involved. The present work deals with the development of a new technology applied to the cementation of oil wells. A nanolatex sitentized from emulsion polymerization that contains polystyrene particles with a size of approximately 65.9 nm, containing solids content close to 19% and low PDI values (less than 0.160). These are particles that have proven effective as additives to cement pastes, particularly as filtrate controllers for well scenarios with a risk of gas migration. The nanolatex were named according to solids concentration, ranging from 15.80 % (seed 1) to 19.8% (seed 6). The nanolatex were characterized by gravimetry (analysis done to determine polymer conversion and solid content), dynamic light scattering (DLS - analysis of particle size and particle number), polydispersity index (PDI - analysis of the homogeneity of the particle size of the system), zeta potential (analysis of colloidal stability). The cement pastes were characterized by static filtration and rheological tests. The cement paste additivated with 1.0 gpc (gallon per cubic foot of cement) of seed 7 showed consistency below 30 UC up to 199 °F. The filtrate and plastic viscosity tests showed values within acceptable ranges for application in cementing operations, 44mL/30min and 112 cP, respectively. Based on the results, the developed nanolatex presents itself as a potential additive for application in oil wells with fluid-loss and gas migration risk.

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  • MARIA APARECIDA AIRES DE LIMA SARAIVA
  • Síntese e caracterização de complexos do tipo tetracianos - Na2[Fe(CN)4(L)2] - em que L são os ligantes Pirazinamida e Isoniazida

  • Orientador : TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SÉRGIO XAVIER BARBOSA ARAÚJO
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • FRANCISCO ORDELEI NASCIMENTO DA SILVA
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • Data: 30/07/2021

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  • O crescente número de bactérias resistentes aos antibióticos convencionais tem levado a comunidade científica a buscar drogas mais efetivas, seletivas e que causem menos efeitos colaterais. Neste contexto o desenvolvimento de compostos de coordenação para fins farmacológicos tem sido um grande recurso no combate aos microrganismos resistentes devido à coordenação aos cátions metálicos alterar significativamente o perfil fisiológico das drogas; tornando-as mais ativa que o ligante livre, diminuindo os efeitos colaterais e levando a uma redução da resistência microbiana. Diante do exposto, o presente trabalho tem por objetivo sintetizar e caracterizar complexos de ferro do tipo Na2[Fe(CN)4(L)2] em que L são os ligantes, amino, pirazinamida e isoniazida. Os tetracianos foram obtidos a partir do composto precursor NAT211 - Na2[Fe(CN)4(NH3)2] – dissolvido em água seguido por adição dos ligantes, sob agitação. Por meio da espectroscopia vibracional na região do infravermelho foi possível detectar os sinais característicos dos ligantes coordenados ao centro metálico, tais como: ciano na região entre 2011 e 2094 cm-1; amino em 3288 cm-1; pirazinamida na faixa de 3412 a 1477 cm-1; e isoniazida de 3302 a 1554 cm-1. Os espectros eletrônicos na região do UV-Vis dos complexos apresentaram bandas do tipo, d-d em 439 nm para o precursor; 378 nm para o composto com o ligante pirazinamida (NAT212) e 303 nm para o complexo com a isoniazida (NAT213). As bandas de transferência de carga (MLCT) referente ao cianeto são observadas entre 218 e 210 nm nos compostos sintetizados. Já as MLCT dos ligantes N-heterocíclicos aparecem em 494 e 442 nm referentes ao NAT212 e NAT213, nessa ordem. A análise dos voltamogramas mostrou a presença de apenas um par redox, com potenciais de meia onda (E1/2) em 105, 334 e 242 mV para os compostos NAT211, NAT212 e NAT213, respectivamente, indicativo do par redox FeIII/FeII.


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  • The growing number of bacteria resistant to conventional antibiotics has led the scientific community to seek more effective, selective drugs that cause less side effects. In this context, the development of coordination compounds for pharmacological purposes has been a great resource in the fight against resistant microorganisms due to the coordination of metal cations to significantly alter the physiological profile of drugs; making them more active than the free binder, reducing side effects and leading to a reduction in microbial resistance. Given the above, the present work aims to synthesize and characterize iron complexes of the type Na2[Fe(CN)4(L)2] in which L are the ligands, amino, pyrazinamide and isoniazid. The tetracians were obtained from the precursor compound NAT211 - Na2[Fe(CN)4(NH3)2] - dissolved in water followed by the addition of the binders, under stirring. Through vibrational spectroscopy in the infrared region, it was possible to detect the characteristic signals of the ligands coordinated to the metallic center, such as: cyan in the region between 2011 and 2094 cm-1; amino at 3288 cm-1; pyrazinamide in the range of 3412 to 1477 cm-1; and isoniazid from 3302 to 1554 cm-1. The electronic spectra in the UV-Vis region of the complexes showed bands of the type, d-d at 439 nm for the precursor; 378 nm for the compound with the pyrazinamide linker (NAT212) and 303 nm for the complex with the isoniazid (NAT213). The cyanide charge transfer bands (MLCT) are observed between 218 and 210 nm in the synthesized compounds. The MLCT of the N-heterocyclic ligands appear in 494 and 442 nm referring to NAT212 and NAT213, in that order. The analysis of voltammograms showed the presence of only one redox pair, with half wave potentials (E1 / 2) at 105, 334 and 242 mV for compounds NAT211, NAT212 and NAT213, respectively, indicative of the redox pair FeIII / FeII.

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  • GIORGIO LÚCIO FERNANDES
  • Construção de espectrofotômetro UV-VIS multicanal e aplicações no estudo da cinética de reações químicas: uma proposta de plataforma analítica e educacional

  • Orientador : POLLYANA SOUZA CASTRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • WAGNER BEZERRA
  • FERNANDO SILVA LOPES
  • POLLYANA SOUZA CASTRO
  • VALTER JOSE FERNANDES JUNIOR
  • Data: 11/08/2021

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  • O espectrofotômetro UV-VIS é o instrumento analítico mais utilizado nos laboratórios de análise em todo o mundo. Devido à recorrente falta de investimentos na educação brasileira, ainda é possível observar uma grande carência de infraestrutura nos laboratórios de ensino. Como alternativa à aquisição destes equipamentos comerciais, o presente trabalho apresenta a construção e validação de um espectrofotômetro UV-VIS multicanal portátil, de baixo custo e leve. O instrumento segue o esquema de construção de um espectrofotômetro de feixe simples, utilizando uma câmera CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor) como detector multicanal, uma rede de difração holográfica 1000 linhas/mm e uma cela termostatizada para a amostra, sendo este o componente inovador se comparado a instrumentos comerciais. O aparelho montado teve um custo de aproximadamente $ 95,00, suas dimensões foram de 23cmx13cmx06cm conferindo uma maior facilidade de acomodação e transporte. Para a validação foi utilizada uma solução de permanganato de potássio como espécie química em virtude de seu espectro de absorção característico. Assim testes de calibração e validação analítica do equipamento foram realizados pela construção de uma curva analítica com soluções de concentração de 2,5x10-5 a 2,0x10-4 mol/L. Como resultados foram obtidas as figuras de mérito: coeficiente de correlação linear (R2) 0,997, limite de detecção 0,331 mg/L, limite de quantificação 1,10 mg/L, dispersão das medidas de 1,7%, resolução espectral 0,14nm, velocidade de aquisição de até 120 espectros/s. Além disso, foi calculada a absortividade molar para o permanganato de potássio de 2,554 x103 Lmol-1cm-1, sendo condizente com valores reportados na literatura.  O equipamento também foi utilizado para o monitoramento da cinética de reações químicas. A reação investigada foi a oxidação da sacarose por permanganato de potássio em meio básico, conhecida como o “camaleão químico”. A partir dos resultados obtidos foi observado o comportamento linear na equação de Arrhenius entre as temperaturas de 30°C à 40°C, calculando-se os parâmetros cinéticos Ea=13.932,03 J; ∆H# (308,15K) = 11.370,07 J; ∆S# (308,15K) = -190,43 J; ∆G# (308,15K) = 70.052,13 J. Portanto o equipamento fabricado se mostra como uma promissora plataforma analítica miniaturizada, acessível e com desempenho e performance comparáveis aos equipamentos comerciais, além de se mostrar como uma boa ferramenta de ensino pela capacidade de trabalhar conceitos fundamentais da química. 


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  •  

    The UV-VIS spectrophotometer is the most widely used analytical instrument in analytical laboratories around the world. Due to the recurrent lack of investment in Brazilian education, it is still possible to observe a great lack of infrastructure in teaching laboratories. As an alternative to the acquisition of these commercial equipment, the present work presents the construction and validation of a portable, low cost and light multichannel UV-VIS spectrophotometer. The instrument has the construction scheme of a single-beam spectrophotometer, using a CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor) camera as a multi-channel detector, a 1000 lines/mm holographic diffraction grating and a thermostated cell for the sample, innovative component compared to commercial instruments. The assembled device cost approximately $95.00, its dimensions were 23cmx13cmx06cm, providing easier accommodation and transport. For validation, a potassium permanganate solution was used as a chemical species due to its characteristic absorption spectrum. Thus, calibration tests and analytical validation of the equipment were performed by constructing an analytical curve with concentration solutions from 2.5x10-5 to 2.0x10-4 mol/L. As results, figures of merit were obtained: linear correlation coefficient (R2) 0.997, detection limit 0.331 mg/L, quantification limit 1.10 mg/L, measurement dispersion of 1.7%, spectral resolution 0.14nm , acquisition speed of up to 120 spectra/s. In addition, the molar absorptivity for potassium permanganate of 2.554 x103 Lmol-1cm-1 was calculated, being consistent with values reported in the literature. The equipment was also used to monitor the kinetics of chemical reactions. The investigated reaction was the oxidation of sucrose by potassium permanganate in a basic medium, known as the “chemical chameleon”. From the results obtained, the linear behavior in the Arrhenius equation was observed between temperatures from 30°C to 40°C, calculating the kinetic parameters Ea=13,932.03 J; ∆H# (308.15K) = 11,370.07 J; ∆S# (308.15K) = -190.43 J; ∆G# (308.15K) = 70,052.13 J. Therefore, the manufactured equipment shows itself as a promising miniaturized analytical platform, accessible and with performance and performance comparable to commercial equipment, in addition to showing itself as a good teaching tool due to its ability to work fundamental concepts of chemistry.

     

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  • JOADIR HUMBERTO DA SILVA JUNIOR
  • Fabricação e validação de acessórios para espectroscopia e espectroeletroquímica usando impressão 3D para investigações de processos dinâmicos interfaciais e de superfícies.

  • Orientador : POLLYANA SOUZA CASTRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • POLLYANA SOUZA CASTRO
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • BRUNO CAMPOS JANEGITZ
  • RODRIGO ALEJANDRO ABARZA MUNOZ
  • Data: 24/08/2021

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  • Este trabalho apresenta a impressão 3D como uma técnica de manufatura aditiva auspiciosa para diversas aplicações interessantes à espectroscopia de filmes finos e ao acoplamento de técnicas eletroquímicas e espectroscópicas. Propomos a fabricações de um módulo para espectroscopia por reflectância especular e células espectroeletroquímicas (CEE) para medidas de absorção no UV-VIS e de espalhamento Raman in situ. Como prova de conceito, espectros de reflexão-absorção no UV-VIS e no infravermelho médio de um filme do corante vermelho allura AC foram coletados usando o módulo de reflectância, mostrando as bandas características dos grupos funcionais que compõem sua estrutura, em consonância aos dados descritos na literatura. As CEEs foram avaliadas a partir de medidas espectroeletroquímicas relacionadas ao crescimento induzido eletroquimicamente de filmes de Azul da Prússia (PB – Prussian Blue) sobre a superfície de um eletrodo de platina. Ao manter as condições apropriadas, o crescimento do filme de PB foi acompanhado por um aumento proporcional no sinal de absorção a 700 nm na região UV-VIS. Este sinal está relacionado à transferência de carga de intervalência entre os centros de ferro (Fe(II)-C para o Fe(III)-N. Além disso, as medidas usando a CEE Raman apresentaram sinais de espalhamento inelástico em 2092 e 2156 cm-1 - relacionados aos modos n(CN) associado aos cátions Fe(II) e Fe(III) - durante o crescimento do filme. Em seguida, a conversão eletroquímica do filme às formas Verde Berlin (BG) e Branco da Prússia (PB) foram monitoradas a partir da obtenção de espectros in situ, cujos perfis concordam com os previstos e descritos em literatura. A conformidade dos resultados obtidos valida os acessórios construídos e sugerem muitas outras aplicações, como ao estudo de cinética e mecanismos de reações/processos eletroquímicas(os), monitoramento de espécies de vida curta e investigações de diferenciação de heterogeneidades bastante localizadas em superfícies ou interfaces.


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  • A polianilina (PANI) é um homopolímero intrinsecamente condutor com interessantes propriedades eletroquímicas e espectroscópicas. Característica da sua natureza macromolecular, esse material pode apresentar propriedades diversas de acordo com a forma como é obtido e/ou processado.Neste trabalho, filmes finos destepolímero foram sintetizados sobre eletrodos de platina por meio de processos eletroquímicos distintos. Ascaracterísticas do material formadoforam investigadas a partir de estudos espectroeletroquímicos in situ usando técnicas espectroscópicas eletrônicas (UV-VIS) e vibracionais (Raman). Além disso, análises complementares utilizando espectroscopia no infravermelho (IRRAS), voltametria cíclica e difraçãode Raios-X também foram utilizadas para caracterização do material. As análises in situforam possíveis graças ao desenvolvimento de células espectroeletroquímicas usando a tecnologia de impressão 3D por fusão e deposição de material (FDM). A competência das célulasfabricadas foi avaliada a partir de materiais e processos com comportamento espectroscópico e eletroquímico previsível e amplamente descritosna literatura. O corante vermelho allura AC e o crescimento e conversão eletroquímica de filmes finos de Azul da Prússia foram investigados obtendoboa consonânciadosresultados, validando portanto a utilização das células espectroeletroquímicas. As características eletroquímicas dos filmes de polianlina sintetizados divergiram de acordo com o método de síntese, e à causa foi atribuída fator conformacional das cadeias poliméricas, que se moldam a partir de mecanismos distintos e característicos de cada meio de obtenção. Os resultados sugerem que filmes obtidos galvanostaticamente apresentam maior organização das cadeias e maior resistência ao transporte de prótons durante processos de interconversão eletroquimicamente induzidos.

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  • LUCAS HILÁRIO NOGUEIRA DE SOUSA
  • Revisão da literatura sobre o gênero Callyspongia e análise da espécie Callyspongia vaginalis

  • Orientador : RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • NILCE VIANA GRAMOSA POMPEU DE SOUSA BRASIL
  • LEANDRO DE SANTIS FERREIRA
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • Data: 17/09/2021

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  • O gênero Callyspongia (Callyspongiidae) é um grupo de demosponges formado por 261 espécies descritas e por aproximadamente 180 aceitas pela revisão de taxonomistas. Os organismos marinhos de Callyspongia estão distribuídos em ecossistemas tropicais, especialmente no Pacífico central e ocidental, mas também nas regiões dos oceanos Índico, Atlântico Oeste e Pacífico Leste. O interesse pelo gênero Callyspongia se deve ao fato deste ser uma fonte de compostos bioativos. Nesta revisão, agrupamos as informações químicas sobre os metabólitos secundários isolados do gênero Callyspongia, bem como, os estudos da atividade biológica desses compostos. Por meio dos dados de RMN, um total de 212 metabólitos foram identificados do gênero Callyspongia (15 espécies e Callyspongia sp.), Dos quais 103 compostos são categorizados como poliacetilenos e lipídios. Além desses, foram isolados no gênero benzenoides, alcalóides, derivados de indol, diazepina, dicetopiperazinas, dipeptídeos, diácido anfifílico, naftopirona, macrolídeo, policetídeos, diidrofuranos, benzofurano, nucleosídeos, peptídeos cíclicos, depsipeptídeos cíclicos. Foram relatadas 109 moléculas com alguma atividade bioativa, principalmente ação citotóxica e antimicrobiana (antibacteriana e antifúngica). Assim, concluímos que os poliacetilenos correspondem à maior classe de metabólitos bioativos do gênero e os resultados estão de acordo com a relevância dos metabólitos para a ação anticâncer. Além disso, uma prospecção química da fração hexânica do extrato etanólico da espécie Callyspongia vaginalis, realizada no presente trabalho, permitiu o isolamento e identificação por técnicas de análise espectroscópica, incluindo RMN 1D e 2D, de duas substâncias: β-sitosterol, amplamente isolado em plantas, mas relatado uma vez no gênero, e uma ceramida, relatada aqui pela primeira vez no gênero Callyspongia. Além disso, a análise de GC-MS permitiu a identificação de quatro compostos insaponificáveis (estigmasterol, brassicasterol, colesterol e lupenona).


  • Mostrar Abstract
  • The genus Callyspongia (Callyspongiidae) is a group of demosponges including 261 described species and approximately 180 accepted by taxonomist’s review. The marine organisms of Callyspongia are distributed in tropical ecosystems, especially in the central and western Pacific, but also in the regions of the Indian, the West Atlantic and the East Pacific Oceans. The interest in the genus Callyspongia is because it is a source of bioactive compounds. In this review, we group the chemical information about the secondary metabolites isolated from the genus Callyspongia, as well as studies of the biological activity of these compounds. Through NMR data, a total of 212 metabolites were identified from genus Callyspongia (15 species and Callyspongia sp.), of which 103 compounds are categorized as polyacetylenes and lipids. Beside these, benzenoids, alkaloids, indol derivatives, diazepine, diketopiperazines, dipeptides, amphiphilic diacid, naphthopyrone, macrolide, polyketides, dihydrofurans, benzofuran, nucleosides, cyclic peptides, cyclic depsipeptides were isolated in the genus. 109 molecules have been reported with some bioactive activity, mainly cytotoxic and antimicrobial (antibacterial and antifungal) action. Thus, we conclude that polyacetylenes correspond to the largest class of bioactive metabolites of the genus and the results are in accordance with the relevance of the metabolites for anticancer action. In addition, a chemical prospection of the hexane fraction from ethanol extract of the specie Callyspongia vaginalis carried out in the present paper allowed the isolation and identification by spectroscopic analysis techniques, including 1D and 2D NMR, of two substances: β-sitosterol, widely isolated in plants, but reported one time in genus, and a ceramide, reported here for the first time in the genus Callyspongia. In addition, GC-MS analysis allowed the identification of four unsaponifiable compounds (stigmasterol, brassicasterol

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  • IGOR RAFAEL RESENDE DE OLIVEIRA
  • : Investigação in Silico da Interação de Peptídeos Antimicrobianos Análogos da Stigmurina com Modelos de Membranas.

  • Orientador : DAVI SERRADELLA VIEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALESSANDRO FUZO
  • ANDERSON DOS REIS ALBUQUERQUE
  • DAVI SERRADELLA VIEIRA
  • Data: 23/09/2021

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  • A Stigmurina (Stig), peptídeo originário da peçonha do escorpião Tityus stigmurus, e seus análogos (StigA8, StigA15, StigA18 e StigA28), se mostraram eficazes em estudos anteriores in-vitro e in-vivo (Larvas de Mariposa Galleria Mellonella), a Stig apresentando atividade antibacteriana sobre bactérias Gram-Positivas e os análogos em ambas, Gram-Positivas e Gram-Negativas. Com o objetivo de investigar detalhadamente a interação desses peptídeos com diferentes membranas bacterianas, a fim de estabelecer parâmetros estruturais para discutir o mecanismo de ação desses peptídeos, foram realizadas simulações de dinâmica molecular (DM) dos peptídeos Stig, StigA8 e StigA18 em modelos de membranas Gram-positivas e Gram-negativas. Sistemas com 1, 2 e 7 peptídeos foram simulados para investigar o efeito da concentração peptídica na perturbação das membranas. As simulações de DM foram realizadas usando o pacote de programas Gromacs 2018, as análises de perturbação e estabilidade foram realizadas com o MEMPLUG (Espessura da Membrana, Área por lipídios e Parâmetro de Ordem). As energias de interação intermolecular foram calculadas em função do tempo entre cada peptídeo e a membrana, mostrando que existe uma maior estabilização nas interações dos peptídeos análogos com as membranas bacterianas em comparação com a Stig. Parâmetros estruturais, como a fluidez da membrana e a área por lipídio, também foram avaliados. Os peptídeos análogos provocaram maior desordem na cauda lipídica das membranas bacterianas do que a Stig, caracterizando o maior efeito de perturbação causado pelos análogos. As membranas bacterianas sofreram um leve aumento em sua área superficial, o que se deu pela interação superficial e acoplamento na superfície da membrana por parte dos peptídeos. Por fim, das simulações para os sistemas concentrados (7 peptídeos) observou-se a formação de agregados, e consequentemente, uma maior perturbação local nas membranas, com drásticas reduções nas espessuras das mesmas na região de interação. O presente trabalho corrobora os resultados experimentais e sugere que o mecanismo de ação desses peptídeos deve ser investigado por simulações mais longas, em concentrações que propiciem a formação de agregados. 


  • Mostrar Abstract
  • Stigmurin (Stig), a peptide originating from the venom of the scorpion Tityus stigmurus, and its analogs (StigA8, StigA15, StigA18, and StigA28), are effective in previous in-vitro and in-vivo studies (Larvae of Mariposa Galleria Mellonella), with Stig showing antibacterial activity on Gram-positive bacteria and the analogs on both Gram-positive and Gram-negative. To investigate in detail the interaction of these peptides with different bacterial membranes and establish structural parameters to discuss the mechanism of action of these peptides, molecular dynamics (MD) simulations of Stig, StigA8, and StigA18 peptides were performed in Gram-positive membrane and Gram-negative membrane models. Systems with 1, 2, and 7 peptides were simulated to investigate the effect of peptide concentration on membrane disturbance. MD simulations were carried out using Gromacs 2018 software package and the perturbation and stability analyzes were performed with MEMPLUG (Membrane Thickness, Area by Lipid and Order Parameter). The intermolecular interaction energies were calculated as a function of the time between each peptide and the membrane, showing that there is a greater stabilization in the interactions of the analog peptides with bacterial membranes compared to Stig. Structural parameters, such as membrane fluidity and lipid area, were also evaluated. Analogous peptides caused greater disorder in the lipid tail of bacterial membranes than Stig, characterizing the greater perturbation effect caused by the analogs. Bacterial membranes underwent a slight increase in their surface area, due to the surface interaction and coupling to the membrane surface by the peptides. Finally, the simulations for the concentrated systems (7 peptides) showed the formation of the aggregates, and consequently, a greater local disturbance on the membranes, with drastic reductions in their thickness at the interaction region. The present work corroborates the experimental results and suggests that the mechanism of action of these peptides must be investigated by longer simulations, in concentrations that favor the formation of the aggregates.

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  • ANTÔNIO MARCELO SILVA LOPES
  • Síntese in situ da liga de FeCo altamente estável encapsulada em carbono a partir do etanol

  • Orientador : TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • JOSÉ MARCOS SASAKI
  • Data: 26/10/2021

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  • Este trabalho se propôs a desenvolver uma liga magnética de FeCo encapsulada em carbono, utilizando-se como precursor de carbono o etanol, através da rota deposição química de vapor (CVD), para aplicação na degradação fotocatalítica do azul de metileno. Inicialmente, sintetizou-se um óxido CoxFeyO4 na proporção 1:1 através do método de Pechini. O material foi submetido à uma redução in situ, através do método CVD usando o etanol como reagente de partida nas temperaturas de 400, 500, 600 e 700ºC. As reações foram estudadas por Cromatografia Gasosa (CG), a partir de alíquotas gasosas coletadas em tempos pré-determinados. A partir das reações de desidrogenação e desidratação do etanol formou-se a liga encapsulada e para fins comparativos reduziu-se a o óxido em liga FeCo pura usando apenas H2. Os materiais formados foram caracterizados e seus resultados interpretados. A partir da análise DRX e Refinamento de Rietveld, foi possível identificar as fases presentes no óxido CoxFeyO4, bem como a presença das fases de carbono cristalino e FeCo nos materiais reduzidos via CVD, cuja intensidade de picos aumenta com a temperatura de síntese. As amostras FeCo-400 e FeCo-700 foram tratadas em meio ácido e alcalino, verificou-se a importância do encapsulamento para a estabilidade da liga de FeCo. Os perfis de TGA indicaram um aumento na estabilidade térmica da liga à medida que a temperatura de síntese é elevada. As medidas magnéticas realizadas para as amostras FeCo, FeCo-400 e FeCo-700, revelaram uma redução nos valores de Ms devido à presença da fase de carbono, bem como mostraram valores de Hc elevados em comparação com a liga de FeCo, especialmente para a amostra FeCo-400, que pode ser associado a existência de uma fração da fase de óxido que não foi reduzido. A espectroscopia Mössbauer confirma a presença da estrutura BCC da liga magnética FeCo nos materiais FeCo, FeCo-400 e FeCo-700 e indica valores de deslocamento isomérico e Bhf coerentes com a literatura para a fase FeCo. Os perfis de TPR-H2 mostram uma redução completa do óxido em liga em aproximadamente 470ºC, o que justifica a presença da mistura de fases óxido e liga na amostra FeCo-400. Os perfis de TPD-NH3 e TPD-CO2 revelam a presença de sítios ácidos de Lewis e sítios básicos (O2-). Os espectros Raman mostraram que a amostras com maior e menor grau de grafitização são respectivamente FeCo-700 e FeCo-500, que após a análise MET confirmou-se a presença de CNTs mais organizado para FeCo-700. A análise MEV-FEG mostra a uniformidade da superfície do óxido, e a previsão da presença de CNTs, que foi confirmada pelas imagens de MET. Ensaios de adsorção comprovaram o encapsulamento dos materiais à medida que a temperatura de síntese aumenta e indicaram que a liga menos encapsulada, FeCo-400, foi o melhor adsorvente devido a sinergia entre  o óxido e a liga de Fe-Co.  Propôs-se um mecanismo para explicar a formação do material de liga encapsulado em carbono baseado nas reações de desidrogração e desidratação do etanol. A energia de band-gap dos materiais indica que são promissores para aplicações fotocatalíticas, onde estudou-se a fotodegradação do azul de metileno (AM), que obteve melhor desempenho para a amostra FeCo-400 através de um processo foto-fenton com geração de H2O2 in situ, que também teve seu mecanismo proposto e cujo sinergismo entre a liga encapsulada e a fase de óxido da amostra, juntamente com o pequeno diâmetro do cristalito da liga FeCo favorecem a fotodegradação do AM.


  • Mostrar Abstract
  • This research proposed to develop a FeCo magnetic alloy encapsulated in carbon, using ethanol as a carbon precursor, through the CVD route, for the photocatalytic degradation of organic contaminants. Initially, a CoxFeyO4 oxide in a 1:1 ratio was synthesized using the Pechini method. The material was subjected to in situ reduction, by the CVD method, using ethanol as the initial reagent at temperatures of 400, 500, 600 and 700ºC. The reactions were studied by Gas Chromatography (GC), from gas aliquots collected at predetermined times. From the ethanol dehydrogenation and dehydration reactions, it is transformed into an encapsulated binder and, for comparative purposes, it is reduced to oxide in the pure FeCo binder using only H2. You are materialized by a characterized and interpreted result. From the analysis of XRD and Rietveld Refinement, it is possible to identify the phases present without CoxFeyO4 oxide, as well as the presence of crystalline carbon and FeCo phases in reduced materials via CVD, whose peak intensity increases with the synthesis temperature. Thus, we show FeCo-400 and FeCo-700 were treated in acidic and alkaline medium and we verified the importance of encapsulation for the stability of the FeCo bond. TGA profiles indicate an increase in the thermal stability of the bond as the local temperature is raised. Magnetic measurements performed for the FeCo, FeCo-400 and FeCo-700 samples reveal a reduction in the more values due to the presence of the carbon phase, as well as showing high Hc values compared to the FeCo Bond, especially for an It presents FeCo-400, which may be associated with the existence of a fraction of the oxide phase that was not reduced. Mössbauer spectroscopy confirms the presence of the BCC structure of the FeCo magnetic bond in FeCo, FeCo-400 and FeCo-700 materials and indicates values of isomeric displacement and Bhf coefficient with literature for the FeCo phase. The H2-TPR profile shows a complete reduction of the oxide in the bond at approximately 470°C, or which justifies the presence of the mixture of oxide and bonding phases in presenting FeCo-400. The profiles of NH3-TPD and CO2-TPD revealed the presence of Lewis acid sites and basic sites (O2-). The Raman spectra will show that a higher and lower degree of graphitization is respectively FeCo-700 and FeCo-500, which uses TEM analysis to confirm the presence of more organized CNTs for FeCo-700. The SEM-FEG analysis shows the uniformity of the oxide surface and the prediction of the presence of CNTs, which was confirmed by the TEM images. Adsorption tests prove or encapsulate two materials as the synthesis temperature increases and indicate a less encapsulated FeCo-400 that synergizes with Fe-Co oxide as an adsorbent. Proposal is a mechanism to explain the formation of carbon-based encapsulated binding material in ethanol dehydration and dehydration reactions. The band-gap energy of two materials indicates that they are promising for photocatalytic applications, where the photodegradation of methylene blue (MB) is studied, which obtains the best removal for the FeCo-400 sample through a photo-processing process. Fenton with in situ H2Ogeneration, which also has its mechanism of synergism between the encapsulated bond and the oxide phase, together with the small diameter of the crystallite of the FeCo bond, favors MB photodegradation.

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  • ROALLISSON SPAYCK DE OLIVEIRA SILVA
  • DETECÇÃO ELETROQUÍMICA DE CAFEÍNA UTILIZANDO UM ELETRODO DE NANOPAREDES DE CARBONO DOPADO COM BORO (B: CNW)

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • Data: 29/10/2021

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  • Ao longo dos anos tem-se registrado aumentos significativos na produção e consumo mundial da cafeína, essa popularidade ocorre pelos seus efeitos fisiológicos importantes, porém, o uso desregrado e em dosagens inadequadas podem ocasionar problemas graves a curto e longo prazo. Levando um grande interesse e preocupação da comunidade cientifica em estudar e propor novas formas eficazes de monitorar a dosagem utilizadas para a produção de produtos que contenham cafeína. As técnicas eletroquímicas sugerem uma nova e eficiente maneira de detectar a cafeína de forma rápida. Utilizando-se de uma instrumentação simples, que proporcionam uma eficiente sensibilidade de detecção para o composto de interesse. O presente trabalho irá abordar a utilização de um novo eletrodo de nanoparedes de carbono dopado com boro (B: CNW) para a detecção de cafeína. Estudos eletroquímicos foram realizados em amostras sintéticas e reais, os resultados evidenciaram que o novo eletrodo apresentou um sinal anódico para a cafeína na faixa de 1,35 V, a análise dos resíduos da regressão comprovou que existe uma resposta linear, obtendo-se um limite de detecção de 7,97 x 10-5 M. O eletrodo foi capaz de quantificar com eficiência baixas concentrações de cafeína presentes em amostras reais de produtos comerciais. Os resultados e estudos prévios realizados até o momento, demonstram o potencial deste eletrodo modificado para futuras aplicações em sensores alimentícios, porém sendo necessário um estudo mais aprofundado e aperfeiçoamento nos parâmetros experimentais para sua utilização como sensor químico e biológico.


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  • Over the years there have been significant increases in the production and consumption of caffeine worldwide, this popularity is due to its important physiological effects, however, its unregulated use and inadequate dosages can cause serious problems in the short and long term. Taking great interest and concern from the scientific community in studying and proposing new effective ways to monitor the dosage used for the production of products containing caffeine. Electrochemical techniques suggest a new and efficient way to detect caffeine quickly. Using simple instrumentation, they provide an efficient detection sensitivity for the compound of interest. The present work will address the use of a new boron-doped carbon nanowall electrode (B: CNW) for the detection of caffeine. Electrochemical studies were performed on synthetic and real samples, the results showed that the new electrode presented an anodic signal for caffeine in the range of 1.35 V, the analysis of the regression residues showed that there is a linear response, obtaining a limit detection of 7.97 x 10-5 M. The electrode was able to efficiently quantify low concentrations of caffeine present in real samples of commercial products. The results and previous studies carried out so far, demonstrate the potential of this modified electrode for future applications in food sensors, but further study and improvement in experimental parameters is required for its use as a chemical and biological sensor.

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  • CARLOS VITAL DOS SANTOS JÚNIOR
  • Estrutura eletrônica e ligações químicas em mecanismos de reações de substituição nucleofílica: Análises topológica da densidade eletrônica total e de recobrimento

  • Orientador : MIGUEL ANGELO FONSECA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON DOS REIS ALBUQUERQUE
  • JÚLIO COSME SANTOS DA SILVA
  • MIGUEL ANGELO FONSECA DE SOUZA
  • RENALDO TENÓRIO DE MOURA JÚNIOR
  • Data: 29/10/2021

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  • O entendimento dos aspectos centrais dos mecanismos de reações químicas tem focado na descrição energética e estrutural dos PES (do inglês “profile energetic surface”). No entanto, métodos de análise de ligações químicas podem contribuir com informações cruciais na descrição destes mecanismos. Uma interessante reação química para aplicar análises de ligações químicas são as substituições nucleofílicas bimoleculares (SN2). Uma característica peculiar desta reação em fase gás é a dependência que a forma do PES apresenta em função da natureza do átomo central ou substituinte, normalmente atribuído a efeitos estéricos. O objetivo deste trabalho é aplicar os modelos QTAIM (quantum theory of atoms in molecules), OP (overlap properties) e LVM (local vibrational mode) no estudo das ligações químicas de interesse nos pontos estacionários das reações Cl– + XR3Cl (sendo que A = C, Si) e Cl– + BR2Cl (sendo que B = P e N), com R = H, F, Cl, Me e Et. Para as reações SN2@C e SN2@N, os reagentes e produtos estão separados por um estado de transição pentacoordenado(@C) ou tretacoordenado(@N), correspondente ao ponto de sela na PES. Por outro lado, para as reações SN2@Si e SN2@P, um complexo de transição pentacoordenado(@Si) e tetracoordenado (@P) estável foi observado. Os descritores da análise QTAIM (  e ), propriedades de recobrimento () e as constantes de força LVM (  ) foram obtidas para os sistemas estudados. As análises QTAIM indicam que as ligações C–R e N–R são mais covalentes que as ligações Si–R e P–R, devido aos valores mais negativos de HBCP and  . Estes resultados concordam com as propriedades de recobrimento para as ligações C–R e N–R, indicando uma alta concentração de densidade nestas ligações quando comparada as ligações Si–R e P–R. Além disso, o método LVM (através das constantes de força  )  também revela que as ligações C–R e N–R são mais fortes do que as ligações Si–R e P–R. Por fim, a repulsão de recobrimento de Coulomb (         ) é geralmente maior para as ligações C–R do que Si–R nos sistemas com formato XR3Cl, sugerindo que o efeito estérico experimentados pelo Cl–  nas reações SN2@C está provavelmente associado com um aumento da natureza covalente das ligações C–R que concentra densidade eletrônica de forma mais eficiente do que a ligação Si–R.


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  • Understanding the key aspects of chemical reaction mechanisms is usually focused on the profile energetic surface (PES) energetic and structural. However, bond analysis methodologies can add information about the reaction mechanisms. An attractive reaction to apply bond analysis methods is the bimolecular nucleophilic substitution (SN2). A peculiar feature of this reaction in the gas phase is the PES dependence on the atomic center and/or substituent group nature, generally attributed to steric effects. The central goal of this work is to apply the QTAIM, overlap properties (OP), and local vibrational mode (LVM) theory models to study the chemical bonds in stationary points of the Cl + XR3Cl (with A = C and Si) and C–– + BR2Cl (with B = P and N) reactions, with R = H, F, Cl, Me, e Et. On the one hand, for the SN2@C and SN2@N reactions, the reactants and products are separated by a pentacoordinate(@C) and tetracoordinate (@N) transition state (TS), corresponding to a saddle point in the PES. On the other hand, for SN2@Si and SN2@P reactions a stable pentacoordinate(@Si) and tetracoordinate (@P) transition complex is observed. The chemical bond descriptors  and , overlap properties () and LVM force constants () were obtained for the studied systems. QTAIM analysis indicated that the C–R and N–R bonds are indicated to be more covalent than the Si–R and P–R bonds, due more negative HBCP and  values. These results agree with the overlap properties to C–R and N–R bonds, indicating a high density concentration as compared to Si–R and P-R bonds. Besides, the LVM analysis also reveal that the C–R and N–R bonds are more stronger (from the force constants  values) than Si–R and P–R ones. Lastly, the overlap Coulomb repulsion energy () is generally greater in C–R than in Si–R in XR3Cl systems, suggesting that the steric hindrance experienced by Cl in SN2@C reactions is probably associated with the greater covalent nature of C–R bonds, that concentrate density along the chemical bond more efficiently than in Si–R.

     

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  • DANIEL LUCAS DANTAS DE FREITAS
  • Desenvolvimento de interface gráfica baseada na análise exploratória para dados químicos multivariados

  • Orientador : KASSIO MICHELL GOMES DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KASSIO MICHELL GOMES DE LIMA
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • EDGAR PERIN MORAES
  • Cristina Malegori
  • Data: 16/12/2021

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  • Esta dissertação objetiva demonstrar aplicações de algoritmos supervisionados e exploratórios de classificação em dados químicos, mostrando o potencial desta combinação. Para isto, estão dispostos três artigos de pesquisa. Inicialmente, são abordadas duas aplicações baseadas na espectroscopia de infravermelho e classificação supervisionada. Por último, é proposta uma ferramenta computacional baseada em análise exploratória como uma inovação tecnológica para análise de dados. O primeiro artigo consiste na aplicação de ferramentas quimiométricas como um método alternativo de rastreamento do câncer de mama, visando uma detecção rápida, de baixo custo, pouco invasivo e estatisticamente confiável quando comparada ao método da mamografia, hoje estabelecido como método padrão para rastreamento e detecção. O segundo artigo demonstra a aplicação de métodos espectroscópicos e supervisionados de classificação em pacientes infectadas com HIV, visando sua rápida detecção através do plasma sanguineo com baixo custo operacional. No terceiro artigo, é apresentada uma interface gráfica de usuário (GUI) construída como uma ferramenta amigável, iterativa, de cunho educacional e científico com forte apelo visual. Esta interface utiliza-se de diversos métodos de agrupamento, baseado na análise hierárquica de grupos (HCA), assim como análise de componentes principais (PCA) para estudo exploratório de dados, com foco em dados espectroscópicos de primeira ordem. Além disso, a interface pode ser utilizada para processamento de dados e estimativa de classes, apresentando-se como potencial ferramenta para análise de dados químicos multivariados. Os resultados aqui apresentados são úteis e inovadores, servindo como aporte teórico e prático para futuras aplicações quimiométricas.


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  • This dissertation aims to demonstrate application of supervised and exploratory classification algorithms in chemical data, showing the potential of this combination. For this, three research articles are available. Initially, two applications based on infrared spectroscopy and supervised classification are addressed. Finally, a computational tool based on exploratory analysis is proposed as a technological innovation for data analysis. The first article consists of the application of chemometric tools as na alternative method of screening for breast cancer, aiming at rapid, low-cost, minimally invasive and statistically reliable detection when compared to the mammography method, which is now established as the standard method for screening and detection. The second article demonstrates the application of spectroscopic and supervised classification methods in HIV-infected patients, aiming at their rapid detection through blood plasma at a low operating cost. The third article presents a graphical user interface (GUI) built as a user-friendly, iterative, educational and scientific tool with a strong visual appeal. This interface uses several clustering methods, based on hierarchical group analysis (HCA), as well as principal component analysis (PCA) for exploratory data study, focusing on first-order spectroscopic data. Furthermore, the interface can be used for data processing and cluster estimation, presenting itself as a potential tool for multivariate chemical data analysis. The results presented here are useful and innovative, serving as theoretical and practical support for future chemometric applications.

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  • WELLINGTON JEFFERSON OLIVEIRA DA SILVA
  • AVALIAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DE COMBUSTÍVEL AERONÁUTICO: UMA ABORDAGEM ACERCA DA ESTABILIDADE APÓS ESTOCAGEM E COM ADIÇÃO DE ADULTERANTES

  • Orientador : LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • LEILA MARIA AGUILERA CAMPOS
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • TATIANA DE CAMPOS BICUDO
  • Data: 27/12/2021

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  • O querosene de aviação, principal combustível aeronáutico, devido a demanda de utilização e por questões de segurança, necessita de um criterioso controle de suas propriedades físico-químicas, que infiram a qualidade do produto. Entretanto, processos de adulteração nas etapas de distribuição e abastecimento, podem comprometer a qualidade deste produto. Neste trabalho, foi desenvolvida metodologia para a simulação e detecção do processo de adulteração do querosene de aviação, QAV, com a adição indevida de um querosene iluminante (50%, v/v), de baixo custo, com a finalidade de evidenciar este grave problema mundial. Análises físico-químicas especificadas pela Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis - ANP, não foram capazes de identificar a adulteração das amostras. Visando identificar e quantificar o adulterante no QAV, além de avaliar o efeito causado pelo envelhecimento das amostras, foram desenvolvidas metodologias baseadas em modelos quimiométricos, PCA, PCA-LDA e MCR-ALS utilizando as espectroscopias de infravermelho, MIR e NIR. Aplicando estes modelos, a adulteração do QAV com o querosene comercial, na faixa de 5 a 60% (v/v), foi avaliada em intervalos semanais, num período de 0 a 60 dias. Os modelos de classificação separaram as amostras em duas classes, antes e após 30 dias, com boa precisão. A presença de bandas que representam a oxidação dos compostos presentes nas amostras adulteradas, como as de fenóis e ácidos carboxílicos, foi determinante na identificação do aging. Foram obtidos 100 % de sensibilidade e especificidade para o PCA-LDA. MCR-ALS conseguiu identificar os perfis espectrais dos componentes nas amostras, gerando um excelente método para a identificação do adulterante no QAV.


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  • O querosene de aviação, principal combustível aeronáutico, devido a demanda de utilização e por questões de segurança, necessita de um criterioso controle de suas propriedades físico-químicas, que infiram a qualidade do produto. Entretanto, processos de adulteração nas etapas de distribuição e abastecimento, podem comprometer a qualidade deste produto. Neste trabalho, foi desenvolvida metodologia para a simulação e detecção do processo de adulteração do querosene de aviação, QAV, com a adição indevida de um querosene iluminante (50%, v/v), de baixo custo, com a finalidade de evidenciar este grave problema mundial. Análises físico-químicas especificadas pela Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis - ANP, não foram capazes de identificar a adulteração das amostras. Visando identificar e quantificar o adulterante no QAV, além de avaliar o efeito causado pelo envelhecimento das amostras, foram desenvolvidas metodologias baseadas em modelos quimiométricos, PCA, PCA-LDA e MCR-ALS utilizando as espectroscopias de infravermelho, MIR e NIR. Aplicando estes modelos, a adulteração do QAV com o querosene comercial, na faixa de 5 a 60% (v/v), foi avaliada em intervalos semanais, num período de 0 a 60 dias. Os modelos de classificação separaram as amostras em duas classes, antes e após 30 dias, com boa precisão. A presença de bandas que representam a oxidação dos compostos presentes nas amostras adulteradas, como as de fenóis e ácidos carboxílicos, foi determinante na identificação do aging. Foram obtidos 100 % de sensibilidade e especificidade para o PCA-LDA. MCR-ALS conseguiu identificar os perfis espectrais dos componentes nas amostras, gerando um excelente método para a identificação do adulterante no QAV.

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  • PAULO VITOR MATIAS FARIA
  • Modelagem Computacional da Reação da Pirrolidina com Piridina-N-óxido Ativada por Sal de Fosfônio: Controle Eletrostático de Regiosseletividade.

  • Orientador : MIGUEL ANGELO FONSECA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MIGUEL ANGELO FONSECA DE SOUZA
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • ELIZETE VENTURA DO MONTE
  • Data: 29/12/2021

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  • As aminopiridinas pertencem a uma classe importante de compostos na química orgânica, principalmente por ser uma molécula base para a construção de fármacos particularmente relacionados com doenças neurológicas. Em 2010 um método alternativo, geral, fácil e do tipo one-pot foi apresentado para a síntese de 2-aminopiridinas a partir de piridina-N-óxidos ativados com sais de fosfônio. Este método alternativo apresentou eficiência e seletividade altas quando comparado ao modo de preparo convencional. Nesta dissertação, o mecanismo desta síntese foi elucidado por meio de cálculos quânticos de estrutura eletrônica, usando a teoria do funcional da densidade e o modelo de solvatação contínua. Nós estamos propondo que o mecanismo desta reação seja descrito em quatro etapas e que a regiosseletividade seja cineticamente controlada, mas não termodinamicamente. Primeiramente, a piridina-N-óxido adiciona-se ao sal de fosfônio a partir de um deslocamento nucleofílico, formando um primeiro intermediário reacional (um complexo de fosfônio com dupla carga positiva). No segundo passo, este primeiro intermediário sofre um ataque de amina, que pode ocorrer tanto na posição 2 quanto na posição 4 da piridina-N-óxido ativada. Finalmente, duas abstrações de próton subsequentes devem produzir 2- e/ou 4-aminopiridinas. Nossos resultados computacionais sugerem que os contra-íons, que são derivados do sal de fosfônio, desempenham um papel chave na regiosseletividade destas reações. Nós verificamos que a formação de 4-aminopiridina é ligeiramente favorável quando o caminho da reação é modelado sem a presença de contra-íons. No entanto, quando os contra-íons foram considerados no mecanismo de reação, nós observamos que o caminho relacionado ao ataque na posição 2 da piridina-N-óxido passa a ser preferencial, apresentando barreiras reacionais mais acessíveis e intermediários reacionais exergônicos. A preferência regioquímica pela adição da posição 2 pode ser atribuída a uma associação de carga que ocorre entre o intermediário reacional do complexo de fosfônio e os contra-ions. Além disso, nós verificamos uma dependência crítica da evolução desta reação com algumas características do aditivo fosfônico. Neste caso, o sal de fosfônio deve apresentar um bom grupo de saída para que a etapa de ativação da piridina-N-óxido ocorra com facilidade


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  • Aminopyridines belong to an important class of compounds in organic chemistry, due to their applications in the construction of drugs particularly related to neurological diseases. In 2010 an alternative, general, easy and one-pot method was presented for the synthesis of 2-aminopyridines from pyridine-N-oxides activated with phosphonium salts. This alternative method showed high efficiency and selectivity when compared to the conventional preparation method. In this work, the mechanism of this synthesis was elucidated through quantum calculations of electronic structure, using the density functional theory and the continuous solvation model. We are proposing that the mechanism of this reaction be described in four steps and that the regioselectivity be kinetically controlled, but not thermodynamically. First, the pyridine-N-oxide is added to the phosphonium salt from a nucleophilic displacement, forming a first reaction intermediate (a phosphonium complex with a double positive charge). Second, this first intermediate undergoes an amine attack, which can occur either at position 2 or at position 4 of the activated pyridine-N-oxide. Finally, two subsequent proton abstractions must produce 2- and/or 4-aminopyridines. Our computational results suggest that counterions, which are derived from the phosphonium salt, play a key role in the regioselectivity of these reactions. We found that 4-aminopyridine formation is slightly favorable when the reaction path is modeled without the presence of counterions. However, when counterions were considered in the reaction mechanism, we observed that the pathway related to the attack at position 2 of pyridine-N-oxide becomes preferential, presenting more accessible reaction barriers and exergonic reaction intermediates. The regiochemical preference for the addition of the 2-position can be attributed to a charge association that occurs between the reactional intermediate of the phosphonium complex and the counterions. Furthermore, we verified a critical dependence of the evolution of this reaction with some characteristics of the phosphonic additive. In this case, the phosphonium salt must have a good leaving group for the pyridine-N-oxide activation step to occur easily.

Teses
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  • JOSÉ EUDES LIMA SANTOS
  •  ESTUDO DA EFICIÊNCIA DE PRODUÇÃO CATÓDICA DE H2 A PARTIR DA OXIDAÇÃO ELETROQUÍMICA AVANÇADA DOS POLUENTES VERMELHO DE METILA E 2,4-DICLOROFENOXIACETATO DE SÓDIO

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DAYANNE CHIANCA DE MOURA
  • MARCO ANTONIO QUIROZ ALFARO
  • NEDJA SUELY FERNANDES
  • POLLYANA SOUZA CASTRO
  • SUELY SOUZA LEAL DE CASTRO
  • Data: 19/01/2021

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  • A poluição ambiental, em especial da água, e a crise energética causada pelo crescente uso de combustíveis fósseis são dois dos maiores problemas mundiais contemporâneos que requerem uma solução imediata. Por isso, este trabalho propôs avaliar a eficiência da produção de hidrogênio a partir da oxidação de duas das fontes mais poluidoras da água, os corantes e herbicidas. Para tanto, a oxidação eletroquímica do corante vermelho de metila (MR) e o herbicida 2,4-diclorofenóxiacetato de sódio (2,4-DNa) foi investigada nos ânodos de Si/BDD, Pb/PbO2 e Ti/SnO2 dopado com Sb em meio aquoso ácido por aplicar 30 mA cm-2 com simultânea produção e quantificação do gás hidrogênio produzido no compartimento catódico. Os experimentos eletroquímicos foram realizados em uma célula eletroquímica de dois compartimentos separados por uma membrana de Náfion®. O processo de degradação eletroquímica foi monitorado por espectroscopia de UV-VIS, HPLC e Carbono Orgânico Total. Já as propriedades eletrocatalíticas dos ânodos e cátodos foram avaliadas pelos parâmetros de Tafel obtidos por voltametria de varredura linear. Os resultados mostraram, claramente que, MR e 2,4-DNa podem ser oxidados sobre tais ânodos, mas ambos o nível de oxidação e a eficiência de corrente anódica variaram significativamente entre esses materiais. O Si/BDD teve a maior capacidade de remoção eletroquímica dos poluentes orgânicos, que foi atribuída a alta participação dos radicais hidroxila e sulfato. A formação do radical sulfato, apenas no ânodo de BDD, inibiu a produção de oxigênio no ânodo em cerca de 50% em 0,5 mol L-1 de H2SO4. Em relação à produção de hidrogênio, os resultados mostraram que a velocidade de produção de H2 é dependente da corrente aplicada, do tempo de eletrólise e do desenho da célula. Além disso, a eficiência de corrente catódica foi superior a 80% na célula do tipo H e 100% na célula do tipo II. O uso de materiais catódicos alternativos à platina tem eficiências semelhantes a este metal nobre, diferindo apenas em sua estabilidade química/eletroquímica no meio eletrolítico estudado e no sobrepotencial de hidrogênio. Com a produção de hidrogênio, o consumo de energia do sistema eletroquímico pode ser reduzido em até 44% com o ânodo de BDD suportado em nióbio e cátodo de platina em 2 mol L-1 de H2SO4. Portanto, com esse sistema acoplado é possível reduzir o impacto da poluição da água e gerar uma fonte de energia limpa que pode ser utilizada para reduzir o custo dos processos de tratamento eletroquímico da água.


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  • Environmental pollution, especially of water, and the energy crisis caused by the growing use of fossil fuels are two of the greatest contemporary world problems that require an immediate solution. For this reason, this work proposed to evaluate the efficiency of hydrogen production from the oxidation of two of the most polluting sources of water, dyes and herbicides. For this purpose, the electrochemical oxidation of the methyl red dye (MR) and the herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetate (2,4-DNa) was investigated in the anodes of Si/BDD, Pb/PbO2 and Ti/Sb doped SnO2 in acidic aqueous medium by applying 30 mA cm-2 with simultaneous production and quantification of the hydrogen gas produced in the cathode bay. The electrochemical experiments were performed in an electrochemical cell of two compartments separated by a Nafion® membrane. The electrochemical degradation process was monitored by UV-VIS spectroscopy, HPLC and Total Organic Carbon analysis. The electrocatalytic properties of anodes and cathodes were evaluated by Tafel parameters obtained by linear sweep voltammetry. The results clearly showed that MR and 2,4-DNa can be oxidized over such anodes, but both the oxidation level and anodic current efficiency varied significantly between these materials. Si/BDD had the highest electrochemical removal capacity of organic pollutants, which was attributed to the high participation of hydroxyl and sulphate radicals. The formation of the sulfate radical, only in the anode of BDD, inhibited the production of oxygen in the anode by about 50% in 0.5 mol L-1 of H2SO4. Regarding hydrogen production, the results showed that the H2 production rate is dependent on the current applied, the electrolysis time and the cell design. Moreover, the cathodic current efficiency was higher than 80% in the type H cell and 100% in the type II cell. The use of alternative cathodic materials to platinum has efficiencies similar to this noble metal, differing only in its chemical/electrochemical stability in the electrolytic medium studied and in the overpotential of hydrogen. With hydrogen production, the energy consumption of the electrochemical system can be reduced by up to 44% with the BDD anode supported on niobium and platinum cathode on 2 mol L-1 of H2SO4. Therefore, with this coupled system it is possible to reduce the impact of water pollution and generate a clean energy source that can be used to reduce the cost of electrochemical water treatment processes.

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  • JOSÉ ANDERSON MACHADO OLIVEIRA
  • CARACTERIZAÇÃO DOS REVESTIMENTOS COMPÓSITOS DE QUITOSANA-TUNGSTÊNIO E QUITOSANA-MOLIBDÊNIO OBTIDOS POR DEPOSIÇÃO ELETROFORÉTICA

  • Orientador : JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA REGINA NASCIMENTO CAMPOS
  • ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • MARCIA RODRIGUES PEREIRA
  • POLLYANA SOUZA CASTRO
  • RENATO ALEXANDRE COSTA DE SANTANA
  • Data: 21/01/2021

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  • A quitosana é um polissacarídeo de origem natural derivado da quitina. Possui propriedades biocompatíveis, antibacteriana, biodegradável, baixa toxicidade e excelente capacidade de formação de filme. Portanto, materiais ou revestimentos compósitos à base de quitosana podem ser aplicados em diferentes setores tecnológicos e industriais como, por exemplo, na indústria alimentícia, de cosméticos, têxtil, em biomedicina e na agricultura. Devido às suas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão, os metais tungstênio e molibdênio e seus compostos podem ser utilizados para produção de materiais com propriedades superiores para aplicações em ambientes de extrema exigência operacional. Dessa forma, baseando-se nas propriedades intrínsecas da quitosana e dos metais tungstênio e molibdênio, dois novos revestimentos compósitos de quitosana-tungstênio (Quit-W) e quitosana-molibdênio (Quit-Mo), obtidos pelo processo de deposição eletroforética, foram caracterizados neste trabalho com o objetivo de avaliar sua possível aplicação para proteção de estruturas metálicas contra corrosão em meio contendo íons cloreto (NaCl). Os resultados de morfologia (MEV), composição química (EDX), cristalografia (DRX) e espectroscopia na região do infravermelho (IV-TF) confirmaram a deposição dos revestimentos compósitos constituídos de um filme na escala micrométrica, impregnado com nanopartículas dos metais (tungstênio ou molibdênio) distribuídas de forma homogênea na matriz de quitosana. Os resultados de resistência à corrosão, obtidos por polarização potenciodinâmica (PP) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) mostraram que os revestimentos compósitos melhoraram a resistência à corrosão do aço 1020 exposto em meio corrosivo de NaCl (3,5 %). O revestimento compósito de Quit-W obtido nas condições operacionais de 10 V, pH 5,5 e 10 minutos de deposição apresentou uma densidade de corrente de corrosão (icoor) de 4,0 ± 0,2 µA/cm²; já o revestimento compósito de Quit-Mo obtido nas condições de 5 V, pH 5,5 e 10 minutos de deposição (suspensão 1: 0,5 g/L de quitosana e 1 mmol/L de molibdato do sódio) apresentou um icoor de 1,4 ± 0,3 µA/cm² sendo, dessa forma, os revestimentos mais resistentes à corrosão para cada sistema avaliado. Portanto, os resultados aqui apresentados comprovam a obtenção de uma nova classe de materiais compósitos à base de quitosana com potencial aplicação para proteção de estruturas metálicas contra corrosão.


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  • Chitosan is a naturally occurring polysaccharide derived from chitin. It has biocompatible, antibacterial, biodegradable properties, low toxicity, and excellent film formation capacity. Therefore, chitosan-based composite materials or coatings can be applied in different technological and industrial sectors, for example, in the food, cosmetics, textile, biomedicine, and agriculture industries. Due to their mechanical properties and corrosion resistance, tungsten, molybdenum, and their compounds can be used to produce materials with superior properties for applications in environments under extreme operational requirements. Thus, based on the intrinsic properties of chitosan and the metals tungsten and molybdenum, two new composite coatings of chitosan-tungsten (Quit-W) and chitosan-molybdenum (Quit-Mo), obtained by the electrophoretic deposition process, were characterized in this work to evaluate its possible application for protection of metallic structures against corrosion in a medium containing chloride ions (NaCl). The results of morphology (SEM), chemical composition (EDS), crystallography (XRD), and spectroscopy in the infrared region (FT-IR) confirmed the deposition of composite coatings consisting of a film on the micrometric scale, impregnated with metal nanoparticles (tungsten or molybdenum) distributed homogeneously in the chitosan matrix. The results of corrosion resistance, obtained by Potentiodynamic Polarization (PP) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), showed that the composite coatings improved the corrosion resistance of 1020 steel exposed in corrosive NaCl medium (3.5 %). The Quit-W composite coating obtained under the operating conditions of 10 V, pH 5.5, and 10 minutes of deposition showed a corrosion current density (icorr) of 4.0 ± 0.2 µA/cm²; the Quit-Mo composite coating obtained in the conditions of 5 V, pH 5.5, and 10 minutes of deposition (suspension 1: 0.5 g/L of chitosan and 1 mmol/L of sodium molybdate) showed an icorr of 1.4 ± 0.3 µA/cm², thus being the most corrosion-resistant coatings for each evaluated system. Therefore, the results presented here prove the achievement of a new class of chitosan-based composite materials with potential application for the protection of metallic structures against corrosion.

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  • PAULO CÉSAR FRANÇA DA CÂMARA
  • Obtenção de biomateriais utilizando derivados de taninos e glicosaminoglicanos para aplicações na engenharia tecidual e medicina regenerativa

  • Orientador : ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS AUGUSTO GALVAO BARBOZA
  • DENISE FREITAS SIQUEIRA PETRI
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • JULIANA DE SOUZA NUNES
  • PAULO NORONHA LISBOA FILHO
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • Data: 02/02/2021

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  • Desenvolver estruturas de polissacarídeos estáveis com propriedades bioquímicas e biomecânicas semelhantes da matriz extracelular (MEC) é o um dos grandes objetivos da engenharia de tecidual e medicina regenerativa. Melhorar a biocompatibilidade de materiais convencionais através de modificação de superfície tem se mostrado um meio eficaz de melhorar sua resposta biológica. Além disso, os biomateriais utilizados em dispositivos médicos necessitam apresentar compatibilidade com diversos meios biológicos, não ativando o sistema imune do paciente, levando a rejeição e falha desses materiais. Nós relatamos uma nova classe de revestimentos de superfície com a finalidade de aumentar a biocompatibilidade e resposta celular usando multicamadas de polieletrólitos automontados (PEMs) com um derivado de taninos catiônico e glicosaminoglicanos (condroitina sulfato ou heparina), por esses polieletrólitos apresentarem estruturas químicas semelhantes às encontradas na MEC. A construção dos PEMs foi monitorada por Ressonância Plasmônica de Superfície in situ com Transformada de Fourier (FT-SPR). As propriedades de superfície avaliadas por Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS), Espectroscopia de Força Atômica (AFM) e medidas de ângulo de contato. Foram realizados ensaios in vitro de células e com componentes do sangue humano para avaliar o desempenho dos materiais no meio biológico. A resposta de células-tronco derivadas de adiposo humano (ADSCs) foi avaliada através de ensaios de citocompatibilidade, adesão e proliferação de células usando microscopia de fluorescência. Enquanto os ensaios de hemocompatibilidade através de adsorção de proteínas séricas, adesão e ativação plaquetária, como também ensaios de coagulação do sangue total, pelas técnicas de XPS, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Espectroscopia no Ultravioleta Visível (UV-vis). Os PEMs se mostraram citocompatíveis, promovendo adesão e proliferação celular na superfície dos biomateriais. Os ensaios com sangue apontam para o alto potencial de desenvolver materiais hemocompatíveis através de derivados de taninos. Particularidades na estrutura química do tanfloc foram sinalizadas como cruciais no controle de adsorção de proteínas do sangue, como fibrinogênio, criando um efeito antiplaquetário na superfície dos materiais. A associação entre os componentes do biomaterial com células e moléculas bioativas chaves em processos biológicos importantes na reconstrução de grandes perdas teciduais destaca o grande potencial dos materiais. Essas são características fundamentais para revestimentos biocompatíveis em aplicações na engenharia tecidual e dispositivos médicos.


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  • Develop stable polysaccharide structures with biochemical and biomechanical properties used by extracellular matrix (ECM) is one of the goals of tissue engineering and regenerative medicine. Improve the biocompatibility of conventional materials through surface modification has been shown to be an effective way to enhance their biological response. In addition, biomaterials used in medical devices need to be compatible with various biological environments, not activating the patient's immune system, leading to rejection and failure of these materials. We report a new class of surface coatings for the purpose of enhancing biocompatibility and cellular response using multilayer self-assembled polyelectrolytes (PEMs) with a derivative of cationic tannins and glycosaminoglycans (chondroitin sulfate or heparin) because they exhibit similar chemical structures to found in ECM. The construction of polyelectrolyte multilayers was monitored by Fourier Transform Surface Plasmon Resonance (FT-SPR). The surface properties were assessed by X-ray Excited Photoelectron Spectroscopy (XPS), Atomic Force Spectroscopy (AFM) and contact angle measurements. The response of human adipose-derived stem cells (ADSCs) was evaluated in vitro through cytocompatibility assays, adhesion and proliferation of the cells using fluorescence microscopy. For the hemocompatibility assays, the adsorption of serum protein, adhesion and platelet activation, as well as whole blood coagulation assays was monitored by XPS, scanning electron microscopy (SEM) and visible ultraviolet (UV-vis) spectroscopy. The interactions of ADSCs with these new biomaterial surfaces demonstrate that these surface coatings exhibit good cytocompatibility and that they promote cell attachment and proliferation. Blood tests point to the high potential of developing hemocompatible materials through tannin derivatives. Particularities in the chemical structure of tanfloc were signaled as crucial in the control of blood protein adsorption, such as fibrinogen, creating an antiplatelet effect on the surface of the materials. The association between biomaterial components and cells and key bioactive molecules in biological processes important in the reconstruction of large tissue losses highlights the great potential of materials. These characteristics are very desirable for biocompatible coatings for applications such as tissue engineering scaffolds and medical devices.

     

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  • STÉPHANIE CAVALCANTE DE MORAIS
  • Avaliação de complexos polieletrolíticos à base de poli(epicloridrina-co-dimetilamina) e poli(ácido 4-estireno-sulfônico-co-ácido maleico) na veiculação de polifosfatos para o controle de incrustações em poços de petróleo

  • Orientador : ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • MIGUEL ANGELO FONSECA DE SOUZA
  • ALESSANDRO FRANCISCO MARTINS
  • MARCOS ANTONIO VILLETTI
  • Data: 11/03/2021

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  • Complexos polieletróliticos (PEC) baseados em poli(epicloridrina-co-dimetilamina) (EPI-DMA) e poli(ácido 4-estireno-sulfônico-co-ácido maleico) (PSSMA) para encapsulamento de polifosfatos foram preparados pela primeira vez na literatura. O PEC foi desenvolvido com o intuito de aumentar a durabilidade do tratamento de prevenção a incrustações em poços de petróleo. O hexametafosfato de sódio (SHMP) foi utilizado como polifosfato modelo neste trabalho e avaliado como inibidor de incrustação de carbonato de cálcio. A relação entre o pH e a formação de CaCO3 foi avaliada por testes estáticos, precipitação dinâmica em capilar e imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Em pH 6,5, excelentes resultados foram encontrados com completa inibição da deposição de CaCO3 no capilar com apenas 2,5 mg L-1 de SHMP e uma estrutura deformada dos cristais de CaCO3 pelas imagens de MEV foi observada. Por sua vez, em pH 7,5 e acima, o SHMP apresentou uma diminuição significativa na eficiência de inibição de incrustação mesmo em concentrações elevadas. Esses resultados foram atribuídos à cinética de precipitação do CaCO3 nas condições drásticas avaliadas. Para otimizar as formulações do PEC, foi aplicado um planejamento fatorial 23. As suspensões PEC resultantes foram caracterizadas por espalhamento dinâmico de luz (DLS), potencial zeta e eficiência de encapsulamento (EE) do SHMP. Os melhores resultados foram encontrados pela formulação usando 1% (m/m) de EPI-DMA, 0,1% de PSSMA e adição de SHMP antes do PSSMA. Esta formulação otimizada foi aplicada em condições reais de poço de petróleo e mostrou boa estabilidade a 25°C e redução de estabilidade com o aumento da temperatura. O PEC mostrou excelente eficiência de inibição de incrustação de carbonato de cálcio com mínima concentração efetiva (MCE) de 2,0 mg L-1, utilizando a mesma concentração de SHMP a 100°C e 1000 psi. A suspensão de PEC também apresentou desempenho excepcional na avaliação da interação com arenito, melhorando não só a adsorção do material nos grãos da rocha, mas também a durabilidade do tratamento em 100%.


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  • Polyelectrolytic complexes (PEC) based on poly(epichlorohydrin-co-dimethylamine) (EPI-DMA) and poly(4-styrene-sulfonic acid-co-maleic acid) (PSSMA) for polyphosphate encapsulation were first prepared in the literature. The PEC was developed in order to increase the durability of the treatment of scale in oil wells. Sodium hexametaphosphate (SHMP) was used as a model polyphosphate in this work and evaluated as a calcium carbonate scale inhibitor. The relationship between pH and CaCO3 formation was evaluated by static tests, dynamic precipitation in capillary and scanning electron microscopy (SEM) images. At pH 6.5, excellent results were found with complete inhibition of CaCO3 deposition in the capillary with only 2.5 mg L-1 of SHMP and a deformed structure of the CaCO3 crystals by SEM images was observed. In turn, at pH 7.5 and above, SHMP showed a significant decrease in the efficiency of scaling inhibition even at high concentrations. These results were attributed to the precipitation kinetics of CaCO3 under the drastic conditions evaluated. To optimize the PEC formulations, a 23 factorial design was applied. The resulting PEC suspensions were characterized by dynamic light scattering (DLS), zeta potential and SHMP encapsulation efficiency (EE). The best results were found by the formulation using 1% (w/w) of EPI-DMA, 0.1% of PSSMA and addition of SHMP before PSSMA. This optimized formulation was applied in real oil well conditions and showed good stability at 25 °C and reduced stability with increasing temperature. The PEC showed excellent inhibition efficiency against calcium carbonate scale with minimum effective concentration (MCE) of 2.0 mg L-1 using the same concentration of SHMP at 100 °C and 1000 psi. The PEC suspension also showed exceptional performance in the evaluation of the interaction with sandstone, improving not only the adsorption of the material in the rock grains, but also the durability of the treatment by 100%.

     

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  • ARGEU CAVALCANTE FERNANDES
  • APLICAÇÃO DOS PROCESSOS ELETROQUÍMICOS OXIDATIVOS AVANÇADOS (PEOAS) NO TRATAMENTO DE EFLUENTES FARMACÊUTICOS UTILIZANDO ÂNODO DE DDB

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE MARIA SALES SOLANO
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • Data: 19/05/2021

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  • Neste estudo, foram utilizados os processos de Oxidação Anôdica com eletrogeração in situ de peróxido de hidrogênio (OA-H2O2) e Eletro-Fenton (EF) para a descontaminação de dois efluentes sintéticos contendo os medicamentos cafeína e cloridrato de metformina (MET), sendo o primeiro um dos compostos mais consumo pela população em geral e o último usado no tratamento do diabetes tipo II. O ânodo usando foi o diamante dopado com boro DDB. A eficiência dos processos foi avaliada por meio de espectroscopia no UV-vis, DQO, COT e HPLC. Para otimizar os processos, estudou-se a influência de parâmetros operacionais, como concentração de eletrólito de suporte, concentração dos medicamentos, densidade de corrente (15, 30 e 60 mA cm-2) e pH inicial (3,0). A remoção máxima de cafeína, pela demanda química de oxigênio (DQO), atingiu 92% e 53% após 360 min de eletrólise no pH inicial 3 para EF e OA-H2O2, respectivamente, sendo a concentração inicial de cafeína 100 mg L-1, com densidade de corrente constante de 30mA cm-2 e 0,05 mol.L-1 do eletrólito Na2SO4. Quanto a MET, foi possível perceber que o aumento da densidade de corrente aplicada também favoreceu a remoção usando a OA-H2O2. Observando os dados de EF, foi possível perceber que os resultados apresentaram-se melhores com mais de 97% de remoção quando comparado com OA-H2O2 que conseguiu 85% de remoção.


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  • In this study, the Anodic Oxidation processes with in situ hydrogen peroxide (AO-H2O2) and Electro-Fenton (EF) processes were used for the decontamination of two synthetic effluents containing the drugs caffeine and metformin hydrochloride (MET). the first one of the compounds most consumed by the general population and the last used in the treatment of type II diabetes. The anode using was the DDB boron doped diamond. The efficiency of the processes was evaluated by means of spectroscopy in UV-vis, COD, COT and HPLC. In order to optimize the processes, the influence of operational parameters was studied, such as support electrolyte concentration, drug concentration, current density (15, 30 and 60 mA cm-2) and initial pH (3.0). The maximum removal of caffeine, due to the chemical oxygen demand (COD), reached 92% and 53% after 360 min of electrolysis at the initial pH 3 for EF and AO-H2O2, respectively, with the initial concentration of caffeine 100 mg L-1, with a constant current density of 30mA cm-2 and 0.05 mol.L-1 of the Na2SO4 electrolyte. As for MET, it was possible to notice that the increase in the applied current density also favored the removal using AO-H2O2. Observing the EF data, it was possible to notice that the results were better with more than 97% removal when compared to AO-H2O2, which achieved 85% removal.

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  • MAICON OLIVEIRA MIRANDA
  • DEGRADAÇÃO FOTOCATALÍTICA DO IBUPROFENO USANDO NANOPARTÍCULAS DE TITÂNIO SUPORTADA EM CARBONO CMK-3 MESOPOROSO.

  • Orientador : TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANNE GABRIELLA DIAS SANTOS
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DAVI SERRADELLA VIEIRA
  • EDSON CAVALCANTI DA SILVA FILHO
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • Data: 22/07/2021

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  • Nanopartículas de TiO2 dispersas em carbono CMK-3 mesoporoso ordenado usando diferentes teores de Ti foram sintetizadas com sucesso e sua atividade na degradação fotocatalítica do ibuprofeno foi apresentada. 
    Os fotocatalisadores foram caracterizados por difração de raios X (DRX), isotermas de adsorção-dessorção de nitrogênio, refletância difusa, espectroscopia Raman, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS),
     microscopia eletrônica de varredura (SEM-FEG) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). 
    Também foi apresentado um estudo teórico-computacional simples por meio do cálculo da energia de ponto único.
     Os difratogramas, os espectros Raman e XPS confirmaram a formação da fase anatase e carbono grafítico. 
    O resultado de DRX a baixo ângulo, as isotermas a partir da fisissorção de N2 e as imagens TEM indicaram que o suporte CMK-3 não sofre uma mudança significativa na estrutura mesoporosa após a inserção de TiO2.
    A razão entre as bandas ID/IG, observada nos espectros Raman, não variou significativamente com o aumento do teor de titânio, o que mostra que a cristalinidade do suporte CMK-3 foi praticamente inalterada com a adição de Ti.
     Os tamanhos dos cristais de anatase variaram entre 8 e 15 nm e as áreas específicas variaram de 348 a 586 m2.g-1, dependendo do teor de TiO2. 
    O cálculo de energia de ponto único confirmou a energia mais baixa para estabilizar o óxido de titânio e o composto de carbono para a amostra contendo 1% de Ti em comparação com os sólidos compostos por 8 e 18% de TiO2.
     O fotocatalisador 1%TiO2/CMK-3 exibiu o melhor desempenho fotocatalítico, atingindo 100% de degradação em apenas 5 min.
     Os resultados da demanda química de oxigênio e do carbono orgânico total confirmaram a mineralização do ibuprofeno a CO2 e H2O.
     O mecanismo de degradação e mineralização do ibuprofeno segue uma sequência de reações radicalares que ocorrem em solução e na superfície sólida, podendo levar à formação de intermediários antes de sua mineralização.

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  • TiO2 nanoparticles dispersed in ordered mesoporous CMK-3 carbon with different Ti contents were successfully synthesized and their activity in the photocatalytic degradation of ibuprofen was presented. The photocatalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), nitrogen adsorption-desorption isotherms, diffuse reflectance, Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM-FEG) and transmission electron microscopy (TEM). A simple theoretical-computational study through the single point energy calculation was also presented. Diffractograms, Raman, and XPS spectra confirmed the formation of anatase and graphitic carbon. Low-angle XRD, N2 physisorption and the TEM images indicated that the CMK-3 support does not undergo a significant change in the mesoporous structure after the insertion of TiO2. The ID/IG ratio observed in the Raman spectra did not vary significantly with an increase in the titanium content, which shows that the crystallinity of CMK-3 is practically unchanged. Anatase crystallite sizes vary from 8 to 15 nm and specific areas vary from 348 to 586 m2.g-1, depending on the TiO2 content. The single point energy calculation confirmed the lowest energy to stabilize the titanium oxide and carbon composite for the sample with 1% of Ti compared to 8 and 18%. The 1% TiO2/CMK-3 photocatalyst exhibited the best photocatalytic performance, reaching 100% degradation in just 5 min. Chemical oxygen demand and total organic carbon results confirmed the mineralization of ibuprofen. The degradation and mineralization mechanism of ibuprofen follows a sequence of radical reactions that occur in solution and on the solid surface, and may lead to the formation of intermediates before its mineralization.

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  • DAMIANA SINÉZIO DE SOUZA
  • Inserção controlada de pilares de óxido de alumínio em argilas bentonitas

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO GARCIA PENHA
  • FERNANDO JOSÉ VOLPI EUSÉBIO DE OLIVEIRA
  • LINDIANE BIESEKI
  • Manuel Karim Sapag
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • Data: 06/08/2021

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  • As argilas são minerais amplamente disponíveis na natureza. Elas são aplicadas como catalisadores em vários processos químicos, como o craqueamento do petróleo, e transformações químicas em solos. Algumas argilas específicas (como as bentonitas) possuem características que nos permitem modificar suas propriedades, tais como o aumento da área específica, aumento de sítios ativos e maior estabilidade térmica. Entre os processos de modificação química das argilas, tem-se a pilarização que consiste na inserção de pilares entre as lamelas, ampliando o espaçamento basal e consequentemente a acessibilidade as galerias da argila, intensificando assim suas características adsortivas e catalíticas. Um sistema para a síntese de pilarização com Al30 foi estudado, o qual possibilitou a obtenção de um material com propriedades superiores aos sintetizados empregando os métodos tradicionais. Como o objetivo de obtenção e pilarização do Al30 foram realizadas variações nos parâmetros: Aplicação da expansão da argila com água, brometo de cetiltrimetilamônio (CTMA-OH), brometo de tetrapropilamônio (TPA-OH), etilenoglicol (EG), temperatura, tempo, e concentração dos reagentes. A temperatura de síntese da solução pilarizante bem como o tempo de aquecimento mostram ser em conjunto o fator primordial com relação ao tamanho dos espaçamentos basais. A concentração dos reagentes também contribuiu para obtenção do Al30. Os melhores resultados foram obtidos para a solução pilarizante com razão [OH]/[Al] = 2,4, temperatura de 95°C durante 12h. Os resultados mostraram que é possível obter algum controle sobre a inserção e o tamanho dos pilares em pilarizações com argilas do tipo bentonita através do ajuste de parâmetros do sistema de síntese comumente usados para pilarizações com Al13.


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  • Clays are minerals widely available in nature. They are applied as catalysts in various chemical processes, such as oil cracking, and chemical transformations in soils. Some specific clays (such as bentonitic) have characteristics that allow us to modify their properties, such as an increase in specific area, an increase in active sites and greater thermal stability. Among the chemical modification processes of clays, there is pillarization, which consists of inserting pillars between the lamellae, increasing the basal spacing and consequently the accessibility of the clay galleries, thus intensifying its adsorptive and catalytic characteristics. A system for the synthesis of pillarization with Al30 was studied, which made it possible to obtain a material with properties superior to those synthesized using traditional methods. Variations were made in the parameters: Application of clay expansion with water, cetyltrimethylammonium bromide (CTMA-OH), tetrapropylammonium bromide (TPA-OH), ethylene glycol (EG), temperature, time, and concentration of reagents. The synthesis temperature of the pillaring solution as well as the heating time together show to be the primary factor in relation to the size of the basal spacings. The concentration of reagents also contributed to obtain Al30. The best results were obtained for the pillaring solution with ratio [OH]/[Al] = 2.4, temperature of 95°C for 12h. The results showed that it is possible to obtain some control over the insertion and size of columns in pillars with bentonite clays by adjusting the parameters of the synthesis system commonly used for pillars with Al13.

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  • FLORYMAR ESCALONA DURÁN
  • Tratamento de emissões gasosas residuais utilizando tecnologias de eletroabsorção. 

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ENGRACIA LACASA FERNÁNDEZ
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • GIANCARLO RICHARD SALAZAR BANDA
  • MANUEL ANDRES RODRIGO RODRIGO
  • Data: 24/08/2021
    Ata de defesa assinada:

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  • Na busca por novas alternativas para o tratamento de compostos orgânicos voláteis (COVs) e gases com odor desagradável, neste trabalho foi estudada a remoção de poluentes gasosos usando dispositivos absorventes assistidos eletroquimicamente. Para isso, uma coluna empacotada ou um injetor Venturi foi integrado a uma célula eletroquímica (com ânodos de diamante dopados com boro (DDB) suportados em substratos de Tântalo e/ou Silício) e a eficiência de remoção de tolueno e percloroetileno (PCE) foi estudada, com e sem o efeito mediador do par Co(II)/Co(III) em solução. Nos primeiros resultados, obteve-se que a formação de Co(III) no ânodo de Ta/DDB foi significativamente superior em relação ao ânodo Si/DDB, o que foi posteriormente corroborado com o tratamento de fluxos gasosos contaminados com PCE, onde novamente o ânodo de Ta/DDB foi mais eficiente tanto na produção de espécies de Co(III) quanto na degradação do poluente, e a velocidade de degradação aumentou na presença de cobalto, principalmente quando realizada eletrólise prévia para acúmulo de oxidantes. Comparando os dispositivos absorventes, obteve-se que a remoção do PCE foi mais eficiente com o uso do injetor Venturi, tanto nos experimentos de absorção quanto nos de eletroabsorção. Por sua vez, a remoção de tolueno por eletroabsorção mediada rendeu as melhores eficiências, especialmente em altas densidades de corrente; entretanto, também foi sugerida uma importante participação do par sulfato/persulfato em experimentos de eletroabsorção, com apenas meio ácido como eletrólito suporte. Com a coluna empacotada, o sistema apresentou melhor desempenho para a degradação eletroquímica do tolueno, enquanto o injetor Venturi reportou as melhores eficiências para a retenção do contaminante no eletrólito/absorvente. Os resultados obtidos são interessantes porque, em geral, ambos os sistemas de eletroabsorção permitiram a remoção eficiente dos poluentes tratados. O substrato no ânodo de DDB parece ter um efeito determinante na eficiência dos tratamentos eletroquímicos mediados, aspecto que tem sido pouco investigado e, portanto, oferece uma nova linha de estudo. Por fim, o efeito mediador do par Co(II)/Co(III) foi significativo no tratamento do PCE com pré-eletrólise e na oxidação do tolueno com a maior densidade de corrente, em ambos os casos utilizando ânodos de Si/DDB, o que destaca a relevância dos mecanismos de eletro-oxidação mediada. Os resultados obtidos com as maiores quantidades de Co(III) geradas no ânodo de Ta/DDB, propõem que a promoção de oxidantes nem sempre é positiva do ponto de vista de seu acúmulo no eletrólito; o ânodo de Ta/DDB parece promover quantidades suficientes de radicais hidroxila, tornando desnecessária a presença do metal.

    A alta potencialidade demonstrada até agora por esta tecnologia integrada e a necessidade de desenvolver novos processos de tratamento de gases para aplicações reais, sugerem que tecnologia de eletro-depuração pode, a longo prazo, ter importantes aplicações industriais no tratamento de numerosos contaminantes gasosos.


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  • In the search for new alternatives for the treatment of volatile organic compounds (VOCs) and gases with an unpleasant odor, in this work, the degradation of gaseous pollutants using electrochemically assisted absorbent devices was studied. For this, a packed column or a Venturi injector was integrated into an electrochemical cell (with boron-doped diamond anodes (BDD) supported on Tantalum and/or Silicon substrates) and the efficiency in the removal of toluene and perchloroethylene (PCE) from air streams was studied, without and with the mediating effect of the Co(II)/Co(III) couple in solution. In the first results, it was obtained that the formation of Co(III) on the Ta/BDD anode was significantly higher concerning the Si/BDD anode, which was later corroborated with the treatment of gaseous streams contaminated with PCE, where again the Ta/BDD anode was more efficient both in the production of Co(III) species and in the degradation of the pollutant, and the degradation rate increased in the presence of cobalt, especially when previous electrolysis was carried out for the accumulation of oxidants. Comparing the absorbent devices, it was obtained that the removal of PCE was more efficient using the Venturi injector both in absorption experiments and in electroabsorption. For its part, the removal of toluene by mediated electroabsorption yielded the best efficiencies, especially at high current densities; however, important participation of the sulfate/persulfate pair was also suggested in electroabsorption experiments with only an acidic medium as a supporting electrolyte. With the packed column, the system showed a better performance for the electrochemical degradation of toluene, while the Venturi injector reported the best efficiencies for the retention of the contaminant in the electrolyte/absorbent. The results obtained are interesting because, in general, both electroabsorption systems allowed the efficient removal of the treated pollutants. The BDD anode substrate seems to have a determining effect on the efficiency of the mediated electrochemical treatments, an aspect that has been little investigated and therefore offers a new line of study. Finally, the mediating effect of the Co(II)/Co(III) pair was significant in the treatment of PCE with pre-electrolysis and in the oxidation of toluene at the highest current density, in both cases using Si/BDD anodes, which highlights the relevance of mediated electro-oxidation mechanisms. The results obtained with the highest amounts of Co(III) generated at the Ta/BDD anode propose that the promotion of oxidants is not always positive from the point of view of their accumulation in the electrolyte, Ta/BDD anode appears to promote sufficient amounts of hydroxyl radicals, making the presence of the metal unnecessary.

    The high potential demonstrated so far by this integrated technology and the need to develop new gas treatment processes for real applications, suggest that electro-scrubbing technology may, in the long term, have important industrial applications in the treatment of numerous pollutants. gaseous.
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  • SEMUEL EBENEZER DANTAS COSTA
  • Produção e avaliação de rochas sintéticas para ensaios de recuperação avançada de petróleo.

  • Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO ROBSON GURGEL
  • EDNEY RAFAEL VIANA PINHEIRO GALVAO
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • TAMYRIS THAISE COSTA DE SOUZA
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • Data: 31/08/2021

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  • Por causa da dependência da sociedade moderna em relação aos derivados de petróleo, pesquisas sobre sua exploração e produção têm se tornado imperativas. Como as rochas naturais usadas em ensaios laboratoriais de recuperação avançada de petróleo (EOR) dependem da sua difícil obtenção e, pelo fato delas serem anisotrópicas, ensaios com similares sintéticos mostram-se como uma alternativa para análises e avaliações dos métodos EOR. Assim, este trabalho tem como objetivo produzir e analisar rochas sintéticas que possam substituir as rochas naturais em ensaios de EOR. Para isso, foram produzidas rochas a partir de misturas de areia da praia e argilas cerâmica, diatomita e caulinita, utilizando planejamento fatorial 23 com triplicata no ponto central. Na obtenção das rochas, foram variadas a concentração de aglomerante, pressão de compactação e temperatura de sinterização para avaliar os comportamentos das propriedades petrofísicas e mecânicas das rochas sintéticas. A análise de variância (ANOVA) mostra que os modelos obtidos para porosidade, permeabilidade e resistência à compressão uniaxial das rochas sintéticas são preditivos e significativos, com coeficientes de determinação de, no mínimo, 0,95276. Além disso, as propriedades petrofísicas das rochas produzidas apresentaram valores similares aos das rochas carbonática e arenitos Berea e Botucatu, comumente usadas em ensaios de EOR, com porosidades de 17,89 a 36,78% e permeabilidades de 14,34 a 201,98 mD. Os melhores resultados foram obtidos com as rochas de argila cerâmica, a qual apresenta maior quantidade de minerais fundentes. 


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  • : Due to modern society dependence on petroleum derivatives, researches about its exploration and production have become extremely important. Since the natural rocks commonly used in enhanced oil recovery (EOR) laboratorial trials are difficult to acquire and, also due to the fact that these rocks are usually anisotropic, the utilization of synthetic similar materials appear as an alternative to analysis and evaluation of EOR methods. Therefore, the present work aims to produce and evaluate synthetic rocks that may replace natural ones in EOR studies. To achieve that goal, rocks were created by mixing sand beach and ceramic, diatomaceous and kaolinite clays, using a 23 factorial experimental design and triplicate in the central point. During the making of the rocks, the binder concentration, compaction pressure and syntherization temperature were changed, in order to evaluate the petrophysical and mechanical characteristics of the synthetic rocks. The variance analysis (ANOVA) indicates that the porosity, permeability and uniaxial compressive strength models obtained are both predictive and significant, reaching determination coefficients of at least 0.95276. In addition, the petrophysical properties of the manufactured rocks presented similar values when compared to limestone and Berea and Botucatu sandstones, commonly used in EOR studies, with porosities from 17.89 to 36.78% and permeabilities from 14.34 to 201.98 mD. The best results were obtained with the ceramic clay, which contains a higher amount of funding minerals.

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  • MAILON AGUIMAR DE LIMA
  • Obtenção de nanocristais de celulose de resíduo de algodão e sua potencial aplicação em pastas de cimento para poços de petróleo

  • Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDREZA KELLY COSTA NOBREGA
  • JOSE HERIBERTO OLIVEIRA DO NASCIMENTO
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • LUIZ HENRIQUE DA SILVA GASPAROTTO
  • ULISSES TARGINO BEZERRA
  • Data: 20/09/2021

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  • A cimentação primária consiste na injeção de cimento no espaço anular entre a parede externa da coluna de revestimento e a formação rochosa. Este processo é extremamente importante na indústria de petróleo e gás, tendo como objetivo, fixar a tubulação e prevenir a migração de fluidos entre zonas permeáveis. Em seu estado

     

    enrijecido, é extremamente importante que o cimento seja duradouro, fornecendo um maior “tempo de vida” ao poço. Para isso, 3 (três) características são primordiais à pasta de cimento: porosidade, permeabilidade e resistência à compressão. Nanocristais de celulose (NCC) vêm sendo amplamente aplicados como material de reforço em matrizes de cimento e poliméricas devido a propriedades únicas como: elevada cristalinidade e superfície de contato, elevado módulo de Young, alta resistência à tração e baixo coeficiente de expansão térmica. Por esta razão, o objetivo desta pesquisa foi de avaliar a influência da adição de diferentes concentrações de nanocristais de celulose (0 a 0,3%) na resistência mecânica das pastas (resistência à compressão), porosidade e permeabilidade. Os nanocristais foram obtidos a partir de um resíduo de fibra de algodão oriundo do processo de lixamento, cedido pela indústria VICUNHA TÊXTIL®, Natal – RN.  A obtenção foi feita por hidrólise ácida (H2SO4  65% m/m), sob agitação constante, durante 60min a 45ºC.  A hidrólise foi interrompida em banho de gelo. A suspensão resultante foi submetida a 4 (quatro) ciclos de centrifugação de

    15min a 11000rpm e 20ºC e em seguida, submetida ao processo de diálise até atingir pH próximo a 5-6. A estabilidade da suspensão de nanocristais resultante foi aferida pelo potencial zeta, além disso a caracterização dos NCC foi feita por microscopia eletrônica de transmissão (MET), TGA, FTIR e DRX. As pastas foram formuladas baseando-se nas normas estabelecidas pela API (American Petroleum Institute), com volume de 600cm3 de pasta e densidade 15lb/gal. Foram avaliadas as concentrações de 0; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 e 0,3% de NCC na resistência à compressão, porosidade e permeabilidade dos corpos de prova. Os resultados mostram que a suspensão de nanocristais resultante estava bem dispersa, com nanocristais em forma de agulha (nanowhiskers) com diâmetro e comprimento de aproximadamente 17 e 175nm respectivamente. Os ensaios mecânicos apontam um rápido ganho de resistência à compressão (após 24 horas de cura), com ganho de 45% de resistência para a formulação, contendo 0,2% de NCC. Mesmo após 28 dias de cura, as pastas reforçadas com NCC ainda apresentam melhores resultados quando comparadas com a padrão, com ganho superior a 30%, também para a formulação 0,2%. Os ensaios de porosidade e permeabilidade mostram que mesmo as pastas padrão (sem adição de NCC), apresentam baixa permeabilidade.  Ainda assim, a adição dos nanocristais reduziu em aproximadamente 27% a porosidade e 25% da permeabilidade das pastas após adição de quaisquer concentrações de NCC.   Os resultados idicam que há um grande potencial no uso de NCC para o aprimoramento da resistência mecânica do cimento destinado a cimentação de poços, bem como redução de sua porosidade e permeabilidade, possibilitando assim uma vedação mais eficaz do espaço anular, impedindo a migração de gás pela bainha de cimento e, consequentemente, melhorando integridade do poço.


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  • Primary cementation consists in injection of cement into the annular space between the outer wall of the coating column and the rock formation. This process is extremely important in the oil and gas industry, aiming to fix the piping and prevent the migration of fluids between permeable zones. In its hardened state, it is extremely important to cement to be durable, providing a longer “life span” to the well. For this, 3 (three) characteristics are essential to the cement paste: porosity, permeability and compressive strength. Cellulose nanocrystals (CNC) has been widely applied as reinforcement material in cement and polymer matrices due to its unique properties such as: high crystallinity and contact surface, high Young modulus, high tensile strength and low thermal expansion coeficiente. For this reason, the aim of this research was to evaluate the influence of adding different concentrations of cellulose nanocrystals (0 to 0.3%) on mechanical strength of the cement (compressive strength), porosity and permeability. The nanocrystals were obtained from a cotton fiber residue arising from the sanding process, provided by the VICUNHA TÊXTIL® industry, Natal – RN. The obtention was carried out by acid hydrolysis (H2SO4  65% w/w), under constant agitation, for 60 minutes at 45ºC. The hydrolysis was stopped in an ice bath. The resulting suspension was subjected to 4 (four) centrifugation cycles of 15min at 11000rpm and 20ºC and then subjected to the dialysis process until reaching a pH close to 5-6. The stability of the resulting nanocrystal suspension was assessed by the zeta potential, in addition, the characterization of the CNC was made by transmission electron microscopy (MET), TGA, FTIR e XRD. The pastes were formulated based on the standards established by the API (American Petroleum Institute), with a volume of 600cm3  of paste and density of 15lb/gal. It was evaluated the concentrations of 0; 0.05; 0.1; 0.15; 0.2 and 0.3% of CNC in the compressive strength, porosity and permeability of the specimens. The results show that the resulting nanocrystal suspension was well dispersed, with needle-shaped nanocrystals (nanowhiskers) with a diameter and length of approximately 17 and 175nm respectively. The mechanical tests show a rapid gain in compressive strength (after 24 hours of curing), around 45% for the formulation containing 0.2% of CNC. Even after 28 days of curing, pastes reinforced with CNC still show better results when compared to the standard, with a gain greater than 30%, also for formulation 0,2%. The porosity and permeability tests show that even standard pastes (without the addition of CNC) have low permeability. Even so, the addition of nanocrystals reduced porosity by approximately 27% and paste permeability by 25% after adding any concentrations of CNC. The results indicatethat there is a great potential in the use of CNC to improve the mechanical strength of oil well cement, as well as reducing its porosity and permeability, thus enabling a more effective sealing of the annular space, preventing gas migration through the cement sheath and, consequently, improving well integrity.

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  • JÚLIO CÉSAR OLIVEIRA DA SILVA
  • APLICAÇÃO DA OXIDAÇÃO ELETROQUÍMICA PARA TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS REAIS EM PLANTA PILOTO

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • ALINE MARIA SALES SOLANO
  • MARCO ANTONIO QUIROZ ALFARO
  • ÁMISON RICK LOPES DA SILVA
  • Data: 03/12/2021

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  • A água é o eixo central para o desenvolvimento dos países de forma sustentável que deve ser consumido e descartado de forma consciente, porém é um recurso limitado, cada vez mais escasso em algumas regiões do mundo. A contaminação dos mananciais hidricos superficias e subterrâneos por compostos químicos orgânicos é definitivamente uma questão preocupante. Ultimamente muitas alternativas tecnológicas de tratamento de águas residuárias e de água potável pra o consumo humano têm sido propostas, dentre elas os processos de oxidativos avançados (AOPs) tem ganhado aceitação para a desinfecção e descontaminação de efluentes. Os tratamentos por processos de oxidativos avançados (AOPs) tem mostrado boa eficácia quanto a eliminação de contaminantes químicos e microbianos na água. O principal ponto de destaque dos (AOPs) é a produção in situ da espécie altamente reativa o radical hidroxila (•OH), o radical superóxido (•O2-) e o radical sulfato (•SO4-) podendo fragmentar os poluentes orgânicos e patógenos. Esses processos são baseados em eletrogeração de radicais hidroxílicos (•OH), que podem reagir de forma não seletiva com poluentes orgânicos até sua remoção completa. Os radicais (•OH) têm alto potencial redox (2,8 eV/SHE) e não são seletivos,sendo capazes de atacar compostos orgânicos por quatro vias: abstração de hidrogênio, combinação ou adição de radicais e transferência de elétrons. Neste trabalho foi construído uma planta piloto e um reator para tratamento eletroquímico de oxidação anódica em águas residuárias da indústria do petróleo, indústrias têxteis, fármacos e pesticidas, desinfecção de água com potencial de potabilidade como alternativa substituinte do cloro que possa ser uma alternativa de remediação com baixo custo de montagem, instalação e consumo energético, podendo ser utilizado fontes de energia solar. Os resultados desta pesquisa revelam claramente que a oxidação eletroquímica – oxidação anódica utilizada em escala de planta piloto é eficiente e pode ser utilizada de forma  conjunta com outras técnicas de tratamento de águas residuárias, como também uma alternativa para desinfecção de águas com potencial de potabilidade, sem a utilização e armazenamento de cloro. O reator se mostrou eficiente, podendo ser aplicado eletrodos anódicos de materiais diversos de acordo com a viabilidade econômica do material. Assim como o reator a planta piloto pode ser utilizada para outros tipos de efluentes possibilitando outras pesquisas e consequentemente elevar a variedade de efluente que poderá ser tratada pelo mesmo equipamento.

     


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  • Water is the central axis for the sustainable development of countries, which must be consumed and disposed of conscientiously, but it is a limited resource, increasingly scarce in some regions of the world. Contamination of surface and underground water sources by organic chemical compounds is definitely a matter of concern. Lately, many technological alternatives for the treatment of wastewater and drinking water for human consumption have been proposed, among them the advanced oxidative processes (AOPs) have gained acceptance for the disinfection and decontamination of effluents. Treatments by advanced oxidative processes (AOPs) have shown good effectiveness in eliminating chemical and microbial contaminants in water. The main highlight of the (AOPs) is the in situ production of the highly reactive species, the hydroxyl radical (•OH), the superoxide radical (•O2-) and the sulfate radical (•SO4-) which can fragment organic pollutants and pathogens . These processes are based on electrogeneration of hydroxylic radicals (•OH), which can react non-selectively with organic pollutants until their complete removal. Radicals (•OH) have a high redox potential (2.8 eV/SHE) and are not selective, being able to attack organic compounds by four ways: hydrogen abstraction, combination or addition of radicals and electron transfer. In this work, a pilot plant and a reactor were built for the electrochemical treatment of anodic oxidation in wastewater from the petroleum industry, textile industries, pharmaceuticals and pesticides, disinfection of water with potability potential as a substitute for chlorine that can be a remediation alternative with low cost of assembly, installation and energy consumption, solar energy sources can be used. The results of this research clearly reveal that electrochemical oxidation - anodic oxidation used on a pilot plant scale is efficient and can be used in conjunction with other wastewater treatment techniques, as well as an alternative for disinfection of water with potability potential, without the use and storage of chlorine. The reactor proved to be efficient, and anodic electrodes of different materials can be applied according to the economic viability of the material. Like the reactor, the pilot plant can be used for other types of effluents, enabling further research and consequently increasing the variety of effluents that can be treated by the same equipment.

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  • EDILSON DO VALE JÚNIOR
  • Aplicação da tecnologia eletroquímica na mineralização e detecção de compostos orgânicos em efluentes sintéticos

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • ALINE MARIA SALES SOLANO
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • MARCO ANTONIO QUIROZ ALFARO
  • Data: 10/12/2021

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  • A aplicação de tecnologias eletroquímicas na remediação de águas residuais vem sido bastante estudada devido aos resultados promissores alcançados. Estas tecnologias baseiam-se principalmente na geração de espécies com alto poder de oxidação, que por sua vez são responsáveis pela degradação e mineralização de compostos orgânicos. Neste trabalho, estudou-se a aplicação de algumas dessas metodologias no tratamento de águas contaminadas sinteticamente, além da utilização de tecnolgias eletroanalíticas na detecção e quantificação desses compostos. Os resultados alcançados são apresentados em dois capítulos distintos. No primeiro capítulo, a peroxi-coagulação (PC) foi utllizada no tratamente de um efluente sintético do alaranjado de metila (MO), um corante azo, estudando os efeitos de diferentes parâmetros incluindo pH inicial, densidade de corrente (j), concentração inicial de corante e eletrólito suporte. Além disso, o desempenho da PC foi comparado a outros processos eletroquímicos avançados, em condições experimentais semelhantes. Os resultados indicam que o decaimento cinético do MO aumenta na seguinte ordem: eletrocoagulação (EC) < oxidação eletroquímica (EO) com H2O2 eletrogerado < PC < eletro-Fenton (EF). Este comportamento é atribuído ao caráter altamente oxidante dos radicais ●OH homogêneos gerados pelos processos EF e PC. O consumo energético foi de cerca de 0,06 kWh gCOD-1, 0,09 kWh gCOD-1, 0,7 kWh gCOD-1 e 0,1 kWh gCOD-1 foram alcançados para PC, EF, EO-H2O2 e EC, respectivamente. A PC surge assim como uma alternativa promissora e competitiva para a descontaminação de águas residuais. No segundo capítulo, a detecção, quantificação da p-benzoquinona (BQ) foi realizada pela técnica de voltametria de pulso diferencial (DPV) com sensor de filme de diamante, além da degradação da BQ por oxidação anódica. Uma série de experimentos de oxidação eletroquímica galvanostática com 130 mL de solução BQ foi realizado a fim de compreender o efeito da densidade de corrente, da concentração do poluente e do pH inicial utilizando diferentes eletrólitos com condutividade semelhante. As condições operacionais ideais foram alcançadas em 33,3 mA cm-2, 100 mg L-1 de BQ em pH 5,0 com Na2SO4 50 mM. Além disso, a evolução dos ácidos carboxílicos de cadeia curta desse teste foi acompanhada ao longo do tempo para sugerir uma possível rota de degradação. Demonstrando a eficiência da tecnologia eletroquímica na degradação e avaliação do tratamento.


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  • The application of electrochemical technologies in remediation of wastewater has been extensively studied due to the promising results achieved. These technologies are mainly based on the generation of species with high oxidation power, which in turn are responsible for the degradation and mineralization of organic compounds. In this work, the application of some of these methodologies in the treatment of synthetic contaminated water was studied, in addition to the use of electroanalytical technologies in the detection and quantification of these compounds. The results achieved are presented in two distinct chapters. In the first chapter, peroxycoagulation (PC) was used to treat a synthetic effluent of methyl orange (MO), an azo dye, studying the effects of different parameters including initial pH, current density (j), initial concentration of dye and electrolyte support. In addition, PC performance has been compared to other advanced electrochemical processes, under similar experimental conditions. The results indicate that the kinetic decay of the MO increases in the following order: electrocoagulation (EC) < electrochemical oxidation (EO) with electrogenerated H2O2 < PC < electro-Fenton (EF). This behavior is attributed to the highly oxidizing character of the homogeneous ●OH radicals generated by the EF and PC processes. Energy consumption was about 0.06 kWh gCOD-1, 0.09 kWh gCOD-1, 0.7 kWh gCOD-1 and 0.1 kWh gCOD-1 were achieved for PC, EF, EO-H2O2 and EC, respectively. PC thus appears as a promising and competitive alternative for the decontamination of wastewater. In the second chapter, the detection and quantification of p-benzoquinone (BQ) was performed using the differential pulse voltammetry (DPV) technique with a diamond film sensor, in addition to BQ degradation by anodic oxidation. A series of electrochemical galvanostatic oxidation experiments with 130 mL of BQ solution was carried out in order to understand the effect of current density, pollutant concentration and initial pH using different electrolytes with similar conductivity. The ideal operating conditions were achieved in 33.3 mA cm-2, 100 mg L-1 of BQ at pH 5.0 with 50 mM Na2SO4. In addition, the evolution of short-chain carboxylic acids in this test was followed over time to suggest a possible degradation route. Demonstrating the efficiency of electrochemical technology in the degradation and evaluation of treatment.

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  • CARLOS AUGUSTO CABRAL KRAMER
  • AVALIAÇÃO DA OXIDAÇÃO DA LIGNINA DO PSEUDOCAULE DA BANANEIRA CATALISADA POR CO3O4: UMA INVESTIGAÇÃO EXPERIMENTAL E  TEÓRICA DAS PROPRIEDADES DA LIGAÇÃO ΒO4 COM ABORDAGEM DFT, QTAIM E NCI 

  • Orientador : LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON DOS REIS ALBUQUERQUE
  • ANNE GABRIELLA DIAS SANTOS
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • SAULO GREGORY CARNEIRO FONSECA
  • ÁMISON RICK LOPES DA SILVA
  • Data: 13/12/2021

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    A lignina é uma macromolécula natural que, em geral, é formada pelas unidades aromáticas siringuila, guiacila e hidroxifenil (unidade S, G e H, respectivamente). A partir de sua estrutura é possível a obtenção de moléculas de alto valor agregado, entretanto, os processos esbarram na necessidade da quebra da ligação que une estas unidades aromáticas, a ligação βO4, que, em geral, exige condições agressivas sob altas temperaturas e pressões. Focando no desenvolvimento um método eficiente para oxidação da lignina, mas em condições brandas, experimentalmente foi estudada a oxidação da lignina de bananeira na presença de gás oxigênio atmosférico e Co3O4  como catalisador heterogêneo sob temperatura de 80°C e pressão ambiente. A concentração ideal do catalisador verificada foi de 1% (mol/mol), que após 54 horas de reação foi suficiente para a oxidação da estrutura. Na avalição pela modelagem computacional via DFT (do Inglês, Teoria do Funcional da Densidade) com uso do orbitais de fronteira de Kohn-Sham, observou-se que a oxidação altera abruptamente a topologia eletrônica, reduzindo a energia de ligação em βO4 para todos os modelos considerados e os torna mais reativos. Através do QTAIM (do Inglês, Teoria Quântica de Átomos em Moléculas) e NCI (do Inglês, Interações Não Covalentes), investigou-se as principais interações intramoleculares e suas propriedades relacionadas a ligação βO4. Foi observado que ligninas formadas por unidade G e S (com metoxilas ligadas à segunda unidade aromática) apresentam menor gap HOMO-LUMO e, portanto, são menos estáveis em comparação com os modelos que não possuem as metoxilas (unidades H). Assim, como possuem mais interações de caráter repulsivo e desestabilizador que tornam a ligação βO4 mais fraca, porém em algumas conformações específicas ligações de hidrogênio são formadas que fazem o efeito inverso. Isto permite concluir que Lignina derivadas de madeira de lei (hardwood), naturalmente, são mais reativas e possuem menor energia de dissociação da ligação βO4, em comparação às ligninas derivadas de madeira macia (softwood) e de biomassa de plantas herbáceas. Contudo, todos os tipos de lignina se tornam mais reativas e tem a ligação βO4 após a oxidação.


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  • Lignin is a natural macromolecule that, in general, is formed by the aromatic units S, G and H, depending on their origin. It is noteworthy that from its structure it is possible to obtain molecules of high added value, however, the processes come up against the need to break the bond that unites these aromatic units, the βO4 bond. This work, through computational modeling methods via DFT, QTAIM and NCI, investigated the main intramolecular interactions and their properties related to this bond. The stability was also evaluated, by evaluating the boundary orbitals, of these models and their oxidized equivalents. It can be seen that lignins that have methoxyl linked to the second aromatic unit, that is, the unit that performs the βO4 bond, perform interactions that are totally different from models that do not have them. For some specific conformations, hydrogen bonds between the gamma hydroxyl and the methoxyl of SUA were characterized and these are responsible for making the βO4 bond stronger. However, the methoxylated models are dominated by repulsive and destabilizing interactions that make their βO4 bonds, in general, 4.41% weaker than the models formed by H units that perform attractive and stabilizing dihydrogen interactions. The computational modeling used confirmed that lignins derived from more oxygenated monomers have a smaller HOMO-LUMO gap and, therefore, are less stable. In the developed study, the replacement of alpha hydroxyl by carbonyl (oxidation) was able to abruptly change the electronic topology, reducing the binding energy in βO4 for all models considered. Experimentally, an efficient oxidative method was developed, which was applied in the oxidation of banana organosolv lignin via atmospheric oxygen gas with an oxidizing agent in the presence of Co3O4 as a heterogeneous catalyst at a temperature of 80°C under ambient pressure. The ideal concentration of the catalyst verified was 1% (mol/mol), which after 54 hours of reaction was sufficient for the satisfactory oxidation of the structure, which was confirmed by FTIR analysis.

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  • KAROLINE NÓBREGA CELINO
  • Avaliação da viabilidade da glicerina como fase polar de uma emulsão de glicerina em olefina para perfuração de poços de petróleo.

  • Orientador : ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • FABIO PEREIRA FAGUNDES
  • FABÍOLA DIAS DA SILVA CURBELO
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • Data: 13/12/2021

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  • A perfuração em águas ultra-profundas apresenta uma série de dificuldades e especificidades, relacionadas à profundidade do poço, lâmina d’água, elevadas pressões e formações salinas encontradas nas bacias do pré-sal. Além disso, ainda há a necessidade de utilização de fluidos que se adequem às legislações ambientais para limpeza e descarte de cascalhos no mar. Diante dessas exigências, os fluidos de emulsão inversa, de salmoura em olefina, são promissores e têm sido extensivamente utilizados para essa aplicação. Esses fluidos precisam manter suas propriedades reológicas ao longo de toda perfuração, considerando ainda a variação de temperatura, de modo a minimizar a formação de hidratos, interação com zonas argilosas, interação com zonas
    salinas e danos à formação. A hipótese desta tese é que a substituição da salmoura pela glicerina pode promover manutenção das propriedades reológicas, assim como mitigar a interação com zonas argilosas e salinas, não potencializar a formação de hidratos e dar destino a um resíduo da produção do biodiesel.
    Para tal, no estudo preliminar, foram estudadas as características físico-químicas da fase dispersa e do meio contínuo para aplicação em um sistema emulsionado de glicerina em olefina. Diante das características iniciais, o sistema emulsionado foi aplicado como fluido de perfuração, utilizando os aditivos comerciais e comparando as respostas reológicas variando a temperatura. A interação com zonas salinas e argilosas foi investigada através da avaliação da interação da fase dispersa e do meio contínuo empregando plugs de argila e sal. Dentre os principais resultados, a glicerina obtida como subproduto do biodiesel foi compatível com os aditivos comerciais utilizados em fluidos de perfuração base salmoura em olefina, demonstrando viabilidade de aplicação
    imediata em fluidos de perfuração, diante da manutenção das propriedades reológicas, diminuição do volume de filtrado e menor reatividade frente a zonas salinas e zonas argilosas. Desse modo, a tese apresentou uma nova composição de fluido de perfuração em águas ultra-profundas, com potencial para minimizar danos à formação rochosa, através da utilização de um resíduo da indústria de produção do biodiesel, sem necessidade de tratamentos prévios.


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  • The drilling in ultra-deep waters presents a series of difficulties and specificities, related to the depth of the well, water depth, high pressures and salt
    formations found in the pre-salt basins. Moreover, there is still a need to use fluids in compliance to environmental legislation for cleaning and disposing of
    cuttings at sea. In this sense, inverted emulsion fluids, from brine in olefin, are favorable and have been used extensively for this application. The fluids need
    to maintain their rheological properties throughout the entire drilling, also considering the variation of temperature, in order to minimize the formation of
    hydrates, interaction with clayey areas, interaction with saline zones and damage to the formation. The hypothesis of this thesis is that the substitution of
    brine for glycerin can promote the maintenance of rheological properties, as well as mitigate the interaction with clay and salt zones, not potentiate the
    formation of hydrates and give a destination to a residue from the production of biodiesel. For this purpose, in the preliminary study, the physical-chemical
    characteristics of the dispersed phase and the continuous medium were studied for application in an emulsified system of glycerin in olefin. Keeping in mind
    the initial characteristics, the emulsified system was applied as a drilling fluid, using commercial additives and comparing the rheological responses varying
    the temperature. The interaction with saline and clay zones was investigated by assessing the interaction of the dispersed phase and the continuous medium
    using clay and salt plugs. Among the main results, the glycerin obtained as a by-product of biodiesel was compatible with the commercial additives used in
    drilling fluids based on brine in olefin, demonstrating the feasibility of immediate application in drilling fluids, given the maintenance of rheological
    properties, decreasing the volume of filtrate and less reactivity towards salt and clay areas. In this way, the thesis presented a new composition of drilling
    fluid in ultra-deep waters, with the potential to minimize damage to the rock formation, through the use of a residue from the biodiesel production industry,
    without the need for previous treatments.

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  • IZABELLE CRISTINA DA COSTA SOARES
  • Percepções teóricas e experimentais para degradar compostos orgânicos: condições experimentais, tecnologias e poluentes.

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE MARIA SALES SOLANO
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • ELIANE BEZERRA CAVALCANTI
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • Data: 13/12/2021

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  • A qualidade da água, assim como sua poluição, tem gerado grande inquietação na comunidade científica. Esta problemática tem sido acompanhada pelo crescente interesse público, gerando uma demanda política para legislar de forma mais rigorosa os limites de emissão e conteúdos de poluentes nas águas. Dentro deste contexto, tecnologias eletroquímicas de tratamento de água são altamente promissoras para remediação ambiental. Estas tecnologias baseiam-se no elevado poder de oxidação dos radicais hidroxila (•OH), que têm uma alta reatividade para oxidar compostos orgânicos presentes nos efluentes. Portanto, a presente tese, estudou a aplicação de diferentes Processos Eletroquímicos Oxidativos Avançados (PEOAs) para tratar soluções sintéticas contaminadas. Foi avaliada a influência de diferentes grupos funcionais na estrutura do corante por medidas potenciodinâmicas e por análises computacionais, que permitiram realizar estudos morfológicos nos orbitais de fronteira onde os elétrons são mais energéticos e, então, é realizada a transferência de elétrons para a superfície do eletrodo, que foi associada às medidas eletroquímicas. Além disso, os estudos teóricos foram usados para entender a eletrólise em massa, em termos de mineralização. Os corantes têxteis azos reativos Reactive Orange 16, Reactive Violeta 4, Reactive Red 228 e Reactive Black 5 foram escolhidos devido apresentarem a mesma estrutura de base molecular com diferentes grupos funcionais. No caso do capítulo 4 foram empregados tratamentos eletroquímicos e fotoeletroquímicos utilizando radiação UVA e solar. Uma solução contendo o herbicida Triclopyr foi tratada em  pH neutro por diferentes PEOAs. A comparação com os tratamentos eletro-Fenton revelou o papel crucial da reação foto-Fenton, uma vez que promoveu a produção de Fe(II) solúvel que favoreceu a remoção do pesticida. O complexo Fe(III)-EDDS (1:1) provou ser um catalisador de ferro eficiente para o tratamento do herbicida triclopir em pH neutro pelo processo PEF. Por fim, uma rota plausível para a degradação do herbicida catalisado por Fe(III)-EDDS por PEF e SPEF é finalmente proposta com base nos subprodutos detectados: três compostos heteroaromáticos e quatro N-alifáticos lineares, formamida e ácidos tartrônico e oxâmico. Os PEOAs estudados neste trabalho demonstraram ser tecnologias satisfatórias e sustentáveis para o tratamento de efluentes.


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  • Water quality, as well as its pollution, feared great concern in the scientific community. This problem has been accompanied by increasing public interest, generating a political demand to legislate more rigorously the limits of emission and content of pollutants in water. Within this context, electrochemical water treatment technologies are highly promising for environmental remediation. These technologies are based on no high oxidation power of two hydroxyl radicals (• OH), which has a high reativity to oxidize organic compost present in effluents. Therefore, at present, I study the application of different Advanced Oxidative Eletrochemical Processes (PEOAs) to treat contaminated synthetic solutions. It is endorsed by the influence of different functional groups in the core structure by potentiodynamic measurements and by computational analyzes, which will allow us to carry out morphological studies in front of orbit where the electrons are more energetic and, then, it has been carried out by transferring the electrons to the electrode surface. , which was associated with electrochemical measurements. Furthermore, the theoretical studies are used to understand electrolyte in mass, in terms of mineralization. The two corantees are reactive Orange 16, Reactive Violeta 4, Reactive Red 228 and Reactive Black 5 foram escolhidos which present the same molecular-based structure with different functional groups. No case of chapter 4 for eletrochemical and photoeletrochemical treatments using UVA and solar radiation. A solution containing or herbicide Triclopyr was treated at neutral pH by different PEOAs. In comparison with the eletro-Fenton treatments it revealed the crucial role of the photo-Fenton reaction, one time that it promoted the production of soluble Fe (II) that favors the removal of pesticides. The Fe (III) -EDDS (1: 1) complex provides an efficient ferrous catalyst for triclopyr herbicide treatment in neutral pH for the PEF process. Finally, a plausible rotation for the degradation of the herbicide catalyzed by Fe (III) -EDDS by PEF and SPEF is finally proposed based on the detected by-products: three heteroaromatic compost and four linear N-aliphatic, formamide and tarthronic and oxamic acids. The PEOAs studied in this work prove to be satisfactory and sustainable technologies for the treatment of effluents.

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  • KARLA CAROLINE DE FREITAS ARAÚJO
  • O uso do eletrodo de diamante dopado com boro (BDD) na produção eletroquímica de persulfato e como um sensor de composto orgânico durante a eletroanálise.

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • ALINE MARIA SALES SOLANO
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • ELIANE BEZERRA CAVALCANTI
  • Data: 22/12/2021

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  • A oxidação de contaminantes orgânicos via radicais sulfato eletrogerados com eletrodo de diamante dopado com boro é uma técnica eletroquímica eficiente que vem ganhando cada vez mais espaço e aplicações no campo da pesquisa. O presente trabalho consiste na utilização de eletrodos BDD, de diferentes tamanhos e propriedades, para a produção de persulfato durante a eletrossíntese. Uma das etapas da pesquisa foi a análise do persulfato, antes de sua aplicação em compostos orgânicos, com o objetivo de estudar a meia-vida do oxidante e seu potencial de armazenamento / armazenamento, sob diferentes condições, e com isso definir em quantos dias o o persulfato mantém a capacidade de oxidar compostos orgânicos selecionados. Os compostos escolhidos foram a laranja de metila e a pquinona, aos quais foram adicionadas as soluções de persulfato eletrogeradas armazenadas. A degradação desses compostos foi acompanhada pelo uso de um sensor BDD durante a eletroanálise.


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  • Oxidation of organic contaminants via sulfate radicals electrogenerated with boron-doped diamond electrode is an efficient electrochemical technique that is gaining more and more space and applications in the research field. The present work consists of the use of BDD electrodes, of different sizes and properties, for the production of persulfate during electrosynthesis. One of the stages of the research was the analysis of persulfate, before its application in organic compounds, with the objective of studying the oxidant's half-life and its potential for storage / storage, under different conditions, and with that define how many days the persulfate maintains the ability to oxidize selected organic compounds. The compounds chosen were methyl orange and pquinone, to which were added the electrogenerated persulfate solutions that were stored. The degradation of these compounds was accompanied by the use of a BDD sensor during electroanalysis.

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  • JEFFERSON ANDREY LOPES MATIAS
  • A QUÍMICA DE MATERIAIS APLICADA EM NANOCOMPÓSITOS RICOS EM COBALTITA DE BISMUTO COM ESTRUTURA CRISTALINA DE SILENITA.


  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • JOAO BOSCO LUCENA DE OLIVEIRA
  • ADEMIR OLIVEIRA DA SILVA
  • SAULO GREGORY CARNEIRO FONSECA
  • ISAAC BARROS TAVARES DA SILVA
  • Data: 28/12/2021

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  •    

    O avanço científico constante está contribuindo para o surgimento de materiais multifuncionais, visando suprir a crescente demanda mundial por tecnologia. Em face disso, o estudo e desenvolvimento dos materiais está diretamente associado à compreensão da Química de Materiais. Nesse cenário, a presente tese tem como objetivo a aplicação dos quatro pilares da Química de Materiais (síntese, caracterização, propriedades e aplicações) na produção de um nanocompósito inorgânico rico em cobaltita de bismuto com estrutura cristalina de silenita ((Bi13Co11)Co2O40 - Co3O4) como candidato promissor para uso científico-tecnológico. Em um primeiro estudo, foram preparadas duas amostras policristalinas do nanocompósito usando os métodos de combustão e sol-gel, com tamanhos de grãos variando de 64,4 nm a 80 nm em todas as fases. A amostra de combustão apresentou difratograma com picos de silenita um pouco assimétricos, o que indicou a presença de silenita com alguma variação em sua estequiometria. A partir da susceptibilidade magnética, foi verificado que a amostra de combustão tem um grau de frustração magnética duas vezes maior que a amostra de sol-gel. Ambas as amostras apresentaram uma temperatura de Néel de 36 K para a fase secundária Co3O4 e uma histerese a 6 K. No entanto, nas medidas de M- T com campo magnético de 200 Oe, acima de 148 K, apenas a amostra de combustão apresentou um sinal superparamagnético, esse sinal muda para 70 K quando é aplicado um campo magnético de 600 Oe. Em um segundo trabalho, direcionado para aplicação do nanocompósito, foi relatado o processo de produção via rota de combustão e caracterização do pó de Silenita Co – Co3O4. A caracterização dielétrica do nanocompósito apresentou resultados significativos na banda X, com baixos valores de condutividade e tangente de perda na faixa de 6,0 GHz a 8,5 GHz, característica que permite sua aplicação como substrato de ressonadores. Diante disso, o nanocompósito foi aplicado como substrato em uma antena de microfita. As medidas do coeficiente de reflexão apresentaram boa concordância com as simulações, atingindo apenas 0,39% de erro na frequência de ressonância, validando as caracterizações morfológicas e dielétricas realizadas, conforme projeto da antena. Em uma terceira investigação, foram realizados a otimização da síntese do nanocompósito a partir de um planejamento experimental Box-Behnken e um estudo das propriedades estruturais, químicas e dielétricas foi realizado para as amostras sintetizadas por três diferentes tipos de combustíveis: ureia, glicina e etilenoglicol. Quinze amostras foram preparadas combinando etapas do método combustão e sol-gel em baixas temperaturas, para avaliar os efeitos do tipo de combustível, juntamente com a porcentagem de combustível e do pH inicial da reação na concentração de massa relativa da fase Silenita Co (% CoS) presente no nanocompósito. Experimentos de validação confirmaram o bom potencial preditivo do modelo quadrático proposto entre a resposta e as variáveis significativas, com a amostra de etilenoglicol apresentando a maior % CoS com 87,92%.


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  • The constant scientific advancement is contributing to multifunctional materials emergence, aiming to provide the growing worldwide technology demand. Thus, the study and development of materials is directly associated with the understanding of Materials Chemistry. In this scenario, this thesis aims to apply the four pillars of Materials Chemistry (synthesis, characterization, properties, and applications) in the production of an inorganic nanocomposite rich in bismuth cobaltite with a crystalline structure of sillenite (Sillenite Co - Co3O4) as a promising candidate for scientific-technological use. Initially, in a first work, two polycrystalline samples of the nanocomposite were prepared by combustion and sol-gel methods, with grain sizes ranging from 64.4 nm to 80 nm in all phases. The combustion sample displayed a diffractogram with slightly asymmetrical sillenite peaks, which indicated the presence of sillenite with some variation in its stoichiometry. From the magnetic susceptibility, it was verified that the combustion sample has a degree of magnetic frustration twice as high as the sol-gel sample. Both samples presented a Néel temperature of 36 K for the secondary phase Co3O4 and a hysteresis at 6 K. However, in the MT measurements with a magnetic field of 200 Oe, above 148 K, only the combustion sample presented a signal superparamagnetic, this signal changes to 70 K when a 600 Oe magnetic field is applied. In a second work, directed to the application of the nanocomposite, the production process via combustion route and characterization of Sillenite Co – Co3O4 powder was reported. The dielectric characterization of the nanocomposite presented significant results in the X-band, with low values of conductivity and loss tangent from 6.0 GHz to 8.5 GHz, a characteristic that allows its application as a substrate for resonators. Therefore, the nanocomposite was applied as a substrate in a microstrip antenna. The reflection coefficient measurements displayed good agreement with the simulations, reaching only 0.39% error in the resonance frequency, validating the morphological and dielectric characterizations performed, according to the antenna design. In a third investigation, optimization of the nanocomposite synthesis was carried out based on a Box-Behnken Design of Experiments and the study of structural, chemical, and dielectric properties were performed to the samples synthetized by three different types of fuel: urea, glycine, and ethylene glycol. A total of 15 samples were prepared by combining combustion and sol-gel method steps at low temperatures to evaluate the effects of fuel type, along with the percentage of fuel and initial pH of the reaction on the relative mass concentration of the Co Sillenite phase present in the nanocomposite. Validation experiments confirmed the good predictive potential of the proposed quadratic model between the response (% CoS) and the significant variables, with the ethylene glycol sample showing the highest % CoS, with 87.92%.

2020
Dissertações
1
  • ERNANI DIAS DA SILVA FILHO
  • Géis superparamagnéticos baseados em poliacrilamida e magnetita

  • Orientador : JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • Data: 03/02/2020

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  • Géis de poliacrilamida e magnetita são utilizados para várias aplicações devido suas propriedades magnéticas. A magnetita apresenta algumas vantagens como baixo custo de produção e baixa toxicidade. Sua obtenção em escala nanométrica proporciona seu uso em aplicações biomédicas e tecnológicas como hipertermia, liberação de fármacos, tratamento de efluentes, separação magnética e abrasivos, entretanto, a dificuldade de aplicar essas nanopartículas é sua instabilidade termodinâmica relativa ao aumento de energia oriunda da sua relação área e volume e que tem tendência natural de agregar e crescer, perdendo assim suas propriedades. Em virtude disso, neste trabalho foram utilizados géis de poliacrilamida com concentrações para revestir e inibir a agregação das partículas de magnetita e ao mesmo tempo obtê-las em escala nanométrica. A formação de nanopartículas de magnetita e suas propriedades foram investigadas por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (IRTF), difração de raios X (DRX), magnetômetro de amostra vibrante (MAV), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e reologia. Os géis mostram no IRTF que o principal grupo funcional da poliacrilamida (PAM) - (amida I e amida II) - apareceu nas três amostras de géis sintetizados com magnetita. Através da técnica de refinamento estrutural pelo método de Rietveld, foi observado um tamanho médio de diâmetros variando de 12 a 16,3 nm. Micrografias MEV mostram que os géis possuem morfologia rugosa sem a presença da magnetita e esféricas após sua formação. As medidas de reologia mostraram que a viscosidade está diminuindo com a taxa de cisalhamento e tem um comportamento de um fluído não newtoniano. Medidas magnéticas mostram que a magnetização de saturação diminui com a porcentagem de poliacrilamida e mostra evidências de um comportamento superparamagnético. Através dos resultados obtidos foi possível observar que através do aumento da concentração e da viscosidade da poliacrilamida obtemos menores tamanhos de partículas de magnetita na sua rede polimérica, por isto, o método utilizado neste trabalho pode ser considerado uma alternativa promissora e de baixo custo para a produção de géis poliacrilamida com partículas de magnetita em escala nanométrica. 


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  • Polyacrylamide and magnetite gels are used for various applications due to their magnetic properties. Magnetite has some advantages such as low production cost and low toxicity. Such characteristics provide its use in biomedical and technological applications such as hyperthermia, drug release, effluent treatment, magnetic separation and abrasives. Thus, Superparamagnetic gels based on polyacrylamide and magnetite were synthesized by the in situ preparation of magnetite nanoparticles in physical polyacrylamide hydrogels (PAM) at different polymer concentrations. The formation of magnetite nanoparticles and their magnetic properties were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetometer (VSM), scanning electron microscopy (SEM) and Rheology. Gels show that the main functional group of PAM (amide I and amide II) appeared in the three samples of gels synthesized with magnetite. Through the structural refinement technique by the Rietveld method showed an average size of diameters ranging from 12-16.3 nm. SEM micrographs of the gel with Fe3O4 show that the materials have spherical structures. The Rheology measurements showed that the viscosity is decreasing with the shear rate and has a behavior of a non-Newtonian fluid. Magnetic measurements show that the saturation magnetization decreases with the percentage of polyacrylamide and show superparamagnetic behavior.

2
  • ELMAR DAMASCENO JUNIOR
  • Aplicação da paligorsquita na liberação pH-responsiva de fármacos tuberculostáticos

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • NEDJA SUELY FERNANDES
  • VERA R. LEOPOLDO CONSTANTINO
  • Data: 04/02/2020

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  • A tuberculose (TB) é a segunda maior causa de mortes ocasionadas por agravamento de uma infecção no mundo. Esse status é principalmente devido a problemas de eficácia terapêutica encontrados nos tratamentos existentes. A isoniazida (INH) e a rifampicina (RIF) são fármacos de primeira linha bastante eficazes no tratamento e na prevenção da TB. Entretanto, a administração desses medicamentos pode ocasionar efeitos colaterais graves, como neuropatia periférica, hepatotoxicidade, e hematotoxicidade, oriundos do uso prolongado dessas substâncias. Dessa forma, faz-se necessário a busca por novos sistemas de liberação para fármacos tuberculostáticos, de modo a evitar efeitos adversos indesejados, proteger o fármaco da degradação no trato gastrointestinal, aumentar a sua biodisponibilidade e, consequentemente, melhorar a sua eficácia terapêutica. O presente trabalho estudou a obtenção de sistemas pH-responsivos para INH e RIF, utilizando a paligorsquita (PAL) como nanocarreador, um material natural, abundante e de baixo custo. O processo de incorporação foi avaliado por meio de um planejamento fatorial, a fim de se investigar a influência de alguns fatores na adsorção dos fármacos. O experimento utilizando a concentração máxima (0,075 mg/mL para INH e 0,125 para RIF), menor massa de PAL (300 mg) e pH mais baixo (pH 2), foi o mais eficiente perante os demais experimentos realizados, resultando em uma maior dose de fármaco incorporado, equivalente a 12,93 mg/g de PAL para INH e 33,62 mg/g de PAL para RIF. Os resultados obtidos pelas técnicas de caracterização empregadas (FTIR, DRX, TG/DTG, DSC, Potencial Zeta, MEV e EDS) e pela aplicação de modelos cinéticos de adsorção, comprovaram, a incorporação dos fármacos no argilomineral e ajudaram a elucidar o mecanismo de interação entre os materiais. Por meio dos estudos de liberação in vitro realizados para a isoniazida, conseguiu-se constatar a eficácia do sistema pH- dependente obtido para o fármaco. Mais de 60% da dose foi liberada em meio intestinal (pH 6,8 e pH 7,4). O estudo cinético mostrou que o modelo de ordem zero foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais, indicando que a INH é liberada de forma prolongada a partir da paligorsquita. A tuberculose (TB) é a segunda maior causa de mortes ocasionadas por agravamento de uma infecção no mundo. Esse status é principalmente devido a problemas de eficácia terapêutica encontrados nos tratamentos existentes. A isoniazida (INH) e a rifampicina (RIF) são fármacos de primeira linha bastante eficazes no tratamento e na prevenção da TB. Entretanto, a administração desses medicamentos podem ocascionar efeitos colaterais graves, como neuropatia periférica, hepatotoxicidade, hematotoxicidade e outros efeitos adversos oriundos do uso prolongado dessas substâncias, podendo resultar em descontinuação do tratamento. Dessa forma, faz-se necessário a busca por novos sistemas de liberação para fármacos tuberculostáticos, de modo a evitar efeitos adversos indesejados, proteger o fármaco da degradação no trato gastrointestinal, aumentar a sua biodisponibilidade e, consequentemente, melhorar a sua eficácia terapêutica. O presente trabalho estudou a obtenção de sistemas pH-responsivos para INH e RIF, utilizando a paligorsquita (PAL) como nanocarreador, um material natural, abundante e de baixo custo. O processo de incorporação foi avaliado por meio de um planejamento fatorial, a fim de se investigar a influência de alguns fatores na adsorção dos fármacos. O experimento utilizando a concentração máxima (0,075 mg/mL para INH e 0,125 para RIF), menor massa de PAL (300 mg) e pH mais baixo (pH 2), foi o mais eficiente perante os demais experimentos realizados, resultando em uma maior dose de fármaco incorporado, equivalente a 12,93 mg/g de PAL para INH e 33,62 mg/g de PAL para RIF. Os resultados obtidos pelas técnicas de caracterização empregadas (FTIR, DRX, TG/DTG, DSC, Potencial Zeta, MEV e EDS) e pela aplicação de modelos cinéticos e isotermas de adsorção comprovaram a incorporação dos fármacos no argilomineral e ajudaram a elucidar o mecanismo de interação entre os materiais. Por meio dos estudos de liberação in vitro realizados para a isoniazida, conseguiu-se comprovar a eficácia do sistema pH-dependente obtido para o fármaco. Mais de 60% da dose foi liberada em meio intestinal (pH 6,8 e pH 7,4). O estudo cinético mostrou que o modelo de ordem zero foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais, indicando que a INH é liberada de forma prolongada a partir da paligorsquita.


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  • Tuberculosis (TB) is the second leading cause of death from worsening infection worldwide. This status is mainly due to therapeutic efficacy problems encountered in existing treatments. Isoniazid (INH) and rifampicin (RIF) are very effective first-line drugs in the treatment and prevention of TB. However, administration of these drugs may cause serious side effects such as peripheral neuropathy, hepatotoxicity, hematotoxicity and other adverse effects from prolonged use of these substances, which may result in discontinuation of treatment. Thus, it is necessary to search for new delivery systems for tuberculostatic drugs, in order to avoid unwanted adverse effects, protect the drug from degradation in the gastrointestinal tract, increase its bioavailability and, consequently, improve its therapeutic efficacy. The present work studied the obtaining of pH-responsive systems for INH and RIF, using palygorskite (PAL) as nanocarrier, a natural, abundant and low cost material. The incorporation process was evaluated through a factorial design in order to investigate the influence of some factors on drug adsorption. The experiment using the maximum concentration (0.075 mg / mL for INH and 0.125 for RIF), lower PAL mass (300 mg) and lower pH (pH 2) was the most efficient compared to the other experiments performed, resulting in a higher concentration. incorporated drug dose equivalent to 12.93 mg / g PAL for INH and 33.62 mg / g PAL for RIF. The results obtained by the characterization techniques employed (FTIR, XRD, TG/DTG, DSC, Zeta Potential, SEM and EDS) and by the application of kinetic models and adsorption isotherms confirmed the incorporation of the drugs in the clay mineral and helped to elucidate the mechanism of interaction between materials. Through in vitro release studies performed for isoniazid, it was possible to prove the efficacy of the pH-dependent system obtained for the drug. More than 60% of the dose was released into the intestinal medium (pH 6.8 and pH 7.4). The kinetic study showed that the zero-order model was the best fit to the experimental data, indicating that INH is released at a long time from the palygorskite.

3
  • LAMARA MACIEL DOS SANTOS
  • SÍNTESE DE ZEÓLITA A SEM GERAÇÃO DE RESÍDUOS: AVALIAÇÃO DOS PARÂMETROS REACIONAIS PARA UMA ROTA ECO-FRIENDLY

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • FABIO GARCIA PENHA
  • MARIELE IARA SOARES DE MELLO
  • Data: 10/02/2020

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  • Existe um grande consumo de zeólitas sintéticas no mundo e a zeólita A tem sido a mais utilizada devido à sua versatilidade, sendo empregada como adsorvente, aditivo de detergente, de ração animal e na agricultura. No entanto, sua rota de síntese hidrotérmica não atende aos critérios de sustentabilidade e redução de resíduos. Desta forma, amostras de zeólita do tipo A foram sintetizadas a partir de um planejamento experimental, visando otimizar o processo de síntese e, avaliar o efeito do tempo de cristalização e das razões molares NaOH/SiO 2 e H 2 O/SiO 2 . Adicionalmente, também foi estudada a reutilização da água-mãe alcalina separada durante a filtração. Uma quantidade significativa de resíduo de água-mãe é gerada na preparação de materiais zeolíticos. A reutilização é proposta como a melhor solução para lidar com esses resíduos químicos. Como resultado, foi possível otimizar o processo de síntese para obtenção de cristais de zeólita A, com morfologia e cristalinidade adequados, em 79 min e com redução de 50% do teor de hidróxido de sódio e de água no gel de síntese. Cristais de zeólita A com elevado grau de cristalinidade também puderam ser obtidos em 1h a 100 °C reutilizando a água-mãe. Os materiais foram caracterizados por difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura.


  • Mostrar Abstract
  • There is a huge consumption of synthetic zeolites in the world and zeolite A has been the most used due to its versatility, being used as adsorbent, detergent additive, animal feed and agriculture. However, its route of hydrothermal synthesis does not meet the criteria of sustainability and reduction of residues. Thus, type A zeolite samples were synthesized from an experimental design, aiming to optimize the synthesis process and to evaluate the effect of crystallization time and NaOH/SiO2 and H 2 O/SiO 2 ratios. Additionally, the reuse of separated alkaline mother liquor during filtration was also studied. Significant amount of mother liquor waste is generated in the preparation of zeolitic materials. Recycling is proposed as the best solution for handling such chemical wastes. As a result, it was possible to optimize the synthesis process to obtain crystals of zeolite A, with adequate morphology and crystallinity, in 79 minutes and with a 50% reduction of water and sodium hydroxide content in the synthesis gel. Zeolite A crystals with high crystallinity could also be obtained within 60 min at 100 °C by reusing the mother liquor. The materials were characterized by powder X-ray diffraction and scanning electron microscopy.

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  • RENATO DANTAS LUZ PEIXOTO
  • AVALIAÇÃO DO POTENCIAL E DESEMPENHO DE CARBONATO ASSIMÉTRICO E ÉSTERES DE BABAÇU COMO BASE ORGÂNICA EM FLUIDOS DE PERFURAÇÃO NÃO AQUOSOS.

  • Orientador : LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANNE GABRIELLA DIAS SANTOS
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MARCUS VINICIUS GOMES PAIXÃO
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • TATIANA DE CAMPOS BICUDO
  • Data: 19/02/2020

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  • Baixa toxicidade e elevada biodegradabilidade são responsáveis pela inclusão dos fluidos à base de éster vegetal como uma alternativa ambientalmente correta para a perfuração de poços petrolíferos, conforme regulamentam os órgãos ambientais. No entanto, as suas propriedades físico-químicas resultam em aplicações limitadas, tornando-se necessária a busca por uma fonte de éster mais confiável tecnicamente e com alto desempenho para ser usado como base orgânica. Nesse contexto, os carbonatos assimétricos provenientes da transesterificação de decan-1-ol com o carbonato de dimetila foram sintetizados e testados como potenciais substitutos, uma vez que são estruturalmente semelhantes aos ésteres vegetais e se apresentam como uma alternativa viável com diversas vantagens, tais como maior estabilidade termo oxidativa e compatibilidade com elastômeros. Além disso, os produtos formados durante sua hidrólise não são prejudiciais às propriedades reológicas dos fluidos. Os ésteres de babaçu foram também sintetizados e testados neste trabalho para comparação. Os espectros de absorção na região do infravermelho dos materiais sintetizados forneceram características pertinentes aos carbonatos e ésteres. Uma banda forte do grupo carbonila e a presença de uma absorção intensa do estiramento CꟷO. As análises de cromatografia gasosa e ressonância magnética nuclear de hidrogênio confirmaram a síntese dos produtos obtidos. Os valores baixos no ponto de fluidez e viscosidade cinemática permitiram o uso destes na formulação de fluidos de base sintética, os quais provavelmente não congelarão em regiões próximas ao Blowout Preventer durante as perfurações em águas profundas. Os valores elevados de pontos de fulgor obtidos indicam que o armazenamento e uso destes materiais são considerados seguros. O desempenho dos fluidos, avaliado a partir de parâmetros reológicos, estabilidade elétrica e filtrado, mostrou que o fluido a base de carbonato assimétrico apresentou desempenho superior àquele formulado com ésteres de babaçu, representando uma alternativa real para a aplicação em fluidos de base sintética.


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  • Low toxicity and considerable biodegradability are responsible by the inclusion of vegetable esters-based fluids as an altern ative environmentally correct for oil wells drilling, according to environmental agencies regulations. However, the physicochemical properties of the fatty esters result in limited applications in synthetic base fluids. The use of unsymmetrical carbonates can be considered a viable alternative, as they present several advantages over esters, such as greater thermal oxidative stability and compatibility with various elastomers. In addition, the products formed during its hydrolysis are not detrimental to rh eological properties of fluids. Additionally, they tend to have high biodegradability, since they are structurally similar to vegetable esters. Thus, the aim of this work is to synthesize unsymmetrical carbonates by the reaction between decan-1-ol and dimethyl carbonate using KOH as catalyst, and to evaluate the potential of asymmetrical carbonates as organic base in non aqueous drilling fluids. The employment of babassu esters served as a comparative for the work. The infrared spectrum provided the structural information presenting the two most important characteristics in the asymmetrical carbonates spectrum, the strong band of the carbonyl group (C═O), which appears at 1749 cm-1, and the presence of intense absorption at 1261 cm-1 of the CꟷO stretch. Due to the low pour point (−4.5 °C), fluids formulated with this organic compound probably will not freeze in the regions near the Blowout Preventer during deepwater drilling. Transport, storage and use is safe as it has a high flash point (128 °C). The relatively low kinematic viscosity (3.2 cSt) revealed this compound as promising in the formulation of non-aqueous fluids. The fluid performance, evaluated by laboratory tests (rheological parameters, electrical stability and filtrate), showed that this carbonate represents a real alternative for application in invert emulsion fluids in substitution to other organic bases. Thus, limitations on the use of ester-based drilling fluids can be suppressed by employing asymmetric carbonates as continuous phase.

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  • ADRIANA PERPETUA FIGUEIREDO PAULISTA
  • SÍNTESE DA LIGA Fe-Co PELO MÉTODO DE ESFERAS HÍBRIDAS UTILIZANDO CARBOXIMETILCELULOSE COMO DIRECIONADOR E SUA APLICAÇÃO EM CATÁLISE

  • Orientador : TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO JOSÉ VOLPI EUSÉBIO DE OLIVEIRA
  • JOÃO MARIA SOARES
  • RÔMULO BATISTA VIEIRA
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • Data: 28/02/2020

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  • Esferas híbridas são comprovadamente um método eficiente na síntese da liga Fe-Co. O precursor orgânico à base de carboximetilcelulose (CMC) foi adicionado gota a gota a uma solução contendo Fe3+ e Co2+, levando à formação das esferas híbridas a partir da complexação dos cátions metálicos com os radicais presentes no biopolímero (processo de reticulação). As esferas híbridas foram calcinadas em atmosfera de ar, levando à formação de óxido à base de Fe e Co. Logo após, foi reduzido com fluxo de H2 para formar a liga FeCo. A liga foi aplicada na reação de desidrogenação do etilbenzeno na produção de estireno (produto de alto valor agregado). Para caracterizar os materiais obtidos, foram utilizadas espectroscopia no infravermelho (FTIR), difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TG), magnetometria e cromatografia gasosa (GC). O FTIR confirma o mecanismo de complexação entre íons metálicos e CMC e a oxidação completa do biopolímero após a calcinação. Os difratogramas demonstram a formação da liga FeCo após a redução sob atmosfera de H2. A TG indica a temperatura mínima na qual a liga é oxidada, confirmando a resistência química da liga de FeCo contra a atmosfera oxidante. As curvas de histerese magnética confirmam a natureza ferromagnética da liga de FeCo. A reação de desidrogenação do etilbenzeno foi seletiva para a formação de estireno na presença da liga FeCo, confirmando as interessantes propriedades dos catalisadores à base de ferro para reações de desidrogenação.


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  • Hybrid spheres is confirmed to be an efficient method in the synthesis of Fe-Co alloy. The carboxymethylcellulose-based organic precursor (CMC) was added dropwise to a solution containing Fe3+ and Co2+ , leading to the formation of the hybrid spheres from the complexation of the metal cations with the radicals present in the biopolymer (cross-linking process). The hybrid spheres were calcined in air atmosphere leading to the formation of Fe and Co based oxide. After, it was reduced with H2 flow to form the FeCo alloy. The alloy was applied in the ethylbenzene dehydrogenation reaction to styrene production (high added value product). In order to characterize the obtained materials, it was used the infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TG), magnetometry and gas chromatography (GC). FTIR confirms the complexation mechanism between metal ions and CMC and the complete oxidation of the biopolymer after calcination. The diffractograms confirm the formation of the FeCo alloy after reduction under H2 atmosphere. TG indicates the minimum temperature at which the alloy is oxidized, confirming the chemical resistance of the FeCo alloy against the oxidizing atmosphere. The magnetic hysteresis curves confirm the ferromagnetic nature of the FeCo alloy. The ethylbenzene dehydrogenation reaction was selective for the formation of styrene in the presence of the FeCo alloy, confirming the interesting properties of the iron-based catalysts for dehydrogenation reactions.

6
  • FRANCILENE RUFINO DE LIRA
  •  Síntese de um Eletrólito Polimérico Sólido em Forma de Membrana Autossustentável - Alginato de Sódio e Perclorato de Lítio.

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MARIA GORETTE CAVALCANTE
  • ULISANDRA RIBEIRO DE LIMA
  • Data: 10/03/2020

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  • Membranas autossustentáveis foram sintetizadas baseadas em um eletrólito polimérico sólido (EPS), tendo como matriz hospedeira o alginato de sódio (NaAlg) e como agente dopante o perclorato de lítio (LiClO_4) em diferentes volumes (1, 3, 5 e 7 mL). As membranas foram obtidas utilizando o método de síntese sol-gel e, então, caracterizadas por DRX, FTIR-ATR, MEV, TG/DTG e DSC. Nos difratogramas observa-se que o comportamento amorfo da membrana de alginato de sódio puro predomina nas membranas com o sal. Nos espectros de FTIR-ATR não foi observado deslocamento das bandas, no entanto, as interações físicas entre as cadeias poliméricas e os íons do sal são confirmadas pela variação da área de duas bandas caracterizadas como bandas marcadoras. As imagens morfológicas obtidas por MEV mostraram que todas as membranas, com exceção da AlgL1, apresentam superfícies heterogêneas com aglomerados de diferentes formatos e tamanhos, evidenciando a presença do sal na matriz polimérica. As curvas TG/DTG mostraram o comportamento térmico das membranas evidenciando que o sal não interfere na decomposição do polímero. No entanto, o sal se decompõe em temperaturas menores à medida que se aumenta a sua concentração no eletrólito. Realizou-se, a partir dos dados TG/DTG, um estudo cinético da decomposição térmica das membranas, utilizando os métodos de Coats - Redfern (CR) e Horowitz – Metzger (HM), que sugerem uma cinética de primeira ordem. Obteve-se, então, o fator pré-exponencial A e os parâmetros térmicos de ativação, E*, ΔH*, ΔS* e ΔG*. Através das curvas de DSC observa-se que ocorrem dois eventos exotérmicos sendo o primeiro relacionado com a decomposição do polímero enquanto o segundo está relacionado com a decomposição do sal.

     


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  • Self-sustainable membranes were synthesized used in a solid polymer electrolyte (SPE), having as host matrix or sodium alginate  and as site doping or perforating agent  in different volumes (1, 3, 5 and 7 mL). The membranes were obtained using the sol-gel synthesis method and then characterized by XRD, FTIR-ATR, SEM, TG/DTG and DSC. The diffractograms showed that the amorphous behavior of the pure sodium alginate membrane predominates in the membranes with salt. In the FTIR-ATR spectra no band shifting was observed, however, the physical interactions between the polymeric chains and the salt ions are confirmed by the variation of the area of two bands characterized as marker bands. As morphological images applied by SEM, which show all membranes except AlgL1, show heterogeneous surfaces with clusters of different shapes and sizes, evidencing the presence of salt in the polymeric matrix. TG/DTG curves showed the thermal behavior of the membranes showing that salt does not interfere with polymer decomposition, however, the salt decomposes at lower temperatures as its concentration in the electrolyte increases. From the TG/DTG data, a kinetic study of the thermal decomposition of the membranes was performed using the Coats - Redfern (CR) and Horowitz - Metzger (HM) methods, which suggest first order kinetics. The pre-exponential factor A and the thermal activation parameters, E*, ΔH*, ΔS* and ΔG* were obtained. Through the DSC curves it is observed that two exothermic events occur, the first related to the decomposition of the polymer while the second related to the decomposition of the salt.

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  • MATEUS COSTA MEDEIROS
  • Obtenção De Produtos De Alto Valor Agregado A Partir Do Líquido Técnico Da Casca De Castanha De Caju Usando Oxidação Eletroquímica Com Ânodos Ativo E Inativo

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • MARCO ANTONIO QUIROZ ALFARO
  • Data: 13/03/2020

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  • A síntese eletro-orgânica está passando por um renascimento devido às tremendas contribuições de vários materiais eletrocatalíticos, bem como ao uso da corrente elétrica como um reagente barato e adequado para conduzir as transformações eletrossintéticas, evitando o uso de agentes oxidantes ou redutores. Consequentemente, a eletrossíntese tem um impacto significativo devido a suas vantagens como versatilidade, compatibilidade ambiental (possibilidade de recuperar e reciclar substratos não convertidos), automação (ligar ou desligar corrente elétrica), segurança inerente e potencial custo-benefício, entre outros. Neste contexto, o mecanismo de síntese eletroquímica, depende da natureza do material eletródico utilizado, ou seja, as espécies formadas dependem do ânodo ou cátodo usado. Os eletrodos diamante dopado com boro (BDD), pertence à classe de ânodos inativos que levam a combustão da matéria orgânica, produzindo poucos intermediários e baixa seletividade na reação. Entretanto, os ânodos dimensionalmente estáveis (DSA) pertencem a classe de ânodos ativos que são caraterizados em produzirem diversos intermediários e ter reações seletivas. Portanto, neste trabalho, avaliou-se o desempenho do BDD e o DSA (Ti/RuO2IrO2TiO2) na eletro-oxidação do liquido da castanha de caju (LCC), para favorecer sua conversão em produtos de alto valor agregado, como ácidos carboxílicos. A evolução de cinco ácidos carboxílicos foi acompanhada ao longo do tempo para três diferentes densidades de corrente, usando 0,10% e 0,01% de LCC em NaOH 1,00 mol L-1 para o BDD e DSA respectivamente. A 70 mA cm-2, o aumento mais notório nas concentrações de ácidos orgânicos ocorreu durante as duas últimas horas, alcançando conversões eletroquímicas de 4,1 e 7,8 % para os ácidos acético e oxálico, respectivamente para o ânodo de BDD, já no DSA a conversão foi mais seletiva, produzindo somente ácido acético com rendimento de 11,7% em 30 minutos de eletrólise.


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  • Electro-organic synthesis is undergoing a renaissance due to the tremendous contributions of various electrocatalytic materials, as well as the use of electrical current as a cheap and suitable reagent to conduct electrosynthetic transformations, avoiding the use of oxidizing or reducing agents. Consequently, electrosynthesis has a significant impact due to its advantages such as versatility, environmental compatibility (possibility to recover and recycle unconverted substrates), automation (turning on or off electric current), inherent safety and potential cost-benefit, among others. In this context, the electrochemical synthesis mechanism depends on the nature of the electrode material used, that is, the species formed depend on the anode or cathode used. Boron-doped diamond (BDD) electrodes belong to the class of inactive anodes that lead to the combustion of organic matter, producing few intermediates and low selectivity in the reaction. However, dimensionally stable anodes (DSA) belong to the class of active anodes that are characterized in producing different intermediates and having selective reactions. Therefore, in this work, the performance of BDD and DSA (Ti/RuO2IrO2TiO2) in the electro-oxidation of cashew nut shell liquid (CNSL) was evaluated, in order to favor its conversion into products with high added value, such as carboxylic acids. The evolution of five carboxylic acids was followed over time for three different current densities, using 0.10% and 0.01% LCC in NaOH 1.00 mol L-1 for BDD and DSA respectively. At 70 mA cm-2, the most notable increase in organic acid concentrations occurred during the last two hours, reaching electrochemical conversions of 4.1 and 7.8% for acetic and oxalic acids, respectively for BDD anode, already in DSA the conversion was more selective, producing only acetic acid with a yield of 11.7% in 30 minutes of electrolysis.

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  • THIAGO JACKSON TORRES CRUZ
  •  SÍNTESE DE ZEÓLITA LTA UTILIZANDO RESÍDUOS DE CINZAS LEVES DE CARVÃO

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO GARCIA PENHA
  • MARIELE IARA SOARES DE MELLO
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • Data: 28/08/2020

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    O carvão mineral é um combustível fóssil sólido que no processo de queima gera grandes volumes de resíduo. Por se tratar de um resíduo que contém metais pesados seu descarte em locais inapropriados causa grandes impactos ambientais. Com o objetivo de minimizar os problemas de gerenciamento do resíduo, utilizou-se este material no processo de síntese de zeólitas, que são materiais cristalinos porosos a base de aluminosilicatos. O resíduo usado como estudo foi fornecido pela SATC Criciúma – SC e apresenta em sua composição química 24,09% de Al2O3 e 54,25 % de SiO2.  Estudos de síntese utilizando cinzas leves de carvão com o objetivo de obter zeólita LTA foram realizados, tanto por meio hidrotérmico como fusão alcalina, e a combinação dos dois métodos, variando parâmetros como: tempo de cristalização, relação Na/T, ultrassonificação, temperatura de agitação do gel e temperatura de fusão alcalina do resíduo. Os resultados foram caracterizados por técnicas de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV-FEG).


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  • Mineral coal is a solid fossil fuel that, in the burning process, generates large volumes of waste. As it is a waste that contains heavy metals, its disposal in inappropriate places causes great environmental impacts. In order to minimize waste management problems, use this material in the zeolite reproduction process, which are the porous crystalline materials based on aluminosilicates. The residue used as a study was supplied by SATC Criciúma - SC and presents its chemical composition 24.09% Al2O3 and 54.25% SiO2. Studies of the use of coal ash with the objective of obtaining ATL were carried out, both by hydrothermal and alkaline fusion, and the combination of two methods, varying as: crystallization time, Na / T ratio, ultrasonification, gel agitation temperature and temperature alkaline melting process of the residue. The results were characterized by X-ray diffraction techniques (XRD) and scanning electron microscopy (SEM-FEG).

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  • WILLAME GOMES DA SILVA BATISTA
  • Avaliação da Resina Poliéster como material alternativo para aplicação em operação de Tamponamento e Abandono de Poços de Petróleo.

  • Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • PAULO HENRIQUE SILVA SANTOS MOREIRA
  • RODRIGO CESAR SANTIAGO
  • Data: 10/09/2020

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  • Materiais alternativos à cimento Portland vem sendo extensivamente estudados recentemente para aplicação em operações de tampão e abandono em poços. Dentre esses materiais, as resinas termofixas tem se destacado por suas propriedades reológicas e mecânicas, sendo compatíveis com aplicação em poços de petróleo. Foram avaliados sistemas de resina contendo PET reaproveitado em sua composição, bem como a influência da montmorilonita e dolomita. As composições das resinas foram caracterizadas por infravermelho, com bandas características de monômeros de poliéster e estireno identificadas em todos os sistemas, mesmo com a adição do agente tixotrópico e do filler mineral. Foram realizados testes de resistência à compressão (RC), reologia e estabilidade sob sedimentação. A resina de poliéster pura apresentou um valor de RC acima de 90 MPa para todos os tempos de cura. Este resultado é 12 vezes superior ao mínimo exigido para operações de abandono (7 MPa). Todos os sistemas apresentaram comportamento newtoniano e a adição de 5% de dolomita diminuiu a viscosidade aparente. Os sistemas ótimos foram formulados com 0,1 montmorilonita e 5% de dolomita. Com base nos resultados apresentados, a resina de poliéster mostrou-se promissora para aplicação em operações de obstrução e abandono de poços de petróleo


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  • Alternative materials to portland cement have been extensively studied in recent years for application in oil well plug and abandonment operations. Among these materials, thermosetting resins have stood out due to their rheological and mechanical properties being compatible with the application in oil wells. Resin systems containing reused PET in their composition were evaluated, as well as the influence of montmorillonite and dolomite. The resin compositions were characterized using infrared, with characteristic bands of polyester and styrene monomers being identified in all systems, even with the addition of the thixotropic agent and mineral filler. Compressive strength (RC), rheology, and stability under sedimentation tests were performed. The pure polyester resin showed a RC value above 90 MPa for all curing times. This result is 12 times higher than the minimum required for abandonment operations (7 MPa). All systems presented Newtonian behavior and the addition of 5% dolomite decreased the apparent viscosity. The optimum systems was formulated with 0.1 montmorillonite and 5% dolomite. Based on the results presented, the polyester resin proved to be promising for application in operations of plug and abandonment of oil wells.

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  • JORDAN KERVEN PATRÍCIO DA SILVA
  • 2,3-Dicloro-6,7-dinitroquinoxalina como um quimiodosímetro para detecção de L-cisteína em meio aquoso

  • Orientador : FABRICIO GAVA MENEZES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • LIVIA NUNES CAVALCANTI
  • Tula Beck Bisol
  • Data: 05/10/2020

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  • Aminoácidos são espécies químicas altamente relevantes, atuando como blocos de construção para a síntese de proteínas, além de possuírem outras funções biológicas. A L-cisteína (Cys) é um aminoácido proteico essencial, destacando-se como parte de sítios catalíticos de enzimas, precursor da glutationa, além de outras funções. Por conta de sua relevância, a Cys tem sido um alvo para o desenvolvimento de sistemas moleculares capazes de detectá-la seletivamente. O presente trabalho faz uso do composto 2,3-dicloro-6,7-dinitroquinoxalina (DCDNQX) como uma quimiodosímetro para detecção de cisteína em solução aquosa a partir de reações de substituição nucleofílica aromática (SNAr). O DCDNQX foi sintetizado a partir de um protocolo em três etapas sintéticas sequenciais com bom rendimento global (65%). Foi verificado por espectroscopia UV-Vis que o DCDNQX reage preferencialmente com Cys frente outros aminoácidos selecionados (tirosina (Tyr), alanina (ala), lisina (Lys), histidina (His) e ácido glutâmico (Glu)) em solução de DMF-H2O 5:1 v/v, na presença de K2CO3. Tal comportamento se justifica pela alta nucleofilicidade do grupo tiolato em relação a fenóis e aminas em reações do tipo SNAr. A detecção seletiva de Cys a partir das suas reações com DCDNQX foi realizada com base na banda que surge em 275 nm, e o tempo de análise foi de 20 minutos. No momento, os produtos oriundos das reações de DCDNQX com Cys, nas condições estudadas, estão em fase de caracterização com vistas no entendimento completo do mecanismo de detecção do referido aminoácido.


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  • Amino acids are key species in several biological processes due their role as building block for the synthesis of proteins as well as other biological functions. L-cysteine is an essential proteic amino acid, an