PPGQ/CCET PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA INSTITUTO DE QUÍMICA Telefone/Ramal: (84) 3342-2323/136 https://posgraduacao.ufrn.br/ppgq
Dissertações/Teses

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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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.

6
  • 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

  • Mostrar Resumo
  • 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 CASSIA 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • ANDRÉ 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.


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  • 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.


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  • 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.


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  • 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

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  • 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.


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  • 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.

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

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  • 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 CÉSAR 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).

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  • 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 


  • Mostrar Abstract
  • 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 JOSE 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 JOSE 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. 


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  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
1
  • 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%.


  • Mostrar Abstract
  • 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. 


  • Mostrar Abstract
  • 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.

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  • 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.


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  • 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.

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  • 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 CÉSAR 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, and beside other functions, acts effectively in active site of enzymes and as glutathione precursor. Due its relevance, Cys has became an interesting target for the development pf molecular systems able to detect it. This work reports the use of 2,3-dichloro-6-7dinitroquinoxaline (DCDNQX) as a functional chemodosimeter for detection of Cys in aqueous solution based on nucleophilic aromatic substitution (SNAr). DCDNQX was synthetized in good overall yield (65%) via a sequential three-step protocol. UV-Vis spectroscopy analysis indicated that DCQNQX reacts selectively with Cys over other selected amino acids (tyrosine (Tyr), alanine (Ala), lysine (Lys), Histidine (His) and glutamic acid (Glu)) in DMF-H2O 5:1 v/v solution in the presence of K2CO3. This behavior is justified by the higher nucleophilicy of tiolate over phenols and amines in SNAr reactions. Selective sensing was based on the band at 275 nm that emerges in the reaction between DCDNQX and Cys after 20 minutes. At this moment, the products from reaction of DCQNQX and Cys are under characterization in attempt to understand the whole mechanisms involved in the detection of this relevant amino acid.

     

Teses
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  • ÁMISON RICK LOPES DA SILVA
  • Aplicação da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e da Teoria Quântica de Átomos e Moléculas (QTAIM) no entendimento de oxidação anódica de poluentes promovida pelo ânodo de diamante dopado com boro (BDD)

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ANDERSON DOS REIS ALBUQUERQUE
  • JOAO BOSCO LUCENA DE OLIVEIRA
  • DANIELA KARLA DE SOUZA XAVIER
  • SAULO GREGORY CARNEIRO FONSECA
  • Data: 31/01/2020

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  • Na eletroquímica ambiental existe um foco centrado na descontaminação de efluentes usando técnicas e materiais catalíticos que promovam a oxidação/mineralização da matéria orgânica presente no efluente. A eletroquímica aplicada a este contexto é um tratamento que se enquadra na química verde, pois evita o uso de reagentes agressivos ao meio ambiente. A complexidade química que envolve a oxidação das moléculas poluentes é estudada, na literatura, passo a passo na intenção de entender e melhorar os processos a nível molecular. Com o objetivo de entender melhor a nível molecular estes processos reacionais, estudos computacionais aplicados com colaborações das áreas de eletroquímica ambiental e química teórica para contribuir com literatura. De uso dos resultados das técnicas eletroanalíticas: voltametrias cíclicas (VC) e de pulso diferenciado (VPD), foram aplicadas no sistema com cafeína, eletrólito suporte de H2SO4 e ânodo de diamante dopado com boro (BDD). O perfil eletroanalítico apresentado para este sistema resultou em um pico oxidativo que caracteriza a oxidação da cafeína como uma oxidação direta, ou seja, um pico que ocorre antes do potencial de descarga da água, indicando que a oxidação da cafeína ocorre diretamente na superfície do BDD. A partir das informações fornecidas pelas medições experimentais de VC e VDP, um cluster da superfície do BDD foi construído computacionalmente para verificar as interações da cafeína com o eletrodo, obtendo parâmetros energéticos e pontos de interações pelos cálculos da Teoria do Funcional da Densidade (DFT), Teoria Quântica de Átomos em Moléculas (QTAIM) e da Função de Localização Eletrônica (ELF). De acordo com os resultados da análise energética, obtidos a partir do DFT, as geometrias mais e menos estáveis foram determinadas por energia de interação (IE). Os dados topológicos das geometrias de interações foram obtidos usando QTAIM e ELF para verificar as influências que ocorreram durante a interação e correlacioná-las à IE. Em um outro sistema que trata de oxidação anódica como um cenário mais ativo
    usando o BDD para mineralizar poluente, o Eriocromo Black T (EBT) em solução na presença de cátions Mg2+ e Ca2+. Eletro-oxidação feita em batelada e monitorando a descontaminação por meio de Demanda Química de Oxigênio (DQO) e Espectroscopia Ultravioleta e Visível (UV-VIS), o comportamento observado foi o inverso do relatado na literatura quando o tratamento utilizado foi eletro-fenton. Neste cenário, uso do DFT para obter as estruturas dos complexos formados entre EBT e os cátions, e posteriormente cálculos de QTAIM aplicados aos complexos, de maneira a analisar as ligações Metal-Ligante na estrutura dos complexos adultos formados. A densidade eletrônica nestas ligações revela a força dos complexos, de maneira que foi possível comparar a ordem de facilidade em sofrer a eletro-oxidação dentre os complexos formados, esta ordem de facilidade levou em consideração complexos com esfera de coordenação tri e hexavalente, para ambos os complexos de esferas de coordenação não houve alteração de resultados.


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  • In environmental electrochemistry, there is a centralized focus on effluent decontamination, using catalytic techniques and materials that promote the oxidation / mineralization of organic materials present in the effluent. Electrochemistry applied in this context is a treatment that fits green chemistry, as it avoids the use of aggressive reagents in the environment. The chemical complexity surrounding the oxidation of polluting molecules is studied step by step in order to understand and improve processes at the molecular level. One step further, as contributions from computational studies, apply to these molecular systems, have a complete character, because a literature is still considered poor in this collaboration of the fields of environmental electrochemistry and theoretical chemistry. To contribute to this focus and improve the literature, two systems have been studied. The first work, which composes these, deals with the evaluation of the result of an electroanalytical technique: cyclic voltammetry. Applied to caffeine using boron-doped diamond anode (BDD). The electroanalytical profile displayed for this system results in an oxidative peak, which presents a coffee oxidation as a direct oxidation, ie, a peak that occurs before the water discharge potential. Indicating that caffeine oxidation occurs directly on the surface of the BDD. From the information provided by the experimental measurements, a BDD surface cluster was computationally used to verify coffee-electrode interactions, obtaining thermodynamic parameters and geometric interactions by DFT, QTAIM and ELF (Electronic Location Function) calculations. According to the results of the energy analysis, obtained from the DFT, as more and less stable geometries were used thermodynamically. Topological data of interaction geometries were used using QTAIM and ELF to verify how influences occurred during an interaction and relationship to the interaction energy. The second work, which includes, deals with a more active scenario, an anodic oxidation using BDD to mineralize another pollutant, the Eriochrome Black T (EBT) in solution with Mg2+ and Ca2+ cations. The oxidation made in batch, monitoring the decontamination by COD and UV-VIS. The behavior observed was opposite to the related literature, when the treatment used was electro-fenton. In this scenario, use of DFT to obtain the complex structures formed between EBT and cations, and after qtaim calculations applied the complexes in order to analyze the Metal-binder bonding in the complexes structure. The electronic density in these bonds reveals the strength of the complexes. In order to compare the facility order in undergoing oxidation among the complexes formed, considering complex with the tri and hexavalent coordination sphere.

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  • LISZT YELTSIN COUTINHO MADRUGA
  • CARBOXIMETILAÇÃO DE KAPPA-CARRAGENANA PARA OBTENÇÃO DE NANOFIBRAS BIOCOMPATÍVEIS

  • Orientador : ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RODRIGO JOSÉ DE OLIVEIRA
  • CARLOS AUGUSTO GALVAO BARBOZA
  • ELITON SOUTO DE MEDEIROS
  • LEANDRO DE SANTIS FERREIRA
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • Data: 04/02/2020

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  • Modificações químicas de polissacarídeos são importantes rotas para aumentar, desenvolver ou mudar as propriedades destes polímeros. A sulfatação e carboximetilação de polissacarídeos tem despertado grande interesse, pois os polissacarídeos modificados apresentam uma variedade de atividades biológicas e crescente aplicação na produção de biomateriais. No entanto, os métodos de sulfatação geram resíduos tóxicos, devido ao uso de agentes sulfatantes fortemente hidrolíticos. Nesse estudo a kappa-carragenana (KC), um polímero naturalmente sulfatado, foi modificada por reação de carboximetilação com o ácido monocloroacético com o intuito de obter diferentes graus de substituição (DS). O DS foi calculado a partir do espectro de 1H RMN e variou de 0,8 a 1,6. A estrutura química da carboximetil-kappa-carragenana (CMKC) foi confirmada por espectroscopia na região do infravermelho (FT-IR) e Ressonância Magnética Nuclear (1H e 13C RMN). A modificação química aumentou a viscosidade relativa da KC em água e diminuiu a viscosidade relativa em solução salina. As CMKCs apresentaram maior absorção e retenção de umidade, bem como atividade antioxidante superior quando comparadas com KC. Nos testes de atividade antibacteriana em solução, as CMKCs com DS 0,8, 1,0 e 1,2 exibiram inibição de crescimento contra Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa. Sendo assim, com o intuito de aplicar em biomateriais o polímero sintetizado, foram formadas nanofibras através da técnica de electrospinning utilizando uma mistura em solução aquosa de poli(álcool vinílico) (PVA) e 25 a 75% de CMKC com DS 1,1 e posterior reticulação por temperatura. O processo de manufatura das fibras foi completamente isento de produção de resíduos tóxicos. As nanofibras foram caracterizadas através de FT-IR, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia fotoeletrônica de raios-X (XPS). A caracterização demonstrou a presença do grupo carboxilato e sulfato em todas as fibras, o que comprovou a presença da CMKC. Foram avaliados a citocompatibilidade, crescimento e adesão celular e diferenciação em osteoblastos utilizando células tronco derivadas de tecido adiposo humano (ADSC). Os resultados mostraram que as nanofibras com presença de CMKC são citocompatíveis e promovem um maior crescimento, adesão e diferenciação celular em osteoblastos. Ensaios de adesão e ativação plaquetária e coagulação sanguínea em contato com o material foram realizados com amostras de plasma e sangue humano. Atividade antibacteriana em solução e na superfície das nanofibras foram realizadas em 6 h e 24 h com cepas de Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa. Nanofibras com maior porcentagem de CMKC apresentaram atividade coagulante mais acentuada, bem como maior atividade antibacteriana em contato com a superfície. Mediante os dados obtidos, o biomaterial formado é um forte candidato para aplicação em curativos para ferimentos.


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  • Chemical modifications of polysaccharides are important routes to increase, develop or change the properties of these polymers. The sulfation and carboxymethylation of polysaccharides has attracted great interest, since the modified polysaccharides present a variety of biological activities and increasing application in the production of biomaterials. However, sulfation methods generate toxic waste due to the use of strongly hydrolytic sulfating agents. In this study kappa-carrageenan (KC), a naturally sulfated polymer, was modified by carboxymethylation reaction with monochloroacetic acid in order to obtain different degrees of substitution (DS). The DS was calculated from the 1H NMR spectra and ranged from 0.8 to 1.6. The chemical structure of carboxymethyl-kappa-carrageenan (CMKC) was characterized by infrared (FT-IR) and 1H and 13C NMR spectra, which confirmed carboxymethylation. The chemical modification increased the relative viscosity of KC in water and decreased the relative viscosity in saline solution. CMKCs showed higher moisture absorption and retention as well as superior antioxidant activity when compared to KC. In the tests for antibacterial activity in solution, CMKCs with DS 0.8, 1.0 and 1.2 exhibited growth inhibition against Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa. Thus, in order to apply to biomaterials the synthesized polymer, nanofibers were formed through the electrospinning technique using an aqueous solution blend of polyvinyl alcohol (PVA) and 25 to 75% CMKC with DS 1.1 and posterior cross-linking by temperature. The fiber manufacturing process was completely green, with no hazardous waste produced. The nanofibers were characterized by FT-IR, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The characterization showed the presence of the carboxylate and sulfate groups in all the fibers, which proved the presence of CMKC. Cytocompatibility, cell growth and adhesion and differentiation in osteoblasts through stem cells derived from human adipose tissue (ADSC) were evaluated. The results showed that nanofibers with CMKC are cytocompatible and promote increased cell growth, adhesion and differentiation in osteoblasts. Adhesion and platelet activation assays and blood coagulation in contact with the material were performed with plasma and human blood samples. Antibacterial activity in solution and on the surface of the nanofibers were performed at 6 h and 24 h with strains of Staphylococcus aureus, Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa. Nanofibers with higher percentage of CMKC have more pronounced coagulant activity, as well as higher antibacterial activity in contact with the surface. Based on the obtained data, the biomaterial formed is a strong candidate for application in wound dressings.

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  • LILIAN CAVALCANTE DA SILVA
  • DEVELOPMENT OF CHEMOSENSORS FOR IONS BASED ON QUINOXALINE AND QUERCETINE DERIVATIVES

  • Orientador : FABRICIO GAVA MENEZES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • RODRIGO CRISTIANO
  • SAVIO MOITA PINHEIRO
  • Data: 10/02/2020

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  • O desenvolvimento de sensores artificiais para detecção de analitos iônicos em solução tem atraído grande atenção para as áreas biológica e ambiental, dentre outras, em função da possibilidade de análises rápidas e de alta sensibilidade, através de procedimentos simples e de baixo custo. Esse trabalho dedicou-se à síntese, elucidação estrutural, e avaliação da capacidade de derivados de quinoxalina e quercetina na detecção de íons em solução aquosa. Em um primeiro trabalho, apresenta-se a síntese e caracterização espectroscópica de nove derivados de quinoxalina potencialmente aplicáveis como sensores para íons. Estes compostos foram obtidos por um procedimento do tipo one pot, com bons rendimentos (65-84%). A processo tem início com a oxidação do ácido L-ascórbico, seguido sua reação com dois equivalentes de o-fenilenodiamino para gerar o composto AAQX. Este último, por sua vez, é convertido nos produtos finais via formação de uma base de Schiff a partir da reação com aldeídos aromáticos. Dentre os nove compostos sintetizados, dois foram testados como quimiossensores. Foi verificado o produto final obtido a partir do benzaldeído se mostrou um quimiossensor cromogênico seletivo para o íon Cu2+ frente outros cátions em solução de metanol-água 4:1 v/v. Já um segundo composto, substituído por grupo nitro, apresentou resposta positiva na detecção de íons F- em DMSO e DMSO-água. Os mecanismos de ação destes quimiossensores foram propostos com base em dados espectroscópicos e teóricos. O segundo trabalho relata uma proposta multidisciplinar para aulas de química com base na capacidade de um complexo formado por Al3+ e o produto natural quercetina (QCT) para detecção de ânions F- em meio aquoso. A proposta se inicia com o fácil isolamento de Rutina a partir da raiz da planta Bredemeyera floribunda Willd, seguido de uma proposta sintética de hidrólise da substância isolada, obtendo-se a quercetina. Alternativamente, a rutina pode ser obtida comercialmente a preços bastantes módicos. A partir da quercetina obteve-se um complexo com Al3+ em uma estequiometria 2:1 (QCT:Al3+) que foi caracterizado e aplicado como quimiossensor para F- por meio de testes colorimétricos, UV-visível e fluorescência. O caráter multidisciplinar desse projeto envolve as áreas de produtos naturais, síntese, química dos complexos e cálculos teóricos, sendo, portanto, capaz de fornecer estímulos relevantes para o estudante de química em seus cursos de formação. Por fim, está sendo proposto um artigo de revisão centrado em derivados quinoxalínicos como quimiossensores cromogênicos e fluorogênicos para detecção de cátions.


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  • The development of artificial chemosensors for detection of ionic analytes has attracted great attention to biological and environmental fields due the possibility of fast and sensitive analysis via simple and low cost procedures. This work reports the synthesis, structural elucidation and evaluation of some quinoxaline and quercetin derivatives to detect ions in solution. Firstly, synthesis and characterization of nine novel polyfunctionalized quinoxaline potentially applied as chemosensors is presented. These compounds were obtained in good yilds (65-84%) via an one-pot procedure starting from oxidation of L-ascorbic acid followed by its reaction with two equivalents of o-phenylenediamine to afford the compound AAQX. This later reacts with aromatic aldehydes to provide a series of Schiff base as final products. Two compounds were selected to be evaluated as chemosensors. The product from reaction with benzaldehyde was verified as a selective chromogenic chemosensor for Cu2+ toward several pother cations in methanol-water 4:1 v/v. On the other hand, a nitrated compound was verified effect for detection of F- in DMSO and DMSO-water. Sensing mechanisms were proposed based in spectroscopic and theoretical data. In the second part, a multidisciplinary proposal for chemistry classes is presented. This approach is based in the ability of a coordination complex between quercetin and Al3+ to detect F- in aqueous medium. Initially, rutin is easily isolated from Bredemeyera floribunda Willd and then undergoes hydrolysis fo afford quercetin. Alternatively, rutin can be purchase at interesting price. A 2:1 coordination complex between quercetin and Al3+ (QCT2-Al3+) was characterized and applied as chromogenic and fluorogenic sensor for detection of F-. This project showed to be very interesting since it encompasses several areas, such as natural products, synthesis, organometallic chemistry and computational chemistry, leading to high stimulus for undergraduate students in chemistry courses. Lastly, a review article based on quinoxaline derivative as chromogenic and fluorogenic chemosensors for cation in solution is proposed.

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  • LAURA GABRIELA GURGEL DE CARVALHO
  • Ésteres de amido de amêndoa de manga: síntese, caracterização e estudo de aplicabilidade em filmes para embalagens de alimentos e sistemas de emulsão inversa

  • Orientador : ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIANO LINCOLN ALBUQUERQUE MATTOS
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MARCUS VINICIUS GOMES PAIXÃO
  • NÍVIA DO NASCIMENTO MARQUES
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • ROSSANA MARA DA SILVA MOREIRA THIRÉ
  • Data: 21/07/2020

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  •  Após o processamento industrial da manga, porções da fruta, como casca e caroço, são descartadas sem o devido aproveitamento. Cerca de 15% do peso da manga é devido ao caroço, a partir do qual é possível obter o amido. Nesse sentido, o uso do amido da manga para obtenção de insumos que agreguem valor a um rejeito da indústria é bastante promissor. Entretanto, apesar do amido ser um polímero vantajoso por ser biodegradável e obtido por uma fonte renovável, ele possui limitações para certas aplicações industriais. Nesse contexto, foi realizada a modificação química do amido da amêndoa de manga com laurato de vinila, com o objetivo de superar essas limitações. A obtenção do éster de amido foi confirmada por infravermelho (IV) e ressonância magnética nuclear (RMN). As condições de síntese utilizadas levaram à produção de laurato de amido com graus de substituição 2,4 (LA1) e 0,28 (LA2). O amido de amêndoa de manga apresentou cristalinidade do tipo A. Por outro lado, seus ésteres perderam o padrão de cristalinidade correspondente ao granulo, apresentando picos largos e dispersivos, correspondentes a um material amorfo. Diversas misturas de amido e laurato de amido foram utilizadas na preparação de filmes poliméricos, e suas propriedades mecânicas e físicas foram avaliadas. O laurato de amido com alto grau de substituição (LA1) não apresentou bons resultados em nenhum dos métodos utilizados na preparação de filmes. Por sua vez, o laurato de amido com baixo grau de substituição (LA2) apresentou resultados promissores. Os filmes das misturas de amido e laurato de amido, com concentração máxima de 15% para o LA2 (em relação ao amido), preparados por microfluidificação, apresentaram maior elongação na ruptura, maior opacidade, menor tensão na ruptura e menor módulo de Young que os filmes de amido puro. A etapa de microfluidificação foi determinante para a obtenção de filmes com baixos valores de permeabilidade ao vapor de água. Em uma segunda vertente de aplicabilidade, o LA1 (laurato de amido com grau de substituição 2,4), que não apresentou boas propriedades em filmes para embalagens de alimento, teve seu desempenho avaliado como modificador reológico em uma emulsão de salmoura em olefina, visando aplicação em fluidos de perfuração. Ao contrário do amido e do LA2, o LA1 apresentou boa solubilidade em olefina e propiciou aumento significativo de viscosidade na emulsão inversa utilizada como modelo.


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  • After the industrial mango processing, portions of the fruit, such as peel and seed, are discarded without proper use. About 15% of the weight of mango is due to the seed, from which it is possible to obtain starch. Thus, the use of mango starch to obtain inputs that add value to industrial waste is quite promising. However, although starch is an advantageous polymer because it is biodegradable and obtained from a renewable source, it has limitations for certain industrial applications. In this context, chemical modification of the mango almond starch with vinyl laurate was carried out, with the aim of overcoming these limitations. The production of the starch ester was confirmed by infrared (IV) and nuclear magnetic resonance (NMR). The applied synthesis conditions led to the production of starch laurate with degrees of substitution 2.4 (SL1) and 0.28 (SL2). Mango almond starch showed type A crystallinity. On the other hand, its esters lost the crystallinity pattern corresponding to the granule, presenting wide and dispersive peaks, corresponding to an amorphous material. Several mixtures of starch and starch laurate were used in the preparation of polymeric films, and their mechanical and physical properties were evaluated. Starch laurate with a high degree of substitution (SL1) did not show good results in any of the methods used in the preparation of films. In turn, starch laurate with a low degree of substitution (SL2) showed promising results. The films of starch and starch laurate mixtures, with a maximum concentration of 15% for SL2 (in relation to starch), prepared by microfluidization, showed greater elongation at break, greater opacity, lower stress at break and lower Young modulus than the pure starch films. The microfluidization step was decisive for obtaining films with low water vapor permeability values. In a second aspect of applicability, SL1 (starch laurate with degree of substitution 2.4), which did not present good properties in films for food packaging, had its performance evaluated as a rheological modifier in an emulsion of brine in olefin, aiming application in drilling fluids. Unlike starch and SL2, SL1 showed good solubility in olefin and provided a significant increase in viscosity in the reverse emulsion used as a model.

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  • MONICKARLA TEIXEIRA PEGADO DA SILVA
  • Síntese de nanocompósitos a base de Fe2SiO4-Fe7Co3 disperso na SBA-15: Aplicação como adsorvente e fotocatalisador magneticamente separável

  • Orientador : TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSÉ MARCOS SASAKI
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • VINÍCIUS PATRÍCIO DA SILVA CALDEIRA
  • Data: 22/07/2020

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  • O presente estudo descreve a síntese de um novo tipo de nanocompósito à base de Fe2SiO4-Fe7Co3 dispersos no material mesoporoso SBA-15 visando aplicar na adsorção de corantes e na degradação fotocatalítica do azul de metileno (AM) seguido por separação magnética. Os parâmetros estudados foram: a temperatura de redução e quantidade de hidrogênio usados na síntese e como estes afetavam nas propriedades físico-químicas da mistura óxido-liga a base de ferro e cobalto, bem como na capacidade de adsorção e fotodegradação do azul de metileno. Os materiais preparados foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), espectroscopia Mössbauer (MS), espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS), magnetometria de amostra vibrante (VSM), redução à temperatura programada (H2-TPR), adsorção e dessorção de N2 e Ar, microscopia eletrônica de Varredura (MEV-FEG) e Microscopia eletrônica de transmissão (TEM).  Os resultados de DRX, juntamente com os perfis de TPR confirmaram a formação dos nanocompósitos a base de Fe2SiO4-Fe7Co3 nas temperaturas entre 690 e 720 °C e nos fluxos entre 0,5 e 2% de H2. O aumento da temperatura de redução e o aumento do teor de H2 na mistura redutora propiciaram a formação de uma maior quantidade de liga em relação ao óxido segundo os dados obtidos pelo refinamento Rietveld. O DRX de baixo ângulo, as isotérmicas de N2 e as imagens TEM mostram a formação do suporte mesoporoso a base da SBA-15 com uma elevada área específica de 640 m/g². Porém, a área especifica e a estrutura mesoporosa da sílica foi levemente alterada (para 420 m/g²) após inserção do Fe e Co devido ao preenchimento parcial dos mesoporos pelo compósito. Para as amostras contendo os metais dispersos na SBA-15 pode existir uma interconexão entre os mesoporos segundo o estudo da varredura dos loop de histerese provenientes das isotermas de N2 e Ar acompanhado de modelos matemáticos. Os testes de adsorção confirmaram que o material reduzido a 700 °C usando 2% de H2 apresentou a maior capacidade de adsorção para o corante azul de metileno 49 mg/g. Os nanocompósitos obtidos apresentam boa capacidade de adsorção para o corante AM e podem ser facilmente separados da dispersão final pela aplicação de um campo magnético externo após a adsorção. Os resultados da fotocatálise confirmaram que o suporte de sílica foi essencial para melhorar a atividade fotocatalítica das espécies de Fe e Co na degradação do corante AM, favorecendo a acessibilidade dos sítios ativos. A atração do corante pelo nanocompósito ocorre principalmente por interações do tipo π-π e a mistura das fases Fe2SiO4 e Fe7Co3 conduz a um efeito sinérgico o qual favorecem o processo de adsorção e a atividade fotocatalítica do azul de metileno comparado às mesmas fases isoladas. A degradação do AM ocorre através de uma sequência de reações que ocorre tanto na superfície do sólido quanto na solução aquosa.


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  • The present study describes the synthesis of a new type of Fe2SiO4-Fe7Co3 based nanocomposite dispersed in the mesoporous material SBA-15 in order to apply in the dyes adsorption, in the photocatalytic degradation of methylene blue (MB) and consequent magnetic separation. The parameters studied were: the reduction temperature and amount of hydrogen used in the synthesis and how these affect the physicochemical properties of the oxide-alloy mixture with iron and cobalt, as well as the adsorption capacity and photodegradation of methylene blue. The prepared materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), Mössbauer spectroscopy (MS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), vibratory sample magnetometry (VSM), temperature programmed reduction (H2-TPR), N2 or Aradsorption and desorption isotherms , Scanning electron microscopy (SEM-FEG) and Transmission electron microscopy (TEM). The XRD results together with the TPR profiles confirmed the formation of Fe2SiO4-Fe7Co3-based nanocomposites at temperatures between 690 and 720 °C and amount of H2 between 0.5 and 2%. The increase of the reduction temperature and the increase of H2 content in the reduction mixture led to the formation of a higher amount of alloy compared to oxide according to the data obtained by the Rietveld refinement. Low-angle XRD, N2 isotherms, and TEM images show the formation of the SBA-15-based mesoporous support with a high specific area of 640 m/g². However, the surface area and mesoporous structure of the silica was slightly altered (to 420 m/g²) after Fe and Co insertion due to partial pore filling by the composite. For samples containing the metals dispersed on SBA-15, there may be an interconnection between mesopores according to scanning hysteresis loop from N2 and Ar isotherms accompanied by mathematical models. Adsorption tests confirmed that the material reduced at 700 °C using 2% of H2 had the highest adsorption capacity for methylene blue (MB) dye. The nanocomposites obtained have good adsorption capacity for MB dye and can be easily separated from the final dispersion by applying an external magnetic field after adsorption. The photocatalysis results confirmed that the silica support is essential to optimize the photocatalytic activity of the Fe and Co species in the dye degradation, favoring the accessibility of active sites.  The attraction of the dye by the nanocomposite occurs mainly by π-π interactions and the mixing of Fe2SiO4 and Fe7Co3 phases leads to a synergistic effect which favor the methylene blue adsorption and the photocatalytic activity process compared to the same isolated phases. The degradation of the MB occur through a sequence of reactions both on the solid surface and on the solution.

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  • MARIANA ALVES LEITE DUTRA
  • HIDROGÉIS HÍBRIDOS DE POLIACRILAMIDA E AMIDO: SÍNTESE, CARACTERIZAÇÃO E ESTUDO DA APLICABILIDADE EM ÁGUAS CONTAMINADAS

  • Orientador : ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIANO LINCOLN ALBUQUERQUE MATTOS
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • MARCUS VINICIUS GOMES PAIXÃO
  • MORSYLEIDE DE FREITAS ROSA
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • Data: 14/08/2020

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  • Amido obtido da amêndoa do caroço da manga Tommy Atkins foi utilizado na fabricação de hidrogéis com acrilamida. Esses hidrogéis híbridos foram sintetizados por via radicalar, em meio aquoso, e caracterizados por FT-IR, RMN 13C, MEV, DRX, reometria e grau de intumescimento. As diferentes proporções molares de amido/acrilamida e MBA (N,N’-metilenobisacrilamida) utilizadas na alimentação provocaram mudanças nas propriedades viscoelásticas, na cinética de gelificação, no grau de intumescimento e na morfologia de superfície. Os hidrogéis sintetizados foram avaliados quanto ao potencial de adsorção de poluentes fenólicos de águas contaminadas, mostrando-se eficientes na remoção desses resíduos. Os valores das capacidades máximas de adsorção no equilíbrio (Qeq) variaram de 2 a 21 mg/g, sendo fortemente dependentes das concentrações de acrilamida, amido e MBA no sistema. O tipo de isoterma de adsorção que se adequou melhor foi a do modelo de Freundlich, com valores de R2entre 0.95 – 0.97. Os hidrogéis também apresentaram eficiência na liberação desses poluentes fenólicos, indicando a possibilidade de reutilização desses materiais. Além disso, em uma segunda vertente de aplicabilidade em águas contaminadas, os hidrogéis foram capazes de incorporar nanopartículas de prata em suas redes tridimensionais, com a finalidade de obter nanocompósitos com potencial para detecção de possíveis contaminantes de águas na ordem de 10-8 mol.L-1, através da técnica de espectroscopia Raman amplificada por superfície (SERS).


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  • Starch obtained from Tommy Atkins mango kernel was used in the manufacture of acrylamide hydrogels. These hybrid hydrogels were synthesized by radical in aqueous medium and characterized by FT-IR, 13C NMR, SEM, XRD, rheometry and degree of swelling. The different molar proportions of starch / acrylamide and MBA used in the feed caused changes in viscoelastic properties, gelling kinetics, swelling degree and surface morphology. The synthesized hydrogels were evaluated for the potential of adsorption of phenolic pollutants from contaminated waters, proving to be efficient in removing these residues. The equilibrium adsorption (Qeq) values ranged from 2 to 21 mg / g and were strongly dependent on acrylamide, starch and MBA concentrations in the system. The type of adsorption isotherm that best fitted was that of the Freundlich model, with R2 values between 0.95 - 0.97. Hydrogels also showed efficiency in the release of these phenolic pollutants, indicating the possibility of reuse of these materials. In addition, in a second strand of applicability in contaminated waters, hydrogels were able to incorporate silver nanoparticles in their three-dimensional networks, in order to obtain nanocomposites with potential to detect possible water contaminants in the order of 10-8 mol. L-1 using the surface amplified Raman spectroscopy (SERS) technique.

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  • RAFAEL VIANA SALES
  • ESTUDO EXPERIMENTAL E TEÓRICO DA DESSULFURIZAÇÃO ADSORTIVA DE DIESEL REAL USANDO MATERIAIS MESOPOROSOS DE ALTA EFICIÊNCIA

  • Orientador : LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANNE GABRIELLA DIAS SANTOS
  • ENRIQUE RODRÍGUEZ CASTELLÓN
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MIGUEL ANGELO FONSECA DE SOUZA
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • VINÍCIUS PATRÍCIO DA SILVA CALDEIRA
  • Data: 28/08/2020

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  • A queima de combustíveis fósseis emite óxidos de enxofre (SOx), que afetam negativamente a saúde humana e o meio ambiente, além de serem altamente indesejáveis pelas refinarias de petróleo. Pesquisadores têm buscado desenvolver métodos alternativos à tecnologia convencional, a hidrodessulfurização (HDS), que é um método caro e ineficaz para a remoção de moléculas pesadas de enxofre. Com isso, neste trabalho, as sílicas mesoporosas MCM-41 e SBA-15 foram sintetizadas e modificadas com cátions metálicos Ni2+ e Ag+ para aplicação em dessulfurização adsortiva de combustível diesel real. A MCM-41 foi obtida a partir de uma sílica verde (sílica amorfa MPI), proveniente de areia de praia, e sílica comercial. Os adsorventes puros (suportes) e modificados foram caracterizados pelas técnicas de difratometria de raios X (DRX), isotermas de adsorção-dessorção de N2, microscopia eletrônica de varredura de alta resolução por emissão de campo (MEV-FEG), microscopia eletrônica de varredura por transmissão (MEVT, ou STEM, do inglês scanning transmission electron microscopy), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM, do inglês high-resolution transmission electron microscopy) e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS, do inglês X-ray photoelectron spectroscopy). Essas técnicas foram importantes para a elucidação dos materiais do tipo MCM-41 e SBA-15. Os resultados das micrografias MEV-FEG e STEM acopladas à espectroscopia de raios X por energia dispersiva (EDX) evidenciaram uma dispersão uniforme de nanopartículas de Ag sobre os suportes. Estudo teórico, usando o método computacional DFT/ONIOM, e dados de XPS revelaram que a adsorção de compostos aromáticos de enxofre por AgMCM-41 é controlada pelas interações entre os átomos de enxofre e as espécies de prata. O melhor ajuste dos dados experimentais ao modelo cinético de pseudossegunda ordem e ao modelo de equilíbrio de Langmuir é um indicativo de que mecanismos de quimissorção, sobretudo complexação do tipo π, governam a remoção dos compostos sulfurados pelos adsorventes AgMCM-41 e AgSBA-15, nas condições estudadas, o que está em acordo com o estudo teórico e os resultados de XPS. As capacidades máximas adsortivas para o AgMCM-41 obtido de sílica sustentável e para o AgSBA-15 foram de 31,25 mg‧g-1 e 20,30 mg‧g-1, respectivamente. Os suportes puros e modificados com prata apresentaram uma taxa de regeneração satisfatória, após 5 etapas de reciclagem, utilizando uma solução de clorofórmio/hexano/acetona.


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  • The burning of fossil fuels emits sulfur oxides (SOx), which negatively affect human health and the environment, in addition to being highly undesirable by oil refineries. Researchers have sought to develop alternative methods to conventional technology, hydrodesulfurization (HDS), which is an expensive and ineffective method for removing heavy sulfur molecules. Thus, in this work, the mesoporous silicas MCM-41 and SBA-15 were synthesized and modified with metallic cations Ni2+ and Ag+ for application in adsorptive desulfurization of real diesel fuel. MCM-41 was obtained from green silica (amorphous silica MPI), from beach sand, and commercial silica. The pure and modified adsorbents were characterized by X-ray diffractometry (XRD), N2 adsorption-desorption isotherms, high-resolution scanning electron microscopy by field emission (SEM-FEG), scanning transmission electron microscopy  (STEM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and X-ray excited photoelectron spectroscopy (XPS). These techniques were important for the elucidation of materials of the type MCM-41 and SBA-15. The results of the SEM-FEG and STEM micrographs coupled with X-ray spectroscopy by dispersive energy (EDX) showed a uniform dispersion of Ag nanoparticles on the supports. Molecular dynamics simulation, using the DFT/ONIOM method, and XPS data revealed that the adsorption of aromatic sulfur compounds by AgMCM-41 is controlled by the interactions between the sulfur atoms and the silver species. The best fit of the experimental data to the kinetic model of pseudo-second order and to the Langmuir equilibrium model is an indication that chemisorption mechanisms, especially π type complexation, govern the removal of sulfur compounds by the AgMCM-41 and AgSBA-15 adsorbents, under the conditions studied, which is in agreement with the theoretical study and the XPS results. The maximum adsorptive capacities for AgMCM-41 obtained from sustainable silica and for AgSBA-15 were 31.25 mg‧g-1 and 20.30 mg‧g-1, respectively. The pure and silver modified supports showed a satisfactory regeneration rate, after 5 recycling steps, using a chloroform/hexane/acetone solution.

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  • ADRIANO MARTINEZ BASSO
  • Oligomerização do etileno empregando complexos de Ni/β-diimina heterogeneizados em materiais mesoporosos: Efeito da morfologia e estrutura.

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CRISTIANO FAVERO
  • ELEDIR VITOR SOBRINHO
  • FABIO GARCIA PENHA
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • Data: 25/09/2020

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  • Os compostos mesoporosos do tipo SBA-15 de morfologia fibra, plaqueta, bastão e plaqueta alargada e o mesoporoso do tipo KIT-6 foram covalentemente ancorados ao ligante do tipo β-diimina 2-fenilamino-4-fenilimino-2-penteno (L2). A SBA-15 de morfologia de plaqueta alargada também foi ancorada ao ligante do tipo β-diimina 2-ortodisopropilfenilamino-4-ortodisopropilfenilimino-2-penteno (L1). Os materiais híbridos formados foram complexados com níquel. Os precursores catalíticos Ni-β-diimina-mesoporoso foram testados para a oligomerização heterogeneizada de etileno. Os materiais foram caracterizados por DRX de baixo ângulo, análise termogravimétrica, sortometria de N2, RMN-1H, RMN-29Si, análise elementar, espectroscopia de absorção atômica, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. Os resultados mostraram que todos os complexos foram mais seletivos e menos ativos. Dentre as SBA-15, aquela de morfologia plaqueta teve a maior atividade (12.103 h-1) mantendo a seletividade para a-C4 acima de 90% por pelo menos três ciclos catalíticos. Comparando a SBA-15 com a KIT-6, esta teve melhor atividade (6,0.103 contra 3,0.103 h-1). As seletividades para a-C4 foram praticamente iguais (96% para a SBA-15 e 94% para a KIT-6), mantendo esses índices acima de 90% por pelo menos três ciclos catalíticos. O ligante L1 teve baixa atividade (0,3.103 h-1 contra 3,0.103 h-1 do ligante L2) e favoreceu à formação de 59% de polímeros.


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  • Mesoporous compounds of type SBA-15 with fiber, platelet, rod and enlarged platelet morphology and mesoporous type KIT-6 were covalently anchored to the β-diimine 2-phenylamine-4-phenylimine-2-pentene (L2) ligand. The enlarged platelet morphology SBA-15 was also anchored to the β-diimine 2-orthodisopropylphenylamine-4-orthodisopropylphenylimine-2-pentene ligand (L1). The hybrid materials formed were complexed with nickel. The catalytic precursors Ni-β-diimine-mesoporous were tested for heterogenized ethylene oligomerization. The materials were characterized by low angle XRD, thermogravimetric analysis, N2 sortometry, NMR-1H, NMR-29Si, elemental analysis, atomic absorption spectroscopy, scanning and transmission electron microscopy. The results showed that all complexes were more selective and less active. Among the SBA-15, the one with platelet morphology had the highest activity (12,103 h-1) maintaining the selectivity for a-C4 above 90% for at least three catalytic cycles. Comparing the SBA-15 with the KIT-6, this one had better activity (6.0.103 against 3.0.103 h-1). The selectivities for a-C4 were practically equal (96% for SBA-15 and 94% for KIT-6), keeping these rates above 90% for at least three catalytic cycles. The L1 ligand had low activity (0.3.103 h-1 against 3.0.103 h-1 of the L2 ligand) and favored the formation of 59% polymers.

2019
Dissertações
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  • ERIVALDO PAULINO DA COSTA
  • Síntese multicomponente de 3-estiril-1H-quinoxalina-2-onas em meio aquoso

  • Orientador : FABRICIO GAVA MENEZES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • RODRIGO CRISTIANO
  • Data: 21/01/2019

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  • Compostos heterociclos nitrogenados vem se mostrando de extrema relevância para diversas áreas da ciência, sobretudo no desenvolvimento de novos materiais de interesse tecnológicos, assim como agentes terapêuticos e outros compostos de interesse em processos biológicos. Com base nos conceitos da química verde, as reações multicomponente (MCR) em meio aquoso passaram a ocupar um papel de destaque na síntese orgânica. O presente trabalho relata a síntese de derivados heterocíclicos contendo o núcleo 3-estiril-1H-quinoxalina-2-ona (SQXO) com base em uma metodologia envolvendo MCR em meio aquoso. O sistema tricomponente envolve a reação de o-fenilenodiamina, piruvato de sódio e diferentes aldeídos aromáticos, em ácido acético aquoso (20%), e na presença de acetato de sódio. Ao total, foi sintetizada uma série de quatorze moléculas-alvo contendo a unidade SQXO, incluindo oito novos compostos, com rendimentos entre 65-92%, com tempos de reação entre 8-14 horas. Os produtos de reação foram caracterizados por ponto de fusão e espectroscopias de infravermelho e ressonância magnética nuclear (1H e 13C). A reação foi proposta ocorrer via mecanismo envolvendo inicial condensação de o-fenilenodiamina e piruvato de sódio, produzindo 3-metil-1H-quinoxalina-2-ona, o qual sofre tautormerismo para sua forma enamínica e então reage com diferentes aldeídos via processo semelhando à condensação aldólica. É importante ressaltar que em todas as etapas do processo, apenas moléculas de água são liberadas para o meio. A presente abordagem sintética verde se torna especialmente atrativa por conta das aplicações dos derivados de SQXO em importantes áreas, tais como biológicas e de materiais.


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  • Nitrogen heterocycles compounds are of great relevance due their applications in many scientific areas, notably in the development of new materials of technological interest, as well as therapeutic agents and other biological active compounds. Recently, application of green chemistry concepts highlighted the relevance of multicomponent reactions (MCR) in aqueous medium to organic synthesis. This work reports the synthesis of 3-styryl-1H-quinoxaline-2-one-based nitrogen heterocycles (SQXO) based in MCR protocol in aqueous medium. The tri-component systems, which involves reaction of o-phenylenediamine sodium pyruvate and different aldehydes, were carried out in 20% aqueous acetic acid, and in the presence of sodium acetate. Fourteen SQXO derivatives, including eight new compounds, were obtained in 65-92% in 8-14 hours. Products were properly characterized by melting point as well as infrared and nuclear magnetic resonance (1H and 13C) spectroscopies. Reactions are supposed to proceed via mechanism involving initial condensation of aromatic diamine and sodium pyruvate, to afford 3-methyl-1-quinoxaline-2-one, which reacts with different aldehydes via aldol-type condensation. It is important to point out that only water molecules are released to the medium during all stages. This green synthetic protocol becomes especially attractive due the applications of SQXO derivatives in many areas, notably those associated to biological and material fields.

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  • LUIZ HENRIQUE MEDEIROS DA COSTA
  • REGIOSSELETIVIDADE DAS REAÇÕES DE N-/O- NITROSO ALDOL: um estudo DFT das reações de nitrosobenzeno com morfilina e pirrolidina

  • Orientador : MIGUEL ANGELO FONSECA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MIGUEL ANGELO FONSECA DE SOUZA
  • DAVI SERRADELLA VIEIRA
  • GUTTO RAFFYSON SILVA DE FREITAS
  • Data: 25/02/2019

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  • Os compostos C-nitroso aromáticos têm sido largamente estudados, devido às suas versatilidades. Investigações sobre esses compostos podem ser encontrados em diversas áreas do conhecimento científico. O grupo nitroso (R-NO) age de forma ambivalente, ou seja, como nucleófilo e eletrófilo, reagindo com biomoléculas que possuem átomos de enxofres (nucleófilo), por exemplo. As reações do tipo Aldo N-/O-Nitroso têm sido bastante exploradas, em especial, usando o nitrosobenzeno (PhNO) para novas rotas sintéticas. A investigação dos processos reacionais em química computacional passa, essencialmente, por cálculos de energia eletrônica, em que se obtêm informações sobre as energias e as mudanças estruturais relativas das espécies envolvidas nas reações químicas. Neste trabalho, foram utilizados métodos computacionais para compreender como se dá os processos mecanísticos: 1-morfolina-1-ciclohexeno reagindo com o nitrosobenzeno e 1-pirrolidina-1-ciclohexeno também reagindo com o nitrosobenzeno. Todas as geometrias otimizadas das reações foram calculadas com o método DFT, funcional/conjuto de base M06-2X/6-31+G (d, p). Após essa etapa, foi feito o single point (cálculo da energia naquele determinado ponto) dessas geometrias otimizadas, contudo utilizamos o funcional B2PLYPD3 e o conjuto de base 6-311+G(2d,p), a fim de obter resultados mais acurados. Os resultados nos mostrou que o processo de reação passa por três etapas: estados de transição 1 (TS1), intermediários zwitteriônicos e estados de transição 2 (TS2). Analogamente as reações de Diels-Alder, as reações estudadas apresetaram isomeria endo e exo. Isto levou a oito possibilidades de conformações para o TS1 de cada reação, bem como para os intermediários. Já no TS2 obteve apenas 4 estrutura para reação com a 1-morfilinaciclohexeno, visto que as estruturas com isomeria exo mudaria de isomeria para endo.Contudo, com a pirrolidina obteve-se duas conformações. Alem disso, para a reação da 1-morfolinaciclohexeno foi apresentado um mecanismo de reação que corrobora com estudos experimentais. Já com a 1-pirrolidinaciclohexeno o metodo usada não foi efetivo para entrar em consonância com resultados experimentais. Assim, esse trabalho traz uma pespectiva para elucidação da reação aldol N-/O-Nitroso.


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  • Aromatic C-nitroso compounds have been widely studied because of their versatility. Investigations of these compounds can be found in several areas of scientific knowledge. The nitroso group (R-NO) acts ambivalently, that is, as nucleophile and electrophile, reacting with biomolecules that have sulfur atoms (nucleophile), for example. Aldo N-/O-Nitroso reactions have been explored, in particular, using nitrosobenzene (PhNO) for new synthetic routes. The investigation of the reactive processes in computational chemistry steps, essentially, by calculations of electronic energy, in which information is obtained on the energies and the relative structural changes of the species involved in the chemical reactions. In this work, computational methods were used to understand how mechanical processes occur: 1-morpholine-1-cyclohexene reacting with nitrosobenzene and 1-pyrrolidine-1-cyclohexene also reacting with nitrosobenzene. All optimized geometries of reaction were calculated using the DFT method, functional / base set M06-2X / 6-31+G(d,p). After this step, the single point was made of these optimized geometries, but we used the B2PLYPD3 functional and the base set 6-311G(2d,p), to obtain more accurate results. The results showed that the reaction process goes through three stages: transition states 1 (TS1), zwitterionic intermediates and transition states 2 (TS2). Analogously to the reactions of Diels-Alder, the reactions studied present endo and exo isomerism. It led to eight possible confomation for the TS1 of each reaction, as well as for the intermediates. In TS2, however, only 4 structure was obtained for reaction with 1-morpholinecyclohexene, whereas structures with exo isomeria would change to endo isomerism. However, with pyrrolidine, two conformations were obtained. Furthermore, for the reaction of 1-morpholinecyclohexene, a reaction mechanism was presented which corroborates with experimental studies. With 1-pyrrolidinecyclohexene, the method used was not effective to be in agreement with experimental results. Thus, this work provides a perspective for elucidation of the aldol N- / O-Nitroso reaction.

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  • JÉSSICA NAYARA DA SILVA CÂMARA
  • SÍNTESE DE COMPÓSITOS A PARTIR DO ÁLCOOL POLIVINÍLICO REFORÇADOS COM RESÍDUOS NÃO-METÁLICOS DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO

  • Orientador : ADEMIR OLIVEIRA DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADEMIR OLIVEIRA DA SILVA
  • PAULO ROBERTO CUNHA DOS SANTOS
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • Data: 13/05/2019

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  • A renovação de tecnologias provoca o aumento do lixo eletrônico no meio ambiente. A busca de métodos para o tratamento desses resíduos gera grandes discussões em âmbito nacional bem como internacional. As placas de circuito impresso provenientes de equipamentos obsoletos despertam grande interesse em pesquisas, visto que possuem diversos metais em sua composição, que podem ser recuperados. Entretanto, ainda são poucos os estudos que buscam reaproveitar o substrato oriundo da retirada dos metais. Materiais compósitos têm sido amplamente estudados por proporcionarem melhorias nas propriedades mecânicas, térmicas e fisioquímicas de materiais para determinadas aplicações. Neste trabalho foram desenvolvidos compósitos com resíduos de placa de circuito impresso, tendo como matriz o álcool polivinílico. Utilizou-se 5%, 10%, e 20%, em massa, de pó de placa para a produção dos compósitos, os quais foram submetidos à análise térmica (TG/DSC). As propriedades mecânicas (desgaste e coeficiente de atrito) foram determinadas por ensaio mecânico pino-disco. A topografia da superfície foi analisada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Em seguida, as amostras foram submetidas ao teste de inflamabilidade a fim de avaliar o comportamento das mesmas perante a chama e caracterizadas por fluorescência de raios X e espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier. Baseado nos resultados do ensaio mecânico, constatou-se que não houve variação significativa no coeficiente de atrito e no desgaste dos materiais. Em relação à análise térmica, verificou-se a redução da estabilidade térmica e a produção de grande quantidade de resíduos com o aumento da porcentagem de carga. Esse crescimento é devido à presença de compostos de silício e metais presentes no pó das placas que qualificam os compósitos como retardantes de chama. No ensaio de inflamabilidade, foi possível observar que o aumento da massa de placa de pó provoca o aumento da resistência da propagação da chama nos compósitos, provocando pouquíssimos danos aos materiais.


  • Mostrar Abstract
  • The renewal of technologies causes the increase of electronic waste in the environment. The search for methods for the treatment of these wastes generates great discussions at national as well as international level. The printed circuit boards coming from obsolete equipment arouse great interest in researches, since they have several metals in their composition, that can be recovered. However, there are still few studies that seek to reuse the substrate from the removal of metals. Composite materials have been widely studied because they provide improvements in the mechanical, thermal and physicochemical properties of materials for certain applications. In this work were developed composites with residues of printed circuit board, having as its matrix the polyvinyl alcohol. 5%, 10%, and 20% by weight of plate powder were used for the production of the composites, which were submitted to thermal analysis (TG/DSC). The mechanical properties (wear and friction coefficient) were determined by mechanical pin-disk test. Surface topography was analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM). The samples were then subjected to the flammability test to evaluate the flame behavior and characterized by X-ray fluorescence and absorption spectroscopy in the infrared region with Fourier transform. Based on the results of the mechanical test, it was verified that there was no significant variation in the coefficient of friction and in the wear of the materials. In relation to the thermal analysis, it was verified the reduction of the thermal stability and the production of large number of residues with the increase of the load percentage. This growth is due to the presence of silicon compounds and metals present in the powder of the plates that qualify the composites as flame retardants. In the flammability test, it was possible to observe that the increase of the mass of the plate of dust causes the increase of the resistance of the flame propagation in the composites, causing very little damage to the materials.

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  • THUANNY MOURA DE SOUSA
  • DESENVOLVIMENTO E REATIVIDADE DE NITROSILO COMPLEXOS DE RUTÊNIO COM POSSÍVEL AÇÃO ANTIBACTERIANA

  • Orientador : FRANCISCO ORDELEI NASCIMENTO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO ORDELEI NASCIMENTO DA SILVA
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANIEL DE LIMA PONTES
  • TERCIO DE FREITAS PAULO
  • Data: 02/07/2019

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  • O presente trabalho tem como finalidade o desenvolvimento de nitrosilo complexos de rutênio capazes de atuarem como doador de óxido nítrico em sistemas biológicos, tendo em vista que essa molécula atua em uma diversidade de processos fisiológicos tais como a neurotransmissão, regulação da pressão arterial e participação no sistema imunológico no combate a células tumorais e parasitas intracelulares. Por esta razão, apresenta-se a síntese, caracterização, reatividade e ensaios antibacterianos dos complexos do tipo cis-[Ru(bpy)(phen)(L)(NO)](PF6)3 onde L são os ligantes tiouréia e 4-nitroimidazol, bpy = 2,2’-bipiridina e phen = 1,10’-fenantrolina. Os compostos foram obtidos a partir do complexo precursor cis-[Ru(bpy)(phen)Cl2] em água e etanol com adição dos ligantes em estudo. Através da técnica de UV-Vis, em meio aquoso, foi possível identificar as bandas MCLT para os ligantes polipiridínicos como para o ligante nitrosilo na faixa de 420-480 nm. Com relação aos espectros de infravermelho, os complexos exibiram bandas em 1926 e 1942 cm-1 atribuídas ao ѵ(NO+) com tiouréia e 4-nitroimidazol, respectivamente, indicando a coordenação do ligante nitrosil. Os voltamogramas cíclicos obtidos em NaTFA 0,1 mol/L e pH 3,5 mostraram E1/2 em 32 mV para o complexo com tiouréia e 112 mV para o 4-nitroimidazol, ambos referentes ao par redox NO+/0. No que diz respeito à reatividade, os complexos mostraram ter capacidade de liberar o óxido nítrico por redução fotoquímica e que a reação de interconversão nitrosil-nitrito ocorre em pH 6,70 e pH 5,86 para os compostos com tiouréia e 4-nitroimidazol, respetivamente. A atividade antibacteriana dos nitrosilo complexos foi investigada frente às bactérias Pseudomonas aeruginosa (ATCC-9027) e do complexo cis-[Ru(bpy)(phen)(TU)(NO)](PF6)3 frente as bactérias Staphylococcus aureus (ATCC-25923/ATCC-700698) e Staphylococcus epidermidis (ATCC-12228 /ATCC-35984). O teste revelou um MIC de 121,5 μM, do complexo com tiouréia para às Pseudomonas aeruginosa (ATCC-9027) e um MIC de 511 μM para às bactérias Staphylococcus aureus (ATCC-25923/ATCC-700698) e epidermidis (ATCC-12228). Isto indica que o composto em estudo possui capacidade de inibir o crescimento destas bactérias. Além disso, o composto apresentou um MBC de 511 μM para Staphylococcus aureus (ATCC-25923) e Staphylococcus epidermidis (ATCC-35984) sugerindo que o mesmo seja um agente antibacteriano.


  • Mostrar Abstract
  • The present work aims at the development of nitrosyl ruthenium complexes capable of acting as a donor of nitric oxide in biological systems, considering that this molecule acts in a variety of physiological processes such as neurotransmission, blood pressure regulation and participation in the immune system in the fight against tumor cells and intracellular parasites. For this reason, we present the synthesis, characterization, reactivity and antibacterial assays of cis-[Ru(bpy)(phen)(L)(NO)] (PF6) 3 type complexes where L are the thiourea and 4- nitroimidazole, bpy = 2,2'-bipyridine and phen = 1,10'-phenanthroline. The compounds were obtained from the cis- [Ru(bpy)(phen)Cl2] precursor complex in water and ethanol with addition of the ligands under study. Through the UV-Vis technique, in aqueous solution, it was possible to identify the MCLT bands for the polypyridine linkers as for the nitrosyl linker in the 420-480 nm range. With respect to the infrared spectra, the complexes exhibited bands in 1926 and 1942 cm-1 attributed to ѵ(NO+) with thiourea and 4-nitroimidazole, respectively, indicating the coordination of the nitrosyl ligand. The cyclic voltammograms obtained in NaTFA 0.1 mol / L and pH 3.5 showed E1/2  in 32 mV for the complex with thiourea and 112 mV for 4-nitroimidazole, both referring to the NO+/0 redox pair. Regarding the reactivity, the complexes showed to be able to release the nitric oxide by photochemical reduction and that the nitrosyl nitrite interconversion reaction occurs at pH 6.70 and pH 5.86 for the compounds with thiourea and 4-nitroimidazole, respectively. The antibacterial activity of the nitrosyl complexes was investigated against the bacteria Pseudomonas aeruginosa (ATCC-9027) and the cis-[Ru(bpy)(phen)(TU)(NO)](PF6)3 complex against Staphylococcus aureus bacteria (ATCC- 25923/ATCC-700698) and Staphylococcus epidermidis (ATCC-12228 /ATCC-35984). The test revealed a MIC of 121.5 μM, from the thiourea complex for Pseudomonas aeruginosa (ATCC-9027) and a MIC of 511 μM for the bacteria Staphylococcus aureus (ATCC-25923/ATCC-700698) and epidermidis (ATCC -12228). This indicates that the compound under study has the ability to inhibit the growth of these bacteria. In addition, the compound showed a MBC of 511 μM for Staphylococcus aureus (ATCC-25923) and Staphylococcus epidermidis (ATCC-35984) suggesting it to be an antibacterial agent.

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  • HELOISE OLIVEIRA MEDEIROS DE ARAÚJO MOURA
  • INVESTIGAÇÃO DO EFEITO DE PRÉ-TRATAMENTOS NA ESTRUTURA DE BIOMASSAS LIGNOCELULÓSICAS PARA O ISOLAMENTO DE CELULOSES DE ALTA REATIVIDADE

     
  • Orientador : LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEILA MARIA AGUILERA CAMPOS
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • LUIZ HENRIQUE DA SILVA GASPAROTTO
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • Data: 12/07/2019

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  • A biomassa lignocelulósica é composta de celulose, hemicelulose e lignina fortemente ligadas entre si, e se destaca como uma matéria-prima altamente disponível e promissora para processos de conversão. A celulose tem sido amplamente estudada na literatura como fonte renovável para a produção de plataformas químicas, moléculas de suma importância para a indústria de biorrefinaria, capazes de serem convertidas nos mais diversos compostos químicos usados na sociedade atual. Entretanto, a separação eficiente da celulose ainda é desafiadora, devido a natureza recalcitrante da biomassa. Assim, este trabalho visa avaliar a eficiência do pré-tratamento combinado ácido/peróxido-alcalino (APA), da cavitação ultrassom (US) e da associação destes dois métodos (USA + PA) em diferentes condições, quanto ao aumento da acessibilidade da lignocelulose de biomassas residuais comuns do Nordeste brasileiro: bagaço de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum), sabugo de milho (Zea mays) e pseudocaule de palma forrageira gigante (Opuntia ficus-indica L. Mill.), bem como na mudança de cristalinidade das celuloses isoladas. Para isso, os resultados da deconvolução dos picos presentes nos difratogramas de raios X (DRX) foram comparados às bandas de absorção geradas pela análise de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) das amostras para avaliar a efetividade do tratamento APA em condições já encontradas na literatura e em uma nova metodologia com etapa ácida assistida por ultrassom. A avaliação do polimorfismo e dos parâmetros de cristalinidade mostrou que a cavitação possibilitou a produção de uma biomassa mais acessível em condições mais brandas de tratamento ácido (30 min, 90 °C) para a remoção da hemicelulose e com menor tempo (60 min) da etapa de deslignificação (peróxido-alcalino) para as amostras de bagaço de cana e pseudocaule de palma. A metodologia de deconvolução foi também aplicada às curvas termogravimétricas derivadas (DTG), permitindo a separação dos eventos de perda mássica, sobrepostos, e a determinação do conteúdo mássico das frações lignocelulósicas a partir da área das curvas associadas a cada evento, com precisão e exatidão comparáveis ao método padrão de caracterização para estas biomassas.

     

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  • The lignocellulosic biomass is composed of cellulose, hemicellulose and lignin strongly bonded to each other and stands out as a highly available and promising raw material for conversion processes. Cellulose has been widely studied in literature as a renewable source for the production of chemical platforms, molecules of great importance for the biorefinery industry capable of being converted into the most diverse chemical compounds used in today's society. However, the efficient separation of cellulose is still challenging due to the recalcitrant nature of the biomass. Thus, this work aims to evaluate the efficiency of the combined acid/peroxide-alkaline (APA) pretreatment, the ultrasound cavitation (US) and the association of both methods (USA + PA) under different conditions in increasing the accessibility of common residual biomasses in the Brazilian Northeast: sugarcane bagasse (Saccharum officinarum), corn cob (Zea mays) and prickly pear pseudostem (Opuntia ficus-indica L. Mill.), as well as on the crystallinity changes of the celluloses that will be isolated later. For this, the peak deconvolution of X-ray diffraction (XRD) data was compared to the absorption bands generated by the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis of the samples, in order to evaluate the effectiveness of the APA treatment under conditions already found in the literature and in a new methodology with ultrasonic assisted acidic step (US). The evaluation of the polymorphism and inferred crystallinity parameters showed that cavitation made possible the production of a more accessible biomass under milder conditions of acid treatment (30 min, 90 °C) for removing hemicellulose and with shorter time (60 min) of the delignification step (peroxide-alkaline) for sugarcane bagasse and prickly pear pseudostem samples. The deconvolution methodology was also applied to the derived thermogravimetric curves (DTG) and was successful for separating the overlapping mass loss events and in the determination of the mass content of lignocellulosic fractions by calculating the area under each degradation curve, with precision and accuracy comparable to the standard characterization method for these biomasses.

     
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  • LAYSA RENATA DUARTE BRITO SABINO
  • REMOÇÃO DE POLUENTES EMERGENTES (RIFAMPICINA E AZUL BRILHANTE FCF) DO MEIO AQUOSO USANDO TECNOLOGIAS ELETROQUÍMICAS: ESTUDO DOS EFEITOS DOS PRINCIPAIS PARÂMETROS NA DESCONTAMINAÇÃO DOS EFLUENTES

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • MARCO ANTONIO QUIROZ ALFARO
  • Data: 15/07/2019

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  • Os poluentes emergentes mais facilmente detectados no ambiente aquático são os antibióticos e os corantes, o primeiro por possuir característica refratária dificultando a remoção efetiva nos esgotos e plantas de tratamento, o segundo por ser produzido e utilizado em larga escala em várias etapas industriais. Diante do contexto, há a necessidade da aplicação de técnicas para degradação / remoção de poluentes que estarão no meio ambiente e provocarão, a longo prazo nos seres humanos, resistência a medicamentos e câncer. Neste estudo foi realizado o tratamento por oxidação anódica e eletro- fenton de efluentes sintéticos contaminados com um medicamento utilizado para tratamento de Tuberculose, Rifampicina e o outro contaminado com o corante Azul Brilhante FCF, utilizando os eletrodos de Diamante Dopado com Boro (BDD) e Feltro de Carbono (CF). O efeito da aplicação de diferentes correntes na degradação e a influência da concentração inicial do poluente, foram examinados. Estudos comparativos utilizando outros materiais de eletrodos comerciais também foram investigados, assim como a avaliação da eficiência de diferentes eletrólitos. A degradação da rifampicina teve melhores resultados com o material BDD / CF na densidade de corrente de 50 mAcm-2, atingindo 98% de remoção de DQO. Enquanto que a remoção do Azul Brilhante teve bons resultados a partir da aplicação da corrente de 250 mA por 6h, a depender da concentração inicial, chegando à eficiência de corrente de 93%.


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  • The most easily detected emerging pollutants in the aquatic environment are antibiotics and dyes, the first to have a refractory feature making it difficult to effectively remove wastewater from sewage and treatment plants, the second to be produced and used on a large scale in several industrial stages. On this context, there is a need for the application of advanced techniques for the degradation/removal of these pollutants that are in environment and will, in the long term, cause resistance to drugs and cancer in humans. In this study was done the treatment by anodic oxidation and electro- fenton of synthetic effluents contaminated with a drug used to Tuberculosis, Rifampicin and the other contaminated with the Brilliant Blue FCF using Boron Doped Diamond (BDD) electrodes and Carbon Felt (CF). The effect of the application of different currents on the degradation and the influence of the initial concentration of the pollutant were examined. Comparative studies using other commercial electrode materials were also investigated, as was the evaluation of the efficiency of different electrolytes. The degradation of rifampicin had better results with the BDD / CF material at current density of 50 mAcm-2, achieving 98% COD removal. While the removal of Brilliant Blue had good results from the application of the current of 250 mA for 6 hours, depending on the initial concentration, reaching current efficiency of 93%.

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  • EDUARDO AUGUSTO DA SILVA DINIZ
  • ESTUDO DA DINÂMICA E CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL DA INTERFACE PROTÉICA EM QUIMERAS XILANASE-XBP POR SIMULAÇÃO MOLECULAR

  • Orientador : DAVI SERRADELLA VIEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DAVI SERRADELLA VIEIRA
  • ANDERSON DOS REIS ALBUQUERQUE
  • NORBERTO DE KASSIO VIEIRA MONTEIRO
  • Data: 17/07/2019

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  • No campo de biologia molecular e biotecnologia, proteínas possuindo duas ou mais atividades combinadas, aliada a uma estabilidade estrutural apropriada, vem apresentando uma ampla aplicação. Foram produzidas, há alguns anos, três enzimas híbridas/quimeras por uma estratégia semi-racional de fusão de proteínas, resultando na inserção de uma proteína ligadora de xilose (Xylose Binding Protein - XBP) a uma xilanase GH11, cuja função é degradar a xilana, principal componente da parede celular de vegetais. As enzimas produzidas apresentaram como característica uma eficiência catalítica na degradação da xilana de duas a três vezes maior do que a xilanase isolada além de aumentarem ainda mais sua atividade em presença de xilose, substância que naturalmente inibiria a xilanase isolada. A ativação por xilose ocorre via mecanismo alostérico. Atualmente, técnicas de simulação tais como a dinâmica molecular (DM) são as mais capazes de trazer informações detalhadas em nível atômico a respeito do comportamento estrutural de proteínas, porém estão limitadas em geral à escala de nanossegundos e estão sujeitas ao risco de as estruturas estarem presas em mínimos de energia locais. Nessa dissertação foram tratadas formas de contornar essas limitações com o uso de uma técnica computacionalmente menos exigente, o CONCOORD, para o caso de proteínas quiméricas com efeito alostérico. Técnicas estatísticas mais robustas (Análise do Componente Principal e Análise do Modo Funcional) foram usadas para os conjuntos conformacionais gerados, a fim de trazer maior esclarecimento sobre os movimentos funcionais em tais proteínas. Além disso, uma caracterização estrutural detalhada das interfaces proteicas formadas entre os domínios enzimáticos foi realizada visto que tal interface exerce papel fundamental no efeito alostérico. A análise FMA indicou que a estabilidade da interface está bem relacionada com um movimento específico, a rotação dos domínios xilanase e XBP em sentidos contrários, que mostrou correlação razoável com a energia interfacial para as quimeras 209, 262 e 271. Foi identificada a presença de resíduos interfaciais intermitentes, em especial nas quimeras 209 e 262. Observou-se que a ocorrência de uma variação conformacional alta ao longo das simulações realizadas está associada a uma alteração da energia interfacial, principalmente para as quimeras 209 e 262, ou seja, quando a proteína sofre alguma transição conformacional considerável a energia interfacial responde, aumentando ou diminuindo, o que está de acordo com a existência de resíduos interfaciais intermitentes. A detecção de tais resíduos é de grande importância para entender o mecanismo estrutural de estabilização e alosterismo determinado pela posição de inserção da XBP na xilanase. Uma estratégia que será adotada em estudos futuros, em continuidade ao trabalho aqui apresentado, com o intuito de melhorar a estabilidade da interface protéica e, consequentemente, o efeito alostérico, será a inserção de pontes dissulfeto na interface priorizando os resíduos identificados na interface protéica. As enzimas híbridas mutantes produzidas in silico poderão ser testadas experimentalmente pelos grupos colaboradores.


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  • In the field of molecular biology and biotechnology, proteins owning two or more combined activities, coupled with an appropriate structural stability, have been widely applied. A few years ago three hybrid enzymes / chimeras were produced by a semi-rational protein fusion strategy, resulting in the insertion of a Xylose Binding Protein (XBP) to a Xylanase GH11, whose function is to degrade xylan , the main component of the plant cell wall. The enzymes produced showed a catalytic efficiency in the degradation of xylan two to three times higher than the isolated xylanase, besides increasing its activity in the presence of xylose, a substance that would naturally inhibit xylanase alone. Xylose activation occurs via allosteric mechanism. Currently, simulation techniques such as molecular dynamics (DM) are the best ones to bring forward detailed information at the atomic level regarding structural protein behavior, but they present limited timescale to investigate the problem fully, because the structures generated can be trapped in a local energy minimum. In this work, we explore alternative ways of circumventing these limitations, with a computationally less demanding technique for generation of new ensemble of structures, the CONCOORD, for the case of chimeric proteins with allostery. More robust statistical techniques (PCA and FMA) were used to analyze the results in order to provide a more complete analysis of the functional motions in these proteins. In addition, a detailed structural characterization of the protein interfaces between the enzymatic domains was performed since these interfaces play a fundamental role in the allosteric effect. The FMA analysis indicated that the stability of the interface is well related to a specific movement, the rotation of the xylanase and XBP domains in opposite directions, which showed good correlation with the interfacial energy for chimeras 209, 262 and 271. In the case of chimera 271 the correlation was slightly worse due to a more intense and extensive movement of the thumb region (xylanase) compared to chimeras 209 and 262. The presence of intermittent interfacial residues, especially in chimeras 209 and 262, was identified. Chimera 271 has the most stable interface, with the least amount of intermittent interfacial residues. It was observed that the occurrence of a high structural variability during the simulations is associated to a change in the interfacial energy, mainly for chimeras 209 and 262, that is, when the protein undergoes some considerable conformational transition, the interfacial energy responds, increasing or decreasing, which is in agreement with the existence of intermittent interfacial residues. Detection of such residues is fundamental to understand the structural allosterism and stabilization mechanism determined by the XBP insertion position in xylanase. A strategy which will be adopted in future studies, in continuity to the work presented here, in order to improve the stability of the protein interface and, consequently, the allosteric effect, will be the insertion of disulfide bridges at the interface concentrating on the intermittent and inert residues. The mutant hybrid enzymes produced in silico can be tested experimentally by collaborating groups

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  • MARCEL GALDINO DE SOUZA
  • CATALISADORES A BASE DE Ni SUPORTADO EM MgAl2O4: Estudo comparativo dos métodos One-pot e impregnação

  • Orientador : DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • RENATA MARTINS BRAGA
  • RODRIGO CÉSAR SANTIAGO
  • Data: 19/07/2019

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  • Este trabalho avalia a concentração do combustível e o método de síntese de catalisadores para reforma a seco de metano. Os catalisadores foram sintetizados via microondas, usando-se uréia como combustível com concentração entre 25 e 100% do valor estequiométrico; além disso, usou-se o método de impregnação para incorporar o níquel para dois desses catalisadores, os quais foram nomeados Ni-MgAl (IBT); Ni-MgAl (IAT), onde IAT faz referência a alto teor de uréia e IBT baixo teor de uréia. Os outros dois catalisadores Ni-MgAl(OBT) e Ni-MgAl(OAT) foram sintetizados via One-pot, mantendo a mesma concentração de uréia, tal como foi usada nos catalisadores impregnados. Os catalisadores foram caracterizados por difração de raios X (DRX), área superficial (BET), microscopia eletrônica de varredura (MEV), Termorredução programada (TPR).  De acordo com o DRX, o material com alto teor de ureia apresentou estrutura cristalina e fases bem definidas (NiO, MgO, NiAl2O4 e MgAl2O4), demonstrando que a concentração do combustível interfere na cristalinidade. Já o BET mostrou que esse material tem baixa área superficial, o que é normal para esse tipo de óxido. Os catalisadores preparados com baixo teor de uréia demonstraram através do DRX uma característica amorfa, no entanto, o refinamento pelo método Rietveld, indicou a presença das mesmas fases que os outros dois catalisadores com alto teor de uréia. Isso ocorre muito provavelmente devido uma combustão incompleta, uma vez que o teor de ureia foi menor. Os resultados dos testes catalíticos mostraram percentuais consideráveis de conversão do metano em gás de síntese a 750°C.


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  • This work evaluates the fuel concentration and the method of synthesis of catalysts for dry reforming methane. The catalysts were synthesized via microwaves, using urea as fuel with a concentration between 25 and 100% of stoichiometric; also, the impregnation method was used to incorporate the nickel for two of these catalysts, that were appointed Ni-MgAl (IBT); Ni-MgAl (IAT) where IAT make reference for high content of urea and IBT for lower urea content. The others two catalysts Ni-MgAl(OBT) e Ni-MgAl(OAT) was synthesized by One Pot, keeping the same urea concentration such as used in the catalysts impregnated. The catalysts was characterized by X Ray Diffraction (XRD), Specific Area (BET), Scanning Electron Microscope (SEM), Temperature-Programmed Reduction (TPR). According to XDR, the material with high urea content presented crystal structures and well defined phases (NiO, MgO, NiAl2O4 and MgAl2O4 ), demonstrating that the fuel concentration interferes in crystallinity, already the BET showed that this material has low superficial area, which is normal for this type of oxide. The catalysts prepared with low urea content demonstrated through XRD amorphous feature, however, the refinement by the Rietveld method, indicated the presence of the same phases that others two catalysts with high urea content. This occurs most likely due to incomplete combustion, once time that urea content was low. The result of catalysts tests showed considerable percentages of conversion of methane into synthesis gas ate 750°C

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  • MAYRA SILVA COUTINHO
  • DESENVOLVIMENTO DE SENSORES CROMOGÊNICOS BASEADOS EM REAÇÕES ENZIMÁTICAS E NANOPARTÍCULAS DE PRATA PARA ANÁLISE DE ÁCIDOS ASCÓRBICO E FERRO (III) EM MEIO AQUOSO

  • Orientador : FABRICIO GAVA MENEZES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELISANE LONGHINOTTI
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • Data: 22/07/2019

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  • O desenvolvimento de sistemas químicos para detecção de analitos específicos em solução tem atraído grande atenção devido a possibilidade de análises rápidas, de baixo custo, e de fácil implementação. Dentro deste contexto, destacam-se o uso de sistemas enzimáticos e nanoestruturados. O presente trabalho é dividido em duas partes principais. Inicialmente, foi proposto um novo método para determinação de ácido ascórbico (AA, vitamina C), baseado em seu efeito interferente na análise de glicose através do método enzimático colorimétrico. O princípio do método se baseia na inibição da formação do cromóforo quinonaimina, gerado via processos enzimáticos sequenciais, e cuja concentração no meio é diretamente proporcional à concentração de glicose. Pelo uso da espectroscopia UV-vis, foi obtida uma relação linear entre a diminuição da concentração do cromóforo em função do aumento da concentração de AA em solução. O método foi validado através da quantificação de AA em compridos efervescentes comerciais, com erros bastante satisfatórios, entre 0,01 e 1,25 %, e com limites de detecção e quantificação de 0,045 e 0,138 mg.L-1, respectivamente. A segunda parte do presente trabalho consiste no desenvolvimento de nanopartículas de prata funcionalizadas pelo produto natural rutina (RU-AgNPs) para detecção de cátions Fe3+ em solução aquosa, em presença de AA. Na melhor condição experimental (AgNO3, 0,2mM; AA, 0,1 mM; NaOH, 0,1 M e AA, 1mM), avaliada por UV-vis, foram obtidas RU-AgNPs pequenas, com tamanho médio de 4,1 nm, porém polidispersas, conforme verificadas por microscopia eletrônica de transmissão. Foi verificada que na presença de íons Fe3+, as RU-AgNPs passar a formar agregados, em uma única população de partículas com tamanho médio de 14.7 nM. Este efeito não foi verificado para outros cátions metálicos, incluindo Cu2+, Zn2+, Hg2+, Ni2+, Pb2+, Mg2+, Cr3+, Sr2+, Ba2+, Cu+ e Al3+. Apesar de Co2+ também mostrar efeito sobre as RU-AgNPs, o mesmo não é pronunciado o suficiente para influenciar na detecção seletiva de Fe3+. Mecanisticamente, a estabilização das nanopariculas pela ação da rutina ocorre via coordenação da porção 3-hidroxichromen-4-ona à superfície metálica, enquanto a detecção de ferro envolve coordenação do referido cátion com a porção catecol do produto natural, com uma estequiometria de pelo menos 1:2 metal-ligante. O papel do AA para detecção seletiva do metal pode estar associado tanto à prevenção de oxidação da rutina quanto à coordenação de outros cátions pelo ânion ascorbato. Por meio de espectroscopia UV-vis, foi obtida uma relação linear entre a concentração de Fe3+ (1-10 μM) e o decaimento da banda de ressonância de plasmon de superfície referente às RU-AgNPs (396 nm). Os limites de detecção e quantificação obtidos no método foram significantemente de 17 nmol L-1 e 56 nmol L-1, respectivamente.


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  • The development of chemical systems aiming detection of specific analytes in solution has attracted great attention due the possibility of fast, low cost and practical implementation. In this context, methods based on enzymatic reactions and nanostructured systems play a relevant role. This work consist in two main parts. Firstly, a new method for detection of ascorbic acid (AA, vitamin C) based on its interfering effect in the quantification of glucose by the enzymatic colorimetric method is presented. This method is based in the inhibition of chromophore quinoneimine, generated by sequential enzymatic processes, which its concentration is proportional to concentration of glucose in the medium.  UV-vis analysis showed a linear correlation between decreasing of quinoneimine concentration concomitantly to increasing of AA concentration. The method was validated by quantification of AA from commercial effervescent tablets, with satisfactory errors, from 0.01 to 1.25 %, and limits of detection and quantification of 0.045 and 0.138 mg.L-1, respectively. In the second part of the work, silver nanoparticles functionalized with the natural product rutin (RU-AgNPs)  were employed in the detection of Fe3+ ions in solution, in the presence of AA. In the best experimental condition (AgNO3, 0,2mM; AA, 0,1 mM; NaOH, 0,1 M e AA, 1mM), according to UV-vis analysis, small but polydisperse nanoparticles (4.1 nm), as verified by transmission electronic microscopy. In the presence of Fe3+, these nanoparticles increase in size (14.7 nm average) and undergo aggregation, as verified by TEM. These effects are not verified in the presence of Cu2+, Zn2+, Hg2+, Ni2+, Pb2+, Mg2+, Cr3+, Sr2+, Ba2+, Cu+ e Al3+. Although Co2+ ions also affects the RU-AgNPs, this effect is not pronounced enough for interfering in the detection of Fe3+ ions. Mechanistically, adsorption of anionic RU to silver surface via 3-hydroxychromen-4-one moiety, since it is the main site to coordinate to metal, while addition of Fe3+ induces to the formation of a coordination complex through anionic catechol group, in which at least 2:1 ligand-Fe3+ stoichiometry is required for aggregative effect. In this process, AA has a crucial role for selective detection and two possible explanation include avoid of previous oxidation of RU by silver and/or coordination of ascorbate do other cations. UV-vis analysis showed a linear correlation between concentration of Fe3+ ions in solution (1-10 μM) and the decreasing in the surface plasmon resonance band (396 nm) associated to RU-AgNPs. Limits of detection and quantification for quantification of Fe3+ were found to be 17 nmol L-1 e 56 nmol L-1, respectively.

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  • SUEDSON DE CARVALHO SILVA RODRIGUES
  • ESTUDOS ESTRUTURAIS E BIOLÓGICOS DO PEPTÍDEO STIGA15 E A RELAÇÃO COM O PROTÓTIPO NATURAL STIGMURINA

  • Orientador : RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • MATHEUS DE FREITAS FERNANDES PEDROSA
  • EDILBERTO ROCHA SILVEIRA
  • Data: 22/07/2019

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  • Devido ao amplo espectro de atividades biológicas relatadas na literatura para peptídeos presentes na peçonha de escorpiões, tem sido observado um aumento nos estudos dessas moléculas, principalmente os peptídeos antimicrobianos, que são investigados como alternativas estratégicas para enfrentar problemas como a resistência a antibióticos convencionais. Sabe-se que o mecanismo de ação de peptídeos antimicrobianos ocorre, em grande parte, pela interação com a membrana do microrganismo, causando desestabilização da bicamada lipídica, resultando na formação de poros, o que leva à lise celular. Entretanto, os detalhes dessas interações ainda não são totalmente conhecidos e podem variar significativamente de peptídeo para peptídeo, com isso, estudos da interação peptídeo-membrana com meios biomiméticos fazem-se necessários. O presente trabalho propôs a síntese e caracterização de um potencial peptídeo bioativo, denominado StigA15. Esse peptídeo foi arquitetado a partir da sequência primária da Stigmurina, peptídeo antimicrobiano originalmente isolado da espécie Tityus stigmurus. A StigA15 foi obtida por síntese de peptídeos em fase sólida. Foram então empregadas como ferramentas principais de investigação a Calorimetria de Titulação Isotérmica (ITC) e as espectroscopias de Dicroísmo Circular (CD) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN) para o peptídeo análogo. Todos esses experimentos foram desenvolvidos em meios que mimetizam os ambientes de membranas. Para o peptídeo StigA15, observou-se que a substituição por duas lisinas carregadas, resultou no aumento na atividade contra bactérias Gram-positiva e negativa e fungos, sendo a StigA15 mais ativa para essas cepas do que o peptídeo nativo. Segundo estudos preliminares, identificou-se que o StigA15 possui um maior momento hidrofóbico e que por isso poderia se inserir mais na superfície da membrana e interagir de maneira mais efetiva do que a Stigmurina. Pode-se observar uma seletividade para o peptídeo StigA15, por apresentar uma taxa de hemólise baixa nas concentrações ativas contra o microrganismo. Isso foi confirmado por estudos de ITC que demonstraram a maior interação de StigA15 em vesículas aniônicas do que em vesícula zwitteriônicas. Verificou-se por espectroscopias de CD e RMN que o peptídeo se estrutura em a-hélice quando em contato com meios miméticos de modelos de membranas. Além disso, foi comprovado por RMN uma alta anfipacidade da StigA15 o que, juntamente com sua carga líquida positiva (+4), é propriedade bastante recorrente em peptídeos com significativa atividade antimicrobiana. Portanto, é apresentado um peptídeo inédito com alto potencial biotecnológico.


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  • Due to the broad spectrum of biological activities reported in the literature for peptides present in the venom of scorpions, an increase has been observed in the studies of these molecules, especially the antimicrobial peptides, which are investigated as strategic alternatives to face problems such as resistance to conventional antibiotics. It is known that the mechanism of action of antimicrobial peptides occurs in large part by the interaction with the microorganism membrane, causing destabilization of the lipid bilayer, resulting in the formation of pores, which leads to cell lysis. However, the details of these interactions are not yet fully known and can vary significantly from peptide to peptide, therefore, membrane-peptide interaction studies with biomimetic media are necessary. The present work proposes the synthesis and the characterization of the bioactive peptide StigA15, designed from the primary sequence of Stigmurin, which has originally been isolated from the Tityus stigmurus scorpion. The peptide was obtained from Fmoc solid phase peptide synthesis and Isothermal Titration Calorimetry (ITC) and Circular Dichroism (CD) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopies were used as main research tools and the respective experiments were performed in media that mimic membrane environments. When compared the activity of StigA15 to that of the of the wild-type Stigmurin, it was observed that the substitution of two serine residues by two charged lysines resulted in higher activities against Gram-positive and negative bacteria as well as against fungi. According to preliminary studies, it has been identified that StigA15 has a higher hydrophobic moment and therefore could be inserted more deeply in the membrane than Stigmurin. StigA15 presents selectivity towards pattogen cells, since it presents very low hemolysis rates at the active antimicrobial concentrations. This selectivity is further supported by ITC experiments that indicated significatly stronger interactions of StigA15 with anionic vesicles, when compared to zwitterionic vesicles. CD and NMR spectroscopies indicated that the peptide adopts helical conformations in membrane mimetic enviorenments. In addition, NMR spectrosccopy proved that the peptide shows high amphipathicity which is, together with its net positive charge (+4), a feature commonly found in several antimicrobial peptide sequences. Therefore, here is presented a novel peptide sequece with high biotechnological potential

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  • NATHÁLIA OLIVEIRA FELICIANO
  • ADIÇÃO DE POLÍMERO EM MICROEMULSÃO: CARACTERIZAÇÃO E EFEITO DO SEU USO NO TESTE EOR

  • Orientador : ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • MONICA RODRIGUES DE OLIVEIRA
  • Data: 29/07/2019

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  • Após exaustão de sua energia natural, os reservatórios retêm elevadas quantidades de hidrocarbonetos. A aplicação dos métodos de recuperação avançada de petróleo se dá como forma de se aumentar o fator de recuperação de óleo resultante do emprego dos métodos convencionais de recuperação, que são capazes de deslocar apenas cerca de 30% do óleo e isto se deve à elevada viscosidade do óleo e às elevadas tensões interfaciais existentes entre o fluido de injeção e o fluido a ser deslocado. Dentre os métodos de recuperação avançada, há os métodos térmicos, miscíveis e químicos. A aplicação dos métodos químicos se faz quando se deseja certa interação química entre os fluidos de injeção e o fluido a ser deslocado. Este trabalho tem como objetivo estudar sistemas microemulsionados (com e sem polímero em sua composição) para a recuperação avançada de petróleo, determinando os fenômenos de interface e viscosidade, e avaliando suas eficiências de recuperação. Para isso, tais sistemas foram caracterizados por medidas de tamanho de agregados, de viscosidade, de tensão superficial, de ângulo de contato e de recuperação de óleo. Os sistemas microemulsionados foram obtidos escolhendo-se pontos no diagrama pseudoternário, de seguinte composição: Ultranex Np 120 (tensoativo - T), butanol secundário (cotensoativo - C), heptano (fase oleosa - FO), água destilada (fase aquosa - FA) e o ácido poliacrílico (polímero), numa razão fixa de C/T = 1. Os sistemas escolhidos apresentam uma quantidade fixa de 5% m/m de FO, enquanto as quantidades de C/T e FA variam entre 35 e 60%. Já os sistemas com polímero em sua formulação foram obtidos com adição de 0,2% m/m do polímero. Uma comparação feita entre os resultados de tensão superficial e as medidas de viscosidade, mostrou que o deslocamento do óleo, para os sistemas sem polímero, se deve principalmente à ação interfacial, enquanto que, para os sistemas com polímero, a recuperação obtida se deve principalmente ao deslocamento mecânico. Além disso, todos os sistemas em estudo apresentaram resultados positivos para recuperação terciária, aumentando a molhabilidade do arenito, chegando a atingir 41% de recuperação do óleo original in place (%OOIP).


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  • After exhaustion of its natural energy, the reservoirs retain high amounts of hydrocarbons. The application of advanced oil recovery methods is a way of increasing the oil recovery factor resulting from the use of conventional recovery methods, which are capable of shifting only about 30% of the oil and this is due to the high viscosity of the oil and the elevated interfacial tensions between the injection fluid and the fluid to be displaced. Among the advanced recovery methods, there are thermal, miscible and chemical methods. The application of the chemical methods is done when a certain chemical interaction between the injection fluids and the fluid to be displaced is desired. This work aims to study microemulsion systems (with and without polymer in its composition) for the advanced recovery of oil, determining the phenomena of interface and viscosity, and evaluating their recovery efficiencies. For this, these systems were characterized by measurements of aggregate size, viscosity, surface tension, contact angle and oil recovery. The microemulsion systems were obtained by choosing points in the Pseudoternary diagram, of the following composition: Ultranex Np 120 (Surfactant - T), secondary butanol (Co-surfactant - C), heptane (oil phase - FO), distilled water (aqueous phase - FA) and polyacrylic acid (polymer), in a fixed ratio of C/T = 1. The chosen systems have a fixed quantity of 5% m/m FO, while the quantities of C/T and FA vary between 35 and 60%. The systems with polymer in its formulation were obtained with the addition of 0.2% m/m of the polymer. A comparison made between the surface tension results and the viscosity measurements showed that the oil displacement, for the systems without polymer, is mainly due to interfacial action, while for the systems with polymer, the recovery obtained is mainly due to mechanical displacement. In addition, all the systems under study presented positive results for tertiary recovery, increasing the wettability of sandstone, reaching 41% of original oil in place recovery (% OOIP).

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  • LUIS OTAVIO DE ARAUJO
  • EMBALAGENS ATIVAS: SÍNTESE DE FILMES ANTIMICROBIANOS À BASE DE POLIETILENO DE BAIXA DENSIDADE E ZEÓLITA A CONTENDO PRATA

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • FABIO GARCIA PENHA
  • KATYA ANAYA JACINTO SCATTONE
  • MARIELE IARA SOARES DE MELLO
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • Data: 29/10/2019

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  • As embalagens ativas antimicrobianas são materiais dotados da capacidade de inibição e eliminação de microrganismos que deterioram alimentos. Tendo em vista a grande importância de práticas que visem à obtenção de alimentos mais seguros, menor desperdício e maior vida de prateleira desses produtos, o presente trabalho teve por objetivo sintetizar filmes compósitos à base de Polietileno de baixa densidade e zeólita A substituída com diferentes teores de prata para uso como embalagem ativa. Foram inseridos 1%, 5% e 10% de prata, por meio de troca catiônica, na estrutura da zeólita A. Os materiais de partida foram caracterizados por meio de difração de raios X, Microscopia Eletrônica de Varredura, Análise termogravimétrica e Fluorescência de raios X. A inserção de prata na zeólita não alterou a sua estrutura. A atividade antibacteriana da zeólita substituída com prata foi realizada por meio da concentração inibitória mínima utilizando-se Escherichia coli como bactéria alvo. A concentração inibitória mínima (CIM) da zeólita com 1% de prata e concentração 0,05 mg de zeólita/mL não foi capaz de inibir o crescimento visível da bactéria, entretanto, com o aumento da concentração houve inibição total no período de 24h. Os teores de 5% e 10% apresentaram CIM igual a 0,05 mg de zeólita/mL. Os filmes de Polietileno de baixa densidade (PEBD) adicionados de zeólita A substituída com prata foram sintetizados por via úmida. O teor mássico de zeólita nos filmes variou de 1% a 5% em massa. Os filmes não apresentaram mudanças significativas nos perfis de degradação térmica com o aumento do teor mássico de zeólita/Ag presente no compósito. Os filmes que apresentaram melhor atividade antibacteriana frente à Escherichia coli e Staphylococcus aureus foram aqueles preparados com a zeólita substituída com 5% e 10% de prata e com teor mássico de 5% (m/m), mostrando grande potencial para aplicações como embalagens ativas na preservação de alimentos.


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  • Active antimicrobial packagings are materials endowed with the ability to inhibit and eliminate microorganisms that deteriorate food. Considering the great importance of practices aimed at obtaining safer food, less waste and longer shelf life of these products, the present work had the objective of synthesizing low density Polyethylene and zeolite A composite films substituted with different contents of silver for use as active packaging. 1%, 5% and 10% silver were inserted by means of cation exchange in the structure of zeolite A. The starting materials were characterized by X-ray powder diffractometer, scanning electron microscopy, thermal gravimetric analysis and X-ray Fluorescence diffractometer. The silver insertion in the zeolite did not change its structure. The antibacterial activity of the silver-substituted zeolite was performed by the minimum inhibitory concentration using Escherichia coli as target bacterium. The MIC of the zeolite with 1% silver and concentration of 0,05 mg zeolite/mL was not able to inhibit the visible growth of the bacterium, however, with the increase of the concentration there was total inhibition in the period of 24h. The contents of 5% and 10% showed MIC equal to 0,05 mg of zeolite/mL. The LDPE films added with silver-substituted zeolite A were synthesized by wet-casting. The zeolite mass content in the films ranged from 1% to 5% by mass. The films did not show significant changes in the thermal degradation profiles with the increase of the zeolita/Ag mass content present in the composite. The films with best antibacterial activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus were those prepared with 5% and 10% silver substituted zeolite and with a mass content of 5% (w/w), showing great potencial for applications such as active packaging in food preservation.

Teses
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  • JOSÉ ALBERTO BATISTA DA SILVA
  • PRODUÇÃO DE BIODIESEL E BIOLUBRIFICANTES: AVALIAÇÃO DE NOVOS CATALISADORES E ANTIOXIDANTES NATURAIS

  • Orientador : LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • LEILA MARIA AGUILERA CAMPOS
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MARITZA MONTOYA URBINA
  • TATIANA DE CAMPOS BICUDO
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • Data: 18/02/2019

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  • Este trabalho de pesquisa foi desenvolvido buscando a produção de tecnologias limpas e bioprodutos com perspectivas em aplicações industriais. Com esse objetivo diversos materiais e bioprodutos foram obtidos. A produção de sílica alternativa, (MP1), a partir da areia de praia, permitiu a obtenção de materiais mesoporosos, MCM-41, como sintetizados e modificados, para diversas finalidades, dentre estas aplicações em processos de adsorção de CO2, devido a modificações com alcanolaminas, MEA e DEA além da impregnação com cátions metálicos, como Ni+2, Zn+2 e Ag+ que permitiram aplicações em processos de dessulfurização profunda em derivados de petróleo. A modificação química da MP1 com metais produziu catalisadores bimetálicos SKS, utilizados com sucesso na síntese de bioprodutos, como biodiesel e biolubrificantes.  Todos os produtos obtidos foram caracterizados através das técnicas: FTIR, TG/DTG, RMN, CG/MS, DRX, MEV- FEG, EDS, RANCIMAT, FRX, ICP-OES. Testes de reutilização do catalisador e estudos acerca da conversão, foram realizados, visando obter os melhores parâmetros de síntese. Os bioprodutos obtidos obedeceram às especificações da ANP 45/2014 para o biodiesel e ANP 669/2017 para os biolubrificantes. Buscando otimizar o uso dos bioprodutos obtidos, foram obtidos antioxidantes naturais a partir de extratos de Syzygium aromaticum e Punica granatum e testados efetivamente no biodiesel de algodão, para avaliação dos efeitos produzidos na estabilidade oxidativa do biocombustível.


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  • This research work was developed seeking the production of clean technologies and bioproducts with perspectives in industrial applications. For this purpose, several materials and bioproducts were obtained. The production of alternative silica (MP1) from the beach sand allowed to obtain mesoporous materials, MCM-41, as synthesized and modified, for several purposes, among these applications in CO2 adsorption processes, due to modifications with alkanolamines, MEA and DEA in addition to impregnation with metal cations, such as Ni+2, Zn+2 and Ag+, which allowed applications in deep desulphurization processes in petroleum derivatives. The chemical modification of MP1 with metals produced SKS bimetallic catalysts, successfully used in the synthesis of bioproducts such as biodiesel and biolubricants. All products were characterized by FTIR, TG / DTG, NMR, CG / MS, DRX, MEV-FEG, EDS, RANCIMAT, FRX, ICP-OES. Tests of reuse of the catalyst and studies on the conversion were carried out in order to obtain the best synthesis parameters. The bioproducts obtained obeyed the specifications of ANP 45/2014 for biodiesel and ANP 669/2017 for biolubricants. In order to optimize the use of the obtained bioproducts, natural antioxidants were obtained from the extracts of Syzygium aromaticum and Punica granatum and effectively tested in cotton biodiesel, to evaluate the effects produced in the oxidative stability of the biofuel.

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  • ANA KARINA PEREIRA LEITE
  • LOFs MISTAS E NANOCOMPÓSITOS COM PROPRIEDADES ADSORTIVAS, FOTOLUMINESCENTES E MAGNÉTICAS: DA SÍNTESE À APLICAÇÃO

  • Orientador : BRAULIO SILVA BARROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRAULIO SILVA BARROS
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • RENATA MARTINS BRAGA
  • JARLEY FAGNER SILVA DO NASCIMENTO
  • JOANNA ELZBIETA KULESZA
  • Data: 20/02/2019

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  • As LOFs (do inglês, Lanthanide-Organic Frameworks) têm se destacado como uma importante classe de materiais funcionais. Estes materiais apresentam interessantes propriedades óticas e magnéticas, que estão diretamente relacionadas a presença de íons lantanídeos conectados por ligantes orgânicos em uma rede cristalina híbrida. Mais recentemente, estas propriedades têm sido estendidas pela combinação com outros tipos de materiais de interesse, ou em outras palavras, pela formação de compósitos ou materiais derivados. Dentre as vastas possibilidades, a combinação de materiais porosos e/ou luminescentes com a magnetita, que apresenta interessantes propriedades magnéticas, tem sido considerada como promissora para o sensoriamento e a adsorção seletiva de compostos químicos orgânicos além de outras possibilidades. Neste trabalho foram sintetizadas LOFs mistas e nanocompósitos Fe3O4/LOF pelos métodos solvotérmico e hidro(solvo)térmico usando íons lantanídeos (La3+, Tb3+, Gd3+, Eu3+) e ligantes orgânicos politópicos. As amostras foram caracterizadas por DRX, IV, TG, MEV, espectroscopia de fotoluminescência e avaliadas como sensores químicos para metais (Pb3+, Cd3+ e Li3+), bem como na adsorção seletiva de corantes orgânicos. Os resultados sugerem que o uso de um direcionador de crescimento, ácido acético, usado para o controle da morfologia das partículas, promoveu a formação de uma estrutura inesperada, onde os íons lantanídeos (La3+ e Tb3+) se encontram coordenados a íons formiato em uma rede tridimensional, ao invés do ligante isoftálico, como esperado. Os íons formiato foram formados a partir da hidrólise do solvente usado, dimetilformamida (DMF). As amostras cristalizadas são isoreticulares com uma estrutura já reportada na literatura e de fórmula [Ce(HCOO)3]n. Os espectros de IV exibiram o deslocamento do estiramento relacionado ao grupo carbonila do íon formato. O íon Tb3+ foi incorporado à estrutura conferindo luminescência verde. A morfologia dos pós mudou de micro hastes para aglomerados de pequenas partículas semelhantes a flores quando a concentração do ácido acético foi incrementada. LOFs preparadas com os íons lantanídeos (Gd3+ e Eu3+) e o precursor do ligante, ácido 1,3,5 benzeno tricarboxílico (BTC). Os resultados de DRX confirmaram a cristalização de uma isoestrutura da LOF [Gd(BTC)(H2O)].(DMF)(H2O)0.5, enquanto que os resultados de IV sugerem a desprotonação do grupo carboxílico do ligante e a sua coordenação ao íon Gd3+. A luminescência vermelha do composto quando excitado na região do ultravioleta confirmou a incorporação dos íons Eu3+. Nanocompósitos (Gd, Eu)-LOF@Fe3O4 foram preparados sob condições solvotérmicas. Os resultados de DRX confirmaram a formação da LOF mista ao mesmo tempo em que foram observados picos de difração característicos da magnetita, o que também foi confirmado pela própria característica magnética das amostras obtidas.  As análises de IV confirmaram a desprotonação do grupo carboxílico do ligante e a sua coordenação ao íon Gd3+, também foi observada uma banda a 560 cm-1 referente ao estiramento Fe-O da magnetita. Além disso, o compósito também apresentou luminescência vermelha característica do íon európio. Os resultados dos testes como sensor químico mostraram que a LOF apresenta um resultado satisfatório para o íon Pb3+. Os testes de adsorção seletiva dos corantes utilizando o compósito e a LOF mostram que o compósito adsorve mais azul de metileno (98%) do que o alaranjado de metila (35%) a uma concentração de 70mg/L por um tempo de 2h.


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  • The LOFs (Lanthanide-Organic Frameworks) have emerged as an important class of functional materials. These materials present interesting optical and magnetic properties, which are directly related to the presence of lanthanide ions connected by organic binders in a hybrid crystal network. More recently, these properties have been extended by combining with other types of materials of interest, or in other words by the formation of composites or derived materials. Among the vast possibilities, the combination of porous and / or luminescent materials with magnetite, which presents interesting magnetic properties, has been considered as promising for the sensing and the selective adsorption of organic chemical compounds besides other possibilities. In this work, mixed LOFs and Fe3O4/LOF nanocomposites were synthesized by solvothermic and hydro(solvo)thermal methods using lanthanide ions (La3+, Tb3+, Gd3+, Eu3+) and polytopic organic binders. The samples were characterized by XRD, IR, TG, MEV, photoluminescence spectroscopy and evaluated as chemical sensors for metals (Pb3+,Cd3 + and Li3+), as well as the selective adsorption of organic dyes. The results suggest that the use of a growth promoter, acetic acid, used to control the particle morphology, promoted the formation of an unexpected structure, where the lanthanide ions (La3+ and Tb3+) are coordinated to formate ions in a network three-dimensional, rather than isophthalic linker, as expected. Formate ions were formed from the hydrolysis of the solvent used, dimethylformamide (DMF). The crystallized samples are isoreticular with a structure already reported in the literature and of formula [Ce(HCOO)3]n. The IR spectra exhibited the displacement of the stretch related to the carbonyl group of the ion format. The Tb3 + ion was incorporated into the structure giving green luminescence. The morphology of powders changed from micro stems to agglomerates of small flower-like particles when the concentration of acetic acid was increased. LOFs prepared with the lanthanide ions (Gd3+ and Eu3+) and the binder precursor, 1,3,5-benzene tricarboxylic acid (BTC). The results of XRD confirmed the crystallization of an isoestructure of LOF [Gd(BTC)(H2O)](DMF)(H2O)0.5, while IV results suggest the deprotonation of the carboxyl group of the ligand and its coordination to the ion Gd3+. The red luminescence of the compound when excited in the ultraviolet region confirmed the incorporation of Eu3+ ions. Nanocomposites (Gd, Eu) -LOF/ Fe3O4 were prepared under solvothermic conditions. The results of XRD confirmed the formation of the mixed LOF at the same time that characteristic diffraction peaks of the magnetite were observed, which was also confirmed by the magnetic characteristic of the obtained samples. The analysis of IV confirmed the deprotonation of the carboxyl group of the ligand and its coordination to the Gd3+ ion, also a 560 cm-1 band was observed regarding the Fe-O stretch of the magnetite. In addition, the composite also showed red luminescence characteristic of the europium ion. The results of the tests as a chemical sensor showed that the LOF presents a satisfactory result for the Pb3+ ion. Selective adsorption tests of the dyes using the composite and LOF show that the composite adsorbs more methylene blue (98%) than methyl orange (35%) at a concentration of 70mg/L for a time of 2h.

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  • OLÍMPIO JOSÉ DA SILVA JÚNIOR
  • POLIMEROS DE COORDENAÇÃO E SEUS ÓXIDOS DERIVADOS: DA PREPARAÇÃO A APLICAÇÃO NA DESCOLORIZAÇÃO DE ÁGUAS CONTAMINADAS COM CORANTES ORGÂNICOS

  • Orientador : BRAULIO SILVA BARROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRAULIO SILVA BARROS
  • CLEONILSON MAFRA BARBOSA
  • DAVI SERRADELLA VIEIRA
  • ELANIA MARIA FERNANDES SILVA
  • JOANNA ELZBIETA KULESZA
  • Data: 20/02/2019

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  • Os polímeros de coordenação (CP) são uma nova classe de materiais híbridos consistindo de espécies ou clusters metálicos conectados por ligantes orgânicos e formando estruturas ao longo de uma, duas ou três dimensões. Neste trabalho de pesquisa é proposto o uso de CPs e seus óxidos derivados na descolorização de águas contaminadas com corantes orgânicos. Três polímeros de coordenação de Cu2+ foram preparados através de um método eletroquímico usando os seguintes ligantes: 1,3-H2BDC, 1,4-H2BDC e 5-NH2-H2BDC. As amostras obtidas foram calcinadas em ar a 923 K produzindo CuO poroso. A síntese de Ca-MOFs foi realizada utilizando um método sonoquímico. Os principais parâmetros sintéticos foram estudados e o planejamento fatorial foi empregado para reduzir o número total de amostras produzidas. Todas as amostras preparadas foram caracterizadas por Difração de Raios-X em pó (PXRD), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier com Refletância Total Atenuada (ATR-FTIR), Análise Térmica (TGA-DTA) e Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM). Os resultados confirmaram tanto a cristalização dos polímeros de coordenação de Cu2+ quanto a formação do óxido de cobre após o tratamento térmico. O CuO poroso foi testado na degradação catalítica do azul de metileno na presença de H2O2, e o efeito de parâmetros de reação como a massa do catalisador e o volume de H2O2 foram estudados. As condições ótimas de reação foram estabelecidas, com descoloração atingindo cerca de 94 e 100% a 308 e 311 K, respectivamente, após apenas 120 minutos de reação. As amostras de Ca-MOFs foram aplicadas na adsorção do corante azul de metileno em pH natural, obtendo adsorção máxima de 60,241 μmol.g-1 e alta eficiência no reuso, atingindo 97% da capacidade inicial de adsorção no segundo ciclo de reutilização. Os resultados sugerem que a presença da fase [Ca(BDC)(DMF)(H2O)]n  proporciona incremente na capacidade de adsorção quando comparado a outra fase cristalina obtida, [Ca(BDC)(H2O)3]n. Ambos os materiais produzidos se mostraram promissores em processos de descolorização de águas contaminadas. 


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  • Coordination polymers (CP) are a new class of hybrid materials consisting of metal species or clusters connected by organic linkers and forming structures along one, two or three dimensions. In this research, we propose the use of CPs and their derived oxides in the discoloration of water contaminated with organic dyes. Three Cu2+ coordination polymers were prepared by an electrochemical method using the following linkers: 1,3-H2BDC, 1,4-H2BDC, and 5-NH2-H2BDC. The samples obtained were calcined in air at 923 K yielding porous CuO. The synthesis of Ca-MOFs was performed using a sonochemical method. The main synthetic parameters were studied, and the factorial planning was employed to reduce the total number of samples produced. All the prepared samples were characterized by X-ray powder diffraction (PXRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy with Attenuated Total Reflectance (ATR-FTIR), Thermal Analysis (TGA-DTA) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The results confirmed both the crystallization of the Cu2+ coordination polymers and the formation of the copper oxide after the heat treatment. The porous CuO was tested for the catalytic degradation of methylene blue in the presence of H2O2, and the effect of reaction parameters such as catalyst mass and H2O2 volume were studied. The optimum reaction conditions were established, with discoloration reaching about 94 and 100% at 308 and 311 K, respectively, after only 120 minutes of reaction. The Ca-MOFs samples were applied in the adsorption of the methylene blue dye at natural pH, obtaining maximum adsorption of 60.241 μmol.g-1 and high efficiency in the reuse, reaching 97% of the initial adsorption capacity in the second reuse cycle. The results suggest that the presence of the [Ca(BDC)(DMF)(H2O)] phase does not increase the adsorption capacity when compared to the other crystalline phase obtained, [Ca(BDC)(H2O)3]n. Both materials have been shown to be promising in the discoloration of contaminated water.

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  • ANDERSON FERNANDES GOMES
  • AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DA MICROALGA Chlamydomonas sp. CULTIVADA EM SISTEMA ABERTO COMO FONTE DE METABÓLITOS DE ALTO VALOR AGREGADO COM APLICAÇÕES INTEGRADAS AO SETOR DE BIOCOMBUSTÍVEIS, VISANDO UMA PERSPECTIVA BIORREFINÁRIA

  • Orientador : LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • MARTA COSTA
  • NEDJA SUELY FERNANDES
  • LEANDRO SILVA COSTA
  • MARIANA SANTANA SANTOS PEREIRA DA COSTA
  • Data: 28/02/2019

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  • Atualmente, é relevante que o processamento de qualquer matéria-prima em larga escala ocorra numa concepção de biorrefinaria, que consiste em otimizar o uso dos recursos, visando maximizar a rentabilidade, os benefícios e minimizar a geração de resíduos. Diante desse contexto, as microalgas apresentam elevado potencial biorrefinário, pois exibem inúmeros constituintes de alto valor agregado. As microalgas, quando submetidas a condições de restrição de nutrientes se tornam propensas ao acúmulo de lipídios totais e alterações no perfil graxo. Neste estudo, a microalga Chlamydomonas sp. foi cultivada em lagoas fotossintéticas em diferentes condições incluindo, grupo controle (CTG) e estresse nutricional (BS). A eficiência na extração da fração lipídica hexânica bruta (CHF), utilizando agitação mecânica associada à técnica de ultrassom, foi avaliada em dois tempos distintos (2 e 4 horas). Além disso, as biomassas antes do processo extrativo (BBE), assim como as biomassas residuais oriundas da fração hexânica (RBHF2h e RBHF4h) foram monitoradas por MEV e Análise Termogravimétrica (TG). Os valores de proteína bruta e o potencial calorífico superior (HHV) foram estimados em função da composição elementar das biomassas RBHF2h e RBHF4h. A fração clorofórmica bruta (CCF) foi obtida a partir da RBHF4h (extração com clorofórmio). As frações CCF e CHF hidroesterificadas foram caracterizadas por TG, FTIR e GC/MS. Além disso, o extrato metanólico bruto (CEM) foi obtido a partir da biomassa CTG, empregando banho ultrassom como sistema de ruptura celular e posteriormente a fração foi caracterizada por CG/MS. Vale destacar, que foi avaliado o efeito do CEM sobre a viabilidade celular da linhagem tumoral de melanoma murino B16F10 e da linhagem normal de fibroblasto murino 3T3, quanto a capacidade de redução do reagente MTT. Ademais, o potencial imonumodulatório também foi analisado no modelo de macrófagos RAW 264.7, quanto a capacidade produção de óxido nítrico (NO). As micrografias da superfície das biomassas mostraram maior fragmentação para RBHF4h, assim como uma notável redução no evento térmico típico de lípidios (350-470 °C), indicando eficácia na extração e correlação com a diferença significativa (superior a 300%) do CHF obtido nos diferentes tempos. A fração lipídica total máxima (CHF+CCF) foi de aproximadamente 29%, sendo 60% superior ao grupo controle (CTG). As biomassas residuais possuem valores de HHV e proteína bruta de até 19 MJ kg-1 e acima de 50%, respectivamente. Os dados de TG e FTIR presumem composição predominante de frações saponificáveis para o extrato CCF, ao contrário do CHF que é composto especialmente de insaponificáveis. Além disso, a curva TG ratificou uma melhor taxa de conversão para CCF (aproximadamente 89%), consistente com o valor obtido por GC/MS (cerca de 86%). O perfil graxo das frações saponificáveis de ambos os extratos mostraram que os ácidos graxos são majoritariamente compostos por C16:0 e C18:3 (ω-3 e ω-6). Outro aspecto notável, e que a condição de estresse induziu o aumento percentual de C18:3, contudo reduziu significativamente o teor de C18:2 quando comparado ao CTG. que embora os ésteres exibam elevada concentração de ácidos graxos poli-insaturados, o que compromete sua aplicação na produção de biodiesel, o perfil graxo das microalgas sugere um potencial farmacológico para dieta ou terapia, uma vez que alguns dos principais componentes são relatados como metabólitos bioativos. Enquanto as biomassas residuais poderiam potencialmente ser direcionadas para aquicultura (suplementação nutricional) diante do significativo teor proteico, ou para combustão direta devido ao elevado poder calorifíco. Os dados de CG/MS revelaram que a composição do CEM inclui majoritariamente, o esqualeno (isoprenóide), fitol (álcool diterpênico acíclico) e ácido adípico bis (2-etilhexil) éster. O teste de viabilidade celular revelou que o extrato CEM promoveu uma redução estatisticamente significativa na capacidade de redução do MTT da linhagem B16F10, acima de 50%, enquanto nenhum efeito sobre a linhagem normal foi observado, ambos até a concentração de 400 µg/mL. Além disso, o extrato metanólico apresentou notável ação inibitória sobre a produção de NO por macrófagos RAW, promovendo uma redução superior a 60% em relação ao controle positivo (LPS). Diante desses resultados, é possível inferir que o extrato polar da biomassa microalgal apresenta substâncias com potencial inibitório quanto a viabilidade de células cancerígenas, bem como da produção do mediador inflamatório NO.


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  • Nowadays it is relevant that the processing of any large-scale raw material occurs in a biorefinery design, which consists in optimize the use of resources, aiming at maximizing profitability, benefits and minimizing waste generation. Considering this context, microalgae present high biorrefinario potential, since they exhibit numerous constituents with high value. The microalgae, when subjected to nutrient restriction conditions, become susceptable to the accumulation of total lipids and changes in the fatty profile. In this study, the microalgae Chlamydomonas sp. was cultivated in photosynthetic ponds and submitted to the absence of nutrients. Subsequently, the extraction efficiency of the crude hexanic lipid fraction (CHF), using mechanical agitation associated with the ultrasound technique, was evaluated in two different times (2 and 4 hours). In addition, the biomass before the extractive process (BBE), as well as the residual biomasses from the hexane fraction (RBHF2h and RBHF4h) were monitored by SEM and Thermogravimetric Analysis (TG). Crude protein and high heating value (HHV) were estimated as a function of the elemental composition of biomasses RBHF2h and RBHF4h. Crude chloroform fraction (CCF) was obtained from RBHF4h (extraction with chloroform). The CCF and CHF fractions after hydroesterification were characterized by TG, FTIR and GC/MS. Besides, the crude methanolic extract (CEM) was obtained from CTG biomass with ultrasound as cell rupture system and after that the fraction was characterized by GC/MS. It´s worth pointing out that the CEM over the cell viability of murine melanoma tumor cell line B16F10 and normal line of murine fibroblast 3T3 were evaluated as for the reduction capacity of MTT reagent. Moreover, immunosuppressive potential was also analyzed in macrophags RAW 264.7 model concerning its capacity of nitric oxide production (NO). Surface micrographs of the biomass showed greater fragmentation for RBHF4h, as well as a significant reduction in the typical thermal event of lipids (350-470 °C), indicating extraction efficiency and correlation with the significant difference (greater than 300%) of the obtained CHF at different times. The maximum total lipid fraction (CHF + CCF) was approximately 29%, 60% higher than the control group (CTG). Residual biomasses have HHV and crude protein values at about 19 MJ kg-1 and above 50%, respectively. The TG and FTIR data presume the predominant composition of saponifiable fractions for the CCF extract, unlike the CHF which is composed especially of unsaponifiables. In addition, the TG curve ratified a better conversion rate for CCF (approximately 89%), consistent with the value obtained by GC/MS (about 86%). The fatty profile of the saponifiable fractions of both extracts showed that fatty acids are mostly composed of C16:0 and C18:3 (ω-3 and ω-6). Another important aspect, and that the stress condition induced a percentage increase of C18:3, however, significantly reduced the C18:2 content when compared to CTG. It is worth mentioning that although the esters exhibit a high concentration of polyunsaturated fatty acids, which compromises their application in the production of biodiesel, the fatty profile of microalgae suggests a pharmacological potential for diet or therapy, since some of the main components are reported as bioactive metabolites. While residual biomass could potentially be targeted to aquaculture (nutritional supplementation) in the face of significant protein content, or for direct combustion due to high value HHV. GC/MS data revealed that CEM composition is mostly of squalene (isoprenoid), phytol (acyclic diterpene alcohol) and adipic acid bis(2-ethylhexyl) ester. The cell viability test revealed that the CEM extract promoted an considerable statistically decrease in the capacity of MTT reduction of B16F10 cell line, over 50%, while any effect over the normal cell line was observed, both until 400 µg mL-1. Besides, the methanolic extract showed notable inhibitory action on NO production by RAW machophages, promoting a reduction to upper 60% in comparison to positive control (LPS). Therefore, it is possible to infer that the polar extract of microalgal biomass presentes substances with inhibitory potential regarding the viability of câncer cells, as well as the production of inflammatory mediator (NO).

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  • BRENO GUSTAVO PORFIRIO BEZERRA
  • MATERIAL COMPÓSITO A BASE DE HDL E ZEOLITA A PARA A REMOÇÃO SIMULTÂNEA DE ÂNIONS E CÁTIONS EM EFLUENTE DA INDÚSTRIA DE PETRÓLEO

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • FABIO GARCIA PENHA
  • LINDIANE BIESEKI
  • LUZIA PATRICIA FERNANDES DE CARVALHO GALVAO
  • NEDJA SUELY FERNANDES
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • Data: 14/03/2019

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  • A água produzida é extraída juntamente com o petróleo e representa a maior corrente de resíduo na produção do óleo cru. Os aspectos que merecem atenção são os seus elevados volumes e a complexidade da sua composição. O descarte de tais volumes de resíduos vem causando preocupações sobre a poluição ambiental não controlada e é irreversível no ambiente marinho.

    Assim a remoção destes contaminantes é considerada um grande problema, sendo um desafio no mundo de hoje, mas pode ser visto como uma oportunidade de fornecer uma fonte viável de água, como benéfico em muitas aplicações, para as quais a qualidade da água potável não é necessária e evitando danos ambientais sérios. Assim o desenvolvimento de tecnologias através da adsorção de cátions e de ânions é eficiente e simples e tem sido empregado em para a remediação de águas e efluentes.

    Neste trabalho foram realizados tratamentos em água produzida através da adsorvente zeólita A comercial, por meio de um planejamento em que foi comparada sua capacidade de adsorção em função do tempo de contato com a água produzida, em períodos de 0 (sem tratamento) a 24 horas, ao final do tratamento, as amostras foram analisadas por ICP-OES. Como também foram utilizados diferentes materiais como zeólitas, aluminas e Hidróxidos Duplos Lamelares. Onde foi observado que para os materiais zeólitas A, ɣAl2O3 e o HDL comercial calcinado foram os que apresentaram resultados mais satisfatórios com percentagem de 60% a 99% de remoção e quando comparados aos valores máximos permitidos estabelecidos pela resolução nº 430 do Conselho Nacional do Meio Ambiente, e por fim foi realizada a síntese de um novo material compósito a base de Zeólita A e HDL, este sendo um material com propriedades específicas para remoção simultânea de cátions e ânions, sendo eficiente  para remanejamento em água produzida de petróleo.


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  • The water produced is extracted together with the oil and represents the largest waste stream in the production of crude oil. The aspects that deserve attention are its high volumes and the complexity of its composition. Disposal of such waste volumes has raised concerns about uncontrolled environmental pollution and is irreversible in the marine environment.

    So the removal of these contaminants is considered a major problem, a challenge in the world today, but can be seen as an opportunity to provide a viable source of water, as beneficial in many applications, for which the quality of drinking water is not avoiding serious environmental damage. Thus the development of technologies through the adsorption of cations and anions is efficient and simple and has been used in for the remediation of waters and effluents.

    In this work, treatments were carried out in water produced through the adsorbent commercial zeolite A, through a planning in which its adsorption capacity was compared as a function of the contact time with the produced water, in periods of 0 (without treatment) to 24 hours , at the end of the treatment, the samples were analyzed by ICP-OES. Also, different materials such as zeolites, aluminas and Lamellar Double Hydroxides were used. It was observed that for zeolite materials A, ɣAl2O3 and calcined commercial HDL were the most satisfactory results with a percentage of 60% to 99% of removal and when compared to the maximum permissible values established by Resolution No. 430 of the National Council of the Environment Environment, and finally the synthesis of a new composite material based on Zeolite A and HDL, being a material with specific properties for the simultaneous removal of cations and anions, being efficient for remanage in petroleum produced water.

     

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  • CAMILA CARVALHO DE ALMEIDA
  • DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS ELETROQUÍMICOS E COMBINADOS PARA A REMEDIAÇÃO DE EFLUENTES E SOLOS CONTAMINADOS COM COMPOSTOS ORGANO-HALOGENADOS

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • DOUGLAS DO NASCIMENTO SILVA
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • MARCO ANTONIO QUIROZ ALFARO
  • Data: 18/03/2019

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  • A crescente preocupação da sociedade com os riscos ambientais e a saúde pública vem exigindo um controle mais rigoroso das nossas águas e solo, promovendo o desenvolvimento e a implementação de novas tecnologias de tratamento. A presente tese, portanto, teve como objetivo avaliar a descontaminação de Poluentes Orgânicos Persistentes (POPs), especificamente corante e pesticida organo-halogenados, em efluentes e solo por meio da integração de processos eletroquímicos utilizando ânodos de Diamante Dobado com Boro (BDD) com outras tecnologias de alta eficiência e baixo impacto ambiental. Os resultados da eletrólise com ânodos de BDD de um efluente sintético contaminado com o corante têxtil Azul de Bromofenol demonstraram claramente que a aplicação de diferentes valores de corrente (1A, 2A, e 3A) mostrou ser bastante eficiente por não somente reduzir a cor do efluente, como também levar a sua completa mineralização. A concentração significativa de Br- liberada durante o ataque do radical OH ao corante, e a formação das espécies de BrO- geradas a partir da Oxidação Anódica desses ânions, explicam o ótimo desempenho dessa tecnologia no tratamento de soluções sintéticas. Os estudos envolvendo a descontaminação de solo contaminado com o herbicida Clopiralida, mostraram que é possível combinar o processo de descloração com Ferro Zero Valente (ZVI), lavagem do solo e a oxidação eletroquímica em um único tratamento de forma sequencial ou integrada em um mesmo reator. A Clopiralida foi, portanto, eficientemente removida do solo, e a completa degradação dos poluentes nos fluidos de lavagem foi possível usando a oxidação anódica com eletrodos de BDD em todos os estudos realizados. A descloração com ZVI integrado ao processo de lavagem tem um impacto importante na eficiência do processo, levando a menos resíduos perigosos (do ponto de vista da toxicidade), mas, ao mesmo tempo, os intermediários formados são menos oxidáveis do que os compostos iniciais clorados, o que resulta em um processo menos eficiente do ponto de vista da mineralização. Este impacto negativo sobre a eficiência do processo eletroquímico não é completamente indesejável, pois como a toxicidade dos resíduos diminui significativamente nos estágios iniciais com o uso do ferro, torna-se promissora a combinação desta tecnologia com tratamentos biológicos.


  • Mostrar Abstract
  • The growing concern of society with environmental risks and public health has required a more rigorous control of our waters and soil, promoting the development and implementation of new treatment technologies. Therefore, the present aimed to evaluate the decontamination of Persistent Organic Pollutants (POPs), specifically organohalogenated dye and pesticide, in effluents and soil by means of the integration of electrochemical processes using Boron Doped Diamond (BDD) anodes with other technologies of high efficiency and low environmental impact. The results of electrolysis with BDD anodes of a synthetic effluent contaminated with the Bromophenol blue textile dye clearly demonstrated that the application of different current values (1A, 2A, and 3A) was shown to be quite efficient because it not only reduces the color of the effluent, as well as lead to its complete mineralization. The significant concentration of Br- released during the attack of the OH radical on the dye and the formation of the BrO- species generated from the Anodic Oxidation of these anions explain the optimal performance of this technology in the treatment of synthetic solutions. The studies involving the decontamination of soil contaminated with the herbicide Clopiralida showed that it is possible to combine the dechlorination process with Zero Valent Iron (ZVI), soil washing and electrochemical oxidation in a single treatment sequentially or integrated in the same reactor. Therefore, Clopyralide was efficiently removed from the soil, and complete degradation of the pollutants in the wash fluids was possible using anodic oxidation with BDD electrodes in all studies. The dechlorination with ZVI integrated into the washing process has an important impact on the efficiency of the process, leading to less hazardous waste (from the point of view of toxicity), but at the same time the intermediates formed are less oxidizable than the initial chlorinated compounds, which results in a less efficient process from the point of view of mineralization. This negative impact on the efficiency of the electrochemical process is not completely undesirable, because as the toxicity of the residues decreases significantly in the initial stages with the use of iron, it becomes promising the combination of this technology with biological treatments.

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  • RAILSON CARLOS SOUZA DA LUZ
  • INFLUÊNCIA DE COMPLEXOS POLIELETROLÍTICOS DE QUITOSANA-GOMA XANTANA COM NANOSÍLICA NAS PROPRIEDADES TECNOLÓGICAS DE FLUIDOS DE PERFURAÇÃO AQUOSOS 

  • Orientador : ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABÍOLA DIAS DA SILVA CURBELO
  • JULIANA DE SOUZA NUNES
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • LUZIA PATRICIA FERNANDES DE CARVALHO GALVAO
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • Data: 15/04/2019

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  • A incorporação de nanomateriais inorgânicos em matrizes poliméricas propicia a formação de novos materiais com características específicas e diferentes das apresentadas pelos produtos originários. Esses materiais são denominados “materiais híbridos poliméricos”. A incorporação de nanosílica na formação do material híbrido nanosílica-quitosana foi o alvo inicial de estudo deste trabalho, em que foi observada significativa influência do processo de obtenção nas propriedades térmicas e no comportamento em meio aquoso destes materiais. Os materiais híbridos de nanosílica-quitosana também foram utilizados como precursores na formação de complexos polieletrolíticos, com o uso da goma xantana como poliânion. Os resultados reológicos obtidos evidenciaram a formação de uma rede tridimensional mais estruturada, quando comparado ao complexo polieletrolítico composto apenas pela goma xantana e a quitosana. Ambos os materiais foram aplicados em fluidos de perfuração aquosos, propiciando um aumento nos valores de viscosidade aparente, o que favorece o carreamento do cascalho produzido durante a perfuração de poços de petróleo, garantindo a eficiência de limpeza do mesmo. Com relação ao controle de filtrado dos sistemas de perfuração, os materiais híbridos de nanosílica-quitosana apresentaram redução do volume de filtrado, devido à formação de um reboco menos permeável. Resultado semelhante também foi observado à alta temperatura (90oC). Por sua vez, os complexos polieletrolíticos apresentaram comportamento semelhante aos materiais híbridos, ou seja, baixos volumes de filtrado.


  • Mostrar Abstract
  • The incorporation of inorganic nanomaterials into polymer chains leads to the formation of new materials with specific characteristics and different from those presented by the originating materials. These materials are referred to as polymeric hybrid materials. The incorporation of nanosilica into the polymer chains of chitosan in the formation of the hybrid material of nanosilica-chitosan was the initial target of this work, being observed a significant influence of the process of obtaining, in the thermal properties and in the behavior in aqueous medium of these materials. The nanosilica-chitosan hybrid materials were also used as precursors in the formation of polyelectrolyte complexes, with the use of xanthan gum as polyanion, which, according to the results obtained from the viscoelastic behavior, provide the formation of a more structured three-dimensional network, when compared to the polyelectrolyte complex composed only of xanthan gum and chitosan. Both materials were applied in aqueous drilling fluids, providing an increase in apparent viscosity, which promotes the entrainment of gravel produced during the drilling of oil wells, providing the same cleaning efficiency. In relation to the filtration control of the drilling systems, the hybrid materials of nanosilica-chitosan presented reduction of the filtrate volume due to the formation of a less permeable filter cake. Similar result was also observed at high temperature (90 oC). In turn, the polyelectrolyte complexes presented similar behavior to the hybrid materials, that is low filter loss.

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  • MARCUS VINICIUS GOMES PAIXÃO
  • AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE MICROESFERAS MAGNÉTICAS/TERMORESPONSIVAS À BASE DE QUITOSANA DECORADAS COM POLI (N-isopropilacrilamida) NO TRATAMENTO DE ÁGUAS OLEOSAS

  • Orientador : ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • JULIANA DE SOUZA NUNES
  • LUZIA PATRICIA FERNANDES DE CARVALHO GALVAO
  • MARCOS ANTONIO VILLETTI
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • Data: 17/05/2019

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  • Microesferas inteligentes capazes de responder a campos magnéticos e mudanças de temperatura foram preparadas encapsulando nanopartículas magnéticas em microesferas de quitosana reticuladas, seguidas por formação de escovas de poli (N-isopropilacrilamida) (PNIPAM) em suas superfícies (MMQ-PNIPAM). As microesferas sintetizadas foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), magnetometria vibrante de amostras (VSM), termogravimetria (TG) e calorimetria de varredura diferencial (DSC). Enquanto a maioria dos estudos objetivou a reação de copolimerização por enxertia entre quitosana e NIPAM para obter uma partícula solúvel, a principal contribuição deste estudo foi melhorar a lipofilicidade de microesferas magnéticas de quitosana reticulada com escovas de PNIPAM, para ser usada em tratamento de água oleosa como um adsorvente sólido. Além disso, aplicamos o MMQ-PNIPAM associado ao homopolímero PNIPAM em um processo de remoção de óleo. Comumente, a composição da água oleosa de um poço de petróleo é caracterizada por alta salinidade e alto teor de óleo. Portanto, investigou-se neste trabalho o comportamento termoresponsivo da PNIPAM na presença de sais (NaCl e CaCl2), bem como a eficiência de remoção de óleo devido ao efeito de agrupamento de partículas MCM-PNIPAM acima da temperatura de agregação da PNIPAM. O comportamento termoresponsivo das MMQ-PNIPAM foi confirmado pela transição de fase acentuada nas curvas de DSC. A investigação inicial da eficiência de remoção de óleo foi realizada com as microesferas sintetizadas atingindo valores superiores a 97 % acima da temperatura de agregação. Por outro lado, os resultados mostraram que o tempo é um parâmetro importante para obter maior remoção de óleo, principalmente devido ao efeito de salinidade, e a presença de cadeias de homopolímeros PNIPAM pode dar vantagens significativas em comparação ao desempenho de microesferas MMQ-PNIPAM individuais.


  • Mostrar Abstract
  • Smart microspheres capable of responding to magnetic fields and temperature changes were prepared by encapsulating magnetic nanoparticles into cross-linked chitosan microspheres followed by poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) brushes formation on their surfaces (MCM-PNIPAM). The synthetized microspheres were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), transmission electron microscopy (TEM), vibrating sample magnetometry (VSM), thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC). While most studies have focused on the graft copolymerization reaction between chitosan and NIPAM to get a soluble particle, the main finding of this study was to improve the lipophilicity of magnetic crosslinked chitosan microspheres with PNIPAM brushes, in order to be used in oily water treatment as a solid adsorbent. In addition, we applied MCM-PNIPAM associated to PNIPAM homopolymer in an oil removal process. Commonly, oily water composition from an oil well is characterized by high salinity and high oil content. Therefore, it was investigated in this paper the PNIPAM thermoresponsive behavior in presence of salts (NaCl and CaCl2), as well as the oil removal efficiency due to the MCM-PNIPAM particles clustering effect above the aggregation temperature of PNIPAM. The thermoresponsive behavior of MCM-PNIPAM was confirmed by the sharp transition phase on DSC curves. The initial investigation of oil removal efficiency was performed to the synthesized microspheres with values higher than 97% for MCM-PNIPAM above the PNIPAM aggregation temperature. On the other hand, the results showed that the time is an important parameter to obtain higher oil removal mainly due to the salinity effect, and the presence of PNIPAM homopolymer chains can give significant advantages compared to the performance of individual MCM-PNIPAM microspheres.

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  • JOÃO LEONARDO FREITAS OLIVEIRA
  • CINÉTICA E PIRÓLISE DO ÓLEO DE LICURI (Syagrus coronata) UTILIZANDO VERMICULITA SÓDICA/ÁCIDA COM ÓXIDO DE ZINCO PARA OBTENÇÃO DE BIO-ÓLEO

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
  • EDJANE FABIULA BURITI DA SILVA
  • MEIRY GLÁUCIA FREIRE RODRIGUES
  • Data: 27/06/2019

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  • A aplicação de argilas tornou-se mais comum em várias áreas de pesquisa nas últimas décadas, graças as suas propriedades únicas, seja ela em sua forma pura ou modificada física/quimicamente. Neste trabalho, a vermiculita natural e ácida foram usadas como catalisadores e suporte catalítico para o óxido de zinco, com o intuito de obter catalisadores promissores para aplicação na pirólise da oleaginosa de origem vegetal conhecida como licuri (Syagrus coronata). Ao todo foram sintetizados cinco catalisadores, óxido de zinco (ZnO), vermiculita suportada com óxido de zinco nas porcentagens em massa de 1 e 6% (VZn1 e VZn6), a vermiculita (V) e vermiculita ácida com 1% e 6% de óxido de zinco, VaZn1 e VaZn6, respectivamente. Os catalisadores em estudo foram caracterizados pelas seguintes técnicas: difratometria de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (TGA), adsorção/dessorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Fluorescência de Raios-X (FRX). Os testes de pirólise para a determinação da energia de ativação foram realizados numa balança termogravimétrica seguindo os modelos cinéticos de Kissinger–Akahira–Sunose (KAS) e Ozawa Flynn-Wall (OFW). A pirólise rápida foi realizada utilizando um Py-CG/MS para separação e determinação da composição do bio-óleo. No estudo cinético da pirólise do óleo de licuri, dentre os experimentos realizados, os catalisadores que apresentaram maior atividade catalítica foram a V, VZn1 e VaZn1, apresentando energia de ativação inferior a pirólise térmica do óleo a partir da conversão de 10%. O VZn1 e o VaZn1, apresentaram uma maior atividade para a formação de hidrocarbonetos por desoxigenação do óleo, mostrando que o óxido de zinco associado a vermiculita apresenta-se como uma opção alternativa há catalisadores convencionais para estudos na área de pirólise e produção de bio-óleo.


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  • The application of clays has become more common in several areas of research in the last decades, thanks to its unique properties, be it in its pure form or modified physically / chemically. In this work, the natural and acidic vermiculite were used as catalysts and catalytic support for zinc oxide, in order to obtain promising catalysts for application in the pyrolysis of oleaginous plant origin known as licuri (Syagrus coronata). In all, five catalysts were synthesized, zinc oxide (ZnO), vermiculite supported with zinc oxide in the mass percentages of 1 and 6% (VZn1 and VZn6), vermiculite (V) and acid vermiculite with 1% and 6% of zinc oxide, VaZn1 and VaZn6, respectively. The catalysts under study were characterized by the following techniques: X-ray diffractometry (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), nitrogen adsorption / desorption, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray fluorescence (FRX). The pyrolysis tests for the determination of activation energy were performed on a thermogravimetric scale following Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) and Ozawa Flynn-Wall (OFW) kinetic models. Rapid pyrolysis was performed using a Py-CG / MS for separation and determination of the bio-oil composition. In the kinetic study of the pyrolysis of the liqueur oil, the catalysts that showed the highest catalytic activity were V, VZn1 and VaZn1, presenting activation energy lower than the thermal pyrolysis of the oil from the 10% conversion. VZn1 and VaZn1 presented higher activity for the formation of hydrocarbons by deoxygenation of the oil, showing that the zinc oxide associated with vermiculite presents as an alternative option there are conventional catalysts for studies in the area of pyrolysis and production of bio- oil.

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  • JANIELE MAYARA FERREIRA DE ALMEIDA
  • SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE NANOPARTÍCULAS DE SÍLICA OBTIDAS A PARTIR DA PERLITA EXPANDIDA PARA APLICAÇÃO NA LIBERAÇÃO PH-RESPONSIVA DE FÁRMACOS

  • Orientador : NEDJA SUELY FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOÃO AUGUSTO OSHIRO JUNIOR
  • BOLIVAR PONCIANO GOULART DE LIMA DAMASCENO
  • LOURENA MAFRA VERISSIMO
  • MARCIA RODRIGUES PEREIRA
  • NEDJA SUELY FERNANDES
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • Data: 28/06/2019

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  • Sistemas de liberação de fármacos cuja performance depende de condições externas como pH, são chamados de pH-dependentes ou pH-responsivos. São materiais capazes de promover um entrega de fármacos de forma prolongada e/ou em locais específicos (targeted drug delivery). As nanopartículas de sílica (NPS) são ótimos materiais para aplicação como sistemas pH-responsivos, já que sua superfície tem abundância em grupos silanóis (Sí-OH), que são altamente sensíveis a variações de pH. A isoniazida (INH) é um dos tuberculostáticos de primeira linha para longos períodos de tratamento. Parte da INH degrada-se em meios muito ácidos como o pH estomacal, prejudicando o tratamento da tuberculose e requerendo altas doses diárias para manter o efeito terapêutico. Já o topiramato (TPM) é um antiepilético potente, utilizado em altas dosagens diárias já que possui baixa biodisponibilidade. Neste contexto, as NPS foram empregadas como matrizes inorgânicas para carreamento e liberação (in vitro) do TPM e da INH. A síntese das NPS, foi feita usando uma fonte natural de sílica como precursor (a perlita expandida, um aluminossilicato, natural, de baixo custo e abundante), por um método rápido, simples e sem muitos aparatos. Os parâmetros de síntese via método de Stöber (processo sol-gel), foram variados obtendo partículas de diversos tamanhos e distribuição de tamanhos (monomodais e bimodais). As NPS foram caracterizadas por DRX, FTIR, MEV, DLS e potencial zeta. Apresentaram estrutura amorfa e morfologia esférica. Uma metodologia para detecção e quantificação do TPM por CG-EM foi desenvolvida e validada (seguindo a ANVISA, RDC 166 de 2017), em substituição a técnica padrão de CLAE-EM, já que o TPM não pode ser detectado por técnicas espectrofotométricas. Os fármacos foram incorporados nas NPS em condições otimizadas por planejamento experimental (fatorial, 2n) por diferentes métodos: INH por adsorção e TPM por fusão (hot melt loading). A incorporação do TPM trouxe uma nova metodologia para preparo de carreadores usando um sistema de grande controle de temperatura, em uma termobalança, por termogravimetria (TG). O estudo de liberação dos fármacos, foram feitos usando meios de dissolução simulando o pH gastrointestinal: pH 1,2 (estômago), pH 6,8 e 7,4 (intestino). O tempo de duração do ensaio seguiu o tempo estimado de trânsito gastrointestinal que uma forma farmacêutica sólida oral enfrenta ao ser ingerida. O perfil de liberação mostrou que as NPS apresentam uma superfície pH-responsiva (maior liberação em pH 7.4) e com liberação prolongada dos fármacos (8 horas para INH e 5 horas para o TPM). O estudo cinético avaliou os modelos de ordem zero, primeira ordem e Higuchi para liberação dos fármacos das NPS, e o modelo de ordem zero foi o que apresentou melhor ajuste, confirmando o perfil de liberação supracitado. Essa maior liberação em pH intestinal garante uma menor degradabilidade em meio ácido (estômago), maior absorção e eficiência dos fármacos.


  • Mostrar Abstract
  • Drug delivery systems whose performance depends on external conditions such as pH are called pH-dependent or pH-responsive. They are materials capable of promoting prolonged and / or specific drug delivery. Silica nanoparticles (NPS) are excellent materials for application as pH-responsive systems, since their surface is abundant in silanols (Si-OH) groups, which are highly sensitive to variations in pH. Isoniazid (INH) is one of the first-line tuberculostatics for long treatment periods. Part of INH degrades in very acidic media such as stomach pH, impairing the treatment of tuberculosis and requiring high daily doses to maintain the therapeutic effect. Topiramate (TPM) is a potent antiepileptic, used in high daily dosages since it has low bioavailability. In this context, NPS were used as inorganic matrices for the in vitro release of TPM and INH. The synthesis of NPS was made using a natural source of silica as a precursor (the expanded perlite, a natural, low cost and abundant aluminosilicate), by a fast, simple and without many apparatus. The synthesis parameters by Stöber method (sol-gel process), were varied obtaining particles of different sizes and size distribution (monomodal and bimodal). NPS were characterized by XRD, FTIR, SEM, DLS and zeta potential. They presented amorphous structure and spherical morphology. A methodology for the detection and quantification of TPM by GC-MS was developed and validated (following ANVISA, RDC 166 of 2017), replacing the standard technique of HPLC-MS, since the TPM can not be detected by spectrophotometric techniques. The drugs were incorporated in the NPS under optimized conditions by experimental design (factorial, 2n) by different methods: INH by adsorption and melt-loading TPM. The incorporation of the TPM brought a new methodology for the preparation of carriers using a thermogravimetric (TG) system of great temperature control in a thermobalance. The drug release study was done using dissolution media simulating the gastrointestinal pH: pH 1.2 (stomach), pH 6.8 and 7.4 (intestine). The duration of the assay followed the estimated time of gastrointestinal transit that an oral solid pharmaceutical form faces upon ingestion. The release profile showed that NPS presented a pH-responsive surface (greater release at pH 7.4) and with prolonged release of the drugs (8 hours for INH and 5 hours for TPM). The kinetic study evaluated the zero order, first order and Higuchi models for drug release in NPS, and the zero order model was the one that presented the best fit, confirming the aforementioned release profile. This greater release in intestinal pH guarantees a lower degradability in the acidic environment (stomach), greater absorption and efficiency of the drugs.

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  • MARIA DE FÁTIMA ROCHA DE LIMA
  • PROSPECÇÃO QUÍMICA E BIOLÓGICA DE ESPÉCIES DA CAATINGA: Euphorbia tirucalli, Bredemeyera floribunda e Bredemeyera brevifolia.

  • Orientador : RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSEAN FECHINE TAVARES
  • LEANDRO DE SANTIS FERREIRA
  • MAIRA CONCEIÇÃO JERONIMO DE SOUZA LIMA
  • MATHEUS DE FREITAS FERNANDES PEDROSA
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • Data: 28/06/2019

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  • O bioma Caatinga do Nordeste brasileiro constitui um importante potencial de formação vegetal, pois inúmeras de suas espécies são reportadas na literatura pelo amplo espectro de atividades biológicas e diversidade química. Em virtude do potencial deste bioma, o presente estudo aborda a investigação química e biológica de três espécies da caatinga, Euphorbia tirucalli Linn., Bredemeyera floribunda Willd. e Bredemeyera brevifolia Benth. A análise de LC-MS aplicada aos extratos brutos das três espécies permitiu avaliar o perfil fitoquímico de cada espécie, em que foi possível constatar que os flavonoides representa a classe majoritária de metabólitos secundários. O estudo químico dos extratos hexanos e etanois da parte aérea e das raízes (ETPAE-H, ETPAE-E, ETR-H e ETR-E) da espécie E. tirucalli, aplicando técnicas cromatográficas (adsorçãoe exclusão) possibilitou o isolamento de cinco constituintes orgânicos e a avaliação de suas atividades antioxidante e antimicrobiana. O extrato hexano da parte aérea foi inicialmente submetido a uma reação de saponificação e os constituintes insaponificáveis obtidos foram aplicadoa à uma coluna cromatográfica do tipo flash. Este procedimento permitiu o isoladamento de um triterpeno pentacíclico, a β-amirina (ET-1), já isolado na espécie. Quanto ao extrato etanol da raíz foi possível o isolamento de quatro substâncias através da aplicação de cromatografia de adsorção e exclusão molecular: o ácido sirígico (ET-2), o apelopsina (ET-3), o miricetina e o ácido 3,3’-dimetoxi-4`-hidroxi-4-pirano-raminose elágico, ambos relatados pela primeira vez na espécie E. tirucalli. Como continuação desse estudo foi realizada a avaliação da atividade antioxidante dos quatro extratos e compostos isolados frente aos radicais DPPH e ABTS, que possibilitou constatar que o extrato etanol das raízes apresentou melhor eficiência frente aos dois radicais com IC50 de 78,27 e 221,22 μg/ml frente aos radicais DPPH e ABTS, respectivamente. Para os compostos isolados, foi observado que o composto ET-4 apresentou inibição significativa dos radicais livres com IC50 de 22,62 μg/mL para o DPPH e de 53,22 μg/mL para o ABTS, mostrando-se assim maior eficiência que o padrão Trolox o qual apresentou IC50 de 49,12 μg/mL para o DPPH e de 112,15 μg/mL para o ABTS. Com relação às atividades antimicrobianas foi possível constatar que apenas os extratos etanólicos foram identificados como potenciais agentes antibacterianos e antifúngicos por inibirem o crescimento ou matarem as cepas de bactérias e fungos tais como: S. aureus, E. coli, S.brasiliensis e C. Albicans. Dentre os compostos isolados, todos mostraram efeito inibitório contra cepas de bactérias e fungos, com maior efeito para os compostos ET-3 e ET-4. O composto ET-3 apresentou alto potencial frente aos agentes S. aureus, E. coli e C. albicans com CIM = 8 μg/mL, 16 μg/mL e 32 μg/mL, respectivamente. E o composto ET-4 apresentando CIM de 8 μg/mL e CBM de 16 μg/mL contra E. coli, mostrando-se  mais eficácia que o antibiótico Tetraciclina. O estudo químico das espécies do gênero Bredemeyera também se mostrou promissor, uma vez que a partir de sucessivos tratamentos cromatográficos (adsorção e exclusão) aplicados ao extrato hidroalcoólico das raízes da espécie B. floribunda permitiu o isolamento de um derivado cinâmico, o (2E)-3’-(3,4,5-trimetóxifenil)-prop-2-enoato de metila, e uma xantona trimetoxilada, a  1,7-dihidroxi-3,4,8-trimetoxixantona ambos já isolados nessa espécie. O fracionamento cromatográfico aplicado ao extrato etanol dos talos possibilitou ainda o isolamento de três flavonoides, o canferol e a quercetina, ambos isolados pela primeira vez na espécie, e a rutina, molécula anteriormente já isolada nas raízes desta espécie. O extrato hidroalcoólico das raízes de B. brevifolia foi inicialmente submetido a partição líquido-líquido com hexano, clorofórmio e acetato de etila. A fração clorofórmica (BBEA-C) foi aplicada à cromatografia de adsorção permitindo a identificação de duas flavonas, a 5,7,4’-trihidroxi-3’-metoxiflavona e a 5,7,2’,3’,4’-pentahidroxi-6,4’-dimetoxiflavona (BBR-1). A fração acetato (BBREA-Ac) foi inicialmente submetida a cromatografia Sephadex LH-20, e depois, a cromatografia em gel de sílica “flash”, estes procedimentos possibilitou o isolamento da flavona 5,7,4’-trihidroxi-3’-metoxiflavona (BBR-2) identificada na fração clorofórmica. A avaliação da atividade hialuronidase permitiu constatar que a peçonha de B. jararaca foi totalmente inibida pelo extrato hidroalcoólico das raízes B. brevifolia, na proporção 1:5 (peçonha: extrato, p/p). A caracterização e a elucidação estrutural dos compostos aqui relatados foram realizadas através da análise dos dados de Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de 1H e 13C uni e bidimencional bem como por comparação com dados da literatura.


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  • The Caatinga biome of the Brazilian Northeast constitutes an important potential of vegetal formation, since innumerable of its species are reported in the literature by the broad spectrum of biological activities and chemical diversity. Due to the potential of this biome, the present study approaches the chemical and biological investigation of three species of the caatinga, Euphorbia tirucalli Linn., Bredemeyera floribunda Willd. and Bredemeyera brevifolia Benth. The LC-MS analysis applied to the crude extracts of the three species allowed to evaluate the phytochemical profile of each species, in which it was possible to verify that the flavonoids represent the major class of secondary metabolites. The chemical study of the extracts hexane and ethanois of the shoots and roots (ETPAE-H, ETPAE-E, ETR-H and ETR-E) of the species E. tirucalli, using chromatographic techniques (adsorption and exclusion) allowed the isolation of five constituents and the evaluation of its antioxidant and antimicrobial activities. The hexane extract from the aerial part was initially subjected to a saponification reaction and the unsaponifiable constituents obtained were applied to a flash chromatographic column. This procedure allowed the isolation of a pentacyclic triterpene, β-amyrin (ET-1), already isolated in the species. As for the ethanol extract from the root, it was possible to isolate four substances through adsorption and molecular exclusion chromatography: sorbic acid (ET-2), apelopsin (ET-3), myricetin and 3,3 ' -dimethoxy-4'-hydroxy-4-pyran-raminose, both reported for the first time in the E. tirucalli species. As a continuation of this study, the antioxidant activity of the four extracts and compounds isolated from the radicals DPPH and ABTS was evaluated, which allowed to verify that the ethanol extract from the roots presented better efficiency compared to the two radicals with IC50 of 78,27 and 221,22 μg / ml against DPPH and ABTS radicals, respectively. For the isolated compounds, it was observed that the ET-4 compound showed significant inhibition of IC 50 free radicals of 22.62 μg / mL for DPPH and 53.22 μg / mL for ABTS, thus showing higher efficiency than the Trolox standard which presented IC50 of 49.12 μg / mL for DPPH and 112.15 μg / mL for ABTS. With respect to the antimicrobial activities it was possible to verify that only the ethanolic extracts were identified as potential antibacterial and antifungal agents for inhibiting the growth or killing of strains of bacteria and fungi such as S. aureus, E. coli, S. brasiliensis and C. Albicans. Among the compounds isolated, all showed inhibitory effect against strains of bacteria and fungi, with greater effect for ET-3 and ET-4 compounds. ET-3 showed high potential against S. aureus, E. coli and C. albicans with MIC = 8 μg / mL, 16 μg / mL and 32 μg / mL, respectively. And the ET-4 compound presented MIC of 8 μg / mL and CBM of 16 μg / mL against E. coli, showing more efficacy than the antibiotic Tetracycline. The chemical study of the species of the genus Bredemeyera was also promising, since from successive chromatographic treatments (adsorption and exclusion) applied to the hydroalcoholic extract of the roots of the species B. floribunda allowed the isolation of a cinnamic derivative, (2E) -3 '- (3,4,5-trimethoxyphenyl) prop-2-enoate, and a trimethoxylated xanthone, to 1,7-dihydroxy-3,4,8-trimethoxyxanthone both already isolated in that species. The chromatographic fractionation applied to the ethanol extract of the stems also allowed the isolation of three flavonoids, canferol and quercetin, both isolated for the first time in the species, and rutin, a molecule previously isolated in the roots of this species. The hydroalcoholic extract of the roots of B. brevifolia was initially submitted to liquid-liquid partition with hexane, chloroform and ethyl acetate. The chloroform fraction (BBEA-C) was applied to adsorption chromatography allowing the identification of two flavones, 5,7,4'-trihydroxy-3'-methoxyflavone and 5,7,2 ', 3', 4'- pentahydroxy-6,4'-dimethoxyflavone (BBR-1). The acetate fraction (BBREA-Ac) was first subjected to Sephadex LH-20 chromatography, and then, flash chromatography on silica gel, these procedures allowed the isolation of flavone 5,7,4'-trihydroxy-3'- methoxyflavone (BBR-2) identified in the chloroform fraction. The evaluation of the hyaluronidase activity showed that the B. jararaca venom was totally inhibited by the hydroalcoholic extract of B. brevifolia roots, in a ratio of 1: 5 (venom: extract, w / w). The characterization and structural elucidation of the compounds reported here were performed by analyzing the Uni and bidimention 1H and 13C Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy data as well as by comparison with literature data.

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  • ANALLICY SANTOS DE PAIVA
  • Complexos de ferro e manganês com derivados da base de Schiff salen e ligantes carboxilatos

  • Orientador : FRANCISCO ORDELEI NASCIMENTO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO ORDELEI NASCIMENTO DA SILVA
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANIEL DE LIMA PONTES
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • ULISANDRA RIBEIRO DE LIMA
  • Data: 28/06/2019

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  • Os complexos do tipo salen são uma classe imporante dos compostos de coordenação, com o intuito de continuar investigando esse ligante em novos complexos, esse trabalho tem como objetivo sintetizar novos complexos de ferro (III) e de manganês (III) contendo como ligante principal os derivados da base de Schiff salen, 3-MeOsalen ou 3-MeOsalophen, e os ligantes carboxilatos salicilato e biftalato como auxiliares. Os ligantes sintetizados, complexos precursores e os novos complexos carboxilatos obtidos foram caracterizados por técnicas espectroscópicas (Espectroscopia vibracional na região do infravermelho, Espectroscopia Raman, Espectroscopia eletrônica na região do UV-Vis e fluorescência), eletroquímica (Voltametria cíclica) como também por análise térmica (Termogravimetria). Os complexos apresentaram modos vibracionais assimétricos e simétricos referentes ao grupo carboxilato, sendo para os salicilatos, observados em 1570 cm-1asCO2-) e 1370 cm-1sCO2-) enquanto os espectros dos complexos com biftalato o υasCO2- foi observado em torno de 1700 cm-1 e υsCO2- em torno de 1350 cm-1. Pela variação desses estiramentos, os ligantes estão coordenados de forma bidentada. Em relação aos espectros eletrônicos dos complexos de ferro carboxilato foram verificados deslocamentos batocrômicos da banda de transferência de carga LMCT e nos complexos com manganês foram verificadas alterações nas bandas d-d, tendo como referência os respectivos complexos precursores. Estas modificações ocorreram devido à substituição do ligante cloreto pelo ligante carboxilato. Nos espectros de emissão dos complexos de ferro com o ligante  3-MeOsalophen verificou-se uma banda de emissão em torno de 480 nm. Nos voltamogramas cíclicos dos complexos foi observado um par redox referente ao metal Fe3+/Fe2+ e Mn3+/Mn2+ como também processos referentes à base de Schiff. A substituição do ligante cloreto nos precursores pelo carboxilato acarretou em um aumento da diferença do potencial catódico e o anódico do metal. Nas curvas de TG e DTG foi observada a decomposição do ligante carboxilatos em torno de 262 °C seguidas por pelo menos duas perdas de massa atribuídas à base de Schiff.


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  • Salen-type complexes are an important class of coordination compounds, with the intention of continuing to investigate this ligand in new complexes, this present work has the objective to synthesize new iron-(III) and manganese-(III) complexes containing as main ligand the salen base Schiff derivaties, 3-MeOsalen or 3-MeOsalophen, and the salicylate and biphthalate carboxylate ligands as auxiliaries. The synthesized ligands, precursors complexes and the novel synthesized carboxylate complexes were characterized by spectroscopic techniques (Vibrational spectroscopy in the infrared region, Raman Spectroscopy,   Electronic spectroscopy in the ultraviolet and visible region and fluorescence), electrochemistry (cyclic voltammetry) and thermal analysis (Thermogravimetry). The complexes presented asymmetric and symmetrical vibrational modes of the carboxylate group, for salicylates,  observed in 1570 cm-1asCO2-) and 1370 cm-1sCO2- ) while  the spectra of the complexes with biphthalate, the υasCO2- were observed in around 1700 cm-1 and υsCO2- around 1350 cm-1. By the variation of these stretches, the ligands are coordinated in bidentent form by oxygen from different groups. In relation to the electronic spectra for the carboxylate iron complexes, bathochromic displacement of the LMCT charge transfer band was verified and in the manganese complexes changes in the d-d bands were observed, having as reference the respective precursor complexes. These changes were due to substitution of the chloride ligand by the carboxylate ligand. In the emission spectra of the iron complexes with 3-MeOsalophen ligand, they presented an emission band around 480 nm. In the voltamograms of the complexes was observed a metal redox pair Fe3+/Fe2+ ou Mn3+/Mn2+ and processes related to the Schiff base. In replacing the chloride ligand by the carboxylate caused an increase in difference of the cathodic potential and the anodic potential of the metal. In the TG and DTG curves have been observed the decomposition of the carboxylate ligand at around 262°C and the other two losses attributed to Schiff's base.

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  • GEOVANE CHACON DE CARVALHO
  • COMPOSIÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS EM ÓLEOS VEGETAIS OBTIDA POR CROMATOGRAFIA GASOSA E SUA CORRELAÇÃO COM PROPRIEDADES TÉRMICAS, REOLÓGICAS, ESPECTROSCÓPICAS E OUTRAS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS

  • Orientador : MARIA DE FATIMA VITORIA DE MOURA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARIA DE FATIMA VITORIA DE MOURA
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • JAILSON VIEIRA DE MELO
  • LIVIA PAULIA DIAS RIBEIRO
  • MARTA CÉLIA DANTAS SILVA
  • Data: 17/07/2019

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  • Este trabalho determinou o índice de acidez (I.A), saponificação (I.S.), peróxido (I.P.), iodo (I.I.), refração (I.R.), a densidade relativa (d), a viscosidade (ƞ), a composição e distribuição de ácidos graxos por cromatografia gasosa de acordo com Association of Official Analytical Chemists (AOAC) dos óleos vegetais extraídos do fruto do urucum (OU), cacay (OC), quinoa (OQ), café verde (OCV), jamelão (OJ) e moringa extraídos das sementes e das folhas e flores, respectivamente OMS e OMFF. Realizou a caracterização térmica utilizando termogravimetria e calorimetria. Realizou-se a análise dos voláteis liberados durante sua decomposição térmica por TG-FTIR e um estudo reológico. A partir do estudo reológico obteve-se para a energia de ativação (Ea) a seguinte ordem OU>OC>OJ>OCV>OMS>OQ>OMFF. A partir das curvas TG/DTG/DSC obtidas verificou-se que cada óleo analisado apresentou peculiaridades em sua decomposição térmica, a ordem de estabilidade proposta através TG/DTG é OQ> OMFF> OCV> OMS> OJ> OC> OU. A partir dos espectros de infravermelho foi possível observar a evolução dos voláteis durante a decomposição térmica, nas atmosferas de ar sintético e N2, dos diferentes óleos. Verificou-se que cada óleo possuem intensidades diferentes nos produtos de decomposição térmica. Observou-se que os produtos da decomposição dos óleos estudados apresentaram o mesmo perfil ao longo de suas decomposições térmicas, conclui-se que há um padrão na decomposição térmica desses óleos com produtos de decomposição semelhante. Os cromatogramas indicaram a presença de 13 ácidos graxos sendo o ácido linoleico (C18:2n6c) o ácido graxo mais abundantes em todos as amostras. A amostra OMFF apresentou maior teor de ácidos graxos insaturados enquanto a amostra de OJ apresentou maior teor de ácidos graxos saturados.


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  • This work determined the acidity index (IA), saponification (IS), peroxide (IP), iodine (II), refraction (IR), relative density (d), viscosity (ƞ), composition and acid distribution (OR), cacay (OC), quinoa (OQ), green coffee (OCV), jamelão (OJ), and moringa extracted from the fruit of the annatto (OR), according to the Association of Official Analytical Chemists of seeds and leaves and flowers, respectively WHO and OMFF. It performed the thermal characterization using thermogravimetry and calorimetry. The volatiles released during their thermal decomposition by TG-FTIR and a rheological study were analyzed. From the rheological study, the following order OR> OC> OJ> OCV> OMS> OQ> OMFF was obtained for activation energy (Ea). From the TG / DTG / DSC curves obtained, it was verified that each analyzed oil had peculiarities in its thermal decomposition, the order of stability proposed through TG / DTG is OQ> OMFF> OCV> OMS> OJ> OC> OU. From the infrared spectra it was possible to observe the evolution of the volatiles during the thermal decomposition, in the atmospheres of synthetic air and N2, of the different oils. It has been found that each oil has different intensities in the thermal decomposition products. It was observed that the products of the decomposition of the studied oils presented the same profile during their thermal decompositions, it is concluded that there is a pattern in the thermal decomposition of these oils with products of similar decomposition. Chromatograms indicated the presence of 13 fatty acids with linoleic acid (C18: 2n6c) being the most abundant fatty acid in all samples. The OMFF sample presented higher content of unsaturated fatty acids while the OJ sample presented higher content of saturated fatty acids.

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  • ÁDILA PRISCILLA GOMES RODRIGUES
  • SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE PEROVSKITAS DUPLAS COM ESTEQUIOMETRIA La2CrBO6 COM B = Fe, Co E Ni - DETERMINAÇÃO DE SUAS PROPRIEDADES MAGNÉTICAS

  • Orientador : DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRAULIO SILVA BARROS
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • JOANNA ELZBIETA KULESZA
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • RENATA MARTINS BRAGA
  • Data: 22/07/2019

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  • Os óxidos de metais apresentam diversas propriedades físicas interessantes que vão desde, por exemplo, ferroeletricidade, magnetorresistência colossal, até supercondutividade, ocupando, portanto, uma posição de grande destaque no cenário tecnológico moderno. A estrutura perovskita é a base de um grande número de óxidos contendo metais de transição que apresentam essas variadas propriedades físicas. Este trabalho se propõe a obter e caracterizar perovskitas duplas com estequiometria La2CrB’O6 (B’= Fe, Co, e Ni) e estudar o efeito dos metais de transição Fe, Co, e Ni nas suas propriedades magnéticas. Os materiais foram obtidos pela síntese via gelatina. O processo de síntese por esse método é novo e é uma variação do método sol-gel no qual os precursores alcóxidos são substituídos por gelatina. Esse método apresenta a vantagem da gelatina ser um material de baixo custo e atóxico. O método utiliza os nitratos metálicos usando gelatina comercial como precursor orgânico. O material sintetizado foi caracterizado por difração de raios X (DRX), com o uso do refinamento pelo método de Rietveld, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e suas características magnéticas foram obtidas por meio de espectroscopia Mossbauer e medidas de magnetização. Os resultados do DRX, aliado ao refinamento, mostraram majoritariamente a formação das fases perovskitas e fases secundárias em todas as amostras. As curvas de histerese e as medidas magnéticas revelaram comportamentos distintos de magnetismo dependentes da temperatura.


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  • The metal oxides have various interesting physical properties ranging from, for example, ferroelectricity, colossal magnetoresistance until superconductivity, occupying therefore an outstanding position in the modern technological stage. The perovskite structure is the basis of a large number of oxides containing transition metals that exhibit these varied physical properties. This work proposes to obtain and characterize double perovskite stoichiometry with La2CrB'O6 (B '= Co, Fe and Ni) and to study the effect of the transition metals Co, Fe and Ni in their magnetic properties. The materials were obtained by gelatin synthesis. The synthesis process by this method is novel and is a variation of the sol-gel method in which the alkoxide precursors are replaced by gelatin. This method has the advantage that gelatin is a low cost and non-toxic material. The method uses metal nitrates using commercial gelatin as an organic precursor. The synthesized material was characterized by X-ray diffraction (XRD) using the Rietveld refinement of the method, scanning electron microscopy (SEM) and their magnetic characteristics were obtained by Mossbauer spectroscopy and magnetization measurements. The results of the XRD, combined with the refinement, showed the formation of perovskite phases and secondary phases in all the samples. Hysteresis curves and magnetic measurements revealed different temperature dependent magnetism behaviors.

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  • ISABEL DO NASCIMENTO SILVA
  • ESTUDO DA DEGRADAÇÃO FOTOCATALÍTICA DO FÁRMACO CAPTOPRIL PELO COMPÓSITO DE NANOPARTÍCULAS DE TiO2- PERLITA EXPANDIDA

  • Orientador : NEDJA SUELY FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLÁUDIA DE OLIVEIRA CUNHA
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • LIDIANE ALVES DE MORAIS
  • NEDJA SUELY FERNANDES
  • Data: 23/07/2019

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  • A preocupação com o descarte inadequado de substâncias químicas no meio  ambiente vem aumentando nos últimos anos. Os micropoluentes emergentes vêm causando grande impacto na natureza. Dentre essa classe, os fármacos ganham destaque por se tratarem de substâncias biologicamente ativas de difícil degradação pelos sistemas convencionais de tratamento. Os Processos Oxidativos Avançados (POAs) podem ser utilizados no tratamento desses poluentes, por se tratar de uma técnica eficaz na mineralização do contaminante. Dentre esses métodos, a fotocatálise heterogênea pode ser utilizada, sendo caracterizada pelo uso de semicondutores como fotocatalisadores. O semicondutor mais utilizado nesse processo é o TiO2,  apresentando boa eficiência de degradação. No entanto, o TiO2 pode ser facilmente dispersado dificultando o processo de separação do meio aquoso, precisando ser suportado em algum material. Nesse trabalho, fez-se uso da perlita expandida (PE), um aluminossilicato de origem vulcânica, como material suporte, obtendo-se assim um compósito. O estudo foi realizado com o captopril (CAP), um anti-hipertensivo, caracterizado também como substância teratogênica, podendo causar diversos danos em fetos. A síntese dos compósitos foi baseada na metodologia descrita na literatura. Inicialmente foram realizados testes para verificar o equilíbrio de adsorção, no qual se utilizou 200 mL de solução de CAP em 100 mg de compósito num reator fotocatalítico, sem radiação. Para os testes fotocatalíticos foram mantidas as mesmas condições, porém utilizando-se uma lâmpada de 9 watts no processo de irradiação, sendo os mesmos parâmetros estabelecidos para os testes de fotólise sem o uso do compósito. Os resultados mostram que as técnicas de caracterização utilizadas nesse estudo, IV, DRX, FRX, MEV, EDS e análise de tamanho de partículas, comprovaram que nos compósitos sintetizados houve a incorporação do TiO2 na matriz PE. Os ensaios de adsorção/ dessorção mostraram que o tempo de equilíbrio de adsorção para os compósitos na solução do fármaco CAP foi de 30 minutos. Os testes de fotólise e fotocatálise indicaram que o principal efeito entre os dois métodos de degradação é em relação ao tempo de análise. Houve degradação de 32,0 % em 285 minutos para fotocatálise e 26,5 % no tempo de 450 minutos para fotólise, na concentração de 50 mg L-1. Os percentuais de degradação para as concentrações de 50, 40, 30, 20 e 10 mg L-1 foram respectivamente para a fotólise 26,5; 26,3; 26,1; 40,0 e 43,1% e para a fotocatálise nas concentrações de 50, 40, 30, 20 e 10 mg L-1 foram 32,0; 36,0; 38,3, 41,0% e 42,8%. A degradação frente aos compósitos T-PE-30% e T-PE-10% mostram que houve uma redução na concentração de CAP de 18,5% para o compósito T-PE-30% na concentração de 50 mg L-1 no tempo de 120 minutos e 33,7% para a concentração de 10 mg L-1 no tempo de 90 minutos. Já para o compósito T-PE-10%, houve uma degradação de 26,3% em 240 minutos para a concentração de 50 mg L-1 e 32,7% para a concentração de 10 mg L-1 no tempo de 120 minutos. Indicando que o compósito com maior teor de TiO2 foi mais efetivo na degradação. O estudo cinético mostrou que a cinética é regida pelo modelo de Langmuir-Heinshelwood. A cinética do sistema foi obtida como sendo de primeira ordem. Os testes de toxicidade mostraram que o CAP apresentou influência negativa na germinação e crescimento das sementes Lactuca sativa, mas os efluentes tratados mostraram desempenho semelhante ao controle positivo. O aumento da intensidade de radiação favorece o processo de degradação, apresentando melhor resultado para o compósito T-PE-50% na concentração de 10 mg L-1. A análise de TOC evidenciou que o teste com a concentração de 10 mg L-1 de CAP e com o compósito T-EP-50% com potência de radiação de 18 W teve um melhor percentual de mineralização de efluente, 39,8%. O estudo de custo energético mostrou que o processo mais econômico foi para fotocatálise na concentração de CAP de 10 mg L-1 na potência de radiação de 18 W e para o processo de fotólise na concentração de CAP de 10 mg L-1  nos valores de R$ 0,057 e 0,0962, respectivamente.


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  • Concern over the inappropriate disposal of substances in the environment has been increasing in recent years. Emerging micropollutants have been causing great impact on nature. Among this class, drugs are highlighted because they are biologically active substances that are difficult to break down by conventional treatment systems. The Advanced Oxidative Processes (AOPs) can be used in the treatment of these pollutants, because it is an efficient technique in the mineralization of the contaminant. Among these methods, heterogeneous photocatalysis can be used, being characterized by the use of semiconductors as photocatalysts. The most used semiconductor in this process is TiO2, presenting good degradation efficiency. However, TiO2 can be easily dispersed making the aqueous medium separation process difficult, and needs to be supported on some material. In this work, expanded perlite (EP), an aluminosilicate of volcanic origin, was used as support material, thus obtaining a composite. The study was carried out with captopril (CAP), an antihypertensive, also characterized as teratogenic substance, and can cause several damages in fetuses. The synthesis of the composites was based on the methodology described in the literature. Initially tests were carried out to verify the adsorption equilibrium, in which 200 mL of CAP solution in 100 mg of composite was used in a photocatalytic reactor, without radiation. For the photocatalytic tests, the same conditions were maintained, however, using a 9 and 18 Watt lamps in the irradiation process, the same parameters being established for the photolysis tests without the use of the composite. The results show that the characterization techniques used in this study, IV, XRD, FRX, SEM, EDS and particle size analysis, showed that the TiO2 was incorporated in the EP matrix. The adsorption / desorption tests showed that the adsorption equilibrium time for the composites in the CAP drug solution was 30 minutes. The photolysis and photocatalysis tests indicated that the main effect between the two degradation methods is in relation to the time of analysis. There was degradation of 32.0% in 285 minutes for photocatalysis and 26.5% in the time of 450 minutes for photolysis at the concentration of 50 mg L-1. The percentages of degradation at the concentrations of 50, 40, 30, 20 and 10 mg L-1 were respectively for photolysis 26.5, 26.3, 26.1, 40.0 and 43.1% and for photocatalysis at the concentrations of 50, 40, 30, 20 and 10 mg L-1 were 32.0, 36.0, 38.3, 41.0% and 42.8%. Degradation to T-EP-30% and T-EP-10% composites showed that there was a reduction in the concentration of CAP of 18.5% for the T-EP-30% composite at 50 mg L-1 concentration in the time of 120 minutes and 33.7% for the concentration of 10 mg L-1 in the time of 90 minutes. For the T-EP-10% composite, there was a degradation of 26.3% in 240 minutes for the concentration of 50 mg L-1 and 32.7% for the concentration of 10 mg L-1 in the time of 120 minutes, indicating that the composite with higher TiO2 content was more effective in the degradation. The kinetic study showed that kinetics is governed by the Langmuir-Heinshelwood model. The kinetics of the system was obtained as being of first order. The toxicity tests showed that the CAP had a negative influence on the germination and growth of the Lactuca sativa seeds, but the treated effluents showed a similar performance to the positive control. The increase of the radiation intensity favors the degradation process, presenting better results for the composite T-EP-50% in the concentration of 10 mg L-1. The TOC analysis showed that the test with the concentration of 10 mg L-1 of CAP and with the composite T-EP-50% with power of radiation of 18 W had a better percentage of effluent mineralization, 39.8%. The energy cost study showed that the most economical process was for photocatalysis in the concentration of CAP of 10 mg L-1 in the power of radiation of 18 W and for the photolysis process in the concentration of CAP of 10 mg L-1 in the values of R $ 0.057 and 0.0962, respectively.

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  • FERNANDA SAADNA LOPES DA COSTA
  • MÉTODOS ESPECTROSCÓPICOS E CLASSIFICAÇÃO MULTIVARIADA APLICADA NA DIFERENCIAÇÃO DE MICRORGANISMOS PATÓGENOS

  • Orientador : KASSIO MICHELL GOMES DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDGAR PERIN MORAES
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • JOSELIO MARIA GALVAO DE ARAUJO
  • KASSIO MICHELL GOMES DE LIMA
  • LUCIANO FARIAS DE ALMEIDA
  • SHERLAN GUIMARÃES LEMOS
  • Data: 25/07/2019

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  • Este trabalho demonstra o desenvolvimento de métodos de classificação multivariados, aliados a técnicas espectroscópicas, como a espectroscopia na região do infravermelho médio e de fluorescência molecular, na detecção de microrganismos patógenos: fungos e bactérias. Os primeiros estudos, buscavam a diferenciação de Cryptococcus neoformans e Cryptococcus gatti. Estes fungos são os agentes etiológicos da criptococose, cujo tratamento adequado depende da detecção e diferenciação rápida e correta da espécie. Esta determinação é atualmente feita por técnicas clássicas e moleculares e que em sua maioria são trabalhosas e dispendiosas. Como método alternativo para discriminar C. gattii e C. neoformans, foi investigada inicialmente a espectroscopia do infravermelho médio por reflectância total atenuada, aliada a técnicas de classificação multivariada (PCA-LDA/QDA, GA-LDA/QDA, SPA-LDA/QDA), no qual o modelo GA-QDA obteve sensibilidade nas classes C. neoformans e C. gatti de 84,4% e 89,3%, respectivamente, utilizando apenas 17 números de onda. Em seguida, utilizando a espectroscopia de fluorescência da matriz de emissão e excitação (EEM), combinada com métodos de classificação multivariada (UPCA-LDA/QDA, UGA-LDA/QDA, USPA-LDA/QDA, PARAFAC/PLS-DA, nPLS-DA). O modelo mais satisfatório foi o UGA-LDA, que utilizou apenas 5 comprimentos de onda, e apresentou sensibilidade de 88,9% em calibração e 100,0% de previsão para ambas as espécies, resultados que são comparáveis aos testes biológicos de rotina. O último estudo, visava a diferenciação de bactérias sensíveis e multirresistentes do gênero Klebsiella sp. e Escherichia coli. Através da espectroscopia de fluorescência molecular e os métodos de classificação multivariada: LDA, QDA e SVM, acoplados a a algoritmos de redução de dados PCA, GA e SPA. Dentre estes, os modelos que tiveram melhores desempenho para ambos os gêneros de bactéria, foram os UPCA-QDA e UGA-SVM com taxas de acerto de classificação de 100%. Em comparação com os métodos clássicos, as metodologias propostas nestes estudos, demonstram ser uma alternativa inovadora, mais rápida e barata para a identificação de microrganismos patógenos, como fungos e bactérias, abrindo a possibilidade de aplicação em laboratórios de diagnósticos de rotina.


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  • This study demonstrates the development of multivariate classification methods, allied to spectroscopic techniques, such as spectroscopy in the medium infrared region and molecular fluorescence, in the detection of pathogenic microorganisms: fungi and bacteria. The first studies looked for the differentiation of Cryptococcus neoformans and Cryptococcus gatti. These fungi are the etiological agents of cryptococcosis, whose adequate treatment depends on the rapid and correct detection and differentiation of the species. This determination is currently made by classical and molecular techniques and is mostly laborious and expensive. As an alternative method to discriminate C. gattii and C. neoformans, the attenuated total reflectance average infrared spectroscopy, combined with multivariate classification techniques (PCA-LDA QDA, GA-LDA QDA, SPA-LDA/QDA ), in which the GA-QDA model obtained sensitivity in the classes C. neoformans and C. gatti of 84.4% and 89.3%, respectively, using only 17 wave numbers. Then, using fluorescence emission and excitation matrix (EEM) spectroscopy, combined with multivariate classification methods (UPCA-LDA/QDA, UGA-LDA/QDA, USPA-LDA/QDA, PARAFAC/PLS-DA, nPLS-DA). The most satisfactory model was UGA-LDA, which used only 5 wavelengths, and presented a sensitivity of 88.9% in calibration and 100.0% of prediction for both species, results that are comparable to routine biological tests. The last study, aimed at the differentiation of sensitive and multiresistant bacteria of the genus Klebsiella sp. and Escherichia coli. Through molecular fluorescence spectroscopy and multivariate classification methods: LDA, QDA and SVM, coupled to PCA, GA and SPA data reduction algorithms. Among these, the models that had the best performance for both bacterial genera were UPCA-QDA and UGA-SVM with 100% classification accuracy. Compared to classical methods, the methodologies proposed in these studies demonstrate an innovative, faster and cheaper alternative for the identification of pathogenic microorganisms, such as fungi and bacteria, opening up the possibility of being applied in routine diagnostic laboratories.

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  • MOISÉS DA COSTA BORGES SOARES
  • DESIDROGENAÇÃO OXIDATIVA DO ETILBENZENO A ESTIRENO NA PRESENÇA DE CO2 USANDO CATALISADORES A BASE DE CoFe2O4-MCM-41: adsorção preferencial nos sítios O-2-Fe3+-O2- localizados nas posições octaédricas

  • Orientador : TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONINHO VALENTINI
  • MARCO ANDRE FRAGA
  • MIGUEL ANGELO FONSECA DE SOUZA
  • TIAGO PINHEIRO BRAGA
  • VALTER JOSE FERNANDES JUNIOR
  • Data: 26/07/2019

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  • O presente estudo descreve o desempenho catalítico da ferrita de cobalto suportada no MCM-41 para a desidrogenação oxidativa de etilbenzeno e avalia o papel do CO2 na superfície do catalisador durante a reação usando dados experimentais e cálculos da teoria do funcional de densidade (DFT). Um mecanismo foi descrito indicando o papel dos sítios ácido-base de O-2-Fe3+-O2-e O-2-Co2+-O2-presentes nas posições tetraédrica e octaédrica da estrutura da ferrita de cobalto. Os sólidos foram caracterizados por difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman (ER), espectroscopia Mössbauer (EM), espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS), magnetometria de amostra vibrante (VSM), redução a temperatura programada (H2-TPR), adsorção química de NO e piridina, seguida de análise de infravermelho (FTIR), dessorção de CO2 a temperatura programada (TPD-CO2), fisissorção de N2 e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os resultados de DRX, ER, EM e VSM, antes e após testes catalíticos, confirmaram a formação de ferrita de cobalto parcialmente invertida e mostraram o papel do CO2 na reativação dos sítios ácido-base durante o ciclo catalítico, observando que a fase da ferrita de cobalto foi mantida quando a reação foi realizada na presença de CO2 e reduzida nos testes sem CO2. As isotermas de N2, DRX de ângulo baixo e imagens de MET mostraram a formação do suporte MCM-41. Os testes catalíticos demonstraram que o CO2 é essencial para obter bons valores de conversão de etilbenzeno e que a ferrita de cobalto é mais ativa e estável do que o catalisador de hematita tradicional. Análises termogravimétricas mostraram que o CO2 favorece a oxidação do carbono depositado durante a reação. Os resultados de TPD-CO2 e FTIR-CO2 indicaram a presença de sítios básicos fracos e a adsorção preferencial de CO2 como pontes de carbonato e bicarbonato. Os resultados computacionais confirmaram a forma preferencial da adsorção de CO2 como bicarbonato. O ciclo catalítico proposto, através de uma abordagem teórica (DFT), mostra que a adsorção de CO2 e do etilbenzeno ocorrem preferencialmente nos sítios octaédricos O-2-Fe3+-O2- em comparação aos sítios O-2-Co2+-O2-, devido a uma maior acidez dos sítios de ferro em comparação aos de cobalto na superfície do espinélio, evidenciando o papel do CO2 em regenerar os oxigênios da rede e a fase do ferro do espinélio. Através da abordagem das superfícies de potencial eletrostático complementar, a adsorção do etilbenzeno ocorre preferencialmente nos sítios de FeOX (x > 4) mais externos (ácido de Lewis) e a reação de desidrogenação ocorre predominantemente no oxigênio ligado ao ferro (base de Lewis).


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  • The present study describes the catalytic performance of cobalt ferrite supported on MCM-41 for the oxidative dehydrogenation of ethylbenzene and evaluates the role of CO 2 on the surface of the catalyst during the reaction using experimental data and density functional theory (DFT) calculations. A mechanism has been described indicating the role of the O-2-Fe3+-O2- and O-2-Co2+-O2- acid-base sites present in the tetrahedral and octahedral positions of the cobalt ferrite structure. The solids were characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy (RS), Mössbauer spectroscopy (MS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), vibration-sample magnetometry (VSM), temperature-programmed reduction (H2-TPR), chemical adsorption of NO and pyridine followed by infrared (FTIR) analysis, temperature-programmed desorption of CO2 (TPD-CO2), N2 physisorption and transmission electron microscopy (TEM). The results of XRD, RS, MS and VSM, before and after catalytic tests, confirmed the formation of partially inverted cobalt ferrite and showed the role of CO2 in the reactivation of the acid-base sites during the catalytic cycle, observing that the ferrite phase of cobalt was maintained when the reaction was carried out in the presence of CO2 and reduced in the tests without CO2. N2 isotherms, low angle XRDs and TEM images showed the formation of MCM-41 support. The catalytic tests showed that CO2 is essential to obtain good conversion values of ethylbenzene and that cobalt ferrite is more active and stable than the traditional hematite catalyst. Thermogravimetric analyzes showed that CO2 favors the oxidation of deposited carbon during the reaction. The results of TPD-CO2 and FTIR-CO2 indicated the presence of weak basic sites and the preferential adsorption of CO2 as carbonate and bicarbonate bridges. The computational results confirmed the preferential form of CO2 adsorption as bicarbonate. The proposed catalytic cycle, through a theoretical approach (DFT), shows that the adsorption of CO2 and ethylbenzene occurs preferentially at the octahedral sites O-2-Fe3+-O2- - compared to the O-2-Co2+-O2- sites, due to to a higher acidity of the iron sites compared to cobalt on the surface of the spinel, evidencing the role of CO2 in regenerating lattice oxygen and the iron phase of the spinel. By approaching the surfaces of complementary electrostatic potential, the adsorption of ethylbenzene occurs preferentially at the outermost FeOX (x> 4) sites (Lewis acid) and the dehydrogenation reaction occurs predominantly in the oxygens bound to iron (Lewis base).

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  • MARCELA DE CASTRO NOGUEIRA DINIZ PONTES
  • ESTUDO QUÍMICO E BIOLÓGICO  DAS ESPONJAS Agelas sp. E A. dispar DO NORDESTE DO BRASIL

  • Orientador : RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • FABRICIO GAVA MENEZES
  • LEANDRO DE SANTIS FERREIRA
  • MARIA DE FÁTIMA VANDERLEI DE SOUZA
  • YANNA CAROLINA FERREIRA TELES
  • Data: 26/07/2019

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  • O gênero de esponjas marinhas Agelas é fonte de alcalóides pirróis e imidazóis bromados, derivados terpênicos e esteróis, muitos deles com porções de aminoácidos. Seus metabólitos estão associados a atividades biológicas úteis ao ser humano, tais como antitumoral, anti-histamínico, antibacteriano, antifúngico, citotóxico, modulador dos canais de cálcio e antiserotoninérgico, dentre outros. Neste trabalho, dois extratos de Agelas coletados na costa nordeste brasileira foram investigados. Primeiramente, frações semi-brutas do extrato de Agelas dispar foram testadas em ensaios microbiológicos e demonstraram ação antibacteriana contra oito cepas bacterianas, como Staphylococcus aureus, Staphylococcus. epidermidis, Staphylococcus hominis, Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli e Salmonella enteriditis. A fração derivada do acetato de etila apresentou maior ação antibacteriana, com CIM = 39,06 μg / ml. O extrato etanólico de outra esponja do gênero Agelas e as frações antibacterianas de A. dispar foram analisadas em CLAE-EM e identificados os metabólitos longamida B, éster metílico de longamida B, mukanadina A e E, clatramida A, oroidina, 4,5-dibromo-2-carboxamida, ácido 4,5-dibromo-2- carboxilico, hanishina, 9,10-di-hidro-keramadina, dispacamida A e metil-himenidina através de modo positivo. Também foram identificados, pelo modo negativo, os compostos dispacamida D, mauritamida D. A análise por CG-EM permitiu identificar esteróides e ésteres de ácidos graxos como penta, hexa, hepta e octadecanóico, além de nonadeceno, docosanol, tetracosanol. , pentacosanol e heptacosanol, ácido behênico, esqualeno e 2,4-terc-butil-fenol, todos obtidos a partir do fracionamento dos extratos lipídicos. A substância 4-bromopirrol-2-carboxamida foi isolada. O fracionamento e a identificação dos metabólitos foram obtidos através de técnicas cromatográficas clássicas, CG-EM, CLAE-EM e RMN 1H e 13C uni e bidimensional.


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  • The genus of marine sponges Agelas is source of brominated pyrrole and imidazole alkaloids, terpene derivatives and sterols, many of them with amino acid moieties. Its metabolites are associated with biological activities useful to human being, such as antitumor, antihistaminic, antibacterial, antifungal, cytotoxic, calcium channel modulator and antiserotoninergic, among others. In this work, two extracts from Agelas collected on brazilian northeast coast were investigated. First, semi crude fractions from extract of Agelas dispar were tested in microbiological assay and demonstrated antibacterial action against eight bacterial strains, such as Staphylococcus aureus, Staphylococcus. epidermidis, Staphylococcus hominis, Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia Coli and Salmonella enteriditis. The fraction derived from ethyl acetate showed higher antibacterial action, with MIC = 39.06 μg/ ml. The ethanol extract from another Agelas sponge and the antibacterial fractions from A. dispar were analyzed in HPLC-MS, and were identified the metabolites longamide B, methyl ester of longamide B, mukanadine A and E, clathramide A, oroidine, 4,5-dibromo-2-carboxamide, 4,5-dibromo-2-carboxylic acid, hanishine, 9,10 di-hydro-keramadine, dispacamide A and methyl-hymenidine through positive mode. Also were identified, by HPLC-MS negative mode, the compounds agesamide, dispacamide D, mauritamide D. The GC-MS analysis permitted identification of sterols and ester from fatty acids such as penta, hexa, hepta and octadecanoic, besides nonadecen, docosanol, tetracosanol, pentacosanol and heptacosanol, behenic acid, squalene and 2,4-terc-butyl-phenol, all obtained from the fractioning of lipid extracts. The substance 4-bromopyrrole-2-carboxamide were isolated. Fractionation and identification of the metabolites was achieved through classical chromatographic techniques, GC-MS, HPLC-MS and 1H and 13C uni and bidimensional NMR.

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  • VALDIC LUIZ DA SILVA
  • APLICAÇÃO DE SISTEMAS MICROEMULSIONADOS COMO COLCHÃO LAVADOR PARA REMOÇÃO DO REBOCO DE FLUIDO DE PERFURAÇÃO NÃO AQUOSO

  • Orientador : ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALCIDES DE OLIVEIRA WANDERLEY NETO
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • FABÍOLA DIAS DA SILVA CURBELO
  • MONICA RODRIGUES DE OLIVEIRA
  • Data: 26/07/2019

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  • Na perfuração de poços para extração de petróleo são utilizados fluidos de perfuração com finalidades específicas, dentre as quais a formação de uma película fina de baixa permeabilidade (reboco) nas paredes do poço. Porém a remoção do reboco é necessária para que a cimentação entre a formação rochosa e o revestimento seja eficiente. Por isso nesse processo são utilizados fluidos de lavagens denominados de ¨colchões lavadores¨ que tem por finalidade remover o reboco formado pelo fluido de perfuração. O uso de sistemas microemulsionados como colchão lavador têm se destacado, principalmente por remover os fluidos de perfuração não aquoso e promover a inversão da molhabilidade da formação. Nesse contexto, esse trabalho desenvolveu e caracterizou sistemas microemulsionados a partir da construção de diagramas pseudoternários formulados com tensoativos catiônico (DAC) e aniônico (SDS) para utilização como colchão lavador (fluido de limpeza) que fosse compatível e molhável ao sistema formação-cimento-revestimento. Os sistemas microemulsionados formulados foram caracterizados através do estudo de: ensaios de eficiência de remoção do reboco, reutilização de sistemas eficientes de remoção de reboco, medidas de tensão superficial, diâmetro de gotículas, teor de sólidos e líquidos (fluido de perfuração), estabilidade térmica (curvas termogravimétricas T/G e DTG), reologia, compatibilidade, molhabilidade e resistência a compressão (UCA). Os resultados com colchão lavador formulados com tensoativo catiônico (DAC), proporcionou 100% de eficiência de remoção para micela direta e bicontínua, e 98,48% para micela inversa quando estes fluidos têm razão C/T 40%, em sua composição. O fluido de limpeza DAC-16, que apresenta a composição 11,6% C / T, 2,4% FO e 86% FA, removeu 100% de reboco e melhorou a molhabilidade da rocha à água e é compatível com o sistema. Os sistemas formulados com tensoativo aniônico (SDS), proporcionou 100% de eficiência de remoção para micela direta, bicontínua e inversa para fluidos com razão C/T 40%, em sua composição. O fluido CL-7.7, de composição 30% C/T, 10% F/O e 60% FA, removeu 100% de reboco, excelente molhabilidade da formação à água e compatibilidade com a pasta de cimento. 


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  • Drilling fluids with specific purposes are used in the drilling of oil extraction wells, including the formation of a thin film of low permeability (filter cake) on the walls of the well. However removal of the plaster is necessary so that the cementation between the rock formation and the coating is efficient. The refore in this process wash fluids are known as "washers" that are intended to remove the filter cake formed by the drilling fluid. The use of microemulsion systems as a cleanup fluids have stood out, mainly by removing the nonaqueous drilling fluids and promoting the inversion of the wettability of the formation. In this context, this work developed and characterized microemulsion systems based on the construction of pseudo-diagrams formulated with cationic surfactants (DAC) and anionic (SDS) for use as a cleaning fluid  that was compatible and wettable to the cement- coating. The formulated microemulsion systems were characterized by the study of: plaster removal efficiency tests, reuse of efficient rendering systems, surface tension measurements, droplet diameter, solids and liquids content (drilling fluid), thermal stability (thermogravimetric curves T / G and DTG), rheology, compatibility, wettability and compressive strength (UCA). The results with cleanup fluids, formulated with cationic surfactant (DAC), provided 100% removal efficiency for direct and bicontinuous micelles, and 98.48% for reverse micelle when these fluids have a C / T ratio of 40% in their composition. DAC-16 cleaning fluid, which has the composition 11.6% C / T, 2.4% FO and 86% FA, removed 100% of rendering and improved the wettability of the rock to water and is compatible with the system. The systems formulated with anionic surfactant (SDS) provided 100% removal efficiency for direct, bicontinuous and reverse micelles for fluids with a C / T ratio of 40% in their composition. LC-7.7 fluid, 30% C / T composition, 10% F / O and 60% FA, removed 100% plaster, excellent wettability of the water formation and compatibility with the cement paste.

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  • FERNANDA MARIA DE OLIVEIRA
  • FERRAMENTAS QUIMIOMETRICAS DE CALIBRAÇÃO MULTIVARIADA PARA MONITORAMENTO DA QUALIDADE DO ÓLEO DIESEL

  • Orientador : LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DAMILSON FERREIRA DOS SANTOS
  • JOAO FERNANDES DE SOUSA
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • PATRICIA MENDONCA PIMENTEL
  • Data: 31/07/2019

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  • O óleo diesel é um dos principais derivados do petróleo, fundamental para o setor rodoviário brasileiro, no transporte de passageiros e de cargas. A adulteração desse combustível, com produtos de baixo custo, como óleos vegetais e solventes petroquímicos, é preocupante, pois traz inúmeros prejuízos, tanto financeiros, quanto ambientais. Para uma rápida identificação destas alterações nos combustíveis, é necessário que ocorra o desenvolvimento de métodos mais práticos e eficientes aplicados no monitoramento da qualidade do diesel e até a detecção e quantificação de adulterantes. Este trabalho de pesquisa foi desenvolvido com o objetivo de contribuir com o repertório de técnicas analíticas aplicadas para o monitoramento do diesel, utilizando métodos espectroscópicos associados a técnicas quimiométricas. Esta pesquisa foi conduzida usando dois tipos de abordagens, o Multivariate Curve Resolution - Alternating Least Squares (MCR-ALS) e Partial Least Squares (PLS), para a identificação e quantificação de óleos vegetais residuais, adicionados, como adulterantes, no óleo diesel comercializado, e as Artificial Neural Networks (ANNs) para a determinação de parâmetros de especificação do óleo diesel. Na identificação e quantificação do óleo residual adulterante, 16 amostras comerciais de diesel contendo 8% (v/v) de biodiesel e 10 mg de enxofre/kg (denominado S10B8), foram misturas com o óleo residual de fritura, em diversas concentrações volumétricas (1 - 60%), e em seguida, determinadas suas propriedades físico-químicas especificadas pela Agência Nacional de Petróleo Gás Natural e Biocombustível – ANP (massa específica, viscosidade cinemática, ponto de fulgor e destilação atmosférica), de acordo com normas da American Society for Testing and Materials (ASTM). Paralelamente, foram obtidos dados de infravermelho médio com transformada de Fourier, FT-MIR, e infravermelho próximo, FT-NIR, para criação dos modelos de calibração multivariada. Os dois modelos criados (MCR-NIR, MCR-MIR, PLS-NIR e PLS-MIR), conseguiram prever com precisão, não apresentando diferença estatística entre as concentrações estimadas de adulterante e os valores de referência, sendo válidos para um nível de confiança de 95%. Além disso, o MCR-ALS foi capaz de recuperar o perfil espectral puro relacionado dos combustíveis e adulterantes. Para a modelagem das ANNs, foram utilizadas 162 amostras de diesel de diferentes composições (50, 500 e 1800 mg kg-1), revelando assim a variedade de combustível no mercado brasileiro, que foram analisadas de acordo com metodologias ASTM preconizadas pela ANP, com um total de 810 ensaios. As ANNs foram utilizadas para predizer, não simultaneamente, ponto de fulgor, índice de cetano e teor de enxofre (S1800) de misturas de diesel com 7% (v/v) de biodiesel, usando curvas de destilação (ASTM D86), massa especifica (ASTM D405), índice de cetano (ASTM D4737), ponto de fulgor (ASTM D93) e teor de enxofre (ASTM D4294), como dado de entrada para modelagem. Os baixos valores de erros obtidos em comparação com outros modelos quimiométricos descritos na literatura e coeficientes de alta correlação entre os valores de referência e preditos mostraram que as ANNs eram eficientes na determinação do ponto de fulgor, número de cetano/índice de cetano e teor de enxofre (1800 mg kg-1). Além disso, o método proposto apresenta vantagens como baixo custo e fácil implementação, pois utiliza dados do próprio monitoramento de rotina realizado para avaliar o controle de qualidade do diesel.


  • Mostrar Abstract
  • Diesel oil is one of the main derivatives of petroleum, fundamental for the Brazilian road sector, in the transportation of passengers and cargo. The adulteration of this fuel, with low-cost products, such as vegetable oils and petrochemical solvents, is worrying, since it brings numerous damages, both financial and environmental. For the rapid identification of these changes in fuels, it is necessary to develop more practical and efficient methods applied to the monitoring of diesel quality and to the detection and quantification of adulterants. This work was developed with the aim of contributing to the repertoire of analytical techniques applied to the monitoring of diesel, using spectroscopic methods associated with chemometric techniques. This research was conducted using two types of approaches, the Multivariate Curve Resolution (ALCR) and Partial Least Squares (PLS), for the identification and quantification of residual vegetable oils added as adulterants in the commercialized diesel oil and the Artificial Neural Networks (ANNs) for determination of specification parameters of diesel oil. In the identification and quantification of the adulterant residual oil, 16 commercial samples of diesel containing 8% (v / v) biodiesel and 10 mg of sulfur / kg (denominated S10B8) were mixed with the residual frying oil at various volumetric concentrations (1 - 60%), and then determined their physicochemical properties specified by the National Agency for Petroleum Natural Gas and Biofuel - ANP (specific mass, kinematic viscosity, flash point and atmospheric distillation), according to American Society standards for Testing and Materials (ASTM). At the same time, infrared medium with Fourier transform, FT-MIR, and near infrared, FT-NIR, for the creation of multivariate calibration models. The two models created (MCR-NIR, MCR-MIR, PLS-NIR and PLS-MIR) were able to accurately predict, not presenting a statistical difference between the estimated concentrations of adulterant and the reference values, being valid for a confidence level of 95%. In addition, the MCR-ALS was able to recover the pure spectral profile related to fuels and adulterants. For the modeling of ANNs, 162 diesel samples of different compositions (50, 500 and 1800 mg kg-1) were used, thus revealing the variety of fuel in the Brazilian market, which were analyzed according to ASTM methodologies recommended by the ANP, with a total of 810 tests. The ANNs were used to predict, not simultaneously, flash point, cetane number and sulfur content (S1800) of diesel blends with 7% (v / v) biodiesel, using distillation curves (ASTM D86), specific mass (ASTM D405), cetane number (ASTM D4737), flash point (ASTM D93) and sulfur content (ASTM D4294) as input data for modeling. The low error values obtained in comparison to other chemometric models described in the literature and high correlation coefficients between the reference and predicted values showed that the ANNs were efficient in determining the flash point, cetane number / cetane number and sulfur (1800 mg kg-1). In addition, the proposed method presents advantages such as low cost and easy implementation, since it uses data of the own routine monitoring to evaluate the quality control of diesel.

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  • LECH WALESA OLIVEIRA SOARES
  • DESENVOLVIMENTO DE CATALISADORES Pt-USY PARA MELHORAR O ÍNDICE DE CETANO EM FRAÇÕES DE DIESEL DE BAIXA QUALIDADE MEDIANTE A REAÇÃO DE ABERTURA SELETIVA DE ANÉIS DE COMPOSTOS NAFTÊNICOS

  • Orientador : SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • ELEDIR VITOR SOBRINHO
  • FABIO GARCIA PENHA
  • LUIZ ANTÔNIO MAGALHÃES PONTES
  • Data: 15/08/2019

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  • Um dos maiores gargalos enfrentados pela indústria petroquímica é melhorar o rendimento das frações mais pesadas do petróleo às frações médias atendendo as especificações do mercado. Uma alternativa industrial envolve, primeiro, uma completa hidrogenação dos compostos aromáticos seguido da quebra seletiva da ligação endocíclica C-C. Neste trabalho, aborda-se a influência do método de incorporação metálica em catalisadores bifuncionais (Pt-USY) objetivando obter alta dispersão à quantidades relativamente altas de platina e estudar sua performance catalítica na reação de abertura seletiva de anel (ASA) da decalina. Preparou-se um catalisador (Pt-USY) com baixa acidez de Brønsted, dispersão metálica de 98% e uma quantidade de 4.9%, em peso, nas condições optimizadas de preparação. Esse catalisador apresentou excelente performance na reação de ASA da decalina no que diz respeito a obtenção de produtos de abertura seletiva de anel naftênico (aproximadamente 50% em rendimento). Dessa forma, a alta estabilidade hidrotérmica e a mesoporosidade secundaria dos catalisadores Pt-USY fazem esse sistema catalítico ser bastante promissor.


  • Mostrar Abstract
  • A challenging hot topic faced by the oil refinery industry is the upgrading of low-quality distillate fractions, such as LCO, in order to meet current quality standards for diesel fuels. Thereof, an auspicious technological alternative entails the complete saturation of the aromatic structures followed by the selective cleavage of endocyclic C-C bonds in the formed naphthenic rings (selective ring opening or SRO). This work reports the influence of metal incorporation method in bifunctional Pt-USY catalysts with the aim of maximizing the dispersion at relatively high metal loadings as a means of improving their performance for the SRO of decalin as a model feed. A Pt-USY catalyst displaying low density of Brønsted acid sites and nearly monoatomic Pt dispersion (98%) at 4.9 wt% loading was prepared at optimized preparation conditions. This catalyst exhibited an outstanding performance in the SRO of decalin, giving a maximum combined yield to selective ring opening products (ROP: C 10 – alkylcycloalkanes + OCD: C 10 -alkanes) as high as 50% with a high proportion of the so-called open chain decanes (OCD) bearing the highest cetane. High (hydro) thermal stability and secondary mesoporosity of the Pt-USY catalysts make these systems highly prospective for upgrading low-quality distillate feeds.

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  • CHRYSTIANE DO NASCIMENTO BRITO DE OLIVEIRA
  • AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DO ELETRODO DE DIAMANTE DOPADO COM BORO NA DEGRADAÇÃO ELETROQUIMICA DE DIFERENTES CORANTES TÊXTEIS: EFEITO DO MATERIAL ELETROCATALITICO E REATORES

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • DOUGLAS DO NASCIMENTO SILVA
  • MARCO ANTONIO QUIROZ ALFARO
  • Data: 08/11/2019

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  • A eficiência do processo oxidativo avançado eletroquímico (POAE’s), no tratamento de efluente têxtil sintético, foi o objeto de estudo deste trabalho, através do desempenho eletroquímico dos eletrodos de diamante dopado com boro (BDD – sigla em inglês), Ru0.3Ti0.7O2 e Pt, investigando a oxidação eletroquímica dos corantes Acid Violet 7 (AV7) e Disperse Yellow 3 (DY3). Aplicou-se diferentes variáveis experimentais como densidade de corrente elétrica (15, 30, 40 e 60 mA cm-2), pH, eletrólitos suporte (Na2SO4 e NaCl) e distintos reatores eletroquímicos com diferentes células de reação cilíndrica de entrada-saída (E-S), uma em paralelo e outra perpendicular aos eletrodos. Para alcançar os objetivos propostos neste estudo, foram realizadas análises de remoção da cor, DQO, UV-Visível, COT e HPLC. Com os resultados obtidos, foi investigada a capacidade de degradação dos corantes têxteis comparando os eletrodos. Verificou-se que o eletrodo de BDD apresentou melhor eficiência, em relação aos outros eletrodos, para o tratamento dos efluentes têxteis. Comparando os reatores eletroquímicos (paralelos e perpendiculares), calculou-se os coeficientes de transferência de massa (Km), 1,86×10−5m s−1 e 2,56×10−5m s–1, respectivamente, usando a técnica de limitação de corrente. Os resultados da degradação indicaram que a célula de maior eficiência de remoção de DQO sempre foi alcançada na célula de fluxo E-S em paralelo em todas as densidades de corrente. Isso pode ser atribuído à possibilidade de alguma estagnação nas regiões laterais dos eletrodos, em que favorecem um maior tempo de contato entre o poluente e o ânodo. 


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  • The efficiency of the advanced electrochemical oxidative process (POAE's) in the treatment of synthetic textile effluent was the object of this study, through the electrochemical performance of the boron-doped diamond (BDD) electrode, Ru0.3Ti0.7O2 and Pt, investigating the electrochemical oxidation of the dyes Acid Violet 7 (AV7) and Disperse Yellow 3 (DY3). Different experimental variables were applied, such as electric current density (15, 30, 40 and 60 mA cm-2), pH, support electrolytes (Na2SO4 and NaCl) and different electrochemical reactors with different input-output cylindrical reaction cells (I-O), one in parallel and one perpendicular to the electrodes. To achieve the objectives proposed in this study, color removal, COD, UV-Visible, COT and HPLC analyzes were performed. With the obtained results, it was investigated the degradation capacity of the textile dyes comparing the electrodes. It was verified that the BDD electrode presented better efficiency, in relation to the other electrodes, for the treatment of the textile effluents. Comparing the electrochemical reactors (parallel and perpendicular), the mass transfer coefficients (Km), 1.86 × 10−5 m s −1 and 2.56 × 10−5m s –1, respectively, were calculated using the technique acurrent limitation. The degradation results indicated that the most efficient COD removal cell was always achieved in the I-O flow cell in parallel at all current densities. This can be attributed to the possibility of some stagnation in the lateral regions of the electrodes, which favor a longer contact time between the pollutant and the anode. 

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  • HELOIZA FERNANDA OLIVEIRA DA SILVA ATHAYDE
  • NANOPARTÍCULAS DE OURO E PRATA APLICADAS A SISTEMAS BIOLÓGICOS

  • Orientador : LUIZ HENRIQUE DA SILVA GASPAROTTO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ HENRIQUE DA SILVA GASPAROTTO
  • MAURICIO ROBERTO BOMIO DELMONTE
  • ARNOBIO ANTONIO DA SILVA JUNIOR
  • PIERRE BASILIO ALMEIDA FECHINE
  • SHERLAN GUIMARÃES LEMOS
  • Data: 29/11/2019

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  • AA neoplasia e a resistência bacteriana estão entre os principais desafios na área biomédica atualmente, cenário este que demanda estudo e desenvolvimento de tratamentos alternativos. Nanopartículas metálicas tem se mostrado promissoras em aplicações dessa natureza. Esta tese apresenta aplicações de nanopartículas de ouro e prata (NanoAu e NanoAg, respectivamente) a sistemas biológicos. NanoAu são consideradas como potenciais plataformas para drug delivery. Entretanto, é essencial o entendimento da interação dessas partículas com os organismos vivos antes da sua utilização como nanocarreadores.  Assim, o primeiro estudo apresenta a síntese e caracterização de NanoAu  e a investigação dos efeitos anti-inflamatório, analgésico e antitumoral, além da biodistribuição das mesmas e o seu efeito sobre vários tipos de tecidos. As NanoAu foram sintetizadas por meio de uma rota de baixo impacto ambiental e caracterizadas com microscopia eletrônica de transmissão (TEM)  e espectroscopia na região do UV-Visível (UV-vis). Posteriormente, células HT-29 foram expostas às NanoAu e avaliaram-se a apoptose por meio da atividade da caspase-3. Em relação a ensaios in vivo, NanoAu foram administradas a camundongos Swiss fêmeas e ratos machos para posterior avaliação das suas propriedades anti-inflamatórias e analgésicas. A biodistribuição das NanoAu e seu impacto sobre os tecidos foram estudados por espectroscopia de UV-Vis e análise histopatológica, respectivamente. A apoptose das células foi dependente da dose para concentrações de NanoAu entre 40 mg ml-1 e 80 mg ml-1 (p < 0,05). A melhor atividade anti-inflamatória foi observada na dose de 1500 mg kg-1, o que ocasionou uma redução de 49,3% na migração de leucócitos. NanoAu mostraram analgesia periférica na dose de 1500 mg kg-1 e foram encontradas no fígado, baço, rim e pulmão dos camundongos Swiss. O exame histopatológico revelou extravasamento de hemácias no pulmão. Já o segundo estudo, aborda a investigação do efeito sinérgico metabólico das NanoAg combinadas ao hiclato de doxiciclina. Para isso foi utilizada a bioespectroscopia ATR-FTIR de amostras bacterianas de Staphylococcus aureus. A PCA foi aplicada ao grupo de espectros mostrando um padrão de diferenciação entre as classes. Devido à complexidade dos dados obtidos (apresentarem bandas de sobreposição e bastante variância dentro da mesma classe), foi necessário o emprego da ferramenta de seleção de variáveis PLS-DA. Foram identificados que todos os antimicrobianos desse estudo interferem na síntese protéica. Valores de sensibilidade de 75%, 100% e 75 % para Controle, NanoAg e DO respectivamente. Ainda foi determinado se havia ou não diferença estatística nos valores médios de absorbância, isso permitiu apontar em quais casos os biomarcadores eram mais expressos o que sugeriu a possível causa da sinergia do efeito antibacteriano das NanoAu combinadas com hiclato de doxiciclina. Os resultados obtidos nos dois estudos confirmam a potencialidade das nanopartículas sintetizadas em nosso grupo de pesquisa como possíveis nanocarreadores.


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  • Neoplasia and bacterial resistance are among the main challenges in the biomedical área. It requires study and development of alternative. Metal nanoparticles have shown promise in such applications. This thesis presents applications of gold and silver nanoparticles (NanoAu and NanoAg, respectively) to biological systems. NanoAu are considered as potential drug delivery platforms. However, understanding the interaction of these particles with living organisms before their use as nanocarriers is essential. Thus, the first study presents the synthesis and characterization of NanoAu and the investigation of anti-inflammatory, analgesic and antitumor effects, as well as their biodistribution and their effect on various tissue types. The NanoAu were synthesized by enviromental friendly route and characterized by transmission electron microscopy (TEM) and UV-Vis spectroscopy (UV-vis). Subsequently, HT-29 cells were exposed to NanoAu and apoptosis was evaluated by caspase-3 activity. Regarding in vivo assays, NanoAu were administered to female Swiss mice and male rats for further evaluation of their anti-inflammatory and analgesic properties. NanoAu biodistribution and its impact on tissues were studied by UV-Vis spectroscopy and histopathological analysis, respectively. Cell apoptosis was dose dependent for NanoAu concentrations between 40 µg ml -1 and 80 µg ml -1 (p <0.05). The best anti-inflammatory activity was observed at 1500 mg kg-1, which led to a reduction of 49.3% in leukocyte migration. NanoAu showed peripheral analgesia at 1500 mg kg-1 and were found in the liver, spleen, kidney and lung of Swiss mice. Histopathological examination revealed extravasation of red blood cells in the lung. The second study addresses the investigation of the metabolic synergistic effect of NanoAg combined with doxycycline hiclate, DO. ATR-FTIR biospectroscopy of bacterial samples of Staphylococcus aureus was used. PCA was applied to the spectrum group showing a pattern of differentiation between the classes. Due to the complexity of the obtained data (presenting overlapping bands and enough variance within the same class), it was necessary to use the PLS-DA variable selection tool. It was identified that all antimicrobials in this study interfere with protein synthesis. Sensitivity values of 75%, 100% and 75% for Control, NanoAg and DO respectively. It was also determined whether or not there was a statistical difference in the mean absorbance values, which allowed us to indicate in which cases the biomarkers were more expressed, which suggested the possible cause of the synergy of the antibacterial effect of NanoAu combined with doxycycline hyclate. The results obtained in both studies confirm the potential of synthesized nanoparticles in our research group as possible nanocarriers.

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  • MAIARA BARBOSA FERREIRA
  • TRATAMENTO DE EFLUENTES PERIGOSOS USANDO TECNOLOGIAS ELETROQUÍMICAS COMBINADAS A OUTROS PROCESSOS AVANÇADOS DE OXIDAÇÃO

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE MARIA SALES SOLANO
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MARCO ANTONIO QUIROZ ALFARO
  • Data: 30/11/2019

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  • O tratamento de resíduos líquidos poluídos perigosos é um tópico de grande interesse em todo o mundo, pois as questões de poluição ambiental são promulgadas anualmente, especialmente em resíduos perigosos, poluição do ar e águas residuais. As águas residuais podem ser resultantes do uso excessivo de pesticidas e fertilizantes em terras agrícolas, infiltração de barragens de gado, descarga acidental de poluentes nocivos, águas residuais industriais, lixiviados de aterros sanitários, derramamento de óleo e aparelhamento de petróleo, disposição inadequada de resíduos e estoques, entre outros. Diante desse problema, muitos estudos surgiram com o objetivo de reduzir ou eliminar os danos causados por esses contaminantes. Uma das alternativas mais amplamente utilizadas nos últimos anos é a combinação de tecnologias existentes para aumentar a eficiência nos processos de descontaminação ou propor um pré-tratamento antes do uso de alternativas convencionais, incluindo os tratamentos biológicos. Neste trabalho, propomos inicialmente o estudo do uso de uma tecnologia eletroquímica associada à remediação de solos e águas residuais. O uso da oxidação anódica combinada com processos oxidativos avançados também foi investigado usando nove combinações de AOP-ZVI para determinar a melhor combinação a ser usada como pré-tratamento para processos de degradação biológica de poluentes organoclorados. Isso foi alcançado avaliando as mudanças no comportamento respiratório de curto prazo, toxicidade e biodegradabilidade. Clopyralid tem sido usado como um modelo de hidrocarboneto clorado. Foram estudados três AOPs: AO-MMO, AO-BDD e fotólise em três modos diferentes: sem adição de ZVI, com desalogenação por ZVI como pré-tratamento e com desalogenação por ZVI simultânea ao tratamento com AOP. Os resultados mostraram que as tecnologias podem tratar com êxito resíduos poluídos com Clopyralid e os efeitos observados são significativamente melhorados pela desalogenação dos resíduos com ZVI, antes do tratamento ou simultaneamente ao tratamento com AOP.


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  • The treatment of hazardous polluted liquid waste is a topic of great interest worldwide, as environmental pollution issues are promulgated annually, especially in hazardous waste, air pollution and wastewater. Wastewater can be result from overuse of pesticides and fertilizers on farmland, infiltration of livestock dams, accidental discharge of harmful pollutants, industrial wastewater, landfill leachate, oil spill and oil rigging, improper waste disposal and stocks, among others. Faced with this problem, many studies have appeared that aim to reduce or eliminate the damage caused by these contaminants. One of the alternatives more widely used in recent years is the combination of existing technologies in order to enhance the efficiency in the decontamination processes or to propose a pre-treatment prior to the use of conventional alternatives, including the biological treatments. In this work, we initially propose the study of the use of a electrochemical technology coupled with soil and wastewater remediation. The use of anodic oxidation combined with advanced oxidative processes has also been investigated using nine AOP-ZVI combinations to determine the best combination to be used as a pre-treatment for biological degradation processes of organochlorine pollutants. This was achived assesing the changes in short-term respiratory behavior, toxicity and biodegradability. Clopyralid has been used as a chlorinated hydrocarbon model. Three AOPs were studied: AO-MMO, AO-BDD and photolysis in three different modes: no ZVI addition, ZVI dehalogenation as pretreatment and ZVI dehalogenation concurrent with AOP treatment. The results showed that technologies can successfully treat Clopyralid-polluted residues and the observed effects are significantly improved by de-halogenating the residues with ZVI prior to treatment or simultaneously with AOP treatment.

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  • ANDERSON DIAS VIANA
  • NANOPARTÍCULAS DE PRATA ESTABILIZADAS POR ÁCIDO RICINOLEICO E SEU EPÓXIDO APLICADAS COMO SENSOR DE CISTEÍNA E AGENTE ANTIMICROBIANO

  • Orientador : LUIZ HENRIQUE DA SILVA GASPAROTTO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ HENRIQUE DA SILVA GASPAROTTO
  • JOSE LUIS CARDOZO FONSECA
  • RAFAEL DA SILVA FERNANDES
  • JOSÉ ROBERTO SIQUEIRA JUNIOR
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • Data: 02/12/2019

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  • Nanopartículas vem sendo aplicadas pela sua grande área superficial, sua reatividade e pelas novas propriedades inexistentes na fase bulk. Novas sínteses com uso de produtos naturais vêm sendo utilizadas por tornar o processo mais ambientalmente amigável. Entretanto, o uso do produto natural bruto requer altas temperaturas ou um longo tempo de síntese. Neste trabalho utilizamos o ácido ricinoléico extraído do óleo de mamona, devido a sua biodegrabilidade, maior solubilidade em água e disponibilidade, pois é uma planta característica do nordeste brasileiro. No ácido ricinoléico foi feito o processo de epoxidação para aumentar a capacidade redutora dessa substância. Neste trabalho foi otimizada a síntese de nanopartículas de prata com o tensoativo do ácido ricinoleico (AgSAR) e com sua forma epoxidada (AgSEAR) para serem aplicados como sensores de cisteína e agentes antibacterianos. Obteve-se absorbâncias máximas de UV-Vis de 420 nm para AgSAR e de 405 nm para AgSEAR, indicando formação de nanopartículas. Pelo planejamento de experimento obteve-se como ponto ótimo da síntese a concentração de 0,5 mmol∙L-1 de Ag+ e de 20 mmol∙L-1 do tensoativo na síntese de AgSAR e de 0,3 mmol∙L-1 de Ag+ e de 20 mmol∙L-1 do tensoativo na síntese de AgSEAR. Há uma redução do tempo de síntese de 10 dias do AgSAR para 6 h no AgSEAR. Na MET obteve-se o tamanho médio da nanopartículas 16,70 nm para AgSAR e de 17,80 nm para AgSEAR, enquanto que no EDL obteve-se 75,42 nm para AgSAR e 82,10 nm para AgSEAR. Essa diferença de tamanho indica que os tensoativos se encontram como micela em torno da nanopartícula. As nanopartículas foram seletivas a cisteína apresentando limite de detecção de 3,49 μmol∙L-1 para AgSAR e de 16,67 μmol∙L-1 para AgSEAR. Na aplicação antibacteriana, houve inibição total de crescimento na concentração de 18 mg/L para o AgSAR e de 11 mg/L para AgSEAR.


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  • Nanoparticles have been applied for their large surface area, their reactivity and the new properties that do not exist in the bulk phase. New syntheses using natural products have been used to make the process more ecofriendly. However, the use of raw natural product requires high temperatures or a long synthesis time. In this work we use ricinoleic acid extracted from castor oil, due to its biodegradability, higher water solubility and availability, as it is a characteristic plant of Brazilian northeastern. Ricinoleic acid epoxidation was done to increase the reducing capacity. In this work, the synthesis of silver nanoparticles with ricinoleic acid surfactant (AgSAR) and its epoxidized form (AgSEAR) was optimized to be applied as cysteine sensors and antibacterial agents. Maximum UV-Vis absorbances of 420 nm for AgSAR and 405 nm for AgSEAR were obtained, indicating nanoparticle formation. The optimal design of the experiment was the concentration of 0.5 mmol∙L-1 Ag+ and 20 mmol∙L-1 of surfactant in AgSAR synthesis and 0.3 mmol∙L-1 of Ag+ and 20 mmol∙L-1 of the surfactant in AgSEAR synthesis. Synthesis time decreased from 10 days  with AgSAR to 6 hours with AgSEAR. The average nanoparticle size was 16.70 nm for AgSAR and 17.80 nm for AgSEAR, while for EDL 75.42 nm for AgSAR and 82.10 nm for AgSEAR size diameter were obtained. This size difference indicates that surfactants are found as micelles around the nanoparticle. The nanoparticles were elective to cysteine with a detection limit of 3.49 μmol∙L-1 for AgSAR and 16.67 μmol∙L-1 for AgSEAR. In the antibacterial application, there was total inhibition of growth at a concentration of 18 mg/L for AgSAR and 11 mg/L for AgSEAR.

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  • DENNYS SALVINO SERGIO PEREIRA
  • DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS À BASE DE SULFATO DE CÁLCIO PARA APLICAÇÃO EM CIMENTAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO

  • Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO DE SENA COSTA
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • MIGUEL ANGELO FONSECA DE SOUZA
  • RODRIGO CÉSAR SANTIAGO
  • Data: 12/12/2019

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  • A produção de cimento Portland está diretamente associada a diferentes impactos ambientais, relacionados desde as fases de extração da matéria prima até a fase de clinquerização, emitindo grandes volumes de CO2 e um elevado gasto energético. A busca por materiais alternativos ao cimento, que possam apresentar propriedades tecnológicas semelhantes e com uma menor agressão ao meio ambiente, se tornou alvo de vários seguimentos da indústria que fazem uso do cimento Portland. O sulfato de cálcio hemi-hidratado (HH) é um aglomerante com reduzidos impactos ambientais atrelados tanto a sua produção quanto a sua utilização, se mostrando como um material menos agressivo ao meio ambiente se comparado ao cimento. Os sistemas de sulfato de cálcio podem ser utilizados tanto em sua forma pura, como podem ter suas propriedades melhoradas com a substituição parcial pelo cimento Portland e por outros materiais como a cinza da casca do arroz, como um agente de atividade pozolânica. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e analisar sistemas à base de sulfato de cálcio puro e com a adição da cinza da casca do arroz (CCA) e do cimento Portland Petrolíferos (CPP), como alternativa as formulações utilizadas nas fases iniciais da cimentação de poços de petróleo. Para o desenvolvimento deste estudo foram preparadas pastas com fatores água/gesso (FAGs) entre 0.5-0.6, sendo as mesmas submetidas a diferentes idades de curas (24 horas, 7 dias e 28 dias) e temperaturas (27, 38 e 60 oC). As pastas foram aditivadas, utilizando retardador de pega (tetraborato de sódio) e superplastificante (policarboxilato), visando a obtenção das propriedades tecnológicas requeridas para aplicação na indústria de petróleo. Tais formulações foram avaliadas através de ensaios de resistência à compressão, parâmetros reológicos e permeabilidade, além do uso de técnicas de caracterização térmica (TG/DTG), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV – EDS) para o HH puro e suas formulações com CCA e CP. Os resultados obtidos mostraram que o sistema à base de sulfato de cálcio puro, tipo HH-α e HH-β com substituição de 30% por CCA e cimento, apresentam resultados de resistência à compressão, aproximadamente, 13% superior em relação a formulação com CPP, tradicionalmente utilizada nas operações de cimentação. Os sistemas apresentaram propriedades tecnológicas aplicáveis em operações de cimentação de poços com profundidade variando entre 500-1000m, considerando um gradiente geotérmico de 1,7 F/100 pé. Além disso, o custo do HH é, em média, 60-70% mais barato que o CPP utilizado atualmente.


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  • The Portland Cement (PC) production is directly linked to different environmental impacts. Those impacts are associated with different extraction phases going from the raw material stage to the clinquerization stage, having the emission of large volumes of CO2 and very high energy utilized. The search to alternative cement materials may have similar technological properties and with less aggression to the environment, has become the target of several segments to Portland Cement industry. Calcium sulfate hemi-hydrate (HH) is a binder with reduced environmental impacts linked to both its production and use, presented as a less aggressive material to the environment. Calcium sulfate systems can be used both in their pure form and can have their properties improved upon partial replacement by Portland cement and other materials can also be used as an agent of pozzolanic activity, as a Rice Husk Ash (RHA). This paper is aimed to develop and analyze systems based on pure calcium sulfate and with the addition of Portland Cement and Rice Husk Ash (RHA), as an alternative to the formulations used in the initial stages of cementation of wells of Petroleum. For the development of this study, slurrys with water/gypsum factors (FAGs) between 0.5-0.6 were prepared, being submitted to different cures ages (24 hours, 7 and 28 days) and temperatures (27, 38 and 60 ºC). The slurrys were aditived using a handle retarder (sodium tetraborate) and superplasticizer (polycarboxylate), in order to obtain the technological properties required for application in the petroleum industry. These formulations were evaluated through tests of compressive strength, rheological parameters and permeability, besides the use of thermal characterization techniques (TG / DTG), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM-EDS) HH and its formulations with CCA and CPP. The results showed that the system based on pure calcium sulfate type HH-α and HH-β with 30% substitution for CCA and cement, present satisfactory results of compressive strength, approximately 13% higher than the formulation with CPP, traditionally used in cementing operations, with higher values, compared to the PC formulation traditionally used in cementing operations. The systems presented technological properties applicable in well cementation operations with depths ranging from 500-1000m, considering a geothermal gradient of 1.7 F / 100ft. In addition, the cost of HH is on average 60-70% cheaper than the current CPP.

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  • GIZELY DE VASCONCELOS LEITE CAVALCANTE
  • PROSPECÇÃO QUÍMICA E BIOLÓGICA DE BACTÉRIAS MARINHAS COLETADAS NO LITORAL BRASILEIRO

  • Orientador : RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JACQUELINE DO CARMO BARRETO
  • LIVIA NUNES CAVALCANTI
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • RENATA MENDONÇA ARAUJO
  • SAVIO MOITA PINHEIRO
  • Data: 17/12/2019

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  • A importância dos produtos naturais na descoberta de novos fármacos tem sido amplamente documentada, incluindo sua contribuição para o desenvolvimento dos medicamentos atuais. Os organismos marinhos, por sua vez, podem ser considerados a fonte mais recente de produtos naturais bioativos em relação a plantas terrestres e microrganismos não-marinhos. Há tempos, a medicina moderna depende de produtos naturais microbianos para tratar doenças infecciosas, câncer e outras doenças persistentes. Incluídos entre os atuais esforços na descoberta de novos fármacos originados em produtos naturais estão estudos de novas populações de bactérias, incluindo aquelas que residem no ambiente marinho. Coletivamente, estas bactérias estão produzindo uma riqueza de novas estruturas, incluindo agentes que estão avançando através de vários estágios de desenvolvimento clínico, solidificando a importância de explorar novos habitats e recursos na busca de novos metabólitos secundários bacterianos. Este trabalho relata o estudo químico e biológico realizado com bactérias marinhas gram-positivas e gram-negativas coletadas no Rio Grande do Norte, Ceará e litoral de São Paulo, com foco no isolamento de metabólitos secundários presentes em uma bactéria gram-positiva do gênero identificado como Streptomyces. Foram realizados diversos cultivos em larga escala dos microrganismos com maior atividade citotóxica, a fim de obter quantidade suficiente para a obtenção de extratos brutos que foram analisados por técnicas cromatográficas como Cromatografia Líquida de Alta Eficiência, Cromatografia de Adsorção e Cromatografia de Exclusão Molecular. O fracionamento cromatográfico do extrato acetato de etila da bactéria BRB-081 resultou no isolamento de dezoito substâncias, dentre as quais dois ácidos, denominados Ácido Fenilacético e Ácido Vanílico, sendo este último relatado pela primeira vez no gênero, uma  tiramina chamada N-metiltiramina com atividade antifúngica e antitumoral relatada e mais dois compostos inéditos na literatura. Os outros compostos isolados ainda estão em fase de elucidação. A determinação estrutural dos metabólitos secundários isolados foi realizada através das técnicas: Ressonância Magnética Nuclear de 1H e 13C, através de sequências de pulsos uni e bidimensionais, espectrometria de massas e comparação com dados da literatura. Além das substâncias isoladas, foram identificadas por CG-MS 45 substâncias da fase hexano. As análises por LC-MS proporcionaram a massa exata e o perfil de fragmentação compatíveis com a estrutura da Surugamida A e mais dois análogos, sendo um deles desconhecido, em frações clorofórmicas, esta classe química só foi descrita recentemente, oferece muito para se investigar. As substâncias isoladas, fases, frações e os extratos brutos obtidos foram submetidos a ensaios citotóxicos utilizando células de câncer de cólon humano (HCT-116). Nesses ensaios, observou-se que o extrato BRB081 foi o mais ativo dentre os extratos produzidos e que a análise das fases em hexano e clorofórmio também mostraram atividade considerada satisfatória, sendo a fase clorofórmio a mais ativa. Frações contendo surugamidas também foram submetidas aos testes e demonstraram resultados promissores. Porém, as substâncias isoladas não apresentaram citotoxicidade satisfatória, demonstrando o sinergismo entre as moléculas.


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  • The importance of natural products in the discovery of new drugs has been widely documented, including their contribution to the development of current medications. Marine organisms, in turn, may be considered the most recent source of bioactive natural products in relation to terrestrial plants and non-marine micro-organisms. For some time, modern medicine relies on natural microbial products to treat infectious diseases, cancer and other persistent diseases. Included among current efforts to discover new drugs originating from natural products are studies of new populations of bacteria, including those residing in the marine environment. Collectively, these bacteria are producing a wealth of new structures, including agents that are advancing through various stages of clinical development, solidifying the importance of exploring new habitats and resources in the search for new secondary bacterial metabolites. This paper reports the chemical and biological study carried out with gram-positive and gram-negative marine bacteria collected in Rio Grande do Norte, Ceará and the coast of São Paulo, focusing on the isolation of secondary metabolites present in a gram-positive bacterium of the genus identified such as Streptomyces. Several large-scale cultures of the microorganisms with the highest cytotoxic activity were obtained in order to obtain a sufficient quantity to obtain crude extracts that were analyzed by chromatographic techniques such as High Efficiency Liquid Chromatography, Adsorption Chromatography and Molecular Exclusion Chromatography. The chromatographic fractionation of the ethyl acetate extract of the bacterium BRB-081 resulted in the isolation of eighteen substances, among which two acids, called Phenylacetic Acid and Vanillic Acid, the latter being reported for the first time in the genus, a tyramine called N -methylthyramine with antifungal and antitumor activity reported and two unpublished compounds in the literature. The other isolated compounds are still in the elucidation phase. The structural determination of the isolated secondary metabolites was performed using the techniques: 1H and 13C Nuclear Magnetic Resonance through uni and bidimensional pulse sequences, mass spectrometry and comparison with literature data. In addition to the isolated substances, 45 substances of the hexane phase were identified by CG-MS. LC-MS analyzes provided the exact mass and fragmentation profile compatible with the structure of Surugamide A and two other analogs, one of which is unknown in chloroform fractions, this chemical class has only recently been described, offers much to investigate. The isolated substances, phases, fractions and crude extracts obtained were submitted to cytotoxic assays using human colon cancer cells (HCT-116). In these tests, it was observed that the BRB081 extract was the most active among the extracts produced and that the analysis of the phases in hexane and chloroform also showed activity considered satisfactory, being the chloroform phase the most active. Fractions containing surugamides were also tested and showed promising results. However, the isolated substances did not present satisfactory cytotoxicity, demonstrating the synergism between the molecules.

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  • ROMÁRIO CEZAR PEREIRA DA COSTA
  • TRANSPORTADORES SÓLIDOS DE OXIGÊNIO A BASE DE Cu E Mn SUPORTADOS EM MINERAIS PARA UTILIZAÇÃO EM TECNOLOGIA DE RECIRCULAÇÃO QUÍMICA COM CAPTURA DE CO2

  • Orientador : DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • RENATA MARTINS BRAGA
  • RODRIGO CÉSAR SANTIAGO
  • TIAGO ROBERTO DA COSTA
  • Data: 20/12/2019

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  • Sistemas energéticos com captura e armazenamento de dióxido de carbono tem se mostrado uma alternativa para minimizar as emissões de gases causadores do efeito estufa. A captura de CO2 via combustão por recirculação química, do inglês Chemical Looping Combustion (CLC), se destaca por não apresentar penalidade energética, porém o custo e eficiência do processo dependem dos materiais utilizados como transportadores de oxigênio. Em vista disto, este trabalho tem como objetivo sintetizar e avaliar transportadores sólidos de oxigênio à base de cobre e manganês suportados em diatomita e caulim a fim de produzir energia por meio da queima indireta de combustíveis fósseis, através do processo CLC. Os transportadores foram sintetizados por meio da técnica de impregnação úmida incipiente por aquecimento e caracterizados via difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura equipado com um analisador de energia dispersiva de raios X, resistência mecânica, testes de atrito (Air jet index), redução à temperatura programada e ensaios de reatividade por termogravimetria. Também foi verificada, por temogravimetria, a capacidade de transporte de oxigênio de cada amostra (Roc). A análise por difração de raios X detectou a presença de picos característicos das fases ativas (CuO, Mn3O4 e Mn7SiO12), as quais também foram confirmadas por testes de redução à temperatura programada. A resistência mecânica das partículas dos transportadores abaixo de 1N são inviáveis nos leitos de CLC. ¾ dos materiais estudados neste trabalho obtiveram resistência mecânica superior a 2N. A reatividade das amostras foi avaliada por termogravimetria, onde foram realizados três ciclos de redução e oxidação. Nesta análise foi observado que o CuO suportado em diatomita (Cu-D) se destacou em relação aos demais, devido à sua alta reatividade e capacidade de transporte de oxigênio. Este material obteve um percentual de conversão de H2 acima de 95%, seguida do CuO suportado em caulim (~90%). Os materiais à base de manganês apresentaram bons resultados de conversão de H2 e CH4 (acima de 90%), porém não foram eficientes nas oxidações, perdendo reatividade a cada ciclo. As amostras a base de cobre são promissoras, pois obtiveram resistência mecânica acima de 2N, elevada capacidade de transporte de oxigênio e eficiência na conversão dos combustíveis, com valores cima de 95%.


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  • Energy systems with carbon dioxide capture and storage have been shown to be an alternative to minimize greenhouse gas emissions. The capture of CO2 by combustion by chemical recirculation, from Chemical Looping Combustion (CLC), stands out for not having energy penalty, but the cost and efficiency of the process depend on the materials used as oxygen carriers. In view of this, this work aims to synthesize and evaluate solid copper and manganese oxygen carriers supported on diatomite and kaolin in order to produce energy through indirect burning of fossil fuels through the CLC process. The carriers were synthesized by the incipient wet impregnation technique and characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy equipped with an X-ray dispersive energy analyzer, mechanical resistance, air jet index, reduction at programmed temperature and reactivity tests by thermogravimetry. It was also verified, by temogravimetry, the oxygen transport capacity of each sample (Roc). X-ray diffraction analysis detected the presence of characteristic peaks of the active phases (CuO, Mn3O4 and Mn7SiO12), which were also confirmed by programmed temperature reduction tests. The mechanical resistance of conveyor particles below 1N is unviable in CLC beds. ¾ of the materials studied in this work obtained mechanical strength higher than 2N. The reactivity of the samples was evaluated by thermogravimetry, where three reduction and oxidation cycles were performed. In this analysis it was observed that CuO supported in diatomite (Cu-D) stood out in relation to the others, due to its high reactivity and oxygen transport capacity. This material obtained a conversion percentage of H2 above 95%, followed by kaolin supported CuO (~ 90%). Manganese-based materials showed good H2 and CH4 conversion results (above 90%), but were not efficient in oxidation, losing reactivity at each cycle. The copper-based samples are promising, as they obtained mechanical resistance above 2N, high oxygen transport capacity and fuel conversion efficiency, with values above 95%.

2018
Dissertações
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  • IRIELSON CARNEIRO DE LIMA
  • ESTUDO DAS PROPRIEDADES MAGNÉTICAS DO ÓXIDO MISTO DE FERRO E MANGANÊS III

  • Orientador : ADEMIR OLIVEIRA DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADEMIR OLIVEIRA DA SILVA
  • JARLEY FAGNER SILVA DO NASCIMENTO
  • MARIA DE FATIMA VITORIA DE MOURA
  • Data: 12/01/2018

  • Mostrar Resumo
  • A contínua e crescente demanda por dispositivos eletro-eletrônicos, com alto desempenho, maior versatilidade e miniaturizados tem acentuado o interesse no estudo e desenvolvimento de novos materiais. Dentre esses materias, os multiferróicos (magnetoelétricos, magnetoelastoelétricos, ferroelásticos-ferroelétricos) tem despontado como de grande interesse por associar duas ou mais propriedades ferróicas em um mesmo material. Nesse trabalho perovskita mista de ferro e manganês (MnFeO3) foi sintetizado pelo método de combustão, sinterizado em diferentes temperaturas (500°C, 750° e 900°C) e caracterizado por Difração de Raios-X associada ao método Rietveld (DRX-Rietveld) e Fluorescência de Raios-X (FRX), enquanto que suas propriedades magnéticas foram estudadas por Magnometria de Amostra Vibrante (VSM) e Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR). 

    A análise dos espectros de DRX-Rietiveld mostraram que na amostra sinterizada a 500° houve a formação misturas de óxidos enquanto apenas 64% do material se transformou em FeMnO3 de estrutura cúbica, já nas amostras sinterizadas a 750 e 900° é mostrado a formação quase que absoluta de FeMnO3 com um pequeno excesso de óxido de ferro III, atribuído a um erro experimental. A fluorescência de Raios-X confirma as informações do DRX, mostrando as porcentagens de óxidos formados. 

    O paramagnetismo foi investigado por análise de EPR e mostraram um sinal largo na região de 0,3 tesla, o cálculo do fator g deu 2,043 o que é próximo ao valor teórico para um elétron livre confirmando o paramagnetismo. A curva de magnetização em função do campo aplicado (M x H) obtida pela técnica do Vsm, mostra valores para material superparamagnéticos.


  • Mostrar Abstract
  • The continued and growing demand for high-performance, more versatile and miniaturized electronic devices has increased interest in the study and development of new materials. The multiferroic (magnetoelectrics, magnetoelastoelectrics, and ferroelectric-ferroelectric) has emerged as of great interest to associate two or more ferroic properties in the same material. In this work the mixed perovskite of iron and manganese (MnFeO3) was synthesized by the combustion method, sintered at different temperatures (500 ° C, 750 ° and 900 ° C) and characterized by X-ray diffraction associated with the Rietveld method (DRX-Rietveld ) and X-Ray Fluorescence (FRX), while its magnetic properties were studied by Vibrating Sample Magnometry (VSM) and Electronic Paramagnetic Resonance (EPR).

    Analysis of the DRX-Rietiveld spectra showed that in the sample sinteerized at 500 ° formation of oxides was formed while only 64% of the material was transformed into FeMnO3 of cubic structure, whereas in the samples sintered at 750 and 900 ° the formation almost that absolute of  FeMnO3 with a small excess of iron oxide III, attributed to an experimental error. The X-ray fluorescence confirms the XRD information, showing the percentages of oxides formed.

    Paramagnetism was investigated by EPR analysis and showed a wide signal in the region of 0.3 tesla, the calculation of the factor g gave 2.043 which is close to the theoretical value for a free electron confirming the paramagnetism. The magnetization curve as a function of the applied field (M x H) obtained by the Vsm technique, shows values for superparamagnetic material.

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