Programação Completa

O XIX Oktoberfórum será realizado em dois dias, 29 e 30 de outubro de 2020. O cronograma das atividades estão nas imagens a seguir.

Para ler mais sobre as atrações, acesse a programação do primeiro dia e do segundo dia. Aproveite também para ler sobre os resumos de toda as apresentações do evento, as palestras e a mesa redonda.

Apresentações do evento

Autora: Karinne do Nascimento Vieira.
Laboratório: GIMSCOP.
A ruptura prematura do leito, o rápido aumento da queda de pressão, a condensação retrógrada e capilar, o coqueamento e o consumo excessivo de energia são alguns problemas que ocorrem na desidratação de gás natural pelo método TSA. Os objetivos do trabalho foram propor soluções de monitoramento da condensação retrógrada e um caminho mais eficiente de aquecimento a partir de um modelo computacional, bem como a comparação das respostas com dados da literatura. Para isso foi feito um modelo homogêneo contendo o gás metano e vapor de água. Foram utilizados o modelo do gás ideal, o balanço de massa, de energia e a equação de Ergun. Utilizou-se um modelo cinético agrupado e um modelo de taxa de transferência de massa por força motriz linear (LDF). O equilíbrio de adsorção foi avaliado através do modelo de Langmuir. O sistema de equações diferenciais parciais e algébricas resultante foi resolvido utilizando o método das linhas no software JModelica e o solver Radau5ODE. A convergência da malha ocorreu com o número de pontos igual a 50, com tempo computacional de 42.5s para um ciclo. Foi possível identificar o fenômeno de re-adsorção durante a regeneração e a queda de pressão entre o início e o final do leito foi 0.1 bar. A comparação do caminho de pressões e temperaturas obtidos em função da posição e do tempo e o envelope de fases de um gás natural com composições típicas mostrou que não haverá condensação retrógrada considerando apenas o modelo homogêneo, sendo necessário um modelo multicomponente para melhor observar esse comportamento. O aquecimento do leito através de duas rampas de temperatura partindo da temperatura de adsorção de 313 K até a temperatura final de regeneração de 563 K foi, entre os caminhos estudados, o responsável por um menor consumo de energia.  
Autor: Douglas Rosa da Silva.
Laboratório: GIMSCOP.
O conhecimento das variáveis de processo possibilita o entendimento e a otimização dos processos industriais, entretanto seja por limitações técnicas ou financeiras é impossível conhecer todos os estados do processo. Os estimadores de estado são uma alternativa para obter valores de medidas desconhecidos ou aumentar a confiabilidade das medidas disponíveis. O filtro de Kalman estendido destaca-se como um estimador de simples implementação e capacidade de operar na prática com alguns sistemas não-lineares. O filtro utiliza os dados do processo combinados ao modelo do sistema para preencher as lacunas de informações e assim determinar o vetor de estados ou obter valores de medidas disponíveis mais confiáveis. A unidade de desidratação apresentada neste trabalho é capaz de processar cerca de 6 milhões de metros cúbicos de gás natural por dia e é composta de três colunas de desidratação operando em paralelo, duas em etapa de desidratação e a terceira em regeneração, e possui como medida apenas a vazão total de alimentação do processo e a vazão na corrente total de saída dos leitos. O objetivo deste trabalho é a partir da modelagem simplificada do processo em conjunto dos dados de planta e utilizando o filtro de Kalman estendido determinar as vazões individuais de alimentação das colunas de desidratação.
Autor: Lucas Pandolphi Zini
Laboratório: LVPP
Visando dar continuidade aos estudos sobre a equação de estado COSMO-SAC-Phi (CSP), este trabalho tem por objetivo melhorar o cálculo das energias de interação de segmento por meio de uma nova abordagem, a fim de descrever melhor os efeitos de forças de dispersão. A equação proposta para o parâmetro de dispersão (δm) é baseada nas regras de consistência para funções α utilizadas em equações de estado cúbicas. Os resultados mostram que essa modificação foi capaz de melhorar a correlação de dados experimentais de pressões de saturação e volume molar de líquido saturado para vários compostos representativos puros, com desvios médios de 0,96% e 0,74%, respectivamente, enquanto que o modelo COSMO-SAC-Phi original (CSP(2019)) apresentou desvios médios de 1,20% e 2,01%, respectivamente. As predições de equilíbrio líquido-vapor de misturas binárias demonstraram, para a maioria dos casos, que a equação modificada foi superior aos modelos CSP(2019), PSRK e Soave-Redlich-Kwong com função α de Mathias-Copeman e regra de mistura clássica de van der Waals (SRK-MC+vdW). O modelo modificado também representou muito bem os dados experimentais em predições de equilíbrio líquido-líquido, apresentando comportamento similar ao modelo UNIFAC-LLE em baixas pressões e temperaturas, mas exibindo uma melhor performance em temperaturas mais altas. Por fim, observa-se que a equação de estado CSP demonstra ter um alto poder preditivo.
Autora: Renata Daiane Sulkovski
Laboratório: LACOURO/PROCAT
A aplicação de Hidróxidos Duplos Lamelares (HDLs) como material adsorvente na remoção de poluentes ambientais vem ganhando destaque nos últimos anos, apresentando alta eficiência. A fórmula geral destes compostos pode ser representada por [MII1−xMIIIx (OH)2](An−)x/n·mH2O, onde MII representa o cátion divalente (Mg2+, Zn2+, Cu2+,etc.), MIII o cátion trivalente (Al3+, Cr3+, Fe3+, etc.) e An− representa o ânion interlamelar (CO32−, Cl−, NO3−, etc.). A síntese destes compostos pode ser realizada por meio de diversas rotas e com variadas composições, o que determina diferentes características e propriedades para estes materiais. Desta forma, os HDLs são compostos versáteis, permitindo diversas configurações e aplicações. Na área ambiental, estudos mostram que uma ampla gama de contaminantes pode ser removida de efluentes industriais ou águas residuais através da utilização de HDLs, HDLs modificados ou HDLs calcinados. Dentre os principais poluentes encontrados em efluentes industriais, os corantes possuem grande destaque devido ao alto volume de efluentes gerados por sua ampla utilização industrial, somado às suas características de baixa degradabilidade. Neste contexto, este trabalho consiste na síntese, caracterização e aplicação de HDLs ternários de CuMgAl - calcinados e não calcinados - na remoção de corante aniônico. Dentre as variáveis analisadas, estão a influência do tratamento térmico e da razão Cu/Mg para o desempenho dos adsorventes.
Autora: Nadini Sandi Carvalho Pinheiro
Laboratório: LACOURO/PROCAT
A indústria do couro utiliza-se de uma série de operações físicas e químicas em seu processo. Cada etapa do processamento do couro gera um montante de resíduos que podem ser gasosos, sólidos ou líquidos. O farelo de couro é um dos resíduos sólidos gerados em maior quantidade na obtenção do couro acabado, sendo uma problemática do ponto de vista ambiental no que diz respeito a sua destinação já que a composição química pode ser danosa ao meio ambiente. Atualmente, o principal destino dos farelos de couro consiste em encaminhá-los a aterros sanitários ou para incineração. Assim, buscam-se propostas para o uso alternativo dos diversos tipos de farelo de couro gerados. Portanto, este trabalho teve como objetivo propor o uso de diferentes farelos de couro como adsorventes de baixo custo para remoção de corantes de soluções aquosas. Para isso foram utilizados os farelos de couro curtido com cromo, curtido com tanino vegetal, piquelado e pré-curtido. Investigou-se o percentual de remoção para um corante aniônico e um catiônico. Ainda foram efetuadas caracterizações de área superficial, temperatura de retração e pontos de carga zero dos farelos de couro. Os resultados demonstraram a eficiência dos farelos de couro como adsorventes alternativos para tratamento de águas residuais contendo corantes.
Autora: Márcia Zanini
O potencial de desenvolvimento de subprodutos provenientes dos resíduos do processamento de suco de uva integral pode ser uma alternativa promissora, em virtude de questões ambientais, bem como a possibilidade de desenvolver produtos de valor agregado. O principal resíduo sólido gerado no processo é o bagaço de uva resultante do processo de prensagem, composto principalmente por cascas de uvas e sementes. A quantidade gerada desse resíduo depende da variedade da uva e as condições do processo utilizado, mas geralmente representam de 20 a 30% do peso original da uva. O objetivo desse estudo é a caracterização do bagaço de uva (casca da uva e semente da uva) resultante do processo de elaboração de suco de uva integral orgânico da variedade Bordô. Os resíduos foram caracterizados em relação a sua composição centesimal, teor de fenólicos totais e antocianinas. Os resultados obtidos demostram que os resíduos possuem altos teores de fibras alimentares, sendo que a semente apresenta o maior teor de fibra alimentar. A semente apresentou a maior concentração de fenólicos totais, enquanto, que a casca da uva apresentou a maior concentração de antocianinas totais.
Autor: Éverton Hansen
Laboratório: LACOURO
A indústria do couro vem buscando alternativas para minimizar seus impactos ambientais, incluindo estudos de ajuste das condições do processo, redução da oferta de produtos químicos e a substituição de produtos químicos poluentes por alternativas menos poluentes. Este trabalho teve como objetivo reduzir a carga poluidora dos efluentes líquidos do processo de pós-curtimento, ajustando a oferta de produtos químicos em uma formulação utilizada por um curtume localizado no estado do Rio Grande do Sul. Os testes foram realizados em escalas piloto e industrial. O estudo alcançou redução de 26% no consumo de produtos químicos e os efluentes mostraram redução da condutividade, sólidos dissolvidos totais, demanda química de oxigênio e demanda bioquímica de oxigênio. O couro obtido foi testado e apresentou características organolépticas e físico-mecânicas dentro dos padrões estabelecidos. Além disso, os custos da formulação foram reduzidos em 24%.
Autora: Brunna Samuel de Carvalho Barcellos
Laboratório: LACOURO
As microalgas tem apresentado um bom meio de tratamento de águas residuais devido a alta capacidade de absorção de nutrientes como fósforo e nitrogênio, que são os principais responsáveis pela eutrofização de rios e lagos. Contudo, após a sua aplicação é necessário a colheita, e isso é uma limitação para o uso em grande escala. Para viabilização do uso de microalgas em tratamento de efluente, o uso de biopolímeros para sua imobilização é uma boa alternativa para ser explorada. Portanto, este trabalho está investigando a imobilização de microalgas em biopolimeros: inorgânico, orgânico e mistura de orgânicos para remoção de remoção de nutrientes. Para o experimento realizado com o biopolímero inorgânico foi utilizado a sílica em sol-gel não tóxica com as microalgas Chlorella sp. e Scenedesmus sp. em cultivo em efluente de curtume. Foi investigado a remoção de Nitrogênio Total, Amoniacal e Inorgânico, e Carbono Orgânico Total e Inorgânico, e avaliação da estrutura da imobilização por MEV, Microscopia Óptica e Potencial Zeta. Para a imobilização em biopolímero orgânico foi utilizado o Alginato de Cálcio, avaliando diferentes concentrações iniciais de microalga, e também em mistura com 1%, 1.5% e 2% de Pectina ou CMC (carboximetilcelulose) com Chlorella vulgaris em meio de cultivo. Para estes experimentos foram avaliados a remoção de Nitrato e Fosfato, e o crescimento interno das microalgas pela concentração de microalgas e de Clorofila a. Os resultados mostraram que a sílica sol-gel e quantidade de nutrientes presente no efluente de curtume pode ter causado estresse celular nas microalgas inibindo o crescimento e a remoção de nutrientes. Para experimentos com Alginato de Cálcio, a concentração inicial de microalgas teve influência na remoção de nutrientes. E a mistura de biopolímeros influenciam no crescimento das microalgas e na remoção de nutrientes.
Autora: Aline de Cássia Campos Pena
Laboratório: LACOURO
Os pontos de carbono fluorescentes (CDs) são nanoestruturas de carbono que estão em ascensão nas pesquisas devido as propriedades atraentes, tais como: biocompatibilidade, baixa toxicidade, solubilidade em água, fotoestável e facilmente funcionalizada, além disso, estas nanopartículas podem ser sintetizadas a partir de uma diversidade de matérias primas de baixo custo que estão disponíveis facilmente. Porém poucos estudos são encontrados na literatura sobre a utilização da biomassa da microalga para a síntese de CDs. Assim, o objetivo deste estudo é sintetizar e caracterizar CDs a partir de biomassa seca e biocarvão (gerado na pirólise) de microalgas, através da depolimerização termoquímica com H2SO4 ou KMnO4. Os experimentos foram realizados com a biomassa da microalga Chorella Sorokiniana. Primeiramente uma fração da biomassa seca da microalga passou por pirólise rápida com aquecimento de 5°C/min até 500°C. Um planejamento de experimentos foi utilizado variando as concentrações de H2SO4 ou KMnO4 (0 a 10%) na depolimerização termoquímica tanto da biomassa seca quanto do biocarvão. Após esta etapa foi realizada a purificação das nanopartículas. A caracterização da biomassa seca e biocarvão foi realizada por Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e Termogravimetria (TGA). Já os CDs foram analisados quanto a fluorescência e Potencial Zeta. A partir da análise TGA da biomassa seca foi possível avaliar a temperatura mais propícia para a reação de pirólise. Os espectros FTIR da biomassa seca e biocarvão se mostraram próximos, apresentado sinais que estão associados à presença de ligações de carbono. Os resultados mostraram que todas as amostras exibiram fluorescência, as concentrações de KMnO4 usadas na biomassa seca apresentaram maior intensidade de fluorescência com boa estabilidade de acordo com a análise de Potencial Zeta.
Autor: Henrique Azevedo Rech
Laboratório: LACOURO
A indústria do couro é um setor de destaque no ciclo produtivo brasileiro, tendo em vista o grande desenvolvimento da indústria frigorífica no país. Essa atividade transforma a pele animal, um rejeito para os abatedouros, em um subproduto de alto valor agregado, o couro. No entanto, o efluente gerado pela indústria coureira contém alta carga de sólidos orgânicos e inorgânicos, cor e forte odor, derivados tanto da pele bovina quanto dos produtos adicionados no processo de transformação da pele em couro. Devido à alta toxicidade, o efluente deve ser tratado adequadamente, uma vez que pode ser um grande poluidor ambiental. As estações de tratamento de curtumes convencionais possuem tratamentos físico-químicos e biológicos. O objetivo deste estudo é propor a utilização de um reator de biofilme de leito móvel (MBBR) como uma nova tecnologia para o tratamento biológico de efluentes de curtumes. Esse processo incorpora os benefícios proporcionados pelos sistemas aerados de crescimento em suspensão, como o lodo ativado, já consolidado no tratamento de efluentes, e a vantagem do crescimento de biomassa aderida, nesse caso em biomídias, que possibilitam aos microrganismos a formação de um biofilme. A respiração e a síntese microbiana do biofilme promovem o consumo da matéria orgânica carbonácea e nitrogenada dos efluentes. A eficiência no tratamento dos efluentes utilizando um MBBR aerado depende de alguns parâmetros das biomídias, como a área de superfície, forma e condições operacionais, como fração de enchimento, tempo de retenção hidráulica, oxigênio dissolvido e carga orgânica volumétrica. Neste contexto, este trabalho busca a otimização das condições operacionais que possibilitem maiores remoções dos poluentes. Os resultados mostram que a técnica de MBBR é promissora tanto para a remoção de matéria orgânica (DQO ≤ 60 %) como a remoção de poluentes tóxicos recalcitrantes, como os corantes em até 40 %.
Autora: Débora Regina Strossi Pedrolo.
Laboratório: LPR
Zeolite-based catalysts have been widely used in the conversion of biomass, but the catalytic yields of the desired products are strongly limited due to the relatively small size of the pores in zeolites. The purpose of this work is development of new synthetic procedure for the preparation of hierarchical micro-mesoporous Beta and ZSM-5 zeolites supported metal nanoparticles. The strategy is based on application of carbon nanotubes with supported metal oxide nanoparticles as sacrificial template to create mesoporosity in the zeolitic structure and bring additional metallic functionality to the catalyst. The prepared catalysts have been tested in Fischer-Tropsch synthesis for direct synthesis isomerized hydrocarbons from syngas. Compared to the conventional zeolite supported metal catalysts the hierarchical zeolites synthesized using carbon nanotubes provided high activity, lower methane selectivity and higher selectivity to isomerized C5+ hydrocarbons. Characterization of the prepared catalysts has indicated initiation of crystallization of zeolites over metal nanoparticles. This effect has been further used to increase the dispersion of metal nanoparticles by secondary crystallization of Ru supported over ZSM-5. Our results show significant re-dispersion of embedded metal oxide nanoparticles and increase in the activity of model reaction of hydrogenation of levulinic acid to γ-valerolactone (GVL).
Autora: Luana Andreia Schwendler
Laboratório: LARET
A fotocatálise heterogênea é uma tecnologia que permite aplicação nas mais diversas áreas, entre elas, a degradação de poluentes orgânicos de preocupação emergente. O fotocatalisador pode ser empregado imobilizado ou em suspensão, mas, no segundo caso, são necessárias operações unitárias para a separação das partículas do meio reacional. Assim, a imobilização do semicondutor em materiais poliméricos é uma interessante alternativa, a qual se torna ambientalmente amigável quando utilizados polímeros oriundos de fontes renováveis e biodegradáveis, como o Poli (hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV). Este trabalho tem por objetivo a síntese de compósitos de PHBV e dióxido de titânio (TiO2) otimizados para a aplicação em fotocatálise heterogênea. Os compósitos foram preparados a partir da solubilização do polímero e precipitação do filme pelo método de inversão de fases por imersão em banho de não-solvente. Compósitos contendo diferentes quantidades de fotocatalisador foram comparados, utilizando-se como molécula alvo o corante azul de metileno, o qual foi degradado em um reator do tipo batelada, sob iluminação de uma lâmpada de simulação solar. Além disso, avaliou-se também, o efeito do tratamento superficial alcalino quanto ao aumento da hidrofilicidade do material. Constatou-se que o tratamento alcalino confere irregularidade à superfície do compósito, expondo as partículas do catalisador, o que acarreta na melhora da atividade fotocatalítica do filme. Em 90 minutos de ensaio, alcançou-se a degradação de 82% do corante, resultado comparável aos encontrados na literatura, indicando a promissora empregabilidade do PHBV como suporte para o fotocatalisador.
Autor: João Antonio Pessoa da Silva
Laboratório: LATEP
O objetivo deste trabalho foi estudar a preparação de dois e dicarbonatos, precursores de poliuretanos livres de isocianato, através da catálise enzimática de óleos vegetais. Para a produção dos diois, empregou-se como matéria-prima os óleos vegetais de andiroba (Carapa guianensis) e buriti (Mauritia flexuosa), e para o dicarbonato utilizou-se ácido oleico (AO). Os diois foram obtidos através da glicerólise enzimática dos respectivos óleos, realizada em solvente t-butanol e mediada por uma lipase suportada de Candida antarctica do Tipo B. Os produtos da glicerólise foram quantificados através de HPLC e caracterizados por espectroscopia UV-Vis (370-520 nm). Para a síntese do dicarbonato, o AO foi primeiramente epoxidado e esterificado com glicidol (reações também mediadas por lipase), e em seguida submetido a reação com CO2 (50 bar, 80°C e 24h) catalisada por brometo de tetrabutilamônio e 1,3-bis(2-hidroxi-hexafluoroisopropil)benzeno. Os epóxidos e o dicarbonato obtidos foram analisados por FTIR e 1H RMN. Os resultados da quantificação dos diois em HPLC indicaram uma pureza do produto final em torno 85-90% para ambos os óleos. Os perfis de absorbância UV-Vis revelaram que carotenóides, compostos bioativos presentes em grande quantidade no óleo de buriti, foram minimamente degradados durante a glicerólise. Através dos espectros de FTIR, foram identificados grupos funcionais relativos aos epóxidos e ciclocarbonato preparados. Na análise de 1H RMN, verificou-se que a epoxidação resultou em alta conversão e seletividade (~99%), porém a etapa de esterificação limitou-se a 80% de conversão. A conversão na reação com CO2 variou entre 98% para o grupo terminal glicidil e 92% para o epóxido interno. Como conclusões preliminares, a lipase Candida antarctica do Tipo B pode ser utilizada como um eficiente catalisador para a preparação de diois e dicarbonatos, porém serão ainda necessários processos adicionais de purificação para que esses precursores sejam adequados para a síntese de poliuretanos.
Autora: Monique Camille Rodrigues Camargo
Laboratório: LVPP
A predição correta de solubilidade de substâncias pode abrir espaço para o projeto e a otimização de inúmeros processos industriais. Existe um grande interesse em decifrar e prever a precipitação de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (polycyclic aromatic hydrocarbons-PAH). Por exemplo, sua natureza poluidora está presente em combustíveis de petróleo que precisam então ser processados para sua purificação ou conversão para mais produtos úteis (MUTHUKUMARASAMY;THIRUGA-NAM, 2010). Atualmente os modelos preditivos de maior sucesso na engenharia, tais como UNIFAC e UNIFAC (Do), apresentam dificuldades quando grupos funcionais aparecem de uma forma não usual (GERBER;SOARES, 2010). Este é o caso dos PAHs, com diversos anéis aromáticos em conjunto. Neste sentido, modelos baseados em COSMO (Conductor-like Screening Model) tem se destacado por utilizar informações de estrutura eletrônica das moléculas ao invés da correlação de parâmetros. Esses modelos dependem essencialmente de informações de substâncias puras, obtidas através da superfície de cargas induzidas da molécula. Dentre esses, os modelos COSMO-SAC (Conductor-like Screening Model Segment Activity Coefficient) e COSMO-SAC-Phi, vem ganhando cada vez mais destaque para a área da engenharia. O modelo COSMO-SAC-Phi leva em consideração os efeitos pressão-volume, adicionando orifícios que representam o volume livre entre as moléculas. Essa característica não está presente, no COSMO-SAC (SOARES et.al., 2019). Assim, no presente trabalho o desemprenho dos modelos COMO-SAC e COMO-SAC-Phi foram investigados quando aplicado na predição da solubilidade de PHAs, em outros hidrocarbonetos. Para tal, foram utilizados dados disponíveis no volume 59 (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: Binary Non-aqueous Systems) retirados do website da IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) e a ferramenta JCOSMO com base no pacote de química quântica GAMESS (SIGMA-LVPP, 2018). A utilização de modelos dos modelos COSMO-SAC apresentou apenas desempenho qualitativo, quando comparado com os dados experimentais. Por outro lado, foi possível observar que o modelo COSMO-SAC-Phi apresentou ótima concordância com os dados experimentais.
Autor: Vinícius da Costa Ávila
Laboratório: LAFCA
Estimadores do erro de discretização espacial acurados e confiáveis são essenciais para a aplicação de resultados de fluidodinâmica computacional (CFD) como parte de algoritmos de refinamento adaptativo ou ferramentas de controle e otimização. Apesar disso, esse tema tem sido pouco abordado na literatura relacionada a escoamentos dispersos de bolhas. Nesse contexto, nesse trabalho foi avaliada a adequabilidade de um método robusto de estimação do erro em simulações de um escoamento disperso de bolhas utilizado como benchmark na literatura. O estimador avaliado foi o proposto por Eça e Hoekstra que se baseia no método de mínimos quadrados ponderados. Esse método foi analisado com base em soluções de diferentes modelos para o escoamento: uma versão hiperbólica do modelo de dois fluidos (hTFM) e o modelo de mistura (MixtM). Em relação à convergência de malha, predições com o hTFM foram mais sensíveis ao refino do que as com o MixtM, devido à interação entre as fases e flutuações características do sistema que o MixtM não é capaz de predizer. A comparação das predições com dados experimentais da literatura indicou ótimo desempenho para as abordagens de modelagem, apesar das pequenas diferenças observadas em algumas regiões do escoamento. Médias geométricas da estimativa do erro e da diferença entre a solução obtida com a malha considerada e uma solução quase independente da malha foram usadas como métricas de acurácia para o estimador do erro. O estimador do erro empregado exibiu boa adequabilidade tanto para o MixtM quanto para o hTFM.
Autor: Nícolas Artifon Dorneles
Laboratório: TACAPE
As técnicas de estimação de parâmetros consistem em metodologias para determinar o seu melhor conjunto de seus valores para um determinado modelo capazes de reduzir a diferença entre as variáveis medidas experimentalmente e as preditas por eles. Para possibilitar esse mecanismo, sucessivas comparações entre o desvio de seus valores é realizada variando, a cada uma delas, o valor dos parâmetros até que se encontre o melhor conjunto possível, conhecido como ponto ótimo. Como os valores utilizados para a estimação são mensurados experimentalmente, eles estão sujeito a erros, assim, faz-se necessário determinar a faixa de valores que são estatisticamente iguais ao valor ótimo e, pelo fato dos modelos possuem mais de um parâmetro, a abordagem mais correta é determinar as suas regiões de confiança devido a correlação entre os parâmetros. Nesse trabalho foi estudado o impacto que o uso da aproximação de Gauss-Newton gera ser considerada no cálculo das regiões de confiança elípticas quando comparada com o cálculo da matriz Hessiana completa, considerando o termo da derivada segunda em relação aos parâmetros. Também foi avaliada a qualidade das regiões de confiança de modelos lineares e não-lineares para três diferente método. O método do Contorno que percorre, a partir do ponto ótimo, os limites da região de confiança para a delimitar. O método do Perfil, cujo princípio é indicar a linearidade de um modelo através de valores parametrizados utilizados para confeccionar os perfis. Estes valores também podem ser utilizados para delimitar as regiões de confiança. E o método Bootstrap que consiste em estimar novos valores ótimo a partir de perturbações normalmente distribuídas nas variáveis experimentais.
Autor: Gabriel Henrique de Oliveira MIglioranza
Laboratório: TACAPE
Nesse trabalho é apresentada uma descrição detalhada de um modelo de adsorção / difusão de soluto em partículas porosas em sistema de batelda. O mecanismo que combina processos de difusão, convecção e adsorção é usado como base para a modelagem de equações fenomenológicas. A partícula porosa é modelada a partir de três geometrias espaciais, placa plana, cilíndro e esfera, representadas pelas variáveis ​​S=1, S=2, S=3, respectivamente. Assim, foi obtido um balanço de massa no interior da partícula, envolvendo processos de difusão e adsorção, generalizados para as três geometrias. Esse equilíbrio é combinado com um equilíbrio de material na fase bulk. O resultado desses equilíbrios são duas equações diferenciais a serem resolvidas simultaneamente, uma equação diferencial parcial para a partícula e uma equação diferencial ordinária para o banho finito. Essas equações são finalmente resolvidas aplicando o método da transformada de Laplace. Serão apresentadas as principais etapas para a obtenção e solução deste modelo, bem como a expressão analítica fechada que resolve o sistema de equações diferenciais.
Autor: Allan Valcareggi Morcelli
Laboratório: ICTA
A extração eficiente de clorofilas e carotenoides da biomassa de microalgas é um fator-chave que influencia a viabilidade da produção industrial de pigmentos. Neste contexto, o uso de solventes orgânicos e o uso de tecnologia com fluido supercrítico se apresentam como alternativas tecnológicas. Neste trabalho, etanol, acetona, acetato de etila e hexano foram avaliados para a extração em batelada de clorofila a, clorofila b e carotenoides totais de Chlorella sorokiniana e de Heterochlorella luteoviridis. Em adição, misturas sub- e supercríticas de CO2 e etanol foram testadas na extração dos mesmos compostos-alvo da biomassa de Chlorella sorokiniana. Foi empregada uma metodologia de superfície de resposta para avaliar a influência da pressão, temperatura e composição do solvente sobre os rendimentos de extração. Os extratos gerados em ambos processos foram submetidos a cromatografia líquida de alta performance (CLAE) para determinação dos perfis de carotenoides, de modo que as recuperações de carotenos, luteina, violaxantina e zeaxantina foram diferenciadas. O modelo termodinâmico COSMO-SAC foi empregado para a predição de coeficientes de atividade a diluição infinita para os carotenoides em diferentes solventes, a fim de corroborar os resultados experimentais obtidos neste trabalho.
Autora: Juliana Both Engel
Laboratório: LATEM
Alguns biopolímeros têm despertado o interesse da comunidade científica, pois são materiais biodegradáveis, possuem baixo custo, fácil processabilidade e elevada biodisponibilidade, uma vez que podem ser obtidos de diversas fontes renováveis e/ou a partir de resíduos da agroindústria. O objetivo desse trabalho foi avaliar o uso de diferentes matérias-primas, assim como estudar a influência da utilização de uma etapa de pré-gelatinização das matrizes biopoliméricas na metodologia de fabricação dos biocompósitos. Espumas à base de amido de mandioca comercial, entrecasca e fécula de mandioca (resíduos gerados durante a produção de amido) ou proteína isolada de soja foram produzidas por termocompressão. As matrizes biopoliméricas de fonte amilácea também foram submetidas a uma etapa de pré-gelatinização anteriormente ao processo de termocompressão para avaliar o efeito dessa etapa adicional nas propriedades das espumas. As amostras foram armazenadas por 7 dias (temperatura ambiente e 55 % de umidade relativa) anteriormente às caracterizações, para fins de padronização. As propriedades mecânicas (ensaios de flexão), a espessura, e a capacidade de absorção de água (CAA) das amostras foram avaliadas e os resultados foram correlacionados com o conteúdo de amido das formulações, visando à aplicação desses materiais no setor de embalagens. Os resultados mostraram que quanto maior o teor de amido presente na formulação, maior a tensão de ruptura, e, consequentemente, maior a resistência mecânica dos biocompósitos. Esse comportamento também foi observado para o percentual de elongação das amostras. Sendo assim, foi possível verificar que tanto a matriz biopolimérica quanto à metodologia de fabricação usada influenciaram nas propriedades mecânicas e na CAA das amostras.
Autora: Andressa de Espíndola Sobczyk
Laboratório: LATEM
Os biopolímeros de fontes renováveis estão ganhando destaque na medicina pois, devido às suas propriedades, podem atuar como substituintes parciais de alguns materiais sintéticos não biodegradáveis. Para aplicações tais como curativos, a incorporação de compostos bioativos em matrizes poliméricas pode proteger e acelerar processos de cura e entre as substâncias que apresentam esses compostos destacam-se os óleos essenciais. Com o intuito de diminuir os custos envolvidos, a utilização de compostos priori à extração do óleo apresenta-se como uma alternativa vantajosa. O objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento e na caracterização de filmes compostos de quitosana e alginato contendo folhas de orégano (FO) ou óleo essencial de orégano (OEO) como agentes antimicrobianos para aplicação como curativo. Filmes de quitosana e alginato (1:1), contendo OEO, nas concentrações de 0,25 % e 0,5 % (móleo/msuspensão), e contendo FO moídas, nas concentrações de 10 % e 20 % (morégano/mpolímero), foram produzidos por casting e caracterizados quanto às suas propriedades físico-quimicas, de barreira e antimicrobianas (atividade de água e inibição de crescimento de microrganismos). Todos os filmes apresentaram valores de atividade de água abaixo do limite mínimo para o crescimento de microrganismos. A incorporação de OEO ou de FO aumentou a atividade antimicrobiana do material em comparação ao controle (contendo apenas os biopolímeros). Os filmes contendo OEO apresentaram as maiores zonas de inibição, evidenciando a maior eficiência do óleo como agente antimicrobiano. Contudo, o FO também foi capaz de aumentar a atividade antimicrobiana dos filmes, mesmo com baixas concentrações dos componentes bioativos na estrutura filmogênica, indicando seu potencial de utilização sem a extração prévia do óleo. Os resultados obtidos demonstram que os filmes desenvolvidos apresentam potencial para utilização como curativos antimicrobianos, apresentando características oclusivas e drenagem moderada de exsudatos, sendo capazes de manter um ambiente adequado à cicatrização.
Autora: Renata Nunes Pereira
Laboratório: LATEPA
Microalgas são microrganismos capazes de acumular quantidades significativas de diversos produtos naturais, incluindo proteínas, lipídios e carotenoides. Estes compostos podem ser utilizados na obtenção de produtos farmacêuticos, suplementos alimentares e biocombustíveis. Assim, com o interesse no uso de microalgas para obtenção destes compostos, cresce também a busca por formas de otimizar estes processos. Alguns estudos sugerem que o estresse celular causado pelos efeitos de cavitação do ultrassom poderia beneficiar a produção de biomassa e de seus biocompostos. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo avaliar o uso de ultrassom durante o crescimento da microalga Pseudoneochloris marina e a síntese de carotenoides, lipídios e proteínas. A influência desta tecnologia foi avaliada de acordo com a fase de crescimento (exponencial e estacionária), frequência de aplicação (4 e 5 dias consecutivos) e tempo de tratamento (10, 30 e 60 min). Os resultados obtidos até o momento mostraram que, nas condições testadas, os cultivos com tratamento ultrassônico não apresentaram aumento na densidade celular. O cultivo com aplicação de 60 minutos, por 5 dias consecutivos, durante a fase exponencial, no entanto, demonstrou alteração quando comparada ao cultivo controle, com redução da concentração de biomassa de 2,29 ± 0,17 para 1,50 ± 0,15 g/L, o que pode indicar ocorrência de dano celular. Outro resultado observado durante os experimentos foi a alteração de coloração neste cultivo de 60 minutos, com predominância da coloração laranja, o que pode representar uma mudança na rota metabólica de produção de biocompostos. Como as análises realizadas não apresentaram sensibilidade significativa, novas análises serão necessárias para avaliar a influência desta tecnologia sobre as células. Os próximos passos serão finalizar as análises pendentes de carotenoides, clorofilas, lipídios e proteínas, decorrentes da pandemia. Além disso, realizar novos testes com diferentes condições de estresse, como tratamento ultrassônico descontínuo, com ciclos de trabalhos intermitentes.
Autora: Thaís Martins Neves
Laboratório: LASEM
As membranas de carbono (MC) consistem em materiais inorgânicos com estrutura amorfa composta por camadas de grafeno aleatoriamente arranjadas, as quais são geradas a partir da pirólise de precursores poliméricos. Essas membranas possuem uma rede porosa com ultramicroporos (< 0,7 nm) capazes de separar gases de dimensões semelhantes, tais como O2/N2 e CO2/CH4, através do mecanismo de peneiramento molecular. As propriedades de separação das MC podem ser otimizadas por meio da incorporação de partículas inorgânicas no polímero precursor, formando membranas de carbono de matriz mista (MCMM). Diversos estudos empregam zeólitas sintéticas para este fim, alternativamente, zeólitas naturais de baixo custo podem ser utilizadas. O objetivo do presente trabalho consiste em desenvolver MCMM, utilizando poli(éter imida) (PEI) como polímero precursor e incorporadas com a zeólita natural clinoptilolita (ZC), e avaliar o desempenho dessas membranas na separação de gases. Uma solução polimérica de 12 % (m/m) de PEI e 1 % (m/m) de ZC foi preparada utilizando N-metil-2-pirrolidona como solvente. A solução foi espalhada por meio da técnica de spin-coating sobre um suporte cerâmico plano, o qual foi fabricado por prensagem e sinterização de α-Al2O3. A membrana de carbono de matriz mista foi obtida após o processo de pirólise, realizado a 700 °C em atmosfera de N2. Os resultados de caracterização demostraram que a ZC manteve suas características estruturais após o processo de pirólise e, portanto, possui estabilidade térmica adequada para ser empregada na fabricação de MCMM. A membrana de carbono de matriz mista apresentou maiores seletividades aos pares de gases CO2/N2 e CO2/CH4 em comparação à membrana de carbono fabricada a partir de PEI sem a adição de zeólita. Esse resultado pode ser atribuído às propriedades de adsorção da ZC e à densificação da matriz de carbono em torno das partículas da zeólita.
Autora: Melissa Rodrigues de la Rocha
Laboratório: LASEM/LPR
O presente trabalho compreende a produção de membranas cerâmicas tubulares assimétricas de baixo custo, utilizando cinzas volantes de carvão (CFA) como aditivo. O CFA, subproduto da queima de carvão composto principalmente por SiO2 e Al2O3, apresenta boas características estruturais e é uma matéria-prima alternativa para o preparo de membranas cerâmicas. De acordo com Silva et al. (1999), a Usina de Candiota, no Brasil, produz aproximadamente 800.000 toneladas por ano de CFA, e apenas uma pequena quantidade é utilizada na indústria de cimento ou na fabricação de pavimentos e tijolos, confirmando a subutilização deste material. As membranas cerâmicas tubulares assimétricas foram preparadas com α-alumina comercial e incorporadas com CFA, variando de 10 a 40 % em massa de resíduo. A obtenção dessas membranas envolveu as etapas de dispersão das matérias-primas, conformação dos tubos por centrifugal casting com alta velocidade de rotação, 8000 rpm, e, por fim, processos de secagem e sinterização a 1200 °C. As técnicas utilizadas para a caracterização das membranas cerâmicas incluíram a medição da resistência mecânica, porosidade aparente, microscopia eletrônica de varredura (MEV), retração linear, desempenho hidráulico e retenção de soluções aquosas de amido de milho. Com o aumento do teor de CFA as membranas apresentaram estruturas com maiores porosidade e permeabilidade à água, acompanhadas de uma diminuição tanto na resistência mecânica quanto no encolhimento linear. A permeabilidade hidráulica se situou entre 116 e 370 L m-2 h-1 bar-1, e a retenção observada foi acima de 99 % para todas as membranas testadas. A adição de CFA no preparo de membranas tubulares assimétricas à base de alumina permite o aproveitamento de resíduos industriais e reduz custos de produção, sendo interessante dos pontos de vista econômico e ambiental. As membranas desenvolvidas apresentam potencial para aplicação no tratamento de águas residuais e também como suporte para revestimentos de camada seletiva.
Autora: Iasmin Cáceres Leite Rocha
Laboratório: LATEPA
O feijão preto é uma boa fonte de proteína vegetal, possuindo entre 20-30% de proteína em sua composição e seu subproduto, chamado de bandinha, é pouco aproveitado. Atualmente, nota-se um aumento nos estudos da utilização de tecnologias emergentes, destacando-se o ultrassom, na extração de compostos com o intuito de reduzir o volume de solventes e o tempo de processo. Dessa forma, o objetivo dessa pesquisa é avaliar o uso do ultrassom na extração de proteínas da bandinha. Para isso, foi realizado um planejamento experimental com um delineamento composto central rotacional (DCCR) utilizando um fatorial completo 2³. As variáveis independentes analisadas foram temperatura (°C), intensidade de ultrassom (%) e pH da solução extratora e a variável dependente analisada foi o teor de proteínas nos extratos. Os experimentos foram realizados utilizando bandinha na granulometria entre 10-12 mesh que foi suspensa em solução de pH definido pelo planejamento. A mistura foi submetida à temperatura e intensidade de ultrassom também definidas pelo planejamento. A extração durou 30 min com agitação magnética e durante esse tempo o ultrassom foi aplicado por 10 min. Em seguida o extrato foi filtrado, levado para estufa e depois de liofilizado, o teor de proteínas foi quantificado pelo método de Kjeldahl. Através dos resultados obtidos não foi possível otimizar o modelo devido ao planejamento apresentar um coeficiente de determinação baixo. Foi possível, no entanto, inferir a influência das variáveis independentes na extração de proteínas: apenas as relações entre as variáveis independentes não foram significativas, e o pH teve uma influência mais acentuada. O teor de proteína extraído no ponto axial de pH = 13 dobrou em comparação aos outros pontos do planejamento, no entanto em pHs elevados ocorre desnaturação das proteínas. Dessa forma, o próximo passo da pesquisa é realizar extrações em uma faixa de pH mais baixa, variando as intensidades de ultrassom e mantendo a temperatura fixa para otimizar o processo de extração.
Autor: Wendel Paulo Silvestre
O objetivo deste trabalho é a produção de membranas de quitosana reticuladas com glutaraldeído para emprego na pervaporação organofílica direcionada de óleo essencial cítrico. Os óleos essenciais são empregados como matéria-prima em diversos ramos da indústria, contudo a purificação ou separação dos diferentes componentes desses óleos representa um desafio para os pesquisadores. Os métodos tradicionais de separação podem ser economicamente inviáveis ou ineficientes, sendo a pervaporação um processo promissor para essa aplicação específica. As membranas de pervaporação comerciais são, na sua maioria, à base de materiais poliméricos com baixa resistência química aos óleos essenciais. A quitosana, um biopolímero obtido a partir da desacetilação da quitina, apresenta-se como uma alternativa para a fabricação de membranas a serem utilizadas na separação dos terpenos presentes nos óleos essenciais. Foram produzidas membranas de quitosana não-suportadas (QNS) e suportadas (QS) em uma camada de poli(etileno) tereftalato utilizando a técnica de casting, seguido de secagem em estufa a 35±3 °C por 24 h. Avaliou-se o ângulo de contato e o grau de inchamento das membranas em água, etanol e mirceno. As membranas QNS e QS apresentaram ângulos de contato de 85-88° com a água, 31-33° com etanol e 24° com mirceno. O grau de inchamento para a membrana QNS exposta à água foi de 318% (mássico) e 229% (volumétrico); a membrana QS apresentou grau de inchamento de 53% (mássico) e 37% (volumétrico), enquanto que, para etanol e mirceno o grau de inchamento foi menor do que 15% para ambas as membranas. Observou-se que as membranas apresentaram graus de inchamento muito maiores quando expostas à água, provavelmente devido à característica polar da quitosana. Os resultados obtidos demonstraram que as membranas de quitosana reticuladas apresentam potencial para uso na separação de componentes de óleo essencial por pervaporação.