Segundo Dia (30/10)

Os alunos que irão apresentar no segundo dia

Segundo dia

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: 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: 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: 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: 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: 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: 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.