Primeiro Dia (29/10)

Os alunos que irão apresentar no primeiro dia

Primeiro dia

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.
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.
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.
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: 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: 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: 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.