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CNPq No processo produtivo das indústrias têxteis as etapas de lavagem e tingimento dos tecidos consomem bastante água e geram efluentes com grande variedade na sua composição, complexidade química e de difícil degradação, os quais apresentam resistência aos tratamentos convencionais. Os processos oxidativos avançados (POA) se destacam devido a sua capacidade de degradar esses compostos recalcitrantes com eficácia. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo promover o pós-tratamento do efluente têxtil da lavanderia situada em Caruaru-PE através do POA foto-Fenton/UV-A em um reator fotocatalítico com concentrador parabólico composto (CPC), constituído por tubulações de lâmpadas fluorescentes reutilizadas e bomba peristáltica, o sistema foi operando em batelada e com recirculação. Inicialmente caracterizou-se a água utilizada na indústria e três tipos de efluentes coletados em diferentes etapas da estação de tratamento de efluentes (ETE) da lavanderia, denominados efluentes bruto, de descarte e de reuso; apresentando a cor aparente igual a 7 uH, 578 uH, 310 uH e 200 uH, respectivamente, a turbidez igual a 3,83 NTU, 258,0 NTU, 90,8 NTU e 46,9 NTU, respectivamente; e demanda química de oxigênio (DQO) igual a 42,5 mg.L⁻¹, 1.151,6 mg.L⁻¹, 623,0 mg.L⁻¹ e 378,4 mg.L⁻¹, respectivamente. Fez-se um estudo para o tratamento dos efluentes a partir do planejamento fatorial 2² completo com ponto central para determinar as melhores [Fe²⁺] e [H₂O₂] na reação no POA foto-Fenton utilizando radiação UV-A e obteve-se a melhor redução de cor, turbidez e DQO nos maiores níveis de estudo, que foram eles: [Fe²⁺] igual a 15 mg.L⁻¹ e [H₂O₂] igual a 0,144 mol.L⁻¹, 0,078 mol.L⁻¹ e 0,047 mol.L⁻¹ para os efluentes bruto, de descarte e de reuso, respectivamente. A partir dessa etapa foi estudado apenas o efluente de descarte, já que se teve como intuito tratar o efluente de descarte para aumentar a porcentagem de reuso de água na lavanderia. Em seguida, fez-se o teste de toxicidade utilizando sementes de alface e se observou que o efluente tratado não apresentou efeito de toxicidade, uma vez que o valor do índice de crescimento relativo (ICR) ficou entre 0,8 e 1,2. Também foi realizado um estudo para determinar a melhor vazão de operação do sistema proposto, notando-se que as reduções de turbidez, cor e DQO ocorreram na maior vazão (0,84 L.min⁻¹) analisada, as quais foram de 61%, 45% e 70%. Por fim, foi realizado o pós-tratamento do efluente de descarte no reator fotocatalítico nas melhores condições determinadas, com pH entre 3 e 4, a temperatura e pressão constantes, por um período de 8h, comparando-se os resultados com os valores iniciais do efluente bruto, obtiveram-se como respostas a redução da turbidez, da cor e da DQO iguais a 93%, 77% e 91%, respectivamente, podendo-se afirmar que a degradação do efluente têxtil melhorou consideravelmente em relação ao tratamento da lavanderia, apresentando uma proposta viável para o aumento da porcentagem de água reutilizada na lavanderia, afim de diminuir custos e contribuir para a sustentabilidade da região. In the production process of the textile industries, the washing and dyeing stages of the industry consume a lot of water and generate effluents with a great variety in their composition, chemical complexity and difficult degradation, which are resistant to conventional treatments. Advanced oxidative processes (AOP) stand out due to their ability to effectively degrade these recalcitrant compounds. Thus, the present work aimed to promote the post-treatment of the textile effluent from the laundry located in Caruaru-PE through the AOP photo-Fenton/UV-A in a photocatalytic reactor with compound parabolic concentrator (CPC), consisting of reused fluorescent lamps and peristaltic pump, the system was operated in batch and with recirculation. Initially, it was characterized the water used in the industry and three types of effluents collected in different stages of the laundry effluent treatment station (ETS), called raw, waste and reuse effluents; showing the apparent color equal to 7 uH, 578 uH, 310 uH and 200 uH, respectively, the turbidity equal to 3.83 NTU, 258.0 NTU, 90.8 NTU and 46.9 NTU, respectively; and chemical demand for oxygen (COD) equal to 42.5 mg.L⁻¹, 1,151.6 mg.L⁻¹, 623.0 mg.L⁻¹ and 378.4 mg.L⁻¹, respectively. A study was carried out for the treatment of effluents from the 2² factorial design complete with central point to determine the best [Fe²⁺] and [H₂O₂] in the reaction in the photo-Fenton AOP using UV-A radiation and the best reduction was obtained of color, turbidity and COD in the highest study levels, which were: [Fe²⁺] equal to 15 mg.L⁻¹ and [H₂O₂] equal to 0.144 mol.L⁻¹, 0.078 mol.L⁻¹ and 0.047 mol.L⁻¹ for raw, waste and reuse effluents, respectively. From this stage, only the wastewater was studied, since it was intended to treat the wastewater to increase the percentage of water reuse in the laundry. Then, the toxicity test was performed using lettuce seeds and it was observed that the treated effluent had no toxicity effect, since the value of the relative growth index (RGI) was between 0.8 and 1.2. A study was also carried out to determine the best operating flow of the proposed system, noting that the reductions in turbidity, color and COD occurred in the highest flow (0.84 L.min⁻¹) analyzed, which were 61%, 45% and 70%. Finally, the post-treatment of the discharge effluent in the photocatalytic reactor was carried out under the best conditions determined, with pH between 3 and 4, at constant temperature and pressure, for a period of 8 hours, comparing the results with the initial values of the responses to the reduction of turbidity, color and COD equal to 93%, 77% and 91%, respectively, can be said presenting a viable proposal for increasing the percentage of water reused in the laundry, in order to reduce costs and contribute to the sustainability of the region.

CAPES Neste trabalho, compósitos poliméricos foram desenvolvidos a partir de um poliéster biodegradável, o poli(butileno-adipato-co-tereftalato) (PBAT), e dois óxidos, óxido de zinco (ZnO) e dióxido de titânio (TiO₂), nas concentrações 1%, 3% e 5%. Avaliou-se a influência dos óxidos sobre as propriedades reológicas, térmicas, mecânicas, antimicrobianas, de biodegradabilidade e morfológicas dos compósitos, através da reometria de torque, análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia no infravermelho médio (IR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), ensaio mecânico de tração e impacto, teste de difusão em disco, biodegradação em solo e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Compósitos de PBAT e ZnO/ TiO₂ foram preparados em um misturador interno, sendo possível quantificar a dependência do torque com a velocidade de rotação dos rotores pelo índice de pseudoplasticidade pela Lei da Potência. A avaliação reológica dos compósitos obtidos mostrou a dependência do torque e da temperatura com a quantidade de óxido adicionado. A adição do ZnO ao PBAT diminuiu a estabilidade térmica da matriz enquanto que o TiO₂ não influenciou tal propriedade. A análise dos resultados obtidos pelo DSC indicou que a temperatura de fusão e a cristalinidade durante a fusão não sofreram mudanças significativas, e que durante a cristalização o TiO₂ antecipou o evento. Os modelos macrocinéticos estudados, Pseudo-Avrami e Mo, correlacionaram de forma satisfatória os valores experimentais e calculados para a cristalinidade relativa. Propriedades mecânicas, como resistência à tração e alongamento na ruptura, tiveram valores menores do que o do PBAT puro com a adição do ZnO, já a incorporação do TiO₂ promoveu aumento nestas duas propriedades. A resistência ao impacto não sofreu mudança significativa com a adição das duas cargas. Os filmes dos compósitos não promoveram inibição bacteriana, mas mostraram-se suscetíveis à ação de microrganismos em solo. A morfologia dos compósitos com ZnO indicou a formação de aglomerados e fraca interação entre a carga e a matriz, já para os compósitos com TiO₂ foi verificada boa dispersibilidade com boa interação entre os constituintes. In this work, polymeric composites based on a biodegradable polyester, poly (butylene adipate co-terephthalate) (PBAT), and two oxides, zinc oxide (ZnO) and titanium dioxide (TiO₂), at contents 1 %, 3% and 5%, respectively, were melt processed. The oxides’ influence on the rheological, thermal, mechanical, antimicrobial, biodegradability and morphological properties on the composites was evaluated through torque rheometry, thermogravimetric analysis (TGA), medium infrared spectroscopy (IR), differential scanning calorimetry (DSC), tensile tests, impact test, disk diffusion test, soil biodegradation and scanning electron microscopy (SEM). PBAT and ZnO/TiO₂ composites were processed in an internal mixer, allowing to measure the torque dependence with the rotor speed by the pseudoplasticity index from the Power Law. Rheological measurements showed the torque and temperature dependences with the added oxide. ZnO addition to PBAT decreased its thermal stability whereas TiO₂ did not influence this property. DSC analysis indicated the melting temperature and crystallinity did not change significantly, and that during crystallization TiO₂ anticipates the event. The studied macrokinetic models, Pseudo-Avrami and Mo, correlated satisfactorily the experimental and calculated values for the relative crystallinity. Mechanical properties of ZnO composites, such as tensile strength and elongation at break, presented lower values than neat PBAT, whereas TiO₂ addition increased these two properties. Impact strength did not change significantly upon oxides addition. Films made from the composites did not present bacterial inhibition, but were susceptible to the action of microorganisms in the soil. Form morphological analysis ZnO composites presented particles agglomeration and weak interaction between the filler and PBAT matrix, while for TiO₂ composites good dispersion interaction between the constituents were verified.

CAPES Indústrias têxteis contribuem significativamente para a poluição de águas superficiais, dado que seu processo produtivo gera grandes volumes de efluentes. Estes apresentam intensa coloração, sendo compostos por substâncias de difícil degradação que afetam o meio ambiente. Posto que os tratamentos convencionais de efluentes são limitados, faz-se necessário empregar alternativas, como os processos oxidativos avançados (POA), que são capazes de degradar poluentes. Dentre os tipos de POA, o foto-Fenton vem sendo aplicado no tratamento de efluentes têxteis. Logo, a degradação dos corantes têxteis preto direto 22, vermelho direto 23, vermelho direto 227 e azul reativo 21, presentes em mistura aquosa, foi investigada mediante emprego do POA foto-Fenton homogêneo (FeSO₄) e heterogêneo (pirita comercial). Determinou-se a eficiência do tratamento com base na degradação do grupo cromóforo, via espectrofotometria de UV/Vis e pela conversão da matéria orgânica. A influência do pH inicial da solução e as concentrações de ferro e H₂O₂ utilizadas foram avaliadas a fim de determinar as melhores condições experimentais. Através de ensaios para ambos POA, verificou-se uma maior eficiência em pH 3, empregando 100 mg∙L⁻¹ de H₂O₂ por 60 min. Na reação homogênea, utilizou-se 4 mg∙L⁻¹ de Fe, enquanto na heterogênea empregou-se 0,5 g∙L⁻¹ de pirita, obtendo-se degradações de 98,19 e 99,74%, com taxas de conversão da matéria orgânica de 92,52 e 95,03%, respectivamente. Visto a cinética da degradação para diferentes concentrações iniciais, foi verificado que os modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e o proposto por Behnajady, Modirshahla e Ghanbary descreveram com precisão superior a 91% o decaimento da concentração da mistura de corantes através dos POA. Ao avaliar a toxicidade das soluções tratadas constatou-se que os processos podem ter formado intermediários tóxicos, visto que o desenvolvimento natural de sementes, bactérias e molusco foi afetado. No entanto, a Artemia Salina não apresentou sensibilidade às amostras. Ademais, as condições de degradação estabelecidas para os POA homogêneo e heterogêneo foram usadas para degradar um efluente têxtil sintético (ES), que necessitou de um maior tempo de exposição (180 min) e [H₂O₂] (900 mg∙L⁻¹) para garantir 94,49% e 94,34% de eficiência dos respectivos tratamentos, com aproximadamente 5% da matéria orgânica. Empregando as mesmas condições experimentais do ES, tratou-se um efluente industrial bruto via processo foto-Fenton homogêneo, verificando que sua cor inicial foi removida em 92,53% (DFZ₄₃₆ₙₘ), 94,09% (DFZ₅₂₅ₙₘ) e 95,58% (DFZ₆₂₀ₙₘ); enquanto a DQO e DBO decaíram em 50,37 e 14,18%, respectivamente. Além disso, ao utilizar o POA para degradar um efluente previamente tratado na ETE da lavanderia, 100 mg∙L⁻¹ de H₂O₂ foi suficiente para atender, após 40 min, ao padrão de lançamento exigido pela legislação alemã, degradando 43,75% (DFZ₄₃₆ₙₘ), 32,14% (DFZ₅₂₅ₙₘ) e 50,00% (DFZ₆₂₀ₙₘ), respectivamente. Essa combinação entre o processo da indústria e o POA foto-Fenton homogêneo permitiu reduzir em 79,22% a DQO e 75,73% a DBO. Ao utilizar pirita não foram obtidos resultados consistentes para essa matriz. De um modo geral, os resultados demonstraram a adequabilidade dos POA foto-Fenton homogêneo e heterogêneo na degradação de corantes em solução aquosa e em ES; sendo necessários maiores estudos para remediar efluentes têxteis reais. Textile industries contribute significantly to surface water pollution, since their production process generates large volumes of effluents. These present intense color, being composed of substances of difficult degradation and that affect the environment. Since conventional effluent treatments are limited, it is necessary to employ alternatives, such as advanced oxidative processes (AOP), which are able to degrade pollutants. Amongst the types of AOP, photo-Fenton has been applied in the treatment of textile effluents. Therefore, the degradation of textile dyes black direct 22, direct red 23, direct red 227 and reactive blue 21, present in aqueous mixture, was investigated using the homogeneous (FeSO₄) and heterogeneous (commercial pyrite) photo-Fenton AOP. The treatment efficiency was determined based on the degradation of the chromophore group, via UV/Vis spectrophotometry and by the conversion of organic matter. The influence of the initial pH of the solution and the concentrations of iron and H₂O₂ used were evaluated in order to determine the best experimental conditions. Through tests for both AOP, a higher efficiency was verified in pH 3, using 100 mg∙L⁻¹ of H₂O₂ for 60 min. In the homogeneous and heterogeneous reaction, 4 mg∙L⁻¹ of Fe and 0.5 g∙L⁻¹ of pyrite was used, obtaining degradations of 98.19 and 99.74%, with organic matter conversion of 92.52 and 95.03%, respectively. Having seen the kinetic behavior of the degradation for different initial concentrations, it was verified that the pseudo-first order, pseudo-second order models and the one proposed by Behnajady, Modirshahla and Ghanbary described the concentration decay with more than 91% accuracy of the dye mixture through the AOP. When assessing the toxicity of the treated solutions, it was found that the processes may have formed toxic intermediates, since the natural development of seeds, bacteria and mollusca was affected. However, Artemia Salina showed no sensitivity to the samples. In addition, the degradation conditions established for homogeneous and heterogeneous AOP were used to degrade a synthetic textile effluent (SE), which required a longer exposure time (180 min) and [H₂O₂] (900 mg∙L⁻¹) to guarantee 94.49% and 94.34% efficiency of the respective treatments, with approximately 5% of the organic matter. Using the same experimental conditions as SE to degrade a raw industrial effluent via homogenous photo-Fenton process, it was found that the initial color was removed in 92.53% (DFZ₄₃₆ₙₘ), 94.09% (DFZ₅₂₅ₙₘ) e 95.58% (DFZ₆₂₀ₙₘ); while COD and BOD decreased by 50.37 and 14.48%, respectively. In addition, when using the AOP to degrade an effluent previously treated in the laundry WWTP, 100 mg∙L⁻¹ of H₂O₂ was sufficient to meet, after 40 min, the launch standard required by german legislation, degrading 43.75% (DFZ₄₃₆ₙₘ), 32.14% (DFZ₅₂₅ₙₘ) and 50.00% (DFZ₆₂₀ₙₘ), respectively. This combination between the industry process and the homogeneous photo-Fenton AOP allowed the COD to be reduced by 79.22% and the BOD by 75.73%. When using pyrite, consistent results were not obtained for this matrix. In general, the results demonstrated the suitability of homogeneous and heterogeneous photo-Fenton AOP in the degradation of dyes in aqueous solution and in SE; further studies are needed to remedy real textile effluents.

CAPES O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência do grau de oxidação, da concentração e da funcionalização do óxido de grafeno (OG) na obtenção de nanocompósitos com matriz de poli(tereftalato de etileno). Para tanto, foram obtidos óxidos de grafeno via método de Hummers modificado, com tempo de reação de oxidação de 3 e 6 horas (OG3 e OG6) e os óxidos de grafeno funcionalizado com grupos amina/amida e magnetita oxidados por 3 e 6 horas (OGF3 e OGF6). Os nanomateriais foram produzidos utilizando o método de deposição sólido-sólido (solid solid deposition), com a roto-evaporação da suspensão das nanocargas em contato com o PET, seguido de intercalação por fusão em extrusora dupla rosca. O processamento foi realizado com 3 concentrações distintas de cada nanocarga (0,05%, 0,1% e 0,2% em massa), assim como com o polímero puro na mesma condição para fins de comparação. A caracterização do óxido de grafeno e do óxido de grafeno funcionalizado evidenciou a oxidação do grafite e funcionalização do OG. Os nanocompósitos foram avaliados por meio das análises de tração, calorimetria exploratória diferencial (DSC) e ensaios reológicos de varredura em regime estacionário e oscilatório. Em geral, foram observadas melhorias nas propriedades mecânicas, sendo mais evidentes ao se utilizar como nanocarga o OGF3 e concentração de 0,1%, que resultou no aumento de cerca de 17% no módulo de elasticidade, 87% de deformação na ruptura, 38% de tensão máxima e 256% de tenacidade em relação ao PET puro roto-processado. A análise de DSC mostrou um incremento na temperatura de cristalização dos nanocompósitos de até 4ºC, indicando que a carga atua como agente de nucleação. Os ensaios reológicos apresentaram um aumento da viscosidade e da viscosidade complexa em relação ao PET puro roto-processado. A caracterização dos nanocompósitos foi realizada a partir das análises de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e ângulo de contato. Os testes indicaram que melhores dispersões foram obtidas para concentrações de até 0,1% da carga, pois em teores mais elevados foi observada a formação de aglomerados e consequentemente, menor interação com a matriz. Foi constatado que as propriedades podem ser ajustadas de acordo com o teor da carga, nível de oxidação e funcionalização, sendo observada a existência de um limite a partir do qual o aumento do teor de cargas e de grupos funcionais podem ser prejudiciais à dispersão. Portanto, as melhorias obtidas estão associadas ao aumento da dispersão carga-matriz, proporcionado pelo método de produção dos nanocompósitos, funcionalização e concentração adequada da nanocarga. This study aims to evaluate the influence of the degree of oxidation, concentration and functionalization of graphene oxide in the manufacture of nanocomposites with poly (ethylene terephthalate) matrix. Graphene oxides were obtained by the modified Hummers method, with oxidation reaction times of 3 and 6 hours (OG3 and OG6), as well as graphene oxides functionalized with amine/amide and magnetite groups also oxidized of 3 and 6 hours. (OGF3 and OG. The nanomaterials were produced by solid-solid deposition method, roto-evaporating the nanocharge suspension in contact with PET, followed by melt intercalation in a twin-screw extruder. For comparison purposes, processing was carried out with 3 different concentrations of each nanofiller (0.05%, 0.1% and 0.2% w/w), as well as with the neat polymer in the same conditions. The characterization of graphene oxide and functionalized graphene oxide confirms graphite oxidation and OG functionalization. The tensile, thermal (DSC) and rheological (stationary and oscillatory regime) properties of the nanocomposites were determined as a function of filler identity, reaction time and content. Improvements in mechanical properties were observed. Best properties were displayed by nanocomposites containing 0.1% of OGF 3 which showed increases of about 17% in elastic modulus, 87% in deformation at break, 38% in maximum stress and 256% in toughness with respect to neat processed PET. DSC analysis showed an increase in crystallization temperature of up to 4ºC for the nanocomposites showed, indicating that the nanofiller acts as a nucleating agent. In addition, rotational rheological tests showed an increase in viscosity and complex viscosity when compared to that of the matrix (PET). Optical microscopy (MO), scanning electron microscopy (SEM) and contact angle (AC) were also used to characterize the composites. Results indicated that better dispersions were obtained for filler concentrations up to 0.1% as higher nanofiller concentrations led to the formation of agglomerates. Our data indicated that PET/OG nanocomposite properties can be adjusted according to filler content, degree of oxidation and functionalization and that there is a limit from which the increasing loads and functional groups can be harmful to dispersion. Property improvements obtained at optimal conditions are associated with increasing nanofiller dispersion, provided by the production method of the nanocomposites and by the functionalization and adequate concentration of the nanomaterial.

CNPq O plástico tem sido cada vez mais utilizado para fabricação de embalagens, por ter propriedades adequadas para acondicionar e promover barreiras físicas que separam o produto do meio externo. Inovações na área de embalagens permitem aditivá-las com substâncias ativas, fazendo com que essas substâncias interajam com o alimento, aumentando o tempo de prateleira do produto. Tais embalagens são chamadas de embalagens ativas. Dentre essas embalagens, a embalagem ativa antimicrobiana, que recentemente vem sendo desenvolvida com agentes antimicrobianos, como os óleos essenciais, para atuar inibindo ou retardando o crescimento microbiano em alimentos. Porém, a depender do tipo de polímero com o qual a embalagem é confeccionada, elas podem contribuir para o acúmulo de plástico no meio ambiente, um problema grave que vem afetando todo o ecossistema. Assim, tem sido procurado plásticos que sejam biodegradáveis e não se acumulem na natureza. Neste trabalho, foram produzidos filmes ativos à base de poli (butileno adipato-co-tereftalato) (PBAT) - um poliéster biodegradável e compostável, com boas propriedades para a produção de filmes para embalagens - que usam óleos essenciais de cravo ou canela como agente antimicrobiano e a melhor dentre elas foi escolhida. Além disso, estudou-se o processo de biodegradação do filme escolhido e foi feita uma comparação com filme do polímero puro. Para a escolha, foram produzidos filmes de PBAT nas concentrações de 2, 4 e 8 % em massa dos óleos essenciais de cravo e canela. Esses filmes foram analisados por espectroscopia por infravermelho com transformada de Fourier, ensaio mecânico de tração, análise termogravimétrica, calorimetria exploratória diferencial e método do disco-difusão. Após a caracterização, os filmes foram pesados e dispostos em solo e avaliados a cada 2 semanas por 24 semanas. Então, esses filmes foram novamente analisados pelas técnicas de espectroscopia por infravermelho com transformada de Fourier, análise termogravimétrica, calorimetria exploratória diferencial, análise visual, relaxometria de ressonância magnética nuclear e foram pesados novamente. As propriedades mecânicas dos filmes foram alteradas com a aditivação, mas as propriedades térmicas se mantiveram com o aumento da fração de óleo essencial. Todos os filmes com canela apresentaram atividade antimicrobiana, porém apenas o filme com concentração 8% cravo apresentou tal atividade. Durante os testes de biodegradação, houve redução significativa de massa e visível deterioração do material em estudo. Caracterizou-se a biodegradação pelo alargamento da faixa de fusão e degradação do filme, pelos índices de carbonila e hidroxila, bem como com medidas de RMN em campo baixo, onde foi observada a diminuição do tempo de relaxação transversal (T2). Da primeira parte do trabalho, concluiu-se que o melhor filme obtido foi o filme de PBAT aditivado com 2% de óleo essencial de canela. Da segunda parte, concluiu-se que a presença do óleo não retardou ou alterou o processo de biodegradação. Plastic has been increasingly used for packaging manufacturing because of its adequate properties for conditioning and promoting physical barriers that separate the product from the external environment. Innovations in the packaging area allow the addition of active substances which interact with the food, raising products’ shelf life. Such packaging is called active packaging. Among these packaging, antimicrobial active packaging, which recently has been being developed with antimicrobial agents, such as essential oils, act to inhibit or delay microbial growth in food. However, depending on the type of the polymer that make up the packaging, they can contribute to the accumulation of plastic in the environment, a serious problem that has been affecting the entire ecosystem. Therefore, plastics that are biodegradable and do not accumulate in nature have been researched. In this work, active films made of poly (butylene adipate-co-terephthalate) – a biodegradable and compostable polyester with good properties for packaging film production – that use clove and cinnamon essential oils as antimicrobial agents were produced, and the best formulation among them was chosen. Furthermore, the biodegradation process of the chosen packaging was studied, and a comparison between that one and a neat PBAT packaging was performed. In order to choose the packaging, PBAT films were produced with concentrations of 2, 4 and 8 % weight of cinnamon and clove essential oils. These films were analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy, tensile testing, thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry and disk-diffusion method. After characterization, films were weighed and buried in soil, and analyzed every 2 weeks for 24 weeks. Then, these films were once again analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, visual analysis, nuclear magnetic resonance relaxometry and weighed. Mechanical properties were altered with essential oil addition, but thermal properties did not change as the amount of essential oil increased. All films with cinnamon oil presented antimicrobial activity, but only the 8% wt. clove films did. During the biodegradation tests, there was significant weight reduction and visual deterioration of the studied material. The biodegradation was characterized by broadening of melting and degradation temperature ranges, carbonyl and hydroxyl indices, as well as low field NMR measurements, where a decrease in the transversal relaxation time (T2) was observed. From the first part of the work, it was concluded that the best film obtained was the PBAT with 2% cinnamon essential oil added. From the second part, it was concluded that the presence of the oil did not delay nor altered the biodegradation process.

CAPES Buscando uma melhor expectativa de vida, os consumidores estão sempre atentos à qualidade dos alimentos ofertados e ao consumo de alimentos naturais e saudáveis. Visando atender essa busca por produtos naturais, o mercado tem ofertado cada vez mais alternativas práticas e viáveis para o consumo desses alimentos, no qual podem-se citar as frutas e os vegetais desidratados ou secos. Ao utilizar o processo de secagem em produtos alimentícios, a redução do teor de umidade confere diversas vantagens, tais como a diminuição do processo de degradação, facilidade de transporte e consumo. Fato este que é bastante considerado pelos consumidores na dinâmica da vida moderna. Este trabalho apresenta a avaliação do processo de secagem do melão em diferentes condições de pré-tratamento (ultrassom, vácuo e a combinação destes) através de imagens hiperespectrais no infravermelho próximo, que é uma metodologia rápida e não destrutiva. Com esta finalidade, as amostras de melão foram cortadas em fatias padronizadas (3,0 cm x 3,0 cm x 0,3 cm) e, para o tratamento ultrassônico as amostras foram colocadas em um banho (40 kHz) e potência 50 W durante 15 min. Para o tratamento a vácuo também foi utilizada uma pressão de -700 mmHg e também 15 min de tratamento. Na combinação entre esses dois tipos de pré-tratamento foram mantidas as condições iniciais para cada um destes. O secador utilizado foi um secador de leito fixo, cuja velocidade do ar e temperatura eram fixas em 2,5 m/s e 60ºC, respectivamente, para todas as condições de secagem propostas. As imagens hiperespectrais das fatias de melão padronizadas foram obtidas para diferentes tempos de secagem e gerado um modelo PLS para umidade com base em seus respectivos valores de referência para as quatros condições: sem pré-tratamento, ultrassom, vácuo e combinação de ultrassom e vácuo. Os erros de previsão (RMSEP) obtidos para esses modelos foram, respectivamente, 3,79; 3,69; 3,23 e 2,98% de umidade. De posse desse modelo, foi possível aplicá-lo às imagens HSI no conjunto de previsão e avaliar o processo de secagem em função da uniformidade do teor de água para todas as condições de secagem propostas, assim como prever o perfil de difusão radial da água no melão de uma nova amostra de cuja geometria se comportava como uma placa plana finita. Seeking a better life expectancy, consumers are always attentive to the quality of food offered and the consumption of natural and healthy foods. In order to meet this search for natural products, the market has increasingly offered practical and viable alternatives for the consumption of these foods, in which dehydrated or dried fruits and vegetables can be cited. By using the drying process in food products, the reduction of moisture content confers several advantages, such as the reduction of the degradation process, ease of transport and consumption. This fact is widely considered by consumers in the dynamics of modern life. This paper presents the evaluation of the melon drying process under different pretreatment conditions (ultrasound, vacuum and their combination) through near infrared hyperspectral images, which is a fast and non-destructive methodology. For this purpose, the melon samples were cut into standardized slices (3.0 cm x 3.0 cm x 0.3 cm) and for ultrasonic treatment the samples were placed in a bath (40 kHz) and 50 W power for 15 min. For vacuum treatment a pressure of -700 mmHg was also used and also 15 min of treatment. In the combination of these two types of pretreatment, the initial conditions were maintained for each of these. The dryer used was a fixed bed dryer, whose air velocity and temperature were set at 2.5 m / s and 60ºC, respectively, for all proposed drying conditions. Hyperspectral images of the standardized melon slices were obtained for different drying times and a PLS model for humidity was generated based on their respective reference values for the four conditions: no pretreatment, ultrasound, vacuum and combination of ultrasound and vacuum. The prediction errors (RMSEP) obtained for these models were, respectively, 3,79; 3,69; 3.23 and 2.98% of moisture content. With this model, it was possible to apply the HSI images to the prediction set and to evaluate the drying process as a function of the uniformity of the water content for all proposed drying conditions, as well as to predict the radial diffusion profile of the water in the prediction set. melon from a new sample whose geometry behaved like a finite flat plate.

CAPES Neste trabalho, foram avaliados compósitos poliméricos obtidos a partir de um poliéster biodegradável, a policaprolactona (PCL), e dois óxidos caracterizados: alumina e pentóxido de nióbio com percentuais de 1, 3 e 5% em massa de carga processados em um reômetro de torque. A avaliação reológica dos compósitos obtidos mostrou a dependência do torque e da temperatura com a quantidade de óxido adicionado. Os materiais foram misturados e a degradação durante o processamento foi desprezível. Após a mistura, os materiais foram analisados por Microscopia Óptica (MO), Análise Termogravimétrica (TGA), Infravermelho Médio com Transformada de Fourier (FTIR), Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC) e ensaios mecânicos. Também foi avaliada a biodegradabilidade dos compósitos em solo, bem como propostas correlações de modelos macrocinéticos aos dados experimentais de cristalização não isotérmica. A MO indicou que houve uma boa distribuição das partículas dos óxidos na matriz polimérica, com exceção da alumina com a formação de agregados. A análise termogravimétrica indicou que a adição de óxidos aumentou a estabilidade da matriz. Foi possível separar os resultados de FTIR das amostras utilizando a Análise dos Componentes Principais (PCA). O evento da fusão permaneceu praticamente inalterado, independente da taxa de aquecimento ou teor dos óxidos nas amostras analisadas. Já para o evento de cristalização, as propriedades térmicas foram sensíveis às variações da taxa de resfriamento. O aumento da taxa de arrefecimento deslocou o pico de cristalização para temperaturas menores. A variação da concentração de carga nos compósitos não provocou alterações na cristalização. Houve uma moderada diminuição das propriedades mecânicas da PCL com a adição da carga. Nos ensaios de biodegradação, todos os materiais (tantos os compósitos envolvendo alumina ou pentóxido de nióbio, quanto a PCL pura) sofreram ataques microbianos, com completa degradação em menos de 60 dias. Os resultados de cristalização foram modelados conforme os modelos de Pseudo-Avrami, Ozawa e Mo. Para os modelos de Pseudo-Avrami e Mo, ocorreu um ajuste aos dados experimentais, com discrepâncias máximas em torno de 10% para a cristalinidade relativa. O modelo de Ozawa não representou os dados experimentais. Este estudo proporcionou um melhor entendimento do processamento dos compósitos e quantificou a degradação da matriz polimérica, bem como correlacionou os dados experimentais de cristalização através de modelos macrocinéticos. This work studied the polymeric composites obtained from a biodegradable polyester, polycaprolactone (PCL), and two properly characterized oxides: alumina and niobium pentoxide. These composites were prepared with formulations of 1, 3 and 5% by weight in an internal mixer. Through the pseudoplasticity index it was possible to quantify the torque dependence with the rotor speed based on the Power Law. The rheological evaluation of the obtained composites showed the torque and temperature dependence with the amount of oxide added. Overall, the materials were well mixed and degradation during process was minimal. Then, the materials produced in the internal mixer were analyzed by Optical Microscopy (MO), Thermogravimetric Analysis (TGA), Fourier Transform Medium Infrared (FTIR), Differential Exploratory Calorimetry (DSC) and mechanical tests, always comparing them with the results obtained with pure PCL. The biodegradability of the composites in soil was tested, and also was tested the correlation between macrokinetic models of nonisothermal crystallization and the experimental data. The OM showed that there was a good distribution of oxide particles in the polymeric matrix, except for alumina for which aggregate formation occurred. Thermogravimetric analysis indicated that the addition of oxides increased matrix stability, thereby increasing the degradation temperature. It was possible to separate the FTIR results from the samples using Analysis Component Principal (ACP). The fusion event remained virtually unchanged, regardless of the heating rate or oxide content in the samples analyzed. In the event of crystallization, the thermal properties were sensitive to variations in the cooling rate. The increase in cooling rate shifted the crystallization peak to lower temperatures. Variation in filler concentration in composites does not appear to cause major changes in crystallization. There was a moderate decrease in mechanical properties from PCL with the oxide addition. In biodegradation trials, all materials (alumina and niobium pentoxide composites as well as pure PCL) were attacked by microbes, leading to complete degradation in less than 60 days. The crystallization results were modeled according to the Pseudo-Avrami, Ozawa and Mo models. For the Pseudo-Avrami and Mo models, there was a good fit to the experimental data, with maximum discrepancies around 10% for relative crystallinity. Ozawa model did not represent the experimental data.

CAPES A obtenção de fontes de energia mais limpas e renováveis é imprescindível para uma sociedade como a nossa, que atualmente tem um alto consumo energético e problemas ambientais agravantes. Nesse contexto, a biomassa é uma importante matéria-prima, e sua conversão pelo processo de pirólise gera um bioproduto chamado bio-óleo, um líquido escuro e viscoso que contém vários compostos químicos como: álcoois, aldeídos, fenóis e lignocelulósicos. A vasta gama de compostos presentes no bio-óleo despertou o interesse para o seu fracionamento. A tese aqui apresentada trata sobre a separação do bio-óleo pelo processo de extração com solvente, utilizando tolueno, metanol e água, seguido da destilação a vácuo operando com pressões de 50, 100 e 200 Torr, para a obtenção de frações. Foram realizadas análises para caracterização da composição do bio-óleo, das frações e dos destilados utilizando um cromatógrafo gasoso com espectrometria de massa acoplado, no qual foram identificados diversos compostos que representam uma área superior a 80% da área cromatográfica total. Também foram realizadas análises complementares para determinação de propriedades importantes como: estabilidade à oxidação, índice de acidez, massa específica, teor de água e viscosidade, tendo como resultado para o bio-óleo 3,77 h, 31,495 mg KOH/g amostra, 1,136 g/cm³, 3,8% e 77,05 cSt, respectivamente. Com os dados obtidos experimentalmente foram realizadas simulações, usando o software Aspen Plus V8.8, para processos de fracionamento do bio-óleo com solventes distintos obtendo nas correntes finais taxas de recuperação para os ácidos graxos, os furanos, os compostos fenólicos e o levoglucosano de 97,5%, 73,5%, 99,8% e 99,7%, respectivamente, e com uma reutilização para os solventes em torno de 98%. O processo de simulação para o fracionamento do bio-óleo com tolueno obteve melhores resultados comparado aos demais processos, uma vez que além das frações recuperadas foi observada uma demanda energética menor para a realização do fracionamento. Obtaining cleaner and renewable energy sources is essential for a society like ours, which currently has a high energy consumption and aggravating environmental problems. In this context, biomass is an important raw material, and its conversion through the pyrolysis process generates a bioproduct called bio-oil, a dark, viscous liquid that contains various chemical compounds such as: alcohols, aldehydes, phenols and lignocelluloses. The wide range of compounds present in bio-oil has sparked interest for its fractionation. The thesis presented here deals with the separation of bio-oil by the solvent extraction process, using toluene, methanol and water, followed by vacuum distillation operating at 50, 100 and 200 Torr pressures, to obtain fractions. Analyzes were performed to characterize the composition of biooil, fractions and distillates using a gas chromatograph with mass spectrometry coupled, in which several compounds were identified that represent an area greater than 80% of the total chromatographic area. Complementary analyzes were also carried out to determine important properties such as: oxidation stability, acid number, specific mass, water content and viscosity, resulting in the bio-oil 3,77 h, 31,495 mg KOH/g sample, 1,136 g/cm³, 3,8% and 77,05 cSt, respectively. With the data obtained experimentally, simulations were performed, using the Aspen Plus V8.8 software, for bio-oil fractionation processes with different solvents obtaining in the final currents recovery rates for fatty acids, furans, phenolic compounds and levoglucosan 97,5%, 73,5%, 99,8% and 99,7%, respectively, and with a reuse for solvents of around 98%. The simulation process for the fractionation of bio-oil with toluene obtained better results compared to the other processes, since in addition to the recovered fractions, a lower energy demand was observed for the fractionation.

O objetivo desta pesquisa foi fazer um estudo prospectivo do polo farmacêutico e farmoquímico de Pernambuco propondo um arranjo produtivo com as oportunidades nas áreas de medicamentos sintéticos, biotecnológicos e fitoterápicos. Avaliar a cadeia de valor farmacêutica, sua complexidade, articulação entre os atores, tecnologias e processo inovativo. Elaborou-se dois estudos de casos, a simulação do processo produtivo de uma proteína recombinante e o arranjo produtivo local de fito medicamentos do bioma caatinga usando o óleo de licuri, duas oportunidades identificadas nos cenários nacional e local. Pernambuco apresenta potencial e vantagens competitivas precisando identificar o seu próprio modelo de arranjo produtivo. O arranjo industrial farmacoquímico e farmacêutico de Pernambuco proposto compreende três redes de orientação estratégica diferenciada, a de grandes empresas; a das startups pequenas e médias empresas e a dos arranjos produtivos bioeconômicos que devem atuar articuladas com os instrumentos de integração. A simulação da planta da proteína recombinante apresentou viabilidade econômica, porém é um grande desafio tecnológico e o arranjo produtivo local do bioma caatinga, o óleo de licuri, é a mais importante vantagem competitiva para iniciar a rede dos arranjos produtivos bioeconômicos. The goal of this research has been to perform a prospective study of the pharmaceutical and pharmacological complex of Pernambuco, proposing a productive arrangement with opportunities in the areas of synthetic, biotechnological and herbal medicines. To assess the pharmaceutical value chain, its complexity, articulation between the elements, technologies and innovative process. Two case studies were elaborated, the simulation of the production process of a recombinant protein and the local production arrangement of phyto-medicinal products from the caatinga biome using licuri oil, two opportunities were identified in the national and local scenarios. Pernambuco has potential and competitive advantages which needs to identify its own model of productive arrangement. The proposed pharma-chemical and pharmaceutical industrial arrangement in Pernambuco comprises three networks of differentiated strategic orientation, that of large companies; that of small and medium-sized startups and that of bioeconomic productive arrangements that must act in conjunction with integration instruments. The simulation of the recombinant protein plant showed economic viability however it is a great technological challenge and the local productive arrangement of the caatinga biome, the licuri oil, is the most important competitive advantage to start the network of the bioeconomic productive arrangements.

CAPES Efluentes industriais contendo metais pesados podem comprometer o ecossistema devido seus efeitos bioacumulativos. Dentre os métodos de remoção de íons metálicos, a adsorção se destaca pela simplicidade de operação e possibilidade do uso de resíduos como adsorventes. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização de resíduos agroindustriais na remoção de íons Cd(II) e Co(II) em solução. Os adsorventes foram avaliados na sua forma in natura e após tratamentos ácidos, básico e carbonização. O adsorvente selecionado, por apresentar maior capacidade adsortiva (q), foi caracterizado pelas técnicas de adsorção/dessorção de N₂ (BET), espectroscopia na região do infravermelho (FT-IR), termogravimetria (TG), titulação de Boehm (TBH) e pH do ponto de carga zero (pHPCZ). Foi avaliada a influência do pH inicial da solução, da velocidade de agitação (VA) e da relação massa de adsorvente por volume de solução (m/v) sobre o processo adsortivo. Estudos da evolução cinética, de equilíbrio, termodinâmicos e da competição dos metais em sistema binário foram realizados. O processo também foi avaliado de forma contínua em coluna de leito fixo com desenvolvimento de um modelo fenomenológico e por fim, ciclos de adsorção/dessorção. O adsorvente sabugo de milho verde carbonizado (MCRC) foi o selecionado com valores de q de 42,94 mg.g⁻¹ para Cd(II) e 18,64 mg.g⁻¹ para Co(II). Os espectros do FT-IR indicaram a presença de grupos funcionais oxigenados que contribuíram na adsorção. No TG foi constatado que na temperatura de carbonização, o adsorvente estava com 65% da massa inicial decomposta. A TBH indicou natureza ácida do carvão, corroborando com pHPCZ de 4,73. As condições operacionais que favoreceram o processo adsortivo foram: pH 5,3 ± 0,5, m/v de 2 g.L⁻¹ e VA de 150 rpm. A evolução cinética mostrou que o equilíbrio foi atingido em 120 min. O modelo de volume do poro e difusão superficial (PVSDM) apresentou um bom ajuste com R² > 0,92. No estudo de equilíbrio, os dados experimentais foram melhor descritos pelo modelo de Sips. Para o Cd(II), o valor q máximo (qmS) foi de 42,1 mg.g⁻¹ e o nS foi 0,8. Para o Co(II), qmS foi de 24,3 mg.g⁻¹ e nS de 2,2. No estudo termodinâmico, o aumento da temperatura de 303 para 333 K acarretou no aumento de 30,2% e 25,2% de qmS para Cd(II) e Co(II), respectivamente, indicando natureza endotérmica, confirmada pelo valor positivo de ΔHº. Para o sistema binário a capacidade de adsorção foi afetada de forma negativa, com redução de 41,1% no q para Cd(II) e de 59,1% para Co(II). O modelo de equilíbrio para sistemas multicomponentes que melhor se ajustou aos dados experimentais na proporção equimolar foi o modelo de Langmuir modificado, com indicação de maior afinidade do adsorvente pelo Cd(II). Em sistema contínuo, a aplicação do modelo fenomenológico resultou em R² > 0,97, apresentando valores de coeficientes de dispersão axial comparáveis à literatura. Os ciclos de adsorção/dessorção indicaram uma boa perspectiva na reutilização do carvão. Desta forma, o MCRC se apresentou como uma alternativa promissora para ser aplicada na adsorção de Cd(II) e Co(II) em soluções aquosas. Industrial effluents containing heavy metals may compromise the ecosystem due to their bioaccumulative effects. Among the methods of metal ion removal, adsorption stands out for its simplicity of operation and the possibility of using residues as adsorbents. Thus, the objective of this work was to evaluate the use of agroindustrial residues in the removal of Cd(II) and Co(II) ions in solution. The adsorbents were evaluated in their fresh form and after acid, basic and carbonization treatments. The selected adsorbent, due to its higher adsorptive capacity (q), was characterized by the techniques of N₂ adsorption/desorption (BET), Fourier Transformed Infrared spectroscopy (FT-IR), thermogravimetry (TG), Boehm titration (TBH) and pH at the point of zero charge (pHPCZ). The influence of the initial pH of the solution, the stirring velocity (VA) and the ratio of adsorbent mass to solution volume (m/v) on the adsorptive process was evaluated. Studies of kinetic evolution, equilibrium, thermodynamics and metal competition in binary system were performed. The process was also continuously evaluated in a fixed bed column with the development of a phenomenological model and finally, adsorption/desorption cycles. The adsorbent carbonized green corn cob (MCRC) was selected with q values of 42.94 mg.g⁻¹ for Cd(II) and 18.64 mg.g⁻¹ for Co(II). FT-IR spectra indicated the presence of oxygenated functional groups that contributed to the adsorption. In TG it was found that at the carbonization temperature, the adsorbent was 65% of the initial decomposed mass. The TBH indicated acidic nature of coal, corroborating with pHPCZ of 4.73. The operating conditions that favored the adsorptive process were pH of 5.3 ± 0.5, m/v of 2 g.L⁻¹ and VA of 150 rpm. Kinetic evolution showed that equilibrium was reached within 120 min. The pore volume and surface diffusion (PVSDM) model presented a good fit with R² > 0.92. In the equilibrium study, the experimental data were best described by the Sips model. For Cd(II), the maximum q value (qmS) was 42.1 mg.g⁻¹ and the nS was 0.8. For Co(II), qmS was 24.3 mg.g⁻¹ and nS 2.2. In the thermodynamic study, the increase in temperature from 303 to 333 K resulted in an increase of 30.2% and 25.2% of qmS for Cd(II) and Co(II), respectively, indicating an endothermic nature, confirmed by the positive value of ΔHº. For the binary system, the adsorption capacity was negatively affected, with a reduction of 41.1% in q for Cd(II) and 59,1% for Co(II). The equilibrium model for multicomponent systems that best fit the experimental data in the equimolar ratio was the modified Langmuir model, with higher adsorption affinity for Cd(II). In a continuous system, the application of the phenomenological model resulted in R² > 0.97, presenting values of axial dispersion coefficients comparable to the literature. The adsorption/desorption cycles indicated a good prospect for coal reuse. Thus, MCRC presented as a promising alternative to be applied in the adsorption of Cd(II) and Co(II) in aqueous solutions.

Para garantir a sustentabilidade da produção global de biodiesel, o desenvolvimento de diferentes aplicações para o glicerol bruto, um dos seus principais subprodutos, é crucial. Um dos mais promissores métodos é a utilização do glicerol para produção de hidrogênio com água supercrítica como meio de reação. No presente trabalho foi estudada a reforma do glicerol em água supercrítica utilizando software Aspen Plus® para simulação do processo e para análise de viabilidade econômica. O modelo termodinâmico utilizado foi o de Peng-Robinson por apresentar resultados consistentes na avaliação de propriedades do sistema água-glicerol, além de apresentar erro de apenas 2,4% utilizando a modelagem do equilíbrio e o método da minimização da energia livre de Gibbs (reator RGIBBS do Aspen Plus®) quando comparado com resultados experimentais de reforma do glicerol bruto. Na análise das variáveis de operações do processo, observa-se que o aumento da temperatura, redução da pressão e menores valores de composições de glicerol/metanol na alimentação favorecem a formação de hidrogênio (H₂) e que o inverso facilita a formação de metano (CH₄) e dióxido de carbono (CO₂). Na análise de viabilidade inicial do projeto da planta, os melhores parâmetros de operação foram 600°C, 25 MPa e concentração de glicerol bruto de 10% em relação à vazão de entrada. Para a melhor configuração da planta estudada foi necessário realizar integração energética da corrente de alimentação com a de produtos, utilizar um reformador com duas seções de diferentes materiais de construção (SS316 e Hastelloy C) e reduzir primeiro a pressão para depois reduzir a temperatura da corrente de saída após o reformador. O custo capital total da planta foi 17,95 milhões de dólares, com 53% do preço total gasto em equipamento, além do custo total de operação ser de 10,89 milhões de dólares por ano, reutilizando a água do processo e com custo da unidade de separação de hidrogênio de 1,47 USD/kg de hidrogênio produzido. O período de retorno da planta foi de 8,24 anos com um índice de rentabilidade de 1,03 para vida útil do projeto de 10 anos. O preço mínimo de venda do hidrogênio foi de 25,50 USD/kg para a planta com lucro proveniente apenas da venda de H2. Quando se vende a mistura gasosa proveniente dos subprodutos de processo é possível obter um preço mínimo de venda de até 9,65 USD/kg de hidrogênio. To ensure the sustainability of biodiesel production on a global scale, the development of applications for crude glycerol, one of the main by products, is crucial. One of the most promising techniques is the employment of glycerol to produce hydrogen with supercritical water as the reaction medium. In this work, glycerol reforming in supercritical water was studied using Aspen Plus® software for process simulation and economic viability analysis. The thermodynamic model used was the Peng-Robinson, since it presents consistent results in the evaluation of the properties in the water-glycerol system. Additionally, this model presents error as 2.4%, while modelling chemical equilibrium and minimizing the Gibbs energy (Aspen Plus® RGIBBS reactor), in comparison with experimental results of crude glycerol reforming. From the process operations’ analysis, the findings show that an increase in temperature and a relative reduction in pressure and ratios of glycerol/methanol in the feedstock composition induce the formation of hydrogen (H₂). Conversely, lower temperatures, as well as increased pressure and glycerol / methanol ratios, facilitate the formation of methane (CH₄) and carbon dioxide (CO₂). The optimum operating parameters were at 600 °C, 25 MPa and 10% crude glycerol concentration in relation to the feedstock’s flow rate. For the best plant configuration, it was necessary to perform energy integration of the input flow with that of the outputs, as well as to use a reformer with two sections of different building materials (SS316 and Hastelloy C). Finally, it was necessary to reduce the pressure first and then reduce the flow temperature after the reformer. The total capital cost (i.e CAPEX) for this plant was estimated in 17.95 million US dollars, where 53% of the total amount is to be spent on equipments, with the total operating cost (i.e. OPEX) being $ 10.89 million per year, considering the reuse of the process water and the final cost of unit for hydrogen separation was of 1.47 US dollars per kg of H2. The payout period would be 8.24 years with a profitability index at 1.03 for 10 years lifetime projetc. Considering the plant profiting only from selling H2 at a minimum price of 25.50 USD per kg, a feasible project is possible. When also selling the gaseous mixture from the by-products, it would be possible to obtain a minimum selling price as low as 9.65 USD per kg of hydrogen.

CNPq Susceptores são materiais que têm capacidade de absorver energia eletromagnética e convertê-la em calor. Embalagens para produção de pipoca em micro-ondas contêm um tipo de susceptor, formado por um filme de Poli (Tereftalato de Etileno) biorientado revestido por uma fina camada de alumínio. A espessura média da camada metálica, medida em termos dedensidade óptica (DO), bem como a sua uniformidade são extremamente críticos para assegurar o bom desempenho do susceptor nessa aplicação. Neste trabalho, foram estudadas variáveis de processo que poderiam afetar essa uniformidade, buscando uma redução na variabilidade de DO do filme susceptor. Em análise conforme metodologia ESA (Error Stream Analysis) oito condições (fatores) primárias foram levantadas como possíveis fontes da alta variabilidade de DO: (1) Variação na velocidade do fio de alumínio, (2) Tempo de uso do evaporador, (3) Posição do evaporador, (4) setup de variação alto, (5) Medição da DO com densitômetro, (6) Tensão superficial baixa da face a ser metalizada, (7) Variação de temperatura dos evaporadores e (8) Tipo do evaporador. Após análise e aplicação de algumas contra medidas, as variáveis “tipo do evaporador” e “diâmetro do fio de alumínio” foram avaliadas em experimentos realizados conforme planejamento fatorial 2². Um novo método de coleta e análise de dados dedensidade óptica e transmissão foi desenvolvido, tornando mais simples e representativa a análise comparativa dos resultados dos experimentos. Entre as condições avaliadas, obteve-se o melhor resultado com o uso de evaporadores bimetálicos e fio de alumínio com 2,0mm de diâmetro, produzindo-se um filme com DO média de 0,42 e com apenas 0,1% de pontos de leitura de DO com desvio maior do que 10% em relação ao setpoint, estabelecido em 0,42. Além disso, as estratégias utilizadas para ajustes de processo garantiram uma redução de 85% na perda de filme por corte das bordas e fundo do rolo metalizado por apresentarem DO abaixo da especificação. Susceptors are materials which can absorb electromagnetic energy and turn it into heat. Popcorn microwave packaging contains a susceptor, which consists of a biaxially oriented Poly (Ethylene Terephtalate) film with a tiny aluminum layer coating. The average thickness, measured by means of optical density (OD), of the coating as well as its uniformity are extremally critical to the susceptor’s performance in this application. The present work studies process variables which could affect deposition uniformity. The goal is to reduce the OD variability on the susceptor film. Using ESA (Error Stream Analysis) methodology, eight primary conditions (factors) were found to be possible sources of a high OD variability: (1) Varying aluminum wire velocity, (2) Time of use of evaporator boats, (3) Evaporator boat position, (5) High tolerance setup for variation, (5) Measurement of OD using a densitometer, (6) Low surface tension, (7) Temperature variation of evaporator boats and (8) Type of evaporator boat. Those conditions were all investigated. After this analysis, counter measurements were developed and then tests were run to evaluate the “type of evaporator” and “aluminum wire diameter”, using a 2² factorial design. A novel methodology was developed for data collection and analysis. Comparative analysis of results from experiments became easier and more representative. Bimetallic evaporators combined with 2.0 mm aluminum wire were found to be the best conditions among the tests for susceptor production. At this condition, average OD was 0,42 and only 0,1% of the measurements deviated more than 10% from the specified OD of 0,42. Process adjustments ensured an 85% reduction in film loss from trimming the edges and bottom of the metallized roll.

As embalagens são essenciais para armazenamento, transporte e conservação de alimentos. Atualmente, diversos são os materiais que formam as embalagens, como vidro, alumínio, plásticos entre outros. Dentre os plásticos o Poli (tereftalato) de etileno (PET), tem uma engenharia bem conhecida devido ao seu baixo custo e alto desempenho nas propriedades de barreira a gás, resistência química, mecânica e propriedades térmicas. Há um destaque no ramo de embalagens flexíveis que são os filmes de poliéster biorientados (BOPET). Existem diversas formas de se obter o grão PET(matéria prima do BOPET), pode ser por diferentes matérias-primas (via dimetil tereftalato ou ácidos tereftálico purificado) ou por diferentes processos de polimerização (contínuo ou descontínuo). Durante as operações, o PET pode ser exposto a reações de degradações que geram subprodutos indesejáveis, pode resultar em diferentes colorações nos grãos que darão origem ao filme de poliéster de baixa qualidade devido ao seu amarelecimento e influenciando no seu poder competitivo do mercado. O objetivo da presente dissertação foi avaliar o efeito de variáveis de processo no amarelecimento do filme visando sua redução. Através de um planejamento 2⁴, foi realizado um estudo inicial para estimar dentre quatro variáveis as que teriam maior influência no amarelecimento (temperatura de aquecimento, temperatura de corte, concentrações de trióxido de antimônio e acetato de cobalto), sendo a cor medida via o espaço L*a*b* da CIELAB. Posteriormente foram realizados novos experimentos de acordo com um planejamento fatorial 2², considerando apenas as variáveis concentração de acetato de cobalto e temperatura de corte. Foi observado que o acetato de cobalto tem uma grande influência na redução do Índice de amarelecimento, bem como acelerador da reação. A melhor condição de processo foi obtida com concentração de acetato de cobalto de 300g, temperatura de corte de 286°C, concentração de trióxido de antimônio de 595g e temperatura de downtherm em 300ºC. Nessa condição, houve uma redução no índice de amarelecimento de 21,06 (condição inicial de processo) para um valor médio de -1,03 e a resistividade ficou em 1,21Ωm, valor dentro da especificação do processo. Quanto ao tempo de reação de polimerização foi possível manter no patamar da condição inicial, sem perda de produtividade. Packaging is essential nowadays for storage, transportation and food conservation. Currently, several materials are being used as raw materials for packaging such as glass, aluminum and plastics. Regarding plastics, poly (ethylene terephthalate) (PET), has a well-known engineering performance due to its low cost and high properties as a gas barrier, in chemical resistance, and for its mechanical and thermal properties. For flexible packaging, bioriented polyester films (BOPET) are significant. There are several ways of obtaining PET, either using different raw materials (by dimethyl terephthalate or by purified terephthalic acids) and by using different polymerization processes, (continuous or discontinuous). Among the batches, PET can be exposed to degradation reactions that produce undesirable by-products. This may result in different chip colors that will produce polyester films with a poor-quality appearance due to yellowing, thus influencing their place in a competitive market. The objective of the present dissertation was to evaluate the effect of process variables on the yellowing of film, aiming to reduce this. Through a full factorial design 2⁴, an initial study was carried out to estimate among four selected variables those that would have the greatest influence on yellowing (as heating temperature, shear temperature, concentrations of antimony trioxide and cobalt acetate). The color was measured using space L * a * b * of CIELAB. Subsequently, new experiments were carried out according to a factorial design 2², considering only the concentration of cobalt acetate and cutoff temperature. Cobalt Acetate greatly influenced the reduction of yellowing as well as accelerated the polymerization reaction. The best process condition was obtained using cobalt acetate concentration of 300g, cutoff temperature of 286°C, antimony trioxide concentration of 595g and thermal oil temperature at 300°C, resulting in a reduction in the yellowing index of 21.06 (initial process condition) to an average value of -1.03. One side effect in quality is the molten resistivity, which was 1.21 Ωm, within the process specification. Polymerization reaction time was maintained in the initial condition without loss in productivity.

MACIEL, Sara Horácio de Oliveira, também é conhecida em citações bibliográficas por: OLIVEIRA, Sara Horácio de. CAPES O desenvolvimento industrial fez com que os metais se tornassem indispensáveis para a humanidade, e a corrosão é a principal forma de deterioração desses materiais. O processo da corrosão induzida microbiologicamente (CIM) envolve os micro-organismos que podem iniciar ou contribuir para a propagação da corrosão, acelerando a forma de corrosão existente. Os micro-organismos, os quais existem praticamente em todos os ambientes aquosos naturais, têm uma tendência a juntar-se e a crescer nas superfícies dos materiais estruturais. Esses seres vivos produzem e usam polissacarídeos e outros exopolímeros para vincular-se às superfícies, formando uma matriz complexa chamada de biofilme. Problemas associados com o acúmulo de biofilmes sobre as superfícies de equipamentos de processamento industrial aumentam os custos operacionais. Alguns destes problemas são: perda de eficiência térmica, corrosão e vazamentos em tubulações. Uma vez que existam condições de formação de biofilmes, torna se necessária à adoção de medidas que possibilitem a prevenção ou a remoção dos biofilmes formados. A utilização de biocidas é uma das formas mais indicadas no controle da CIM, no entanto, os biofilmes podem constituir uma barreira contra a atuação desses compostos. Diante disso, foram investigadas formulações e combinações de compostos quaternários de amônio (quats) e quitosana. Foi determinada a concentração mínima inibitória dos biocidas, quantificação da matéria ativa catiônica, estudo da CIM por meio da quantificação microbiana e taxas de corrosão por perda de massa, além de ensaios eletroquímicos. Desses ensaios realizados, o blend quats mais a quitosana de massa molecular média formulada a 1% v/v de ácido acético (quats/quitM_gel1%) foi a melhor combinação encontrada. Esta combinação foi testada no ensaio dinâmico, e os resultados indicaram que, o blend foi o mais efetivo na redução das taxas de corrosão do aço carbono ASTM A283. Porém, os agentes químicos, de forma geral, não reduziram a concentração celular das bactérias. O fluxo de fluido não inibiu o crescimento microbiológico, além dos fatores associados à atividade antibacteriana da quitosana e seus derivados como: massa molecular e às condições ambientais, por exemplo: a presença de íons metálicos. MEV, EDS e DRX foram usados para caracterizar superfícies, biofilme e produtos de corrosão identificando os principais elementos e morfologia. Industrial development has made the metals become indispensable to humanity, and corrosion is the main form of deterioration of these materials. The microbiologically induced corrosion (MIC) process involves microorganisms that may initiate or contribute to the propagation of corrosion, accelerating the existing form of corrosion. Microorganisms, which exist in virtually all natural aqueous environments, have a tendency to aggregate and grow on the surfaces of structural materials. These living beings produce and use polysaccharides and other exopolymers to bind to surfaces, forming a complex matrix named a biofilm. Problems associated with the accumulation of biofilms on the surfaces of industrial processing equipment increase operating costs. Some of these problems are: loss of thermal efficiency, corrosion and leaks in pipes. Once biofilm formation conditions exist, it becomes necessary to adopt measures that allow the prevention or removal of formed biofilms. The use of biocides is one of the most indicated ways in the control of MIC, however, biofilms may be a barrier against the performance of these compounds. Thus, formulations and combinations of quaternary ammonium compounds (QACs) and chitosan were investigated. The minimum inhibitory concentration of the biocides, quantification of the active cationic material, MIC study by means of microbial quantification and corrosion rates through mass loss, and electrochemical tests were determined. From these tests, QACs plus the medium molecular weight chitosan formulated at 1% v/v acetic acid (qacs/chitM_gel1%) was the best combination found. Then it was tested in the dynamic tests, and the results indicated that the blend was the most effective in reducing the corrosion rates of ASTM A283 carbon steel. However, the chemical agents, in general, did not reduce the cellular concentration of the bacteria. The fluid flow did not inhibit the microbiological growth in addiction to factors associated to the antibacterial activity of chitosan and its derivatives as: molecular mass and environmental conditions, for example: the presence of metallic ions. SEM, EDS and X-ray diffraction were used to characterize surfaces, biofilm and corrosion products identifying main elements and morphology.

Programa de Recursos Humanos ANP-PRH - ANP/MCT A industrialização e consumo de fontes não renováveis levam a um aumento na poluição ambiental e nas crises de energia que atingiram níveis altos. Além disso, resíduos industriais gerados são geralmente tóxicos e não biodegradáveis destacando, óleos, metais pesados e grande carga de compostos orgânicos. A matriz energética brasileira está baseada na produção de energia via geração hídrica e as usinas termoelétricas – UTE constituem a segunda fonte de geração de energia elétrica no Brasil. A utilização de óleo combustível em UTE gera borras oleosas, que devem ser tratadas, por conter carga orgânica tóxica. Os processos oxidativos avançados (POAs) apresentam-se como uma técnica ambientalmente mais limpa que propõe a remoção de muitos poluentes do ar, água e solos, como hidrocarbonetos de petróleo, e outros materiais orgânicos. Este estudo visou à caracterização física e química de borra de óleo combustível proveniente de uma UTE situada em João Pessoa-PB, bem como o uso de POAs para tratar os Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) presentes na borra. Foi realizada caracterização do material recebido: análise elementar, teor de cinzas, pH, teor de elementos presentes e quantificação das concentrações de HPAs. Catalisadores BiVO₄ e TiO₂ foram preparados pelo processo hidrotermal sendo a síntese do BiVO₄ feita em dois níveis de pH (2, 11), com caracterização empregando técnicas de medida de área superficial (BET), FTIR, MEV/EDS e TG/DTG. Foram preparadas misturas de BiVO₄ com TiO₂ em proporção mássica 80/20 com realização da mesma caracterização. Resultados da caracterização dos materiais mostrou a eficiência do método empregado na sua preparação, com formação dos óxidos e área superficial de acordo com a literatura. No estudo da degradação de HPAs da borra estudada, foram aplicados processo de Fotólise e POAs homogêneos: Fenton, foto-Fenton, além de POAs heterogêneos por fotocatálise e as radiações UV-A, UV-B, UV-C e sunlight. Melhores resultados foram encontrados no processo foto-Fenton, com ferro endógeno, com 56,77% de remoção de HPAs, com radiação sunlight e pH na faixa de 2-3. Para os processos heterogêneos a fotocatálise com radiação sunlight apresentou melhor resultado quando foram utilizados os catalisadores BiVO₄(pH2) (remoção de 78,95 %) e BiVO₄(pH2)/TiO₂ (remoção de 85,36 %). Um modelo cinético de pseudo-primeira ordem foi testado, sendo analisado a evolução temporal para Σ[HPAs] e para as concentrações de naftaleno, acenaftileno e acenafteno. O modelo apresentou ajuste satisfatório. No estudo da cinética global de ΣHPAs e das cinéticas dos componentes individuais acenaftileno e acenafteno, o fotocatalisador BiVO₄(pH2)/TiO₂ se mostrou mais eficiente e para misturas constituídas de naftaleno, o BiVO₄(pH2) apresentou-se como o melhor fotocatalisador. Estudo toxicológico foi realizado utilizando sementes espécies Lactuta Sativa L. (alface) e Coriandrum sativum (coentro) tendo sido verificado que a amostra de borra sem tratamento apresentou toxicidade significativa nas sementes estudadas, impedindo seu crescimento. Para o mesmo percentual de borra tratada foi observado uma diminuição na toxicidade desta em relação à borra sem tratamento, sendo esse valor mais significativo para a alface que o coentro. Industrialization and consumption of non-renewable sources lead to an increase in environmental pollution and energy crises that have reached high levels. In addition, industrial waste generated is generally toxic and non-biodegradable, highlighting, oils, heavy metals and large load of organic compounds. The Brazilian energy matrix is based on power generation through hydro generation and thermoelectric power plants – TPP’s constitute the second source of electricity generation in Brazil. The use of fuel oil in TPP’s generates oily sludge, which must be treated, as it contains toxic organic charge. Advanced oxidation processes (AOP’s) are presented as an environmentally cleaner technique that proposes the removal of many pollutants from air, water and soil such as petroleum hydrocarbons and other organic materials. This study aimed at the physical and chemical characterization of fuel oil sludge from a TPP located in João Pessoa-PB, as well as the use of POAs to treat the Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) present in the sludge. Characterization of the received material was performed: elemental analysis, ash content, pH, content of present elements and quantification of PAH concentrations. BiVO₄ and TiO₂ catalysts were prepared by the hydrothermal process and BiVO₄ synthesis was performed at two pH levels (2, 11), with characterization using surface area measurement (BET), FTIR, SEM / EDS and TG/DTG techniques. Mixtures of BiVO₄ with TiO₂ in 80/20 mass ratio were prepared with the same characterization. Results of the materials characterization showed the efficiency of the method employed in its preparation, with oxide formation and surface area according to the literature. n the study of the degradation of PHA’s from the studied sludge, were applied Photolysis process and homogeneous AOP’s: Fenton, photo-Fenton, as well as heterogeneous photocatalysis AOP’s and UV-A, UV-B, UV-C and sunlight radiation. Better results were found in the photo-Fenton process with endogenous iron, with 56.77% removal of PHAs, with sunlight radiation and pH in the range of 2-3. For heterogeneous processes sunlight photocatalysis showed better results when the catalysts were used BiVO₄(pH2) (78,95% removal) and BiVO₄(pH2)/TiO₂ (85,36% removal). A pseudo-first order kinetic model was tested, analyzing the temporal evolution for Σ [HPAs] and for the concentrations of naphthalene, acenaphthene and acenaphthen. The model presented satisfactory fit. In the study of the overall kinetics of ΣPAH’s and the kinetics of the individual acenaphthene and acenaphthene components, the BiVO₄(pH2)/TiO₂ photocatalyst was more efficient and for naphthalene mixtures, BiVO₄(pH2) was the best photocatalyst. A toxicological study was carried out using seeds Lactuta Sativa L. (lettuce) and Coriandrum sativum (coriander) seeds and it was verified that the untreated sludge sample showed significant toxicity in the studied seeds, preventing its growth. For the same percentage of treated sludge, it was observed a decrease in its toxicity in relation to untreated sludge, which is more significant for lettuce than coriander.

CAPES A alta demanda por polímeros vem impulsionando o consumo por olefinas leves, principalmente o propeno. Na tentativa de obter propeno, via craqueamento catalítico, com elevado rendimento, foi estudado o catalisador do tipo zeólita ZSM-22. Nesse cenário como um catalisador promissor para proporcionar maiores rendimento na obtenção de propeno via craqueamento catalítico. Nesse sentido, buscou-se determinar qual a melhor rota de síntese para obtenção desse catalisador. A zeólita ZSM-22 foi obtida por meio de rotas convencionais, fazendo uso de um agente direcionador de estrutura e solvente, rotas utilizando sementes de cristalização, polímeros, surfactantes, agentes silanizantes, e também uso de geradores de porosidade secundária removidos com tratamentos pós-síntese. Essas modificações no gel de síntese interferiram diretamente nas propriedades texturais dos materiais, modificando assim suas áreas superficiais específicas, volumes de poros e os tamanhos dos cristais formados. Os difratogramas mostraram que a estrutura da ZSM-22 foi obtida sem contaminações e com cristalinidades relativas variadas. As isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio juntamente com a distribuição do diâmetro de poros da ZSM-22 apresentaram características, em sua maioria micro-mesoporosas. A morfologia dos cristais de ZSM-22, avaliadas por microscopia eletrônica de varredura, mostraram grandes aglomerados de cristais bastante densos, com cristais em formato de agulha. A acidez do catalisador foi avaliada por dessorção de amônia a temperatura programada, e partindo desses resultados as amostras foram avaliadas na reação de craqueamento do n-heptano a 650, 550 e 450°C, visando obtenção de olefinas leves, preferencialmente uma maior quantidade de propeno sobre eteno. As Razões Propeno/Eteno (P/E) obtidas variaram de 0,5 a 6,0, a depender do catalisador e da temperatura da reação. Resultados de DRX, adsorção/dessorção de N2 e MEV, demonstraram que foram obtidos materiais com tamanhos diferentes de cristais: micrométricos (micro-mesoporoso) e nanométricos, utilizando diversas rotas e técnicas de síntese, para posterior aplicação nas reações de craqueamento, bem como avaliação da energia de ativação para remoção do coque depositado sobre os sólidos. The high demand for polymers has been driving the consumption of light olefins, especially propylene. In an attempt to obtain propylene via catalytic cracking in high yield, the zeolite type catalyst ZSM-22 was studied. In this scenario as a promising catalyst to provide higher yield in obtaining propylene via catalytic cracking. In this sense, we sought to determine the best synthesis route to obtain this catalyst. ZSM-22 zeolite was obtained by conventional routes using a structure and solvent directing agent, routes using crystallization seeds, polymers, surfactants, silanizing agents, and also use of secondary porosity generators removed with post-treatment. synthesis. These modifications in the synthesis gel directly affected the textural properties of the materials, thus modifying their specific surface areas, pore volumes and the sizes of the formed crystals. The diffractograms showed that the structure of the ZSM-22 was obtained without contamination and with varying relative crystallinity. The nitrogen adsorption and desorption isotherms along with the pore diameter distribution of the ZSM-22 showed characteristics, mostly micro-mesoporous. The morphology of ZSM-22 crystals, evaluated by scanning electron microscopy, showed large clusters of very dense crystals with needle-shaped crystals. The acidity of the catalyst was evaluated by ammonia desorption at the set temperature, and from these results the samples were evaluated in the cracking reaction of n-heptane at 650, 550 and 450 ° C, aiming to obtain light olefins, preferably a larger amount of propene over ethylene. The propylene / ethylene (P / E) ratios obtained ranged from 0.5 to 6.0, depending on the catalyst and reaction temperature. XRD, N2 and SEM adsorption / desorption results showed that materials with different crystal sizes were obtained: micrometric (micro-mesoporous) and nanometric, using various routes and synthesis techniques, for later application in cracking reactions, as well as evaluation of activation energy to remove coke deposited on solids.

CAPES Este trabalho teve como objetivo investigar variáveis importantes no processo de reciclagem química do PET pós-consumo na forma de flakes por meio da hidrólise, utilizando NaOH, KOH, H₂SO₄ e HNO₃. O estudo foi baseado em planejamentos experimentais 2², onde as variáveis independentes foram a concentração da solução utilizada para despolimerizar o PET e o tempo reacional, e a variável dependente foi o rendimento de PTA obtido, analisado por gravimetria. Depois de selecionada a melhor das quatro rotas, foi realizado um estudo cinético da despolimerização do PET. Os experimentos que geraram melhores resultados foram aqueles com os maiores valores das variáveis independentes, alcançando 100 % de rendimento para as reações com NaOH, 90 % de rendimento para as reações com KOH e 50 % de rendimento para as reações com HNO₃. Já para o H₂SO₄, a reação de despolimerização do PET não ocorreu nas condições estudadas. As análises estatísticas dos planejamentos mostraram que nos experimentos com NaOH e com HNO₃, a concentração da solução foi a variável que mais influenciou no processo, enquanto que nos experimentos com KOH, a variável tempo foi a que mais influenciou. As análises estatísticas também mostraram que os modelos obtidos para explicar os valores experimentais foram significativos e preditivos com 95 % de confiança. As amostras de PTA obtidas foram analisadas através de técnicas de Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Ressonância Magnética Nuclear de Próton (¹H RMN) e Ressonância Magnética Nuclear de Carbono-13 (¹³C RMN), mostrando que elas se assemelham bastante ao PTA obtido comercialmente por via petroquímica. O estudo cinético mostrou que os resultados de rendimento de PTA em função do tempo se ajustaram bem a um polinômio de segunda ordem nas três temperaturas estudas (80, 100 e 120 ºC). A reação de despolimerização do PET é uma reação de primeira ordem e foi considerada homogênea. As constantes de velocidade para as três temperaturas foram de 0,0024, 0,0110 e 0,0243 min⁻¹ respectivamente. Nas condições estudadas a energia de ativação foi de 66,02 kJmol⁻¹ e o tempo de meia vida foi de 289, 63 e 29 minutos para as três temperaturas, respectivamente. This work aimed to investigate important variables in the process of chemical recycling of post-consumer PET in the form of flakes by hydrolysis, using NaOH, KOH, H₂SO₄ e HNO₃. The study was based on 2² factorial design, where the independent variables were the concentration of the solution used to depolymerize the PET and the reaction time, and the dependent variable was the obtained TPA yield, analyzed by gravimetry. After the best of the four routes was chosen, a kinetic study of PET depolymerization was performed. The experiments that generated the best results were those with the highest values of the independent variables, reaching 100 % yield for the reactions with NaOH, 90 % yield for the reactions with KOH and 50 % yield for the reactions with HNO₃. As for H₂SO₄, the PET depolymerization reaction did not occur under the studied conditions. Statistical analyzes of the experiments showed that in the NaOH and HNO₃ experiments, the concentration of the solution was the most influential variable in the process, whereas in the KOH experiments, the time variable was the one that influenced the most. Statistical analyzes also showed that the statistical models obtained to explain the experimental values were significant and predictive with 95 % confidence. The obtained TPA samples were analyzed using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Proton Nuclear Magnetic Resonance (¹H NMR) and Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance (¹³C NMR) Spectroscopy, showing that they closely resemble to the TPA commercially obtained by the petrochemical route. The kinetic study showed that the TPA yield results, as a function of time, fit well with a second order polynomial at the three studied temperatures (80, 100 and 120 °C). The PET depolymerization reaction is a first order reaction and was considered homogeneous. The rate constants for the three temperatures were 0.0024, 0.0110 and 0.0243 min⁻¹ respectively. Under the studied conditions, the activation energy was 66.02 kJmol⁻¹ and the half-life was 289, 63 and 29 minutes for the three temperatures, respectively.

Filmes de amido são bioplásticos biodegradáveis, podendo conter compostos bioativos – geralmente fenólicos, de extratos naturais –, os quais são responsáveis por conferir àqueles propriedades ativas, tais como, atividade antioxidante e atividade antimicrobiana. O desenvolvimento deste trabalho teve como objetivo obter filmes com propriedades ativas à base de fécula de araruta aditivados com extrato etanólico de própolis verde. Os filmes preparados por Solution Casting foram avaliados em função da concentração de extrato (3%, 10% e 20%, m/m de araruta) e codificados, respectivamente, FA3%EP, FA10%EP e FA20%EP. O filme que não continha extrato, FA, foi empregado como referência. A caracterização dos filmes procedeu-se através das propriedades físicas, térmicas, mecânicas, ópticas, de solubilidade em água, de permeabilidade ao vapor de água (PVA) e da determinação das atividades antioxidante e antimicrobiana. A formulação dos filmes, selecionada com base nos resultados das atividades antioxidante e antimicrobiana, seguiu para etapa posterior, a fim de ser avaliada quanto ao efeito da radiação gama (5-50 kGy). Conforme os resultados obtidos na primeira etapa, a concentração de extrato de própolis afetou a composição química e as propriedades dos filmes de araruta. O efeito plastificante do extrato de própolis foi confirmado pela redução da cristalinidade residual e do módulo de elasticidade dos filmes de araruta aditivados com 20% de extrato. O teor de flavonoides e fenólicos totais apresentados pelos filmes de araruta foi proporcional à concentração de extrato. Esses compostos reduziram a solubilidade em água dos filmes aditivados com extrato de própolis, entretanto, mantiveram inalterada a PVA. Ademais, a presença dos flavonoides e fenólicos, nos filmes de araruta aditivados com 10% e 20% de extrato, conferiu-lhes atividade antioxidante e antimicrobiana frente à Staphylococcus aureus e a formulação com 10% de extrato foi selecionada e submetida à irradiação gama. Quanto aos resultados da segunda etapa, estes demonstraram o efeito da radiação gama sobre as propriedades dos filmes de araruta mediante redução da viscosidade intrínseca e das massas moleculares médias viscosimétricas, para os filmes FA e FA10%EP. Todavia, os filmes FA10%EP, irradiados na dose 5 kGy, apresentaram alterações minimizadas. Independente da composição dos filmes de araruta, a radiação gama os tornou mais amorfos, menos resistentes à tração, com uma estrutura menos rígida e mais flexível, exceto os filmes FA10%EP irradiados na dose 25 kGy. Os filmes FA10%EP irradiados foram mais estáveis termicamente, de forma que esta estabilidade foi atribuída à presença do extrato de própolis na matriz polimérica. Observou-se também que a radiação gama causou amarelecimento dos filmes FA e desbotamento dos filmes FA10%EP. Por fim, a bioatividade e a proteção radiolítica dos filmes de araruta aditivados com extrato de própolis foram atribuídas aos flavonoides e compostos fenólicos. Nesse sentido, os filmes de araruta aditivados com extrato de própolis podem ser aplicados ao desenvolvimento de embalagens ativas e esterilizadas à radiação gama. Starch films are biodegradable bioplastics and may contain bioactive compounds – usually phenolic, from natural extracts - which are responsible for conferring properties such as antioxidant and antimicrobial activities. The development of this work has had the objective to obtain films with active properties based on starch of arrowroot added with ethanolic extract of green propolis. The films prepared by Solution Casting were evaluated according to the concentration of extract (3%, 10% and 20%, m/m of arrowroot) and encoded, respectively, FA3% EP, FA10% EP and FA20% EP. The film that did not contain extract, FA, was used as reference. The films were characterized by their physical, thermal, mechanical and optical features, their water solubility, water vapour permeability (PVA) and antioxidant and antimicrobial activity determination. The formulation of the films, which was done based on the results of the antioxidant and antimicrobial activities, was taken to a later stage in order to evaluate the effect of gamma radiation (5-50 kGy). According to the results obtained in the first stage, the concentration of propolis extract affected the chemical composition and properties of arrowroot films. The plasticizing effect of the propolis extract was confirmed by the reduction of the residual crystallinity and the modulus of elasticity in arrowroot films added by 20% of extract. The percentage of flavonoids and phenolic totals shown by arrowroot films were proportional to the extract concentration. These compounds reduced the solubility in water of the films added with propolis extract, however, they kept the PVA unchanged. In addition, the presence of flavonoids and phenolics in the films of arrowroot added with 10% and 20% of extract, gave them antioxidant and antimicrobial activity against Staphylococcus aureus and the formulation with a 10% extract was selected and submitted to gamma radiation. As for the results of the second stage, they demonstrated the effect of gamma radiation on the properties of arrowroot films by reducing the intrinsic viscosity and the average viscosimetric molecular masses for the FA and FA10% EP films. However, FA10% EP films, irradiated at the dosage 5 kGy, showed minimized changes. Regardless of the composition of arrowroot films, gamma radiation made them more amorphous, less resistant to traction, with a less rigid and more flexible structure, except FA10% EP films irradiated at a dosage 25 kGy. The FA10% EP films irradiated were more thermally stable, so that this stability was thought to be due to the presence of the propolis extract in the polymer matrix. It was also observed that the gamma radiation caused yellowing in the FA films and fading in the FA10% EP films. Finally, the bioactivity and radiolytic protection of arrowroot films added with propolis extract were thought to happen because of flavonoids and phenolic compounds. In this sense, the arrowroot films added with propolis extract can be applied in the development of bioactive packages and sterilized by gamma radiation.

A destilação reativa (DR) em coluna de pratos com borbulhadores é proposta para operar o processo contínuo de transesterificação alcalina do óleo de babaçu, com vistas à produção de biodiesel. Um estudo do comportamento operacional do processo foi desenvolvido considerando a coluna de pratos com borbulhadores como uma bateria de reatores do tipo mistura postos em série na vertical. A modelagem do processo considerando efeitos de reação envolvidos na transesterificação alcalina do óleo de babaçu com metanol e equilíbrio de fases do álcool foi formulada, e as soluções das equações de balanço de massa forneceram resultados expressos em perfis de concentração ao longo da coluna de destilação reativa. O cálculo da coluna de destilação metanol-óleo de babaçu, considerando um produto de topo (98 % de pureza do metanol) e um produto de fundo (residual de 2 % dos triglicerídeos ácido láurico e ácido mirístico), correspondente à 98% de biodiesel, permitiu um cálculo preliminar via método não reativo de McCABE-THIELE, chegando-se a uma indicação para a operação totalizando 14 estágios. As predições das operações em DR foram feitas em primeiras aproximações admitindo os estágios da coluna como reatores de mistura em série, realizadas para o óleo de babaçu, rico em ácido láurico e mirístico, a 70°C, sob refluxo total, tempo de residência de 15 min ao longo da coluna, razão molar óleo-álcool de 1:4, entrada do álcool vaporizado no 9º estágio e óleo alimentando pelo topo. Cinéticas de pseudo primeira ordem e segunda ordem foram adotadas, de acordo com o excesso ou não do álcool junto ao óleo. Estes resultados foram comparados com simulações executadas no software ASPEN PLUS® nas mesmas condições, mas considerando equilíbrio de fases para o alcool, obtendo-se 9 estágios de reação e com entrada do álcool vaporizado no 10º estágio, mostrando assim uma boa convergência dos resultados. Reactive distillation in column of bubbler plates is proposed to operate the continuous process of alkaline transesterification of babassu oil, with a view to the production of biodiesel. A study of the operational behavior of the process was developed considering the column of plates with bubblers as a battery of reactors of the mix type reactors in vertical series. The process modeling considering reaction effects involved in the alkaline transesterification of babassu oil with methanol and alcohol phase equilibrium was formulated, and the solutions of the mass balance equations provided results expressed in concentration profiles along the reactive distillation column. The calculation of the babassu methanol-oil distillation column, considering a top product (98% methanol purity) and a bottom product (residual of 2% of triglycerides, lauric acid and myristic acid), corresponding to 98% biodiesel, allowed for a preliminary calculation by non-reactive method of McCABE-THIELE, reaching an indication for the operation totaling 14 stages. The predictions of the DR operations were made in the first approximations admitting the column stages as series mixing reactors, performed for lauric and myristic acid rich babassu oil at 70 ° C, under full reflux, residence time of 15 min along the column, oil-alcohol molar ratio of 1: 4, vaporized alcohol in the 9th stage and oil feeding from the top. Kinetics of pseudo first order and second order were adopted, according to the excess or not of the alcohol next to the oil. These results were compared with simulations performed in the ASPEN PLUS® software under the same conditions, but considering phase equilibrium for the alcohol, obtaining 9th reaction stages and with the entrance of the vaporized alcohol in the 10th stage, thus showing a good convergence of the results.

A implantação de indústrias têxteis, grandes consumidoras de água, no agreste pernambucano contrasta com a realidade da região, que historicamente sofre com a escassez desse recurso. Nesse âmbito, o processamento têxtil é gerador de uma grande quantidade de efluente caracterizado por uma elevada carga orgânica, cor acentuada e compostos químicos tóxicos, que, dependendo do corante empregado, pode também conter substâncias mutagênicas, carcinogênicas e genotóxicas. Existem vários processos de tratamentos para esse tipo de poluentes, sendo destaque nas 2 últimas décadas os processos oxidativos avançados (POA), que apresentam como vantagem a sua eficiência na remoção de grande número de compostos orgânicos a baixos custos operacionais, além da possibilidade de uma total degradação dos poluentes. O objetivo do presente estudo, foi construir e avaliar o desempenho de um reator de fluxo anular de contato direto com a lâmpada ultravioleta-C (UVC), onde foram aplicados três tipos de procedimentos diferentes, no intuito da otimização da geração de radicais hidroxila (.OH), que são espécies altamente oxidantes, que, em quantidade suficiente, provocam a mineralização dos corantes. Os resultados obtidos comprovam que a associação da radiação da luz UVC e o H₂O₂ é mais eficiente na geração de radicais hidroxilas. Para o corante Preto Remazol os resultados da remoção de cor, para uma condição de 1mL H₂O₂/L, vazão volumétrica de 15,0x10⁻⁶ m³.s⁻¹, temperatura de 28ºC e irradiação UVC, nos processos estudados H₂O₂/UV, foto UVC (sem H₂O₂), apenas H₂O₂, foram 100%, 13,07% e 1,25%, respectivamente. Avaliação hidrodinâmica do sistema reativo foi obtida através da distribuição dos tempos médios de residência – DTR, para a vazão volumétrica da fase fluida compreendida entre 5,0x10⁻⁶ a 15,0x10⁻⁶ m³.s⁻¹, que contribuiu para a aquisição dos seguintes parâmetros: i) número de misturadores, J (8, sistema água-corante); ii) número de Damköhler, Da (2,64x10⁻³, sistema água-corante); iii) número de dispersão, 1/Pe (0,13 - 0,08 sistema água-corante). Os resultados obtidos através dos modelos propostos e avaliados, se mostraram satisfatórios apontando para o comportamento do tipo tanques em série. Nestas condições, a função objetivo corresponde ao valor de 0,0111 podendo constituir os primeiros indicadores de possibilidades de processamento contínuo processos oxidativos avançados (POA). The implantation of textile industries, big consumers of water, in the agreste of Pernambuco contrasts with the reality of the region, which historically suffers from the scarcity of this resource. In this context, textile processing generates a large amount of effluent characterized by high organic load, sharp color and toxic chemical compounds, which, depending on the dye used, may also contain mutagenic, carcinogenic and genotoxic substances. There are several treatment processes for this type of pollutants, being the highlight in the last two decades the advanced oxidative processes (POA), which have the advantage of their efficiency in the removal of large numbers of organic compounds at low operating costs, besides the possibility of a total degradation of pollutants. The objective of the present study was to construct and evaluate the performance of a direct-flux annular flow reactor with ultraviolet-C lamp (UVC), where three different types of procedures were applied in order to optimize hydroxyl radical generation ( .OH), which are highly oxidizing species, which, in sufficient quantity, cause the mineralization of the dyes. The results obtained prove that the association of UVC light radiation and H₂O₂ is more efficient in the generation of hydroxyl radicals. For the Black Remazol dye the color removal results, for a condition of 1mL H₂O₂ / L, volumetric flow rate of 15.0x10⁻⁶ m³.s⁻¹, temperature of 28ºC and UVC irradiation, in the studied processes H₂O₂ / UV, photo UVC (without H₂O₂), only H₂O₂, were 100%, 13.07% and 1.25%, respectively. In the case of the Remazol Blue dye the color removal results, for a condition of 1mL H₂O₂ / L, volumetric flow rate of 15.0x10⁻⁶ m³.s⁻¹, temperature of 28ºC and UVC irradiation, in the studied H₂O₂ / UV processes, Direct photolysis (without H₂O₂) and H₂O₂ alone were 89.59%, 5.90% and 2.02%, respectively. Hydrodynamic evaluation of the reactive system was obtained through the distribution of mean residence times (DTR) for the volumetric flow rate of the fluid phase from 5.0x10⁻⁶ to 15.0x10⁻⁶ m³.s⁻¹, which contributed to the acquisition of following parameters: i) number of mixers, J (8, water-color system); ii) number of Damköhler, Da (2.64x10⁻³, water-color system); iii) dispersion number, 1 / Pe (0.13 - 0.08 water-dye system). The results obtained through the models proposed and evaluated, were satisfactory pointing to the behavior of the tanks type in series. Under these conditions, the objective function corresponds to the value of 0.0111 and may be the first indicator of continuous processing possibilities for advanced oxidative processes (POA).

A busca constante por soluções alternativas aos combustíveis fósseis converge na presente abordagem, em termos ambientais e de custos, para a valorização química e/ou energética de resíduos gerados durante o processamento de alimentos, em particular os óleos usados em processos de fritura.Neste trabalho, ao se avaliar os principais impactos do processamento térmico em fritura sobre os óleos vegetais com vistas seus aproveitamentos para a produção de biodieseis foi adotada metodologia operando-se com os óleos de algodão, canola, girassol, milho e soja, os quais foram aquecidos a 180° C, durante 300 min de operação, com e sem a presença de oxigênio, e em processos de fritura.A cada 30 min amostras foram coletadas e as características dos óleos foram determinadas. Para estes óleos as características acidez, ácidos graxos livres, densidade, viscosidade, compostos polares, teor de ésteres, índices de refração, iodo, peróxido e saponificação foram medidas.Identificadas como matéria prima, cada amostra, de acordo como o tempo de pré processamento térmico (0, 30, 60,90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300 min) foi transesterificada para a produção dos biodieseis nas condições de velocidade de agitação de 200 rpm, razão molar álcool:óleo de 9:1, concentração de catalisador (NaOH) igual a 1% em massa. No processo de transesterificação alcalina dos óleos de fritura uma avaliação da cinética nas condições de velocidade de agitação de 200 rpm, razão molar álcool:óleo de 9:1, concentração de catalisador igual a 1%, temperatura de 60°C, cerca de 85% da conversão de óleo de fritura em biodiesel foi realizada em um tempo de reação de 20 minutos. De forma quantitativa foi estabelecida a cinética de produção dos biodieseis por transesterificação alcalina considerando as características individuais de cada óleo e de suas características após o pré processamento térmico. De um modo geral para todos os óleos pré processados, foi observada uma redução gradativa nos valores das velocidades específicas de reação (k” = [0,0339 – 0,0111] s⁻¹) com o incremento do tempo de operação de até duas horas. As características físico-químicas utilizadas na caracterização das matérias-primas podem servir de base para a determinação das qualidades dos óleos usados, e fornecem estimativas dos valores de rendimento e qualidade do produto biodiesel da transesterificação. Os elementos evidenciados podem beneficiar as unidades produtoras de biodiesel, assim como viabilizar de forma mais consistente o uso de óleos residuais de fritura para esta finalidade. The constant search for alternative solutions to fossil fuels converges in the present approach, in environmental and cost terms, for the chemical and / or energetic valorization of residues generated during food processing, in particular the oils used in frying processes. In this work, when evaluating the main impacts of frying thermal processing on vegetable oils with a view to their use for biodiesel production, a methodology was adopted using cotton, canola, sunflower, corn and soybean oils. Heated up to 300 min of operation, with and without the presence of oxygen, and in frying processes. Every 30 min samples were collected and the characteristics of the oils were determined. For these oils the characteristics acidity, free fatty acids, density, viscosity, polar compounds, ester content, refractive index, iodine, peroxide and saponification were measured. Each sample, according to the thermal pre-processing time (0, 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300 min) was transesterified for the production of biodieses in the samples. Stirring speed conditions of 200 rpm, alcohol: oil molar ratio of 9: 1, catalyst concentration equal to 1%. In the alkaline transesterification process of the frying oils an evaluation of the kinetics under stirring speed conditions of 200 rpm, alcohol: oil molar ratio of 9: 1, catalyst concentration equal to 1%, temperature of 60° C, about 85 % conversion of frying oil into biodiesel was performed at a reaction time of 20 minutes. Quantitative kinetics of biodiesel production were established by alkaline transesterification considering the individual characteristics of each oil and its characteristics after thermal preprocessing. In general, for all pre-treated oils, a gradual reduction in the values of the specific reaction rates (k "= [0,0339- 0.0111] s⁻¹) was observed with the increase in the operating time of up to two hours. The physical-chemical characteristics used in the characterization of the raw materials can serve as a basis for the determination of the qualities of the waste oils and provide estimates of the yield and quality values of the transesterification biodiesel product. The evidenced elements can benefit the biodiesel producing units, as well as to make more consistent use of residual frying oils for this purpose.

CAPES O processo de alcoólise do óleo vegetal de soja por via alcalina etílica e metílica foi avaliado experimentalmente e via modelagem fenomenológica. A operação em batelada ocorreu de 25 a 75 °C, em velocidades de agitação de 200, 400 e 600 rpm. Hidróxido de sódio foi utilizado como catalisador na concentração de 0,5% m/m em relação à massa do óleo. Foram elaborados modelos matemáticos cinéticos, considerando o processo como pseudo-homogêneo e heterogêneo líquido-líquido, capazes de descrever as evoluções temporais das concentrações de ésteres graxos individuais nas diferentes temperaturas. Aspectos físicos de transferência de massa e partição foram avaliados em processos não reativo e reativo de transesterificação, considerando interações e separações entre as fases óleo e álcool, e biodiesel e glicerina. Os efeitos da composição do meio de reação foram considerados sobre o coeficiente de transferência de massa admitindo-se que varia em função da concentração de triglicerídeo transferido. A resolução das equações dos modelos permitiu estimar valores para os parâmetros cinéticos, de transferência de massa e de partição dos processos. As reações químicas de transesterificação alcalina foram representadas por taxas de reação de segunda ordem, com os valores estimados para as constantes de velocidade variando entre 0,112 - 0,211 L mol⁻¹ min⁻¹ para a metanólise e 0,116 - 0,316 L mol⁻¹ min⁻¹ para a etanólise. As ordens de grandeza das energias de ativação dos processos se situaram de 36,16 a 61,66 kJ. mol⁻¹ para os biodieseis metílico e etílico. Os coeficientes de transferência de massa volumétricos dos triglicerídeos entre as fases óleo e álcool foram considerados variáveis com a concentração e assumiram ordens de 10⁻⁴ s⁻¹ para o metanol e 10⁻³ s⁻¹ para o etanol, enquanto os coeficientes de partição dos triglicerídeos apresentaram valores entre 0,989 - 0,665 para o metanol e 0,709 – 0,859 para o etanol. Entre as fases álcool:biodiesel e glicerina aquosa, os valores dos coeficientes de massa e de partição do glicerol atingiram valores de ɢ = 6,84 × 10⁻² e ɢ = 9,41 × 10⁻⁴ s⁻¹ com metanol; ɢ = 4,29 × 10⁻² e ɢ = 1,20 × 10⁻³ s⁻¹ com etanol. The process of alkaline alcoholization of vegetable oil with ethanol and methanol was evaluated experimentally and via phenomenological modeling. The batch process was run at 25 to 75 °C, stirring speeds of 200, 400 and 600 rpm. Sodium hydroxide was used as a catalyst with a concentration of 0.5% w/w in relation to the mass of the oil. Kinetic mathematical models were developed, considering the process as pseudo-homogeneous and heterogeneous liquid-liquid, capable of describing the temporal evolution of concentrations of individual fatty esters at different temperatures. Physical aspects of mass transfer and partition were evaluated in non-reactive and reactive transesterification processes, considering interactions and separations between the oil and alcohol phases, and biodiesel and glycerine. The effects of the reaction mixture composition were considered on the mass transfer coefficient assuming that it varies as a function of the concentration of triglyceride transferred. The resolution of the equations of the models allowed to estimate values for the kinetic parameters, mass transfer and partition of the processes. The alkaline transesterification chemical reactions were represented by second order reaction rates. Values for the rate constants were estimated and they varied between 0.211 - 0.112 L mol⁻¹min⁻¹ for methanolysis and 0.316-0.1116 L mol⁻¹.min⁻¹ for ethanolysis. The orders of magnitude of the activation energies of the processes were from 36.16 to 61.66 kJ/mol for methyl and ethyl biodiesel. The volumetric mass transfer coefficients of the triglycerides between the oil and alcohol phases were considered variable with the concentration and they assumed orders of 10⁻⁴ s⁻¹ for methanol and 10⁻³ s⁻¹ for ethanol. The partition coefficients of the triglycerides in the alcohol phase presented vaues between 0.989 - 0.665 for methanol and 0.709 - 0.859 for ethanol. Between the alcohol: biodiesel and aqueous glycerine phases, the values of the mass and partition coefficients of glycerol reached values of ɢ = 6,84 × 10⁻² and ɢ = 9,41 × 10⁻⁴ s⁻¹ with methanol; ɢ = 4,29 × 10⁻² and ɢ = 1,20 × 10⁻³ s⁻¹ with ethanol.

CAPES As indústrias alimentícias, a partir dos seus processos produtivos, geram um elevado volume de água residual, contendo diferentes produtos químicos, dentre estes, os corantes. Assim, o efluente industrial para ser descartado em corpos receptores ou ser reutilizado pela própria indústria deve passar por processos de tratamento que sejam capazes de remover ou degradar estes compostos. O objetivo deste trabalho foi degradar os corantes vermelho bordeaux (VB) e amarelo tartrazina (AT), utilizados na indústria alimentícia, por processos oxidativos avançados. Esse trabalho foi realizado em duas etapas, a primeira sintetizando catalisadores de dióxidos de titânio (TiO₂) dopado com carbono (C) e nitrogênio (N) pelo método solvatermal. Os catalisadores sintetizados (C/N/TiO₂, C/N/TiO₂-350-O₂, e C/N/TiO₂- 800-N₂) foram comparados com TiO₂ P25 e utilizados na degradação dos corantes separadamente. Na segunda etapa, o TiO₂ P25 foi suportado em politereftalato de etileno (PET) e em uma malha de alumínio construída com lacres de lata pós-consumo que foram utilizados no processo de fotocatálise para degradação da mistura de corantes AT e VB. A malha de alumínio passou por três processos de tratamento (acidificação (ac); calcinação (cal) e ac+cal) antes da impregnação do TiO₂, a fim de avaliar o melhor processo. Foram realizadas análises de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier para caracterizar os catalisadores sintetizados e TiO₂ nos suportes. Dentre os catalisadores sintetizados o C/N/TiO₂-350-O₂ apresentou maior atividade fotocatalítica, degradando 100% do corante VB e 82,71%, do AT, em 300 min de tratamento com radiação sunlight. O modelo de pseudo-primeira ordem apresentou bom ajuste aos dados cinéticos com coeficiente de regressão linear de 0,99. Na segunda etapa deste trabalho, para os sistemas TiO₂ imobilizado no PET (TiO₂Sup) e na malha de alumínio, as condições operacionais foram definidas através de planejamento fatorial 2ᵏ. Para os sistemas UVC/H2O2/TiO₂Sup e solar/H₂O₂/TiO₂Sup as degradações das misturas dos corantes foram de 99,47% e 99,14%, respectivamente, em 180 min. Em relação aos sistemas UVC/H2O2/TiO₂Sup.ac+cal e solar/H2O₂/TiO₂Sup.ac+cal as degradações foram de 94,96% e 68,69%, respectivamente, no tempo de 120 min. O modelo de pseudo-primeira ordem apresentou bom ajuste com coeficientes de correlação linear superiores a 0,99 para os quatro sistemas. Após os experimentos, verificou-se que TiO₂Sup e TiO₂Sup.ac+cal permaneceram com degradação superior a 98%, mesmo após o reuso de 5 ciclos, indicando a estabilidade do fotocatalisador nos suportes. Na determinação das propriedades físico-químicas da mistura de corantes, antes e após o tratamento para os quatro sistemas pôde-se observar uma diminuição, aproximadamente, de 98% teor de carbono orgânico total, 95% de cor aparente e 99% de turbidez. Em relação ao bioensaio de fitotoxicidade com Lactuca sativa, o resultado, para os quatro tratamentos, apresentou uma baixa toxicidade, indicando a eficiência dos processos. Os sistemas que utilizaram TiO₂ suportado apresentaram maior eficiência de degradação dentre os POA avaliados. Desta forma, pode-se concluir que o método de impregnação do TiO₂ em ambos suportes foi eficiente para degradar a mistura de corantes AT e VB. Além disso, o sinergismo entre H₂O₂ e TiO₂ contribuiu para aumentar a eficácia dos processos. The food industry, due to its productive processes, generates a large volume of residual polluted water because of the presence of chemical products, such as dyes. Hence, the industrial effluent to be discharged in receptor waters or reused by the own plant must pass through treatment processes able to remove or degrade those compounds. The objective of this work was to degrade the dyes red bordeaux (VB) and yellow tartrazine (AT), used by the food industry, through advanced oxidative processes. This work was carried out in two stages, the first was the synthesis of titanium dioxide catalyst (TiO₂) doped with carbon (C) and nitrogen (N) by the solvothermal method. The synthetized catalysts (C/N/TiO₂, C/N/TiO₂- 350-O₂, and C/N/TiO₂-800-N₂) were compared with TiO₂ P25 (Degussa). In the second stage TiO₂ P25 was supported on ethylene polyterephthalate (PET) and an aluminum net built of post-consumer soda can seals, that were used in the photocatalysis process for degradation of the dye mixture. The aluminum net was submitted to three treatment processes (acidification (ac), calcination (cal), and ac+cal) before the TiO₂ impregnation, in order to evaluate the best process. Scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Fourier-transform infrared spectroscopy analyses were carried out to characterize the synthetized catalysts and to confirm the TiO₂ presence on the supports. Among the synthetized catalysts, the C/N/TiO₂- 350-O₂ presented the higher photocatalystic activity, with 100% degradation of VB and 82.71% of AT, in 300 minutes under sunlight radiation. The pseudo first order model displayed good adjustment to kinetic data with linear regression coefficient of 0.99. On the second stage of this work, for the system TiO₂ immobilized in PET (TiO₂Sup) and in the aluminum net, the operational conditions were defined through an experimental design 2ᵏ. For the systems UVC/H₂O₂/TiO₂Sup and Solar/H₂O₂/TiO₂Sup the dyes mixture degradation were 99,47% and 99,14%, respectively, in 180min. Related to the systems UVC/H₂O₂/TiO₂Sup.ac+cal and Solar/H₂O₂/TiO₂Sup.ac+cal the degradations reached 94,96% e 68,69%, respectively, in 120 min. The pseudo first order model presented good adjustment with linear regression coefficients above 0.99 for the four systems. After experiments, it was noticed that TiO₂Sup and TiO₂Sup.ac+cal remained with degradation above 98%, even after 5 cycles reuse, what indicates the catalyst stability in the supports. In the dye solutions physical and chemical properties determination, before and after the treatments for the four systems, it was possible to perceive a decreasing, approximately, of 98% of total organic carbon content, 95% of apparent color and 99% of turbidity. Related to the phytotoxicity bioassay with Lactuca sativa, the result, for the four treatments, presented a lesser toxicity, what demonstrates the processes efficiency. The systems that used supported TiO₂ P25 presented higher degradation efficiency among the other POA. Therefore it is possible to conclude that the method of TiO₂ impregnation in both supports was efficient to degrade the dye mixture of AT and VB. Furthermore the synergism between H₂O₂ and TiO₂ contributed to increase the processes effectiveness.

CAPES O presente trabalho avaliou o processo de hidrólise, hidrogenação e hidrogenólise a partir do amido de milho, levando em consideração diferentes tipos de catalisadores, o teor de metal na sua superfície, a pressão, a temperatura e a influência do meio ácido/básico sobre as reações. Foram preparados, pelo método de impregnação úmida, catalisadores monometálicos (níquel), bimetálicos (níquel-rutênio) e trimetálico (níquel-rutênio-cálcio) suportados em dois tipos de carvão ativado comercial: 141-S (C1) e o 118-L (C2), avaliando-se a influência do teor dos metais sobre as reações. A caracterização dos catalisadores foi realizada pelas técnicas de adsorção/dessorção de N2, difração de raios-x, análise termogravimétrica, espectroscopia de infravermelho, absorção atômica, determinação da acidez pelo método de Boehm e ponto de carga zero. Na reação de hidrólise do amido, foi obtido um valor máximo de 62,0 g.L⁻¹ de glicose a 170ºC. Nas reações de hidrogenação, em meio aquoso neutro, observou-se um aumento da conversão de glicose com o aumento da temperatura, que correspondeu a um valor máximo de 99,3% com seletividade em sorbitol de 86,6% para o catalisador Ni (10%)/C1 na melhor temperatura de 160ºC. Para o catalisador Ni-10%-Ru-2%/C1, em meio neutro a 160ºC, a conversão chegou a 97,8%, com seletividade em sorbitol de 91,6% e rendimento da reação de 91,4%; quando em meio aquoso acético a conversão foi de 97,8%, seletividade em sorbitol de 87,0% e rendimento de 85,2%, que evidenciou a estabilidade do catalisador em meio ácido. No processo de hidrólise-hidrogenação, realizado de forma direta, observou-se uma conversão do amido de 100%, com a concentração de sorbitol chegando a 71,1 g.L⁻¹ com o catalisador Ni-(10%)-Ru-(2%)/C2 na temperatura de 200ºC, em 4h de reação. Nestas reações, o aumento da temperatura e do teor de rutênio favoreceram a formação de sorbitol. Para as reações de hidrogenólise, com o catalisador bimetálico, observou-se que o aumento da temperatura favoreceu a conversão do sorbitol que chegou até 71,6%, com seletividades de 40,7% em 1,2-propanodiol, 26,5% em etileno glicol e 25,8% em glicerol a 220ºC. Para o catalisador trimetálico, a conversão do sorbitol foi a mais baixa observada dentre os três catalisadores avaliados, com a seletividade mais alta em produtos voláteis (44,8%). O mecanismo proposto de modelo cinético levou em consideração os efeitos do meio reacional homogêneo, responsável pela hidrólise ácida, associado aos efeitos de superfície, responsáveis pelas etapas de hidrogenação-hidrogenólise, segundo à hipótese de Langmuir-Hinshelwood, e considerando todas as etapas reacionais de primeira ordem, com um bom ajuste das equações diferenciais do modelo, e obtendo erro relativo da ordem de 4,31%. The present work evaluated the hydrolysis, hydrogenation and hydrogenolysis process from corn starch, taking into account different types of catalysts, the metal content on its surface, the pressure, the temperature and the influence of the acid / basic medium on the reactions. Monomethyl (nickel), bimetallic (nickel-ruthenium) and trimetallic (nickel-ruthenium-calcium) catalysts were prepared by the wet impregnation method supported on two types of commercial activated carbon: 141-S (C1) and 118-L (C2), evaluating the influence of the metal content on the reactions. The characterization of the catalysts was carried out by N2 adsorption / desorption techniques, X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, infrared spectroscopy, atomic absorption, Boehm acid determination and zero load point. In the hydrolysis reaction of the starch, a maximum value of 62.0 g.L-1 of glucose was obtained at 170 ° C. In the hydrogenation reactions, in neutral aqueous medium, an increase of the conversion of glucose with the temperature increase was observed, which corresponded to a maximum value of 99.3% with sorbitol selectivity of 86.6% for the Ni (10%)/C1 at the best temperature of 160oC. For the Ni-10% -Ru-2%/C1 catalyst, in neutral medium at 160 ° C, the conversion reached 97.8%, with sorbitol selectivity of 91.6% and reaction yield of 91.4%; when in aqueous acetic medium the conversion was 97.8%, selectivity in sorbitol of 87.0% and yield of 85.2%, which evidenced the stability of the catalyst in acid medium. In the direct hydrolysis-hydrogenation process, a 100% starch conversion was observed, with the sorbitol concentration reaching 71.1 gL-1 with the Ni- (10%) - Ru- (2 %)/C2 at the temperature of 200oC, in 4h of reaction. In these reactions, the increase in temperature and the ruthenium content favored the formation of sorbitol. For the hydrogenolysis reactions, with the bimetallic catalyst, it was observed that the temperature increase favored the conversion of sorbitol to 71.6%, with selectivities of 40.7% in 1,2-propanediol, 26.5% in ethylene glycol and 25.8% in glycerol at 220 ° C. For the trimetallic catalyst, the conversion of sorbitol was the lowest observed among the three catalysts evaluated, with the highest selectivity in volatile products (44.8%). The proposed mechanism of kinetic model took into account the effects of the homogenous reaction medium, responsible for the acid hydrolysis, associated to the surface effects, responsible for the hydrogenation-hydrogenolysis stages, according to the Langmuir-Hinshelwood hypothesis, and considering all the reaction stages of first order, with a good adjustment of the differential equations of the model, and obtaining a relative error of the order of 4.31%.

FACEPE As indústrias têxteis no Agreste de Pernambuco estão gerando efluentes com elevada carga de corantes que contaminam os recursos hídricos da região. Essas indústrias necessitam descartar esses efluentes de forma correta atendendo as legislações vigentes, sendo assim fundamental o tratamento desses efluentes antes do descarte. O tratamento dos efluentes para a degradação desses corantes não é um processo fácil, porém possível. Os Processo Oxidativo Avançado (POA) têm se destacado nas pesquisas de tratamento de efluentes têxteis, pois eles conseguem converter (mineralizar) os contaminantes promovendo sua degradação. Este trabalho teve como objetivo a degradação do corante RB5 através dos processos fotocatálise heterogênea e foto-Fenton. Três óxidos mistos à base de ferro, foram obtidos através de hidróxidos duplos lamelares (HDL) sintetizados pelo método de co-precipitação com pH variável, para serem utilizados como catalisadores em um sistema de reação fotocatalítica com o reator em batelada. Os catalisadores foram caracterizados por difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (ATG), adsorção/dessorção de nitrogênio a -196ºC (BET), dessorção termoprogramada (TPD) de CO₂ e NH₃ e espectroscopia na região de infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), a fim de obter informações sobre as características estruturais de cada catalisador. Utilizando o planejamento fatorial 2² com o ponto central em triplicata, foi possível verificar qual é a melhor condição de catalisador e de peróxido de hidrogênio (H₂O₂) a ser utilizada no processo de foto-Fenton. Sendo assim, os valores escolhidos foram de 12 mmol.L⁻¹ de H₂O₂ e 1,8 g.L⁻¹ para o catalisador com cobalto, 10 mmol.L⁻¹ de H₂O₂ e 1,8 g.L⁻¹ para o com níquel e 7,5 mmol.L⁻¹ de H₂O₂ e 1,125 g.L⁻¹ para o com zinco. A partir desses valores, experimentos em triplicata para a degradação foram realizados. Assim, os catalisadores apresentaram uma ótima degradação em 30 minutos, sendo elas de 91,81% para o catalisador com cobalto, de 97,44% para com o de níquel e de 91,49% para com o de zinco. Para o processo de fotocatálise heterogênea, os catalisadores apresentaram uma baixa degradação, 49,51% para o catalisador com cobalto, de 55,33% para com o de níquel e de 32,42% para com o de zinco também no tempo de 30 minutos. Diante disso, é possível observar a melhor eficiência do método foto-Fenton. Os catalisadores foram reutilizados quadro vezes com uma boa taxa de degradação para todos os catalisadores. O teste de toxicidade foi realizado com sementes de Lactuca sativa tendo sido obtida uma baixa taxa de toxicidade dos efluentes tratados. Com o modelo cinético adequado o de pseudo-primeira ordem. The textile industries in Pernambuco’s Agreste region are generating effluents, with high dye loading which contaminate the water resources of the region. Those industries need to discard these effluents correctly complying with the current legislation, thus being fundamental the treatment of those effluents prior to disposal. The treatment of these effluents for the degradation of these dyes is not an easy process, but it is possible. The Advanced Oxidation Process (AOP) method has been highlighted on the effluent treatment researches, because they are able to destroy the contaminants, promoting their degradation. This work had as objective the degradation of the RB5 dye through the heterogeneous photocatalysis and the photo-Fenton processes. Three mixed iron oxides were obtained through lamellar double hydroxides (LDHs) synthesized by the varied pH coprecipitation method, so they can be used as catalysts in a photocatalytic reaction system in a batch reactor. The catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), thermogravimetry analysis (TGA), adsorption/desorption of nitrogen at -196°C (BET), thermoprogrammed desorption (TPD) of CO₂ and NH₃ and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), to obtain information about each catalyst’s structural characteristics. Using the factorial design 2² performed in triplicate at the center point, it was possible to check what is the best catalyst and hydrogen peroxide (H₂O₂) condition to be used on the photo-Fenton process. Therefore, the chosen values were of 12 mmol.L⁻¹ of H₂O₂ and 1,8 g.L⁻¹ for the catalyst with cobalt, 10 mmol.L⁻¹ of H₂O₂ e 1,8 g.L⁻¹ for the catalyst with nickel and 7,5 mmol.L⁻¹ of H₂O₂ and 1,125 g.L⁻¹ for the one with zinc. With those values, experiments for the degradation were performed in triplicate. The catalysts showed great degradation in 30 minutes, them being of 91,81% for the catalyst with cobalt, 97,44% for the one with nickel and 91,49% for the one with zinc. For the heterogeneous photocatalysis process, the catalysts displayed low degradation. 49,51% for the one with cobalt, 55,33% for the one with nickel and 32,42% for the one with zinc also within 30 minutes. Therefore, it is possible to observe that the photo-Fenton process is more efficient. The catalysts were reused four times with a good degradation rate for all of them. The toxicity test was performed with Lactuca sativa seeds, obtaining a low toxicity ratio on the treated effluents. With the kinetic model adjusted from pseudo-first order.

CAPES Reactive separation processes (RSP) have been widely studied, since companies have looked for ways to reduce costs, environment impacts and loss of energy. As a result, the keyphrase has been “produce more with less being sustainable”, so that process intensification have received more attention. Among these processes, reactive distillation column (RDC) and catalytic distillation column (CDC) for homogeneous and heterogeneous catalyzed processes have been applied to develop more economical processes as well as increasing performance of equilibrium reactions as found in biodiesel production. For this reason, many studies from RDC and CDC applied to equilibrium-limited esterification and transesterification reactions have been developed. In addition, an alternative process of biodiesel production by free fatty acids (FFA) separation from residual oil and fats (ROF) showed to be more economical feasible than conventional processes. Despite this, there is no economic investigation of RDC in this alternative route. Moreover, few studies evaluated the possibility to produce biodiesel by both reactions simultaneuosly using a solid acid-catalyzed (SAC) route in a CDC. This SAC process can result in cheaper biodiesel since low-cost ROF can be used with less number of equipment and use of alcohol. On the other hand, other cheap feedstock as crude tall oil (CTO) can be used to produce biodiesel from esterification reaction by CDC. In addition, from RDC and CDC studies, absence of a phase equilibrium (PE) modeling for biodiesel reaction systems was detected. Furthermore, few simulation studies of RDC and CDC made comparisons with experiments to validate the results. For all these reasons, this work was proposed in order to investigate innovative RSP applied for biodiesel production from ROF and CTO and to develop a PE modeling for the components involved. Firstly, two processes based on optimized FFA separation from ROF were investigated including a set of reactor/distillation column and a RDC. Both processes presented similar economic results. Secondly, thermophysical properties for acylglycerols were estimated. PE databanks were built and a modeling involving components from biodiesel reactions was proposed using the Non-random two-liquid (NRTL) model. A validation based on simulation of experiments was also carried out. Thirdly, three SAC processes were investigated based on: simultaneous esterification and transterification reactions using a CDC and a catalytic absorption column (CAC); and a hydro-esterification process. CDC and CAC processes were more economical and enviromentally friendly. CDC was the optimal process. A global optimization and a final design for CDC process were proposed. Finally, a SAC process for biodiesel production from CTO was developed. A base case and an alternative process for CTO purification from three and four distillation columns, respectively, were investigated. The alternative process was the unique techno-economic feasible and was evaluated for biodiesel production by SAC process using a CDC and a catalytic divided-wall column. CDC process was the unique technically feasible. This was globally optimized and flexibilized. Therefore, RSP proved to be useful unit operations to obtain more economical and eco-friendly biodiesel production processes. Processos de reação separação (PRS) têm sido amplamente estudados, visto que as empresas têm buscado reduzir custos, impactos ambientais e perda de energia. Entre esses processos, a coluna de destilação reativa (CDR) e a coluna de destilação catalítica (CDC) para processos com catalisadores homogêneos e heterogêneos têm sido aplicados para desenvolver processos mais econômicos e aumentar o desempenho das reações de equilíbrio encontradas na produção de biodiesel. Como resultado, muitos estudos de CDR e de CDC aplicados a reações de equilíbrio de esterificação e transesterificação foram desenvolvidos. Além disso, um processo alternativo de produção de biodiesel por separação de ácidos graxos livres (AGL) de óleos e gorduras residuais (OGR) mostrou-se mais viável economicamente. Apesar disso, não houve investigação econômica da CDR nessa rota. Ademais, poucos estudos avaliaram a possibilidade de produzir biodiesel por ambas as reações simultaneamente com catalisador sólido ácido (CSA) em uma CDC. Este processo pode resultar em biodiesel mais barato, visto que OGR de baixo custo podem ser usados com menos equipamentos e uso de álcool. Por outro lado, matérias-primas baratas como tall oil bruto (TOB) podem ser usadas para produzir biodiesel a partir da reação de esterificação por CDC. Além disso, a partir de estudos de CDR e CDC, ausência de uma modelagem do equilíbrio de fases (EF) para sistemas de reações de biodiesel foi detectada. Adicionalmente, poucos estudos de simulação de CDR e CDC fizeram comparações com experimentos para validar os resultados. Por todas estas razões, este trabalho foi proposto com o objetivo de investigar PRS inovadores aplicados à produção de biodiesel a partir de OGR e TOB e desenvolver uma modelagem do EF para os componentes envolvidos. Primeiramente, dois processos baseados na separação otimizada de AGL dos OGR foram projetados e avaliados, incluindo um conjunto de reator/destilação e uma CDR. Ambos os processos apresentaram resultados econômicos similares. Segundamente, propriedades termofísicas dos acilgliceróis foram estimadas. Bancos de dados de EF foram construídos e uma modelagem envolvendo componentes de reações de biodiesel foi proposta usando o modelo NRTL. Uma validação também foi realizada baseada na simulação de experimentos. Posteriormente, três processos com CSA foram investigados: reações simultâneas de esterificação e transterificação utilizando CDC e coluna de absorção catalítica (CAC); e um processo de hidroesterificação. Os processos por CDC e CAC foram mais economicamente viáveis. O processo por CDC foi o processo ótimo. Uma otimização global e um projeto final para o processo por CDC foram propostos. Finalmente, um processo com CSA para produção de biodiesel por TOB foi desenvolvido. Um caso base e um processo alternativo para a purificação de TOB a partir de três e quatro colunas de destilação foram investigados. O processo alternativo foi o único com viabilidade técnico-econômica e foi avaliado para produção de biodiesel pelo processo com CSA utilizando uma CDC e uma coluna de parede dividida catalítica. O processo por CDC foi o único tecnicamente viável. Este foi otimizado globalmente e flexibilizado. Portanto, PRS provaram ser operacões unitárias úteis para obter processos de produção de biodiesel mais econômicos e ambientalmente corretos.

O setor têxtil é um dos segmentos industriais mais poluidores das águas superficiais devido aos seus processos consumirem elevadas quantidades de água, que posteriormente são convertidas em efluentes. No Brasil, a produção de açaí apresenta uma grande relevância no cenário econômico, especialmente nas regiões Norte e Nordeste do país, uma vez que a comercialização da polpa gera empregos, movimenta a economia, e provê alimentação e renda para uma parte da população. Como principal resíduo da indústria de processamento do açaí, o caroço correspondente a aproximadamente 85% do fruto. Por não ter uma destinação e aproveitamento adequado, estes resíduos são descartados aleatoriamente pelas ruas, podendo causar danos ambientais. Levando em consideração a necessidade de destinação do subproduto gerado pela agroindústria do açaí e desenvolvimento de novos adsorventes para o tratamento de efluentes poluídos pelos corantes têxteis, o presente trabalho tem por objetivo geral avaliar a eficiência da adsorção em biocarvão do endocarpo do fruto do Açaí na remoção do corante têxtil azul de metileno e de efluentes têxteis. O caroço do açaí foi inicialmente lavado em água corrente e seco em estufa a 105ºC por 24 h. Em seguida, o caroço foi carbonizado para remoção de materiais voláteis e aumento do teor de carbono. O material carbonoso assim obtido (carvão do caroço de açaí) foi utilizado como ponto de partida na preparação das amostras de carvão ativado. O agente ativador utilizado para o processo de ativação química foi o hidróxido de sódio (NaOH) P.A. O biocarvão do caroço do açaí foi caracterizado antes e após a sua ativação, os métodos utilizados para a esta caracterização foram: análise de área de superfície por isortermas Brunauer, Emmett e Taller (BET), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), análise termogravimétrica derivada (DTG), espectroscopia na região de infravermelho, Difração de raios X e Ponto de Carga Zero. Foram realizados estudos cinéticos e de equilíbrio com o corante (25ºC e pH 5,5). Os resultados foram promissores e indicaram o adsorvente para uso no sistema e pós-tratamento de efluentes têxteis. O carvão precursor apresentou uma capacidade máxima adsortiva q = 33,73 mg.g⁻¹. Após a ativação com NaOH, a capacidade máxima adsortiva foi praticamente triplicada, atingindo 93,23 mg.g⁻¹. Este fato deve estar associado ao aumento substancial da área superficial (de 1,94 m².g⁻¹ para 491,90 m².g⁻¹), do volume (de 0,003 para 0,315 cm³.g⁻¹) e do diâmetro dos poros de (1,983 para 2,6 nm). The textile sector is one of the most polluting industrial segments of surface water because its processes consume high amounts of water, which are then converted into effluents. In Brazil, the production of açaí has a great relevance in the economic scenario, especially in the North and Northeast of the country, since the commercialization of pulp generates jobs, moves the economy, provides food and, consequently, income for the population. As the main residue of the açaí processing industry, the seed corresponds to approximately 85% of the fruit. Because they do not have an adequate destination and use, these wastes are randomly disposed of in the streets and can cause environmental damage. Taking into account the need for the destination of the by-product generated by the açaí agroindustry and the development of new adsorbents for the treatment of effluents polluted by textile dyes. The present work has the general objective to evaluate the efficiency of the adsorption in the biochar of the endocarp (seed) of the acai fruit for the removal of methylene blue textile dye and textile effluents. The açaí seed was initially washed in tap water and dried in an oven at 105ºC for 24 h. Then the seed was carbonized for removal of volatile materials and increased carbon content. The carbonaceous material thus obtained (açaí seed coal) was used as the starting point in the preparation of activated charcoal samples. The activating agent used for the chemical activation process was sodium hydroxide (NaOH) PA. The biochar of the açaí seed was characterized before and after its activation, where the methods used for this characterization were: surface area analysis by (BET), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), thermogravimetric derivative analysis (DTG), infrared spectroscopy, X-ray diffraction and Zero Load Point. Kinetic and equilibrium studies were performed with the dye (25ºC e pH 5,5). The results were promising and indicated the adsorbent for use in the system and post-treatment of textile effluents. The coal did not have an adsorption capacity that allowed its application in industrial processes, with q = 33,73 mg.g⁻¹. After activation with NaOH, its capacity was almost tripled, reaching 93.23 mg.g⁻¹. This fact should be associated with a substantial increase in surface area (from 1.94 to 491.90 m².g⁻¹), volume (from 0.003 to 0,315 cm³.g⁻¹) and from the pore diameter of (1,983 to 2,6 nm).

CNPq Devido à crescente demanda por fontes de energia limpa, o estudo de rotas para produção de hidrogênio torna-se importante tendo em vista seu alto potencial energético bem como o fato da sua combustão não resultar na produção de gases poluentes e sim na formação de água como produto principal. Neste contexto, processos de produção de hidrogênio a partir da conversão direta do metano, bem como a reforma seca, se destacam haja vista o benefício ambiental da utilização de gases de efeito estufa como reagentes para produção de hidrogênio, que é fonte de energia limpa, bem como para a formação de produtos de alto valor agregado. Entretanto, muitos são os desafios impostos aos processos de conversão do metano, em especial aos de conversão direta, como a desidroaromatização, sendo imprescindível o emprego de catalisadores com alta atividade catalítica, seletividade e estabilidade. O presente trabalho tem como objetivo geral a síntese e caracterização de catalisadores ativos para a reação de reforma seca (RSM) e desidroaromatização do metano (DAM) visando a aplicação destes no processo combinado das duas reações (DAM/RSM) em reator de leito fixo com membrana seletiva à hidrogênio. Os catalisadores foram sintetizados por meio do método de impregnação por via úmida, sendo o catalisador preparado para uso na RSM foi a alumina gama impregnada com níquel (Ni/ γ-Al₂O₃), e para aplicação na DAM foi realizada a síntese da zeólita HZSM-5 impregnada com molibdênio e rutênio (Ru-Mo/HZSM-5). Os catalisadores preparados foram caracterizados por difração de raios X (DRX); espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier (FTIR); análise termogravimétrica e termogravimetria derivada (TGA/DTG); análise de porosidade e área superficial por BET/BJH e espectrometria por absorção atômica (AAS). As caracterizações indicaram que a impregnação metálica foi efetiva, sendo identificada concentração de 1,49% de Ni no catalisador Ni/ γ-Al₂O₃ e evidências de impregnação metálica no DRX do catalisador Ru-Mo/HZSM-5. A impregnação metálica nos suportes comerciais sugere que foram obtidos catalisadores ativos para o processo combinado DAM/RSM, sendo possível aplicá-los no estudo da influência da configuração do leito fixo catalítico, sem/com membrana seletiva à hidrogênio, e parâmetros relacionados a atividade e estabilidade dos catalisadores durante a reação, bem como na avaliação do efeito de parâmetros operacionais tais como: temperatura; vazão e fração de CO₂/CH₄ na alimentação do processo. Due to the growing demand for clean energy sources, the study of routes for hydrogen production becomes important in view of their high energy potential as well as the fact that their combustion does not result in the production of polluting gases, but in the formation of water as main product. In this context, processes of hydrogen production from the direct conversion of methane, as well as the dry reforming, stand out due to the environmental benefit of the use of greenhouse gases as reagents for hydrogen production, which is a source of clean energy, as well as for the formation of products with high added value. However, there are many challenges to methane conversion processes, especially those of direct conversion, such as dehydroaromatization, requiring the use of catalysts with high catalytic activity, selectivity and stability. The present work has as general objective the synthesis and characterization of active catalysts for the reaction of dry reforming (RSM) and dehydroaromatization of methane (DAM) aiming the application of these in the combined process of the two reactions (DAM / RSM) in fixed bed reactor with hydrogen selective membrane. The catalysts were synthesized by the wet impregnation method, the catalyst being prepared for use in the RSM was the γ-alumina impregnated with nickel (Ni/ γ-Al₂O₃), and the HZSM-5 zeolite was impregnated with molybdenum and ruthenium (Ru-Mo/HZSM-5). The catalysts prepared were characterized by X-ray diffraction (XRD); infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR); thermogravimetric and derivative thermogravimetric analysis (TGA/DTG); porosity and surface area analysis (BET/BJH) and atomic absorption spectrometry (AAS). The characterization indicated that the metallic impregnation was effective, with a content of 1.49% of Ni in the Ni/ γ-Al₂O₃ catalyst, and evidence of metal impregnation in the Ru-Mo/HZSM-5 catalyst XRD. The effective metal impregnation in the commercial supports shows that active catalysts were obtained for the combined DAM/RSM process, being possible to apply them in the study of the influence of the configuration of the catalytic fixed bed, without/with hydrogen selective membrane, and parameters related to the activity and stability of the catalysts during the reaction, as well as in the evaluation of the effect of several operational parameters such as: temperature; flow and ratio of CO₂/CH₄ in the feed.

CNPq A indústria têxtil é uma das principais fontes de poluições de contaminantes coloridos que apresentam complexidade de degradação visto a presença de compostos aromáticos em suas estruturas moleculares. Assim, verifica-se a necessidade de utilização de métodos eficientes, que sejam capazes de degradar ou remover este tipo de composto. O presente trabalho teve como objetivo a avaliação da eficiência dos processos oxidativos avançados, Processos Adsortivos e sua combinação no tratamento dos corantes azul de metileno e remazol amarelo ouro RNL presentes na indústria têxtil. O tratamento da solução contendo 10 mg.L⁻¹ de cada corante foi avaliado por espectrofotometria de ultravioleta/visível, para os grupos cromóforos a partir de curvas analíticas com precisão e linearidade avaliados, com coeficiente de variância menor que 5% e coeficiente de regressão linear acima de 0,90. Para os testes preliminares, os seguintes tratamentos foram realizados UVc/TiO₂suspensão, UVc/TiO₂suportado, UVc/H₂O₂/TiO₂suspensão, UVc/H₂O₂/TiO₂suportado; UVc/H₂O₂ e UVc, todos por 360 minutos. Os melhores sistemas de degradação foram, UVc/H₂O₂/TiO₂suspensão(100%) e UVc/H₂O₂/TiO₂suportado(93,15%). Determinou-se as melhores condições de trabalho pelo planejamento experimental 2³ com ponto central em triplicata a partir das variáveis tempo, H₂O₂ e TiO₂ para o sistema UVc/H₂O₂/TiO₂suportado. Todos os efeitos principais e de interação foram estatisticamente significativos. O estudo cinético foi realizado a partir da melhor condição experimental evidenciando que houve um ajuste com 0,97174 para o coeficiente de regressão linear e 0,02898 para variância dos dados experimentais. O processo adsortivo usando casca de limão foi avaliado inicialmente pela determinação do ponto de carga zero, pelo estudo de pH e pela dosagem de adsorvente evidenciando que a casca de limão ativada apresentou pHpcz igual a 4,5, melhor capacidade adsortiva em pH 2 e menor massa pelo estudo de dosagem (1,2 g.L⁻¹). A cinética de adsorção para os corantes azul de metileno e remazol amarelo ouro evidenciou que em sistemas binários o equilíbrio foi atingido em menor tempo, ambos em 45 minutos, se comparado ao sistema monocomponente em batelada, 90 minutos e 120 minutos, respectivamente. Em sistema em recirculação, o equilíbrio se deu em 120 e 160 minutos para a solução multicomponente. O ajuste aos modelos cinéticos de pseudo-primeira e pseudo-segunda ordem, apenas o sistema monocomponente para o corante remazol amarelo ouro em batelada apresentou melhor ajuste ao modelo de pseudo-segunda ordem, os demais apresentaram semelhança estatística para ambos. O estudo combinado foi realizado em 150 minutos, sendo os 75 minutos iniciais para o UVc/H2O₂/TiO₂suportado, seguido da adsorção em casca de limão ativada e se apresentou como 50 % mais eficiente, com degradação total em 105 minutos, se comparado aos outros dois processos para o tempo de degradação dos corantes. Para os compostos aromáticos, em 150 minutos de processo combinado houve uma degradação/remoção de 90,42%, ercentual 15,36% maior que o obtido para POA (75,06%) e, estatisticamente igual para adsorção (89,96%), ambos ao final dos 360 minutos. The textile industry is one of the main sources of pollution by colored contaminants that present degradation complexity, due to the presence of aromatic compounds in their molecular structures. Hence there is the necessity of efficient methods, able to degrade or remove this type of compounds. This work objective was the efficiency evaluation of the advanced oxidative processes, adsorptive processes and their conjunction in the treatment for the dye methylene blue and remazol golden yellow RNL used in textile industry. The treatment of a solution 10mg.L⁻¹ of each dye was evaluated by ultraviolet-visible spectroscopy for dyes by analytical curves with accuracy and linearity evaluated, with variance coefficient lesser than 5% and correlation coefficient above 0.90.For preliminary tests the following treatments were applied: UVc/TiO₂suspension, UVc/TiO₂supported, UVc/H₂O₂/TiO₂suspension, UVc/H₂O₂/TiO₂supported; UVc/H₂O₂ and UVc all for 360 minutes. The best degradation systems were UVc/H₂O₂/TiO₂suspension(100%) and UVc/H2O₂/TiO₂supported(93,15%). The best experiment conditions were determined by experimental design 2³ with center point in triplicate, for the variables time, H₂O₂ and TiO₂ for the system UVc/H₂O₂/TiO₂supported. All the principal and interaction effects were statistically significant. The kinetic study was carried out on the best condition and evidenced an adjustment of 0.97174 for the linear regression coefficient and 0.02898 for the experimental data variance.The adsorptive process using lemon peel was initially evaluated by the point of zero charge determination, by the pH study and by the adsorbent dosage, wherein the activated lemon peel presented pHpcz equals to 4.5, best adsorptive capability in pH 2 and less mass for 1.2 g.L⁻¹ by the dosage study. The adsorption kinetic for the dyes methylene blue and remazol golden yellow displayed that binary systems reached the equilibrium in lesser time, both in 45 minutes. The single component systems in batch reached it in 90 and 120 minutes, respectively. For recycle systems, the equilibrium was achieved in 120 and 160 minutes for the multicomponent solution. In respect of the adjustments of pseudo first order and pseudo second order kinetic models, only the remazol golden yellow single component system showed best adjustment for pseudo second order, the other systems presented statistical similarity for both models. The combined study was carried out in 150 minutes, in which the 75 initial minutes were for POA, followed by adsorption and was 50% more efficient, with total degradation in 105 minutes, comparing to the other two processes total degradation times. For aromatic compounds, for 150 minutes of combined process, there was a degradation/ removal of 90.42%, what is 15.36% higher than the one for POA (75.06%) and statistical equal to adsorption (89,96%), both after completed 360 minutes.

FACEPE As indústrias têxteis são fonte de desenvolvimento econômico no Nordeste brasileiro, principalmente no agreste pernambucano. O lançamento de efluentes coloridos leva ao desequilíbrio ecológico dos corpos hídricos, sendo necessária a aplicação de processos avançados no tratamento de efluentes. Os processos oxidativos avançados constituem tecnologias eficientes para degradação de corantes reativos. A fotocatálise e o foto-Fenton heterogêneo possibilitam a recuperação do catalisador para sua reutilização, e por ser possível o emprego de luz solar. Compostos de óxidos de ferro e titânio apresentam boas características para aplicação em reações fotocatalíticas ativadas por luz solar, pois aliam a elevada eficiência do TiO2 com o baixo bandgap do óxido de ferro. O objetivo deste trabalho foi sintetizar e caracterizar catalisadores de óxidos de ferro e titânio utilizando o método Pechini modificado para degradação do corante Preto Reativo 5 utilizando processos oxidativos avançados, sob luz solar simulada. Os catalisadores foram sintetizados nas proporções mássicas 60:40 e 80:20 de α–Fe₂O₃/TiO₂, sendo chamados 60Fe/Ti e 80Fe/Ti, respectivamente. Os precursores catalíticos foram calcinados nas temperaturas de 500, 600 e 700 °C, codificados da seguinte forma: 60Fe/Ti–1 e 80Fe/Ti–1, calcinados a 500 °C; 60Fe/Ti–2 e 80Fe/Ti–2, calcinados a 600 °C; 60Fe/Ti–3 e 80Fe/Ti–3, calcinados a 700 °C. Foi realizada caracterização estrutural, textural, morfológica e óptica dos materiais e as amostras 60Fe/Ti–1 e 80Fe/Ti–1 apresentaram propriedades catalíticas promissoras, com fases da α–Fe₂O₃, do TiO₂ anatase e do Fe₃O₄, elevadas áreas superficiais específicas e valores de bandgap favoráveis para as trocas eletrônicas. Os seis catalisadores foram aplicados para fotocatálise e foto-Fenton heterogêneo na degradação do corante e o catalisador 60Fe/Ti–1 apresentou o melhor desempenho. O planeamento experimental 2³ foi realizado e foram estabelecidas as melhores condições de reação: [catalisador] = 0,40 g L⁻¹, [H₂O₂] = 12 mM, [RB5] = 10 mg L⁻¹, pH 2,5 e vazão de ar de 0,5 L min⁻¹, atingindo 100% de eficiência na degradação do corante. A cinética da reação de degradação do corante foi avaliada utilizando o método das velocidades iniciais, por meio da variação da concentração inicial de corante e de catalisador. Os dados experimentais obtidos nas curvas cinéticas foram ajustados no modelo de equação de Langmuir-Hinshelwood. O catalisador 60Fe/Ti–1 teve sua estabilidade química avaliada por meio de testes de reuso, onde foram feitos 4 ciclos consecutivos e foi observada perda de apenas 10% na eficiência de degradação do corante ao final do quarto ciclo. O mecanismo de reação proposto foi elaborado com base no estudo cinético da variação dos parâmetros de reação e através da adição de sequestrantes de radicais •OH e da lacuna (h⁺), onde foi observado que as duas espécies têm grande importância na degradação do corante. A toxicidade do efluente tratado também foi avaliada utilizado sementes de alface (Lactuca sativa), no qual foi observado que mesmo após a completa degradação do corante, o efluente tratado apresentou caráter tóxico. Textile industries are a source of economic development in the Brazilian Northeast, especially in rural Pernambuco region. However, the release of colored effluents leads to ecological imbalance of water bodies, requiring the application of advanced oxidative processes of wastewater treatment. Advanced Oxidative Processes are efficient technologies for the degradation of reactive dyes through the generation of hydroxyl radicals. Photocatalysis and heterogeneous photo-Fenton have a prominent position because they are processes that allow the recovery of the catalyst for reuse, and because it is possible to use sunlight in order to make the process more sustainable. Iron oxide and titanium compounds have good properties for application in photocatalytic reactions activated by sunlight, because they combine the high TiO2 efficiency with the low bandgap energy of iron oxide producing promising catalysts. Thus, the objective of this work was to synthesize and characterize catalysts of iron and titanium oxides by modified Pechini method route for degradation of commercial Reactive Black 5 using heterogeneous photo-Fenton under simulated sunlight. Catalysts were synthesized with 60:40 and 80:20 mass proportions of α–Fe₂O₃/TiO₂, called 60Fe/Ti and 80Fe/Ti, respectively. The catalytic precursors were calcined at the temperatures 500, 600 and 700 °C, named as follows: 60Fe/Ti–1 and 80Fe/Ti–1, calcined at 500 °C; 60Fe/Ti–2 and 80Fe/Ti–2, calcined at 600 °C; 60Fe/Ti–3 and 80Fe/Ti–3, calcined at 700 °C. Structural, textural, morphological and optical characterization of materials was made and the 60Fe/Ti–1 and 80Fe/Ti-1 samples had the most promising catalytic properties, with α–Fe₂O₃, TiO₂ anatase and Fe₃O₄ phases, high specific surface areas and bandgap values favorable for electronic exchanges. The catalysts were applied in photocatalysis and photo-Fenton heterogeneous for degradation of the textile dye. The 60Fe/Ti–1 catalyst showed the best performance and was selected for design of experiments 2³, which the best conditions were established in [catalyst] = 0,40 g L⁻¹, [H₂O₂] = 12 mM, [RB5] = 10 mg L⁻¹, pH 2,5 and air flow of 0,5 L min⁻¹, with 100% efficiency. The kinetic study was study using the initial velocity method, varying the initial concentration of dye and catalyst. The experimental data obtained in the kinetic curves were adjusted in the Langmuir-Hinshelwood equation model. The 60Fe/Ti–1 catalyst had its chemical stability evaluated with reuse tests, where 4 consecutive cycles were made and a loss of only 10% in the degradation efficiency of the dye at the end of the fourth cycle was observed. The proposed reaction mechanism was elaborated based on the kinetic study and through the addition of •OH radicals and vacancy (h⁺), where it was observed that the two species have great importance in the degradation of the dye. The toxicity of the treated effluent was also evaluated through a phytotoxicity test using lettuce seeds (Lactuca sativa), in which it was observed that even after the complete degradation of the dye, the treated effluent was toxic to lettuce seeds.

CAPES O açúcar oriundo da biomassa lignocelulósica é uma das alternativas mais promissoras para a produção de bioprodutos (etanol, xilitol e arabitol). A hidrólise da biomassa antes do ataque biológico é um passo essencial para aumentar sua acessibilidade e biodegradabilidade. Entretanto, alguns compostos indesejáveis, como o furfural são formados. Esses compostos promovem a inibição do crescimento microbiano e afetam o processo de fermentação. A fim de eliminar essa inibição, o hidrolisado ácido de bagaço de sisal foi destoxificado utilizando, como adsorvente, carvão ativado obtido a partir de resíduos do processo de gaseificação do endocarpo de açaí. Para obtenção do adsorvente, o endocarpo de açaí foi gaseificado obtendo o carvão vegetal, que logo em seguida foi submetido ao processo de ativação química com NaOH. As modificações químicas sofridas pelo material foram determinadas por difração de raios-X (DRX), área superficial (BET), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), microscopia de varredura eletrônica (MEV) e pH do ponto de carga zero (pHPCZ). Avaliou-se a influência de parâmetros importantes no processo de adsorção como velocidade de agitação e relação massa de adsorvente por volume de solução. Com base nos resultados obtidos foram realizados estudos cinéticos e de equilíbrio de adsorção. Por fim, a validação dos experimentos de adsorção foi realizada em licor hidrolisado ácido do bagaço de sisal e os ensaios fermentativos foram realizados utilizando-se a levedura Saccharomyces cerevisiae. Após o processo de ativação, foi observado um aumento na área superficial, fato comprovado pela formação da estrutura porosa observada nas imagens de MEV. Os difratogramas de raios-X apresentaram características de estruturas predominantemente amorfas. Na análise termogravimétrica foi observada que o carvão ativado apresentou maior estabilidade térmica. Pela análise de FT-IR, em ambos os carvões foi possível identificar picos referentes a grupos hidroxilas, carboxílicos e ésteres. A superfície do carvão passou a apresentar caráter básico com pHPCZ igual a 9,46.Os estudos de adsorção apresentaram capacidade máxima de remoção de furfural com velocidade de agitação de 200 e relação massa de adsorvente por volume de solução de 7 g.L⁻¹.O tempo de equilíbrio adsorvente-adsorvato foi atingido em 90 min, além disto, os dados seguiram um modelo cinético de pseudo-seunda ordem. Nos estudos de equilíbrio, o modelo que apresentou melhor ajuste foi o de Sips, apresentando uma capacidade máxima de adsorção de 48,016 mg.g⁻ ¹. De acordo com os resultados da destoxificação, o carvão ativado do endocarpo de açaí conseguiu remover 52% de furfural, 100% de HMF e 40,4% de ácido acético com perda moderada de açúcares (17%). Durante a fermentação a levedura atingiu concentração máxima de células em 96 horas de fermentação para ambas os licores antes e após a destoxificação, em que foi possível observar uma concentração máxima celular de 23,57 g.L⁻¹ e 28,07 g.L⁻¹, respectivamente. Os resultados demonstraram que o adsorvente utilizado apresenta potencial para remoção de furfural e demais inibidores da fermentação. The sugar produced from lignocellulosic biomass is one of the most promising alternatives for the production of bioproducts (ethanol, xylitol and arabitol). The hydrolysis of biomass before biological attack is an essential step to increase the accessibility and biodegradability of lignocellulose. However, some undesirable compounds, such as furfural, are formed. These compounds promote inhibition of microbial growth and affect the process of fermentation. In order to remove the inhibition, the acid hydrolyzate of sisal bagasse was detoxified using activated charcoal, obtained from the gasification process of acai endocarp, as an adsorbent in the detoxification of the hydrolyzate liquor of sisal bagasse. The acai endocarp was used to obtain biocharcoal, which later was subjected to the process of chemical activation with NaOH. The chemical modifications suffered by the material were determined by X-ray diffraction (XRD), surface area (BET), thermogravimetric analysis (TGA), infrared spectroscopy in the region (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM) and pH at point of zero charge (pHPZC). The influence of important parameters in the adsorption process, such as agitation speed and adsorbent mass per solution volume ratio was evaluated. Based on the results, kinetic and adsorption equilibrium studies were carried out. Finally, validation of adsorption experiments was performed on acid hydrolysates of sisal bagasse and fermentation assays were carried out utilizing Saccharomyces cerevisiae yeast. After the activation process, it was observed an increase in the surface area, a fact demonstrated by the formation of a porous structure observed in the images from SEM. The x-ray diffractograms showed characteristics of predominantly amorphous structures. In the thermogravimetric analysis, it was only observed a loss of mass and more thermal stability to the activated charcoal. By FT-IR analysis, it was possible to identify peaks related to hydroxyl, carboxylic, and ester groups in both charcoals. The surface of the charcoal began to show basic character with pHPZC 9.46. Adsorption studies showed maximum removal of furfural with shaking speed of 200 rpm and adsorbent mass per solution volume ratio of 7 g.L ⁻¹. The time of adsorbent-adsorbate balance was reached in 90 minutes. In addition to that, the data followed a kinetic model of pseudo-second order. In the equilibrium studies, the model that presented best fit was the Sips model, showing a maximum adsorption capacity of 48.016 mg.g ⁻¹. According to the results of the detoxification, the activated carbon made from acai endocarp was able to remove 52% of furfural, 100% of HMF and 40.4% of acetic acid with a moderate loss of sugars (17%). During fermentation, the yeast attained maximum concentration of cells in 96 hours of fermentation for both liquors before and after detoxification, in which it was possible to observe a maximum cell concentration 23.57 g.L ⁻¹ and 28.07 g.L ⁻¹, respectively. The results showed that the adsorbent used presents potential for removing furfural and other fermentation inhibitors.

CAPES Realizou-se um estudo de simulação e otimização, via planejamento fatorial, do processo de absorção para purificação do etanol e do processo integrado de absorção e destilação reativa para produção de biodiesel. Os softwares utilizados foram o Aspen Plus® e o Statistica® e os modelos termodinâmicos especificados no Aspen Plus® foram o NRTL para a purificação do etanol e o UNIFAC-Do para a produção de biodiesel. O solvente utilizado no estudo de absorção foi o glicerol, devido a sua obtenção como coproduto na reação de transesterificação. As correntes de alimentação da coluna de absorção foram etanol/água a 88%, 93,8% e 99,1% (m/m). A variável controlada fração mássica de etanol foi avaliada em função do número de pratos da coluna, da razão mássica solvente/corrente de alimentação e da temperatura do solvente (ºC). Além disso, realizou-se a validação do estudo de absorção através de teste estatístico t-Student ao nível de 95%. Na simulação do processo de produção de biodiesel avaliou-se a conversão do óleo em função da razão molar etanol/óleo, tempo de residência (min/prato teórico), razão de refluxo do etanol e número de pratos teóricos. A otimização dos processos foi realizada através de uma abordagem multivariada. Os resultados indicaram que, dentro da faixa de variação do solvente estudada entre 20-150kg/h, foi possível obter etanol com pureza acima de 99,9% (m/m) com as correntes de alimentação de etanol a 93,8% e 99,1% (m/m). As condições ótimas de operação do processo de absorção incluíram a vazão de glicerol de 150kg/h na temperatura de 27ºC e uma coluna de 6 pratos teóricos para as correntes de alimentação de etanol a 88% e 93,8% (m/m). No processo com corrente de alimentação de etanol a 99,1% (m/m) a vazão ótima de glicerol foi de 100kg/h. No estudo do processo de produção de biodiesel etílico via destilação reativa as condições ótimas incluíram razão molar etanol/óleo igual a 12, 6 pratos teóricos, razão de refluxo total do etanol e tempo de residência/prato teórico de 8min. Nesta condição a conversão de óleo foi acima de 99%. O processo integrado e otimizado de absorção e destilação reativa se mostrou eficaz na obtenção de etanol anidro com pureza acima de 99,9% (m/m), conversão de óleo acima de 99% e rendimento de biodiesel de 98%. Ele foi proposto como uma inovação tecnológica, capaz de ser implementado em um único equipamento de processo, ou seja, em uma única coluna. A simulation and optimization study was carried out, based on factorial design, to evaluate the ethanol purification by absorption and the integrated process of absorption and reactive distillation for biodiesel production. The Aspen Plus® and Statistic® software were used as computational tools and the specified thermodynamic models in Aspen Plus® were NRTL for ethanol purification and UNIFAC-Do for biodiesel production. Glycerol was used as solvent in the absorption column due to the fact it is a byproduct of the transesterification reaction. Different ethanol/water mixtures of 88%, 93.8% and 99.1%(m/m) were used as feed streams of the absorption column. The controlled variable ethanol mass fraction was evaluated in terms of the number of theoretical plates, the solvent/feed stream mass ratio and the solvent temperature (ºC). It was also carried out a 95% t-Student statistic test in order to validate the absorption study. In the simulation of biodiesel production, the oil conversion was evaluated in terms of the ethanol/oil molar ratio, the residence time (min/theoretical plate), the ethanol reflux ratio and the number of theoretical plates. The optimal operating condition of the processes were obtained based on a multivariate analysis. Results indicated that within the range of solvent variation, which was between 20-150 kg/h, it was possible to obtain a product of ethanol above 99.9% (m/m) for ethanol feed streams of 93,8% and 99,1% (m/m). The optimal operating condition of absorption process included a glycerol flow rate of 150kg/hr at a temperature of 27°C and a 6 stage column for ethanol feed streams of 88% and 93,8% (m/m) and a glycerol flow rate of 100kg/h for an ethanol feed stream of 99,1% (m/m). The optimal condition of the ethylic biodiesel production study by reactive distillation included an ethanol/oil molar ratio of 12, 6 theoretical plates, total ethanol reflux ratio and a residence time of 8 min/theoretical plate. This condition resulted in an oil conversion above 99%. The integrated and optimized absorption and reactive distillation process showed to be efficient in order to obtain anhydrous ethanol above 99,9% (m/m), oil conversion above 99% and a biodiesel yield of 98%. It was proposed as a technological innovation capable of being implemented in a single process equipment, which is a single column.

O objetivo desse trabalho refere-se ao desenvolvimento de um modelo matemático capaz de representar, via modelagem determinística, a simulação do comportamento dinâmico de reatores catalíticos de leito fluidizado trifásicos. Para alcançar uma representação realista do sistema, são utilizados modelos dinâmicos detalhados, que consistem de equações dos balanços de massa dos componentes das fases líquida e gasosa. São aplicadas condições isotérmicas, com uma abordagem de sistemas heterogêneos que incluem as resistências às transferências de massa nas interfaces gás-líquido e líquido-sólido e nas partículas do catalisador. Para garantir condições isotérmicas, predições de manutenção da temperatura são obtidas via balanço térmico considerando as trocas térmicas entre um sistema de aquecimento com o fluido refrigerante. Tendo em vista o caráter preditivo do modelo, são utilizadas propriedades físico-químicas e coeficientes de transferência de massa. Viabiliza-se a descrição do processo de oxidação da lignina com base no comportamento cinético de suas principais etapas quantificadas por Sales. Os modelos devem permitir a simulação do comportamento dinâmico do reator frente as mudanças de seus parâmetros operacionais objetivando a avaliação da conversão da lignina e dos rendimentos e seletividades dos produtos químicos (aldeídos aromáticos) e ácidos orgânicos obtidos pela oxidação úmida da lignina. Em decorrência deste conhecimento será possível o desenvolvimento de uma estratégia de controle sob condições de operacionais otimizadas. Constatando-se que o consumo da lignina ocorre para produzir aldeídos e com promoção de seus consumos consecutivos são avaliadas suas produções pelas cinéticas das correspondentes etapas consecutivas, indicando-se para vanilina (V), siringaldeido (S) e p-hidroxibenzaldeido (P) as seletividades (Sp) de produção a 393 K estabelecidas na seguinte ordem SpV = 43,9 > SpS = 36,4 > SpP = 7,8. O reator trifásico de leito fluidizado tendo o comprimento L =1m e diâmetro D = 10cm opera envolvendo vazões de 8-12 L/h do líquido, 5-10 L/h de gás e 25g de catalisador. Foi predito pelas soluções do modelo matemático que a operação atingiu estado estacionário após 5h com a lignina 96% convertida promovendo rendimentos em aldeídos de 69,4%, sendo 9,7% para vanilina, 26% para p-hidroxibenzaldeído e 33,7% para o siringaldeído. The aim of this work is the development of a mathematical model able to represent, via deterministic modeling, the simulation of the dynamic behavior of three-phase fluidized bed catalytic reactors. To achieve a realistic representation of the system, detailed dynamic models are used, which consist of mass balance equations of the liquid and gas phase components. Isothermal conditions are applied, with a heterogeneous systems approach that includes mass transfer resistances at gas-liquid and liquid-solid interfaces and catalyst particles. To ensure isothermal conditions, temperature maintenance predictions are obtained via thermal balance considering the thermal exchanges between a heating system and the refrigerant. Given the predictive character of the model, physicochemical properties and mass transfer coefficients are used. The description of the lignin oxidation process is made possible based on the kinetic behavior of its main steps quantified by Sales. The models should allow the simulation of the reactor dynamic behavior against the changes of its operational parameters aiming at the evaluation of lignin conversion and yields and selectivities of chemicals (aromatic aldehydes) and organic acids obtained by wet oxidation of lignin. As a result of this knowledge it will be possible to develop a control strategy under optimized operating conditions. Noting that the consumption of lignin occurs to produce aldehydes and with promotion of their consecutive consumptions, their production is evaluated by the kinetics of the corresponding consecutive steps, indicating for vanillin (V), syringaldehyde (S) and p-hydroxybenzaldehyde (P) the 393 K production selectivities (Sp) established in the following order SpV = 43,9> SpS = 36,4> SpP = 7,8. The three-phase fluidized bed reactor having length L = 1m and diameter D = 10cm operates involving flow rates of 8-12 L / hr of liquid, 5-10 L / hr of gas and 25g of catalyst. It was predicted by the mathematical model solutions that the operation reached steady state after 5h with 96% lignin converted promoting aldehyde yields of 69.4%, with 9.7% for vanillin, 26% for p-hydroxybenzaldehyde and 33.7% for syringaldehyde.

CAPES A presença de ácidos naftênicos (AN) no querosene de aviação (QAV) é prejudicial para o setor de aviação devido a estes compostos serem corrosivos. Neste intuito, processos adsortivos vêm sendo estudados com o propósito de remover AN do petróleo ou de seus derivados. Desta forma, este trabalho propôs a utilização de carvões ativados preparados a partir de resíduos agroindustriais como adsorventes para remoção de AN em mistura modelo de QAV. Os carvões da casca de amendoim e do sabugo de milho foram preparados em atmosfera de N₂ na vazão de 100 mL·min⁻¹ a 873 K por 60 minutos, para ativação o fluxo de N₂ foi substituído por CO₂ permanecendo nas mesmas condições. Foram realizados planejamentos fatoriais 2² com ponto central em triplicata para avaliar a influência da granulometria (mm) e da velocidade de agitação (rpm) sobre a capacidade adsortiva q (mg·g⁻¹) e para selecionar o adsorvente. A série da casca de amendoim foi caracterizada por pH do ponto de carga zero (pHpcz), caracterização estrutural, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TG) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Com base nos resultados dos planejamentos foram realizados estudos cinéticos, de equilíbrio e termodinâmicos. O estudo em leito fixo foi realizado para avaliar a influência da vazão, da concentração inicial do AN e da regeneração do leito através de ciclos de adsorção/dessorção do AN. No planejamento fatorial, a maior q foi obtida para o carvão ativado da casca de amendoim nos níveis granulometria

O crescimento da população mundial urbana associado ao novo estilo de vida adotado pela sociedade com o advento da quarta revolução industrial está criando um cenário de aumento de consumo de energia elétrica no mundo todo. Estas novas condições em que sociedade estará submetida num futuro próximo devem ser tratadas com atenção e medidas para preservar o meio-ambiente precisam ser implementadas o quanto antes para mitigar os impactos da geração de energia. As usinas termelétricas que utilizam o gás natural como sua fonte primária para geração de energia elétrica possuem um papel fundamental na matriz de energia elétrica, uma vez que o gás natural é o combustível fóssil com maior previsão de crescimento devido às novas reservas que estão sendo descobertas, tanto de gás natural convencional, quanto do não-convencional. As restrições ambientais cada vez mais severas requerem a modernização e adequação dos processos existentes, de modo que as indústrias serão obrigadas a reduzirem as emissões atmosféricas e serem mais eficientes na sua operação. Neste contexto, as termelétricas que operam com o processo de oxi-combustão emergem como uma alternativa para a redução das emissões atmosféricas devido ao fato da facilidade de capturar o CO2 ao término de seu processo. Foram realizadas simulações para duas configurações de termelétricas. No caso 1, foi simulada uma termelétrica a gás natural operando em ciclo combinado e oxi-combustão, onde foi verificado que a corrente oriunda da turbina a gás continha 65,9% de água e 33,9% de CO2, os quais foram separados de forma simples utilizando um vaso de knock-out e gerando uma corrente de CO2 com uma fração molar de 98,2%, classificando-o como adequado para o transporte e armazenamento segundo especificação europeia. No caso 2, foi simulada uma termelétrica a gás natural operando em ciclo combinado, porém utilizando ar para realizar a combustão. Como resultado da combustão, foi gerada uma corrente composta por N2 (74,7%), H2O (15,7%), CO2 (8,1%) e O2 (1,4%), que após passar pelo mesmo processo de separação gerou uma corrente gasosa contendo 9,5% de CO2 e 87,7% de N2, valor este que inviabiliza a compressão direta do CO2. Além disso, a vazão de oxigênio no caso 1 é igual a 163,35 ton/h e a vazão de ar no caso 2 é igual a 845,9 ton/h, impactando diretamente no consumo de energia do compressor, de modo que no caso 1 o consumo de energia no compressor foi cerca de 18% do total produzido na TG, enquanto que no caso 2 o consumo de energia foi cerca de 67% do total produzido na TG. Não obstante, a produção de potência líquida para o caso oxi-combustão foi 30% superior quando comparada com a simulação do caso que a combustão foi realizada com ar, evidenciando que o processo oxi-combustão é viável tanto do ponto de vista energético, quanto ambiental. Além disso, foi criado um sistema web para adquirir e disponibilizar os dados dos principais equipamentos para promover o monitoramento em tempo real. The urban world population growth associated with the new lifestyle adopted by society advent of the fourth industrial revolution is creating a scenario of increased consumption of electric energy worldwide. These new conditions in which society will be subject in the near future must be treated with attention and actions to preserve the environment need to be implemented as soon as possible in order to mitigate the impacts energy production. Power plants that use natural gas as their primary source for power generation play a key role in the electric power matrix, since natural gas is the fossil fuel with the highest growth forecast due to new reserves being discovered, both conventional and non-conventional natural gas. Increasingly stringent environmental constraints require the modernization and adaptation of existing processes, so that industries will be forced to reduce atmospheric emissions and be more efficient in their operation. In this context, the power plants that operate with the oxy-combustion process emerge as an alternative to the reduction of the atmospheric emissions due to the fact of the capture of the CO2 at the end of its process is very simple. Simulations were performed for two thermoelectric configurations. In case 1, a natural gas power plant operating in combined cycle and oxy-combustion was simulated. It was verified that material stream from the gas turbine contained 65.9% of water and 33.9% of CO2, which were separated in a simple way using a knock-out drum, generating a CO2 stream with a molar fraction of 98.2%, classifying it as suitable for transport and storage according to European specification. In case 2, a natural gas power plant operating in combined cycle was simulated, but using air to carry out the combustion. As a result of the combustion, a material stream composed of N2 (74.7%), H2O (15.7%), CO2 (8.1%) and O2 (1.4%) was generated. The same process separation used in case 1 was applied in case 2 and the gas stream contained 9.5% of CO2 and 87.7% of N2, making direct CO2 compression impossible. In addition, the oxygen flow in case 1 equals 163.35 ton / h and the air flow in case 2 equals 845.9 ton / h, directly impacting in the compressor energy consumption. Then in case 1 the energy consumption in the compressor was about 18% of the total produced in the TG, while in case 2 the energy consumption was about 67% of the total produced in the TG. Nevertheless, the net power production for the oxy-combustion case was 30% higher when compared to the simulation of the case that the combustion was carried out with air, evidencing that the oxy-combustion process is feasible both from the energetic and environmental point of view. In addition, a web system was created in order to acquire and make the data from the main equipment available to promote real-time monitoring.

CAPES Nesta tese pretende-se transformar a glicerina obtida do processo do biodiesel, em ácidos orgânicos com alto valor agregado, e tornar a produção do biodiesel economicamente viável. A reação de oxidação do glicerol coproduto do biodiesel foi conduzida em um reator de leito de lama com volume nominal de 250mL, em regime de semi-batelada operando em solução aquosa alcalina (pH=12) e concentração inicial de glicerol 100 g/L e massa de catalisador de 2,5g, razão molar [NaOH]/[Glicerol] de 1,2 e variando à temperatura entre 40ºC e 70ºC em um sistema pressurizado e sob agitação magnética. O oxigênio foi borbulhado no meio reacional a uma vazão de 150 mL/min, e sendo monitorado com auxílio de um rotâmetro enquanto que a pressão de trabalho foi variada entre 1bar, 6 bar e 10 bar e acompanhada por um transdutor de pressão. O trabalho buscou analisar o efeito da pressão, do teor de paládio incorporado ao suporte catalítico, influência da temperatura no catalisador bimetálico, influência das fases metálicas (cobre e do níquel) incorporadas aos catalisadores de platina e a influência da razão molar na tentativa de aperfeiçoar o andamento da reação, de forma que, alcançassem alta conversão e melhores seletividades em ácido glicérico. Também realizou-se as preparações dos catalisadores monometálicos de platina (1% e 5%) e bimetálicos Cu (10%) –Pd(1%)/C e Ni(10%)- Pt(1%)/C, bem como, as caracterizações (análise termogravimétrica, análise temperatura programada, análise imediata) para o suporte catalítico e absorção atômica para o catalisador Cu(10%)-Pd(1%)/C. Verificou-se que o método de impregnação úmida usada na preparação dos catalisadores garantiu uma boa conversão do glicerol (86%) e o uso do catalisador Cu (10%)-Pd (1%)/C na temperatura de 70ºC garantiu uma seletividade de 93% de ácido glicérico. Também foi observado que essa alta seletividade foi alcançada por meio da adição de cobre ao catalisador de paládio Pd (1%)/C. Também pode ser visto, que a razão molar [NaOH]/Glicerol de 1,2 manteve o pH do meio mais estável e garantiu o avanço da reação oxidativa, mesmo operando com 1 bar. Já variando a pressão de 6 bar para 10 bar fazendo uso do catalisador monometálico Pd (1%)/C, pode-se observar uma diminuição na seletividade do ácido glicérico e o aparecimento de reações consecutivas. A partir dos resultados obtidos do catalisador Cu (10%)-Pd (1%)/C foi proposta uma modelagem cinética levando em consideração a hipótese de Langmuir-Hinshelwood. This thesis intends to transform the glycerin obtained from the biodiesel process into organic acids with high added value, and make biodiesel production economically viable. The oxidation reaction of the glycerol co-product of the biodiesel was conducted in a slurry bed reactor with a nominal volume of 250mL, in a semi-batch system operating in aqueous alkaline solution (pH = 12) and initial access of glycerol 100g / L and mass of 2.5 g catalyst, [NaOH] / [Glycerol] molar ratio of 1.2 and varying at a temperature between 40 ° C and 70 ° C in a pressurized system under magnetic stirring. The liquid was reacted with a pressure of 150 mL / min and monitored with the aid of a rotameter while the working pressure was varied between 1 bar, 6 bar and 10 bar and accompanied by a pressure transducer. The work sought the effect of pressure from the palladium theoretical to the catalytic support, the influence of the temperature on the bimetallic catalyst, the influence of the metallic phases (copper and nickel) is incorporated into the platinum catalysts and the molar ratio force in the attempt to perfect the process of reaction, so that is achieved, the high frequency and the best practices of glycolic acid. Also prepared as monometallic catalyst preparations of platinum (1% and 5%) and bimetallic Cu (10%) -Pd (1%) / C and Ni (10%) - Pt (1%) / C, as well as characterizations (thermal analysis, medium temperature analysis, immediate analysis) for the thermal catalyst and the atomic absorption for the Cu (10%) - Pd (1%) / C catalyst. It was found that the impregnation method is used in the preparation of catalysts ensure a good glycerol conversion (86%) and the use of the Cu (10%) - Pd (1%) / C catalyst at a temperature of 70 ° C ensured a selectivity of 93% of glyceric acid. The cataloging index of palladium (1%) / C. In addition, the glycerol of 1.2 kept the pH of the medium more stable and guaranteed oxidative oxidation, even when operating at 1 bar. Already varying the pressure from 6 bar to 10 bar using the monodalic catalyst Pd (1%) / C, can be a pressure on the selectivity of the glycolic acid and the appearance of consecutive reactions. From the results obtained from the Cu (10%) - Pd (1%) / C catalyst, a kinetic modeling was proposed, taking into account a Langmuir-Hinshelwood hypothesis.

As baterias eletroquímicas são dispositivos que convertem energia química em energia elétrica, sob forma de energia contínua, quando no processo de descarga. Este trabalho se limita a abordar as baterias de chumbo-ácido, que são recarregáveis e, por ser duráveis, são escolhidas para uso em automóveis. Este tipo de bateria, utiliza o chumbo (Pb) e dióxido de chumbo (PbO₂) imersos em uma solução de ácido sulfúrico. As impurezas contidas no eletrólito e no ácido sulfúrico concentrado interagem com o meio através de adsorção, reações de troca catiônica e por complexação. Os adsorventes utilizados, neste trabalho, foram: a argila (Esmectita Verde) e/ou carvão ativado. A solução de bateria com seu tempo de vida esgotado, foi analisada quantificando os metais pesados e o pH. Os metais escolhidos foram: cromo (Cr), níquel (Ni), chumbo (Pb) e o zinco (Zn). Foi preparada uma solução de bateria (chumbo-ácido) “sintética”, contendo um, a combinação de dois, a combinação com três e/ou quatro eletrólitos, simulando a existente nas baterias. Foram construídas as isotermas da cinética de adsorção na T=25ºC e nos pH’s 2,3; 2,4 e 2,5. Enquanto que, no equilíbrio, a isoterma de adsorção foi construída no pH=2,4 e T=25ºC. Estes dados, foram representados graficamente através da relação q (mg.g⁻¹) vs t (min.). Procedeu-se à avaliação de sistemas de adsorção monocomponente e multicomponentes, em regime batelada, considerando as abordagens de equilíbrio do carvão ativado, o qual foi escolhido por apresentar uma boa adsorção dos metais e ser economicamente mais favorável. Os metais pesados foram quantificados por Espectrofotômetro de Absorção Atômica. Os resultados experimentais ajustaram-se bem ao modelo de equilíbrio combinado de Langmuir-Freundlich. Constatou-se que a relação Ni/Zn no sistema monocomponente é 0,98 passando para 0,99 para o sistema multicomponente, revelando que as afinidades de ambos os metais pelo carvão ativado é muito semelhante. Além disso, a afinidade em ordem decrescente, no sistema multicomponente (Cr, Ni, Pb e Zn), pelo carvão é: Pb(67,81%) > Cr (21,18%) > Zn (5,62%) > Ni (5,39%). Entretanto, os processos de adsorção multicomponentes são complexos, porque são afetados por vários fatores, assim sendo, mais estudos são necessários para melhor avaliá-los. Electrochemical batteries are devices that convert chemical energy into electrical energy, in the form of continuous energy, during the discharge process. This work is limited to addressing lead acid batteries, which are rechargeable and, because they are durable, are chosen for use in automobiles. This type of battery uses lead (Pb) and lead dioxide (PbO₂) immersed in a solution of sulfuric acid. The impurities contained in the electrolyte and the concentrated sulfuric acid interacts with the medium through adsorption, cation exchange reactions and by complexation. The adsorbents used in this work were: clay (Green Smectite) and/or activated carbon. The battery solution with its exhausted life time was analyzed by quantifying the heavy metals and pH. The chosen metals were: chromium (Cr), nickel (Ni), lead (Pb) and zinc (Zn). A "synthetic" (lead-acid) battery solution was prepared, containing one, the combination of two, the combination with three and/or four electrolytes, simulating that in the batteries. The isotherms of adsorption kinetics were constructed at T = 25 ° C and at pH's 2.3, 2.4 and 2.5. At equilibrium, the adsorption isotherm was constructed at pH = 2.4 and T = 25 °C. These data were plotted through the relation q (mg.g⁻¹) vs. t (min). It was evaluated the adsorption systems of one-component and multicomponent batch systems, considering the equilibrium approaches of activated carbon, which was chosen because it presents a good adsorption of the metals and is economically more favorable. The heavy metals were quantified by Atomic Absorption Spectrophotometer. The experimental results fit well with the Langmuir-Freundlich combined equilibrium model. It was found that the Ni/Zn ratio in the one-component system is 0.98 to 0.99 for the multicomponent system, revealing that the affinities of both metals by the activated carbon is very similar. In addition, the affinity in descending order in the multicomponent system (Cr, Ni, Pb and Zn) by coal is: Pb (67.81%) > Cr (21.18%) > Zn (5.62%) > Ni (5.39%). However, multicomponent adsorption processes are complex because they are affected by several factors, so more studies are needed to better evaluate them.

PACHECO FILHO, Jose Geraldo de Andrade, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: PACHECO, Jose Geraldo de Andrade O monitoramento da qualidade da água representa uma etapa fundamental, porém consome muito tempo e recursos e requer análise dos dados complexos com múltiplas variáveis. Neste trabalho foram investigadas técnicas de modelagem empírica baseadas em técnicas estatísticas e de inteligência artificial para inferência e previsão de parâmetros de qualidade de água. Nesse estudo foram utilizados dados de três países diferentes, provenientes de um manancial brasileiro, espanhol e chinês. Os dados temporais formam uma série com dados horários de 179 dias que foram utilizados na forma horária e de médias diárias. Inicialmente, foi realizada análise exploratória, baseada em técnicas de estatísticas multivariadas de Análise de Componentes Principais (ACP) e de Mapas Auto-organizáveis de Kohonen (SOM). Os parâmetros físico-químicos da água foram modelados para inferenciar parâmetros de qualidade, tais como clorofila, Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e cianobactérias, com base em modelos de inteligência artificial de Redes Neurais Artificiais (RNA) do tipo Perceptron Multicamadas (MLP) e Neuro-Fuzzy (NF), e modelos estatísticos do tipo Máquina de Vetores de Suporte (SVM). Em seguida os dados na forma de série temporal do manancial brasileiro foram utilizados numa modelagem para previsão futura em curto período de tempo da concentração de clorofila, com base nos modelos citados assim como as suas conjunções com a Transformada Wavelet (WT). Observou-se através das ACPs que a degradação da qualidade da água do Brasil, China e Espanha foi atribuída à poluição por matéria orgânica e compostos nitrogenados, e consequentemente encontravam-se eutrofizadas, provavelmente devido aos lançamentos de efluentes domésticos nos corpos de água. Na Análise de agrupamento para os três conjuntos de dados, realizada pelas técnicas SOM e ACP, a matriz de distâncias e o mapa de características mostram que os dados de operação normal formam um agrupamento uniforme. O esquema de cores indica que existem pequenos valores de distâncias entre algumas amostras, indicando a possibilidade de uma modelagem preditiva utilizando estes dados. Na estimativa da qualidade de água através dos dados estacionários, a técnica mais eficiente para predição de clorofila foi o modelo NF (r=0,9396 e RMSE = 3,998), para a DBO foram as RNA (r = 0,9349 e RMSE = 0,6720) e para a Cianotoxina foi o SVM (r = 0,99 e RMSE =2,65). Em relação à estratégia híbrida adotada, na qual a WT foi utilizada no pré-tratamento dos dados de entrada dos modelos, foi percebida a influência positiva na previsão da série temporal do Brasil nos três modelos testados para a previsão de teor de clorofila para série diária e horária. Isoladamente, cada modelo apresentou um desempenho diferente, contudo o melhor modelo foi aquele que utilizava RNA com WT, através da Wavelet-mãe Db20, obtendo-se valores maiores de desempenho para treinamento (R²=0,99320 e RMSE=0,85026) e teste (R²=0,99135 e RMSE=2,28134). Portanto, o presente trabalho mostrou que as modelagens em técnicas estatísticas e de inteligência artificial foram eficazes na análise de dados ambientais e podem ser utilizadas para melhoria dos modelos de gestão em caracterização e monitoramento da qualidade da água. Monitoring water quality is a critical step, but it consumes a lot of time and resources and requires complex data analysis with multiple variables. This work investigated empirical modeling techniques based on statistical and artificial intelligence techniques for inference and prediction of water quality parameters. In this study we used data from three different countries, coming from a Brazilian, Spanish and Chinese source. The temporal data form a series with hourly data of 179 days that were used in hourly form and daily averages. Initially, an exploratory analysis was performed, based on multivariate statistical techniques of Principal Component Analysis (PCA) and Kohonen's Self-Organizing Maps (SOM). The physico-chemical parameters of the water were modeled for inference of quality parameters, such as chlorophyll, Biochemical Oxygen Demand (BOD) and cyanobacteria, based on Artificial Neural Networks (RNA) models of Multi-layered Perceptron (MLP) and Neuro-Fuzzy (NF), and statistical models of support vector machine (SVM). Then the data in the time series form of the Brazilian source were used in a modeling for a short time future prediction of the chlorophyll concentration, based on the cited models as well as their conjunctions with the Wavelet Transform (WT). It was observed through the ACPs that the degradation of water quality in Brazil, China and Spain was attributed to pollution by organic matter and nitrogenous compounds, and consequently they were eutrophic, probably due to the releases of domestic effluents in the bodies of water. In cluster analysis for the three datasets, performed by the SOM and ACP techniques, the distance matrix and the characteristic map show that the normal operation data form a uniform clustering. The color scheme indicates that there are small distance values between some samples, indicating the possibility of a predictive modeling using this data. The most efficient technique for predicting chlorophyll was the NF model (r = 0.9396 and RMSE = 3,998), for BOD were RNA (r = 0.9349 and RMSE = 0.6720) and for Cyanotoxin was SVM (r = 0.99 and RMSE = 2.65). In relation to the hybrid strategy adopted, in which the WT was used in the pre-treatment of the input data of the models, it was perceived the positive influence in the prediction of the Brazilian time series in the three models tested for the prediction of chlorophyll content for daily series and hourly. Each model presented a different performance, but the best model was the one that used RNA with WT through the Wavelet Db20, obtaining higher performance values for training (R² = 0.99320 and RMSE = 0.85026) and test (R 2 = 0.99135 and RMSE = 2.28134). Therefore, the present work showed that the modeling in statistical techniques and artificial intelligence were effective in the analysis of environmental data and can be used to improve management models in characterization and monitoring of water quality.

Programa de Recursos Humanos em Petróleo e Gás Natural (PRH-28) O ácido acrílico é uma importante matéria-prima para a produção de diversos produtos e tem perspectiva de crescimento da sua demanda em torno de 5% por ano. Porém, a produção de ácido acrílico ainda está ligada diretamente à produção de petróleo. Há uma crescente tendência mundial de substituição de produtos oriundos do petróleo em produtos baseados em fontes renováveis. Logo, a desidratação do ácido lático em ácido acrílico pode ser uma alternativa para a substituição do propeno que é proveniente do petróleo. O objetivo deste trabalho foi à obtenção de ácido acrílico através da desidratação do ácido lático em sistema descontínuo e contínuo. Inicialmente, foram feitos ensaios em reator batelada nas seguintes temperaturas: 280°C (7 Mpa), 300°C (10 Mpa) e 320°C (13 Mpa). Sendo a temperatura de 300°C, a que proporcionou melhor resultado com rendimento em ácido acrílico igual a 24,7%. Nessa temperatura, foram realizados testes com adição de ácido sulfúrico e ácido fosfórico nas concentrações de 5, 10 e 20 mM. A adição do ácido fosfórico foi mais efetiva do que o ácido sulfúrico, onde se observou um aumento da conversão, rendimento em 2,3 – Pentadiona e acetaldeído. Entretanto, ambos os ácidos proporcionaram rendimento inferiores ao rendimento em ácido acrílico em comparação a reação sem adição de ácido. O maior rendimento em ácido acrílico obtido, para a reação com ácido fosfórico, foi igual a 19,7% para concentração igual a 5 mM. A modelagem matemática para a reação em batelada apresentou uma correlação com erro médio igual a 6,8% para a temperatura de 280°C. As caracterizações da hidroxiapatita sintetizada em laboratório usadas como catalisador mostraram que o material sintetizado consistia realmente de hidroxiapatita principalmente devido a composição química mostrada na fluorescência de raios-X e à comparação dos picos do espectro do IV e do difratograma de DRX entre as amostras e a literatura. Em sistema contínuo, foi observada a formação de coque no reator que este pode favorecer a produção de ácido acrílico provavelmente por diminuir a degradação do ácido lático e do ácido acrílico, assim melhorando o rendimento da reação, onde os rendimentos em ácido acrílico com reator sem coque e o reator coqueado foram iguais a 9% e 51%, respectivamente, ambas com vazão do gás de arraste igual a 20 mL.min⁻¹. No estudo do efeito da temperatura na reação, o aumento da temperatura alterou a vazão do gás de arraste ótima para 25 mL.min⁻¹, o teste na temperatura de 380°C apresentou o maior valor de rendimento igual a 25,5%. Um estudo da temperatura de calcinação foi realizado nas temperaturas de 450°C, 550°C e 650°C, onde se observou que o aumento da temperatura de calcinação na hidroxiapatita de cálcio reduz a conversão e o rendimento em ácido acrílico. Em relação ao rendimento em ácido acrílico, as temperaturas de calcinação de 450°C, 550°C e 650°C apresentaram valores iguais a 9%, 6,6% e 6,2%, respectivamente. O sistema de leito fixo possibilita a obtenção de rendimento em ácido acrílico maiores que o rendimento em sistema batelada. Acrylic acid is an important raw material for the production of various products and has a prospect of growing its demand by around 5% per year. However, the production of acrylic acid is still directly linked to the production of oil. There is a growing worldwide trend of replacing petroleum products with products based on renewable sources. Therefore, the dehydration of lactic acid in acrylic acid may be an alternative to the substitution of propene that is derived from petroleum. The objective of this work was to obtain acrylic acid through the dehydration of lactic acid in a continuous and discontinuous system. Initially, testes in batch reactor were carried out at the following temperatures: 280°C (7 MPa), 300°C (10 MPa) and 320°C (13 MPa). The temperature chosen was 300 ° C, which the best result with an yield in acrylic acid of 24,7%. At this temperature, tests were carried out with addition of sulfuric acid and phosphoric acid at concentrations of 5, 10 and 20 mM. The addition of phosphoric acid was more effective than sulfuric acid, where an increase in conversion, 2,3 - Pentadione yield and acetaldehyde was observed. However, both acids provided yields less than the yield of acrylic acid compared to the reaction without addition of acid. The highest yield of acrylic acid obtained for the reaction with phosphoric acid was equal to 19.7% at concentration equal to 5 mM. The mathematical modeling for the batch reaction showed a correlation with mean error of 6,8% for the temperature of 280 ° C. The characterizations of the synthesized hydroxyapatite in laboratory used as catalyst showed that the synthesized material actually consisted of hydroxyapatite due to the chemical composition shown in the X-ray fluorescence and the comparison of the IR spectrum and the X-ray diffraction diffractogram between the samples and literature. In system continuous, the formation of coke in the reactor was observed that it can favor the production of acrylic acid probably by reducing the degradation of lactic acid and acrylic acid, thus improving the yield of the reaction, where the yields of acrylic acid with coke-free reactor and coked reactor were equal to 9% and 51%, respectively, both with drag gas flow of 20 mL.min⁻¹. In the study of the effect of temperature on the reaction, the increase in temperature changed the flow of the optimum drag gas to 25 mL.min⁻¹, the test at 380 ° C showed the highest yield value of 25,5%. A study of the calcination temperature was carried out at temperatures of 450 ° C, 550 ° C and 650 ° C, where it was observed that increasing the calcination temperature in the calcium hydroxyapatite reduces the conversion and the yield in acrylic acid. Regarding the acrylic acid yield, the calcination temperatures of 450 ° C, 550 ° C and 650 ° C presented values equal to 9%, 6,6% and 6,2%, respectively. The fixed bed system makes it possible to obtain an acrylic acid yield higher than the yield in a batch system.

ANP Combustíveis fósseis correspondem a principal matriz energética do planeta, porém sua futura escassez e problemas ambientais e geopolíticos, devem acelerar o processo de mudança para novas matrizes energéticas. Um dos grandes candidatos a substituto é o Hidrogênio, pois apresenta inúmeras vantagens frente aos combustíveis fósseis, como queima limpa e alta capacidade energética. Porém, a produção de hidrogênio sofre com uma grande quantidade de fatores limitantes. Assim, melhorias e novas formas de produção desse combustível estão sendo pesquisadas, visando eliminar restrições. Aliada a produção, aparece a intensificação dos processos, onde ao mesmo tempo que se produz, ocorrem etapas como a destilação, purificação e extração. Assim, os reatores com membrana aparecem como alternativa para desenvolvimento e melhoria do processo de produção de hidrogênio. Dessa forma, o uso de ferramentas que possam facilitar o processo de modelagem torna-se essencial para esse tipo de processo. A fluidodinâmica computacional (CFD) é a parte da engenharia destinada ao desenvolvimento de soluções numéricas de problemas de fenômenos de transporte. A abordagem CFD tem mostrado importantes resultados, oferecendo grande aplicabilidade, e quase não tendo restrições a geometrias e processos complexos, sendo cada vez mais impulsionada pelo avanço de computadores e softwares. O presente trabalho aborda a simulação via CFD de um reator de membrana na reação combinada de Desidroaromatização/Reforma Seca do Metano visando elucidar o comportamento do processo combinado e comparar com os processos individuais. Inicialmente os processos foram simulados de forma individual, a reforma seca do metano que foi validada com os dados experimentais de Silva (2009). Depois a desidroaromatização do metano, que foi validada com estimativas de Larachi et al. (2002), Iliuda et al. (2003) e Cavalcanti Filho (2004). Com as condições de simulação numérica que melhor se adequaram aos resultados, foi realizada a simulação do processo combinado em reator de membrana, onde foi possível determinar concentrações dos principais componentes (H₂, CO, C₆H₆ e C) em função do tempo. A simulação mostrou que no processo combinado podem ser obtidos concentrações de efluentes de H₂ e CO, maiores que obtidas nos processos individuais. Com relação a produção de C₆H₆, houve equivalência com relação ao processo individual. E para as condições analisadas do processo combinado, foram observadas diminuição da concentração de carbono nos efluentes, demonstrando a capacidade do processo combinado reduzir a deposição sobre o catalisador, umas das principais limitações da produção de hidrogênio e outros co-produtos. Fossil fuels are the planet's main energy matrix, but its future shortage and environmental and geopolitical problems must accelerate the process of change to new energy matrices. One of the great candidates for substitute is Hydrogen, because it has many advantages over fossil fuels, such as clean burning and high-energy capacity. However, hydrogen production suffers from a large number of limiting factors. Thus, improvements and new ways of producing this fuel are being researched, aiming at eliminating restrictions. Allied to production, the intensification of processes appears, where at the same time that it takes place, steps of separation, purification, and extraction. Thus, membrane reactors appear as an alternative to the development and improvement of the hydrogen production process. In this way, the use of tools that can facilitate the modeling process becomes essential for this type of process. Computational Fluid Dynamics (CFD) is the part of engineering designed to develop numerical solutions to problems of transport phenomena. The CFD approach has shown important results, offering great applicability, and almost no restrictions on complex geometries and processes, being increasingly driven by the advancement of computers and software. The present work deals with CFD simulation of a membrane reactor in the combined reaction of Dehydroaromatization / Dry Methane Reforming in order to elucidate the behavior of the combined process and to compare with the individual processes. Initially the processes were simulated individually, the dry reform of the methane that was validated with the experimental data of SILVA (2009). After the dehydroaromatization of methane, which did Larachi et al. (2002), Iliuda et al. (2003) and Cavalcanti Filho (2004) validate with estimates. With the numerical simulation conditions that best fit the results, the combined process simulation was performed in membrane reactor, where it was possible to determine concentrations of the main components (H₂, CO, C₆H₆ and C) as a function of time. The simulation showed that in the combined process higher concentrations of H₂ and CO effluents can be obtained than obtained in the individual processes. Regarding the production of C₆H₆, there was an equivalence with respect to the individual process. And for the analyzed conditions of the combined process, a decrease in the carbon concentration in the effluents was observed, demonstrating the ability of the combined process to reduce the deposition on the catalyst, one of the main limitations of the production of hydrogen and other co-products.

CAPES CNPq Devido à sua importância econômica e fragilidade com relação à preservação in natura, estudar e avaliar processos de conservação para garantir estabilidade do melão (Cucumis melo L.) até sua utilização para consumo torna-se imprescindível do ponto de vista econômico e da segurança alimentar. O presente trabalho teve como objetivo geral analisar, experimentalmente, diferentes sistemas de secagem, com e sem aplicação de ultrassom (US) como pré-tratamento, quanto à transferência de calor e massa, simulando numericamente a transferência de calor empregando a fluidodinâmica computacional (CFD). A matéria-prima, previamente selecionada foi fatiada em retângulos (5,0 cm x 3,0 cm) de 0,5 cm de espessura. As fatias de melão foram levadas para um banho ultrassônico por 10 (US10), 20 (US20) e 30 (US30) minutos numa frequência de 25 kHz. A perda de água média (PAₘ) e o ganho de sólidos médio (GSₘ) foram avaliados. A secagem convectiva das amostras com e sem pré-tratamento ultrassônico foi feita nas temperaturas de 50, 60 e 70°C e velocidade do ar de 2,0 m∙s⁻¹. Os coeficientes de difusividade efetiva foram calculados por meio do modelo difusivo baseado na Lei de Fick. Os dados experimentais de secagem foram modelados empiricamente por meio dos modelos de Page, Henderson e Pabis e Dois termos. O fluxo de ar no secador e a distribuição de temperatura, tanto no secador quanto na fatia de melão, foi simulado via CFD. A simulação no secador mostrou que o fluxo de ar no centro oferece menor variação da velocidade e a temperatura foi numericamente uniforme ao longo do secador, se dando a secagem do melão nesta região central. O tempo de secagem foi efetivamente reduzido, variando de 25% (US20 e US30 a 50°C) a 40% (US20 e US30 a 70°C), mostrando um efeito positivamente sinérgico conforme a temperatura foi elevada. Dos modelos empíricos testados, o modelo de Page e Dois termos obtiveram R² > 0,999; contudo, o erro percentual mostrou que o modelo Dois termos teve melhor ajuste, variando de 0,22 a 2,31%. Os coeficientes de difusividade variaram de 2,47∙10⁻⁹ (50°C) a 4,50∙10⁻⁹ m²∙s⁻¹ (70°C). A PAₘ e GSₘ variaram de -1,19% (±0,17%) a -2,65% (±0,09%) e -1,61% (±0,02%) a -2,30% (±0,01%), respectivamente. A modelagem da transferência de calor via CFD mostrou que a distribuição de temperatura ao longo da fatia de melão foi representativa, apresentando resultados similares ao encontrados na literatura para geometria estudada para diversas frutas. Due to its economic importance and fragility in relation to in natura preservation, studying and evaluating conservation processes to guarantee the stability of the melon (Cucumis melo L.) until its use for consumption becomes essential from the economic point of view and food security. The present work had the general objective of analyzing, experimentally, different drying systems, with and without the application of ultrasound (US) as pre-treatment, for heat transfer and mass, simulating numerically the heat transfer using computational fluid dynamics (CFD). The previously selected raw material was sliced into rectangles (5.0 cm x 3.0 cm) of 0.5 cm thickness. The melon slices were taken to an ultrasonic bath for 10 (US10), 20 (US20) and 30 (US30) minutes at a frequency of 25 kHz. The average water loss (WLₘ) and the average solids gain (SGₘ) were evaluated. The convective drying of the samples with and without ultrasonic pretreatment was done at temperatures of 50, 60 and 70°C and air velocity of 2.0 m∙s⁻¹. The coefficients of effective diffusivity were calculated by means of the diffusive model based on the Law of Fick. Experimental drying data were modeled empirically through the models of Page, Henderson and Pabis and Two terms. The air flow in the dryer and the temperature distribution, both in the dryer and in the melon slice, was simulated via CFD. The simulation in the dryer showed that the air flow in the center offers lower speed variation and the temperature was numerically uniform throughout the dryer, giving the melon drying in this central region. The drying time was effectively reduced, ranging from 25% (US20 and US30 at 50°C) to 40% (US20 and US30 at 70°C), showing a positively synergistic effect as the temperature was raised. From the empirical models tested, the Page and Two terms model obtained R² > 0.999; however, the percentage error showed that the Two terms model had a better fit, ranging from 0.22 to 2.31%. The diffusivity coefficients ranged from 2.47∙10⁻⁹ (50°C) to 4.50∙10⁻⁹ m²∙s⁻¹ (70°C). The WLₘ and SGₘ ranged from -1.19% (± 0.17%) to -2.65% (± 0.09%) and -1.61% (± 0.02%) to -2.30% (± 0.01%), respectively. The modeling of heat transfer via CFD showed that the temperature distribution along the melon slice was representative, presenting results similar to those found in literature for geometry studied for various fruits.

Instituto Avançado de Tecnologia e Inovação IATI A utilização de óleo combustível na indústria é fundamental para a geração de energia térmica, no entanto é um processo que gera resíduos tóxicos ao meio ambiente e dificulta a recomercialização do óleo utilizado. Um dos processos de separação desses resíduos é a flotação com ar empregando microbolhas para efetuar uma eficiente separação. Nesse sentido, um estudo sobre a concepção do processo de produção de microbolhas e o dimensionamento do tamanho de microbolhas foi realizado, empregando opcionalmente um surfactante químico e um biossurfactante para possibilitar a distinção do processo sem e com o efeito de agentes coadjuvantes na redução do tamanho das microbolhas. O propósito, pois, foi a aplicação das microbolhas em um sistema de flotação conhecido como Torre de Saturação Induzida. Esse estudo foi desenvolvido com a construção de um protótipo denominado de Unidade de Medição de Microbolhas com as medições da Vazão de Ar e da Vazão de Líquido no sistema, utilizando o controlador Arduino UNO R3 para operação e uma associação de uma GoPro Hero 6 com lentes de microscópio para a medição das microbolhas. Na etapa experimental, 3 planejamentos fatoriais do tipo Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) foram realizados a fim de perceber os efeitos estatisticamente significativos para futuros planejamentos experimentais. Os planejamentos foram denominados de Fluidodinâmico para os parâmetros de Vazão de Ar e Vazão de Líquido; Químico com as semelhantes variáveis independentes do Planejamento Fluidodinâmico, mas com a variação do potencial hidrogeniônico e da concentração do surfactante dodecilsulfato de sódio (SDS) e Biológico, semelhante ao Químico, mas com a concentração de extrato metabólico do biossurfactante produzido pela bactéria Pseudomonas cepacia. Ao melhor ensaio de cada planejamento, foi adicionada uma concentração de 200 mg·L⁻¹ de óleo lubrificante para averiguar a influência do composto hidrofóbico nas respostas estudadas. Em todos os ensaios, foram medidas manualmente as variáveis dependentes Diâmetro de Sauter Dinâmico, Diâmetro de Sauter Estático e Altura de Neblina de Microbolhas. As análises resultaram em: diâmetros de microbolhas médios entre 14 e 74 µm durante 10 min de processo de produção de microbolhas e com uma estabilidade de medição e de produção; alturas de até 20 cm de coluna d’água de produção de microbolhas; considerações físicas e estatísticas possíveis sobre a variação dos parâmetros de entrada em relação às respostas analisadas e percepções sinergéticas da importância da aplicação do óleo como parâmetro essencial na produção de microbolhas. O presente trabalho, portanto, foi desenvolvido com as finalidades de estimar os diâmetros de microbolhas e estimular a aplicação de surfactantes no processo de flotação, principalmente os biotecnologicamente produzidos diante da baixa toxicidade e da elevada biodegradabilidade desses biocompostos, visando à separação água/óleo no sistema de Torre de Saturação Induzida. The fuel oil is a fundamental parameter for the thermal generation, however the toxic wastes that are spilled by this process damage the environment and hamper the sale of the refurbished oil. One of the efficient separation processes of these wastes is the air flotation through the microbubbles. In this sense, a study about the comprehension of the microbubble production and the measurement of the microbubbles size was developed, utilizing optionally 1 chemical surfactant and 1 biosurfactant to distinguish the influence of the auxiliary compounds in the reduction of microbubble size. The aim of this work, therefore, is the application of the microbubbles into a flotation system called Induced Saturation Tower. Besides, this study was performed by the building of a prototype called Microbubble Sizing Unit with the measurement of Air and Liquid Flows in the system, utilizing the Arduino UNO R3 board to control and a combination of a GoPro Hero 6 and microscope lens. In the experimental step, 3 factorial designs as Central Composed Rotate Design (CCRD) were made to understand which effects are statiscally significant for future factorial designs. These designs were named as Fluidynamic for the parameters Air and Liquid Flows; Chemical with the same variables of the the Fluidynamic Design, but with the variation of the hydrogenionic potential and the surfactant concentration of sodium dodecylsulfate (SDS), and Biological, same as the Chemical, however with the biosurfactant produced by the bacterium Pseudomonas cepacia. For the best assays in each design, there was addicted an oil concentration of 200 mg·L⁻¹ to investigate the influence of the hidrofobic compound. In every assay, there were measured manually the dependent variables Dynamic Sauter’s Diamenter, Static Sauter’s Diameter, and Microbubble Mist Height. The responses resulted in: microbubbles average diameters between 14 and 74 µm during 10 min of microbubbles production and with a stability of measurement and production; heights until 20 cm of water column of microbubbles production; physical and statistical possible considerations about the variation of the entrance parameters, and synergetic perceptions from the importance of the oil application as an independente variable. The work, therefore, was delevoped with the aims of estimation of the microbubbles diameters and promote the surfactant application in air flotation systems, mainly the biotechnological produced according to the low toxicity and the high biodegradability of these biocompounds, looking for the water/oil separation in the Induced Saturation Tower.

A operação de uma planta de tratamento de efluentes tem características próprias, especialmente em se tratando de processos biológicos. Os processos industriais semelhantes, com os mesmos projetos de estação, têm as suas características afetadas por alguma variável intrínseca, específica daqueles processos. Assim, as variáveis e ajustes de operação, para melhor eficiência de uma planta de tratamento de efluente biológico são realizadas dentro de faixas específicas e de acordo com as características desta planta, as quais envolvem uma série de análises físico-químicas, ajustes de equipamentos e de processos. Normalmente, quando uma ou mais variáveis saem do controle, podem ou não afetar outras variáveis. Por exemplo, se uma planta apresenta perda de sólidos em suspensão na saída de um decantador secundário, em um processo de tratamento biológico com lodos ativados, podem acontecer várias causas e ajustes para esta variável fora de controle, tais como sobrecarga hidráulica no decantador, sobrecarga de sólidos, desnitrificação, oxigenação inadequada no reator biológico, presença de microrganismos filamentosos, quebra de raspador mecânico, idade de lodo muito elevada, excesso de densidade de potência no reator biológico e fator de carga inadequado. Muitas vezes, o operador realiza o ajuste de uma variável por vez e espera os resultados, para que então se possa fazer o ajuste em outra variável, gerando demora no ajuste da planta e riscos ambientais. A interferência de uma variável sobre a outra pode gerar ou não consequências de perda de eficiência no tratamento biológico. Assim, fazer a previsão ou uma simulação do que ocorreria com a mudança destas variáveis, considerando as características intrínsecas de uma estação, seria uma ferramenta de grande valia no controle operacional. Neste trabalho, foram utilizadas algumas ferramentas estatísticas convencionais (média, média móvel, média móvel dupla, amortecimento exponencial simples, amortecimento exponencial duplo, modelo autoregressivo, integrativo com média móvel), para previsão em séries temporais e também técnicas que envolvem Inteligência artificial como redes neurais artificiais (RNA), vetor suporte de máquina (VSM), suavização por wavelet associada a RNA, redes neurais convolutivas (RNC) de aprendizado profundo, se buscando verificar os resultados, que mais se aproximem de uma previsão futura e também uma classificação dos resultados da demanda química de oxigênio (DQO) de saída de uma estação de tratamento de efluentes (ETE) e uso de técnicas como avaliação dos componentes principais (ACP), classificando e correlacionando as variáveis com os resultados, conseguindo valores de previsão, com erros na faixa entre 24 a 30% de erro médio relativo, valores bem abaixo do desvio padrão (56,7%), apresentado para esta variável no período e classificação de previsão futura acima de 83% de acurácia. Com as técnicas estatísticas e de inteligência artificial é possível ter noção tanto quantitativa, quanto qualitativa, do que ocorrerá um passo à frente ou no dia seguinte com a DQO de saída de um reator anaeróbio, e também simular o que ocorrerá ao se alterar uma das diversas variáveis de controle de uma estação de tratamento de efluentes. The operation of an effluent treatment plant has its own characteristics, especially when dealing with biological processes. Similar industrial processes, with the same station designs, have their characteristics affected by some intrinsic variable, specific to those processes. Thus, the operating variables and adjustments for better efficiency of a biological effluent treatment plant are carried out within specific ranges and according to the characteristics of this plant, which involve a séries of physical-chemical analyzes, equipment adjustments and of processes. Normally, when one or more variables go out of control, they may or may not affect other variables. For example, if a plant exhibits loss of suspended solids at the outlet of a secondary decanter, in a biological treatment process with activated sludges, various causes and adjustments for this out-of-control variable can occur, such as hydraulic overload in the decanter, overload of solids, denitrification, inadequate oxygenation in the biological reactor, presence of filamentous microorganisms, mechanical scraper cracking, very high sludge age, excess of power density in the biological reactor and inadequate relationship between food and microorganism. Often, the operator performs the adjustment of one variable at a time and waits for the results, so that the adjustment can be made in another variable, generating delay in the adjustment of the plant and environmental risks. The interference of one variable over the other may or may not lead to loss of efficiency in biological treatment. Thus, forecasting or a simulation of what would happen with the change of these variables, considering the intrinsic characteristics of a station, would be a valuable tool in operational control. In this work, we used some conventional statistical tools (mean, moving average, double moving average, simple exponential damping, double exponential damping, autoregressive model, integrative with moving average), for time séries forecasting and also techniques that involve artificial intelligence as neural networks (NN), support vector machine (SVM), wavelet smoothing associated with RNA, deep learning convolutional neural networks (CNN), seeking to verify the results, which are closer to a future forecast and also a classification of results of the chemical oxygen demand (COD) from an effluent treatment plant (ETP) and use of techniques such as principal component analysis (PCA), classifying and correlating the variables with the results, achieving predicted values with errors in the range of 24 to 30% relative mean error, values well below the deviation (56.7%), presented for this variable in the period and future forecast classification above 83% of accuracy. With statistical and artificial intelligence techniques it is possible to have both quantitative and qualitative notions of what will happen one step ahead or the next day with the exit COD of an anaerobic reactor, and also to simulate what will happen when one of the control variables of an effluent treatment plant.

COÊLHO, Antonio Carlos Duarte, também é conhecido em citações bibliográficas por: DUARTE-COÊLHO, Antonio Carlos CAPES A nectarina (Prunus persica L.) é excelente fonte de potássio, vitamina A e B, e compostos bioativos, como fenólicos e carotenoides. É uma fruta que, devido à sua sazonalidade e à sua alta perecibilidade, requer formas de elevar sua vida útil. A remoção de água dos alimentos é um processo histórico de conservação que vem criando alternativas para aprimorar e desenvolver produtos de qualidade. A secagem convectiva é bastante utilizada, mas por apresentar longos tempos de processo e, consequentemente, demandar custos energéticos, pode implicar em um processo oneroso. Numa tentativa de aperfeiçoar a secagem, o uso do ultrassom e/ou vácuo pode ser uma alternativa para redução do tempo de operação e da perda de nutrientes. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de ondas ultrassônicas e do vácuo, combinados ou não, quanto à cinética de secagem e ao impacto em termos de qualidade da fruta. A secagem da nectarina foi realizada na temperatura de 60ºC através das seguintes técnicas: secagem assistida por ultrassom (US), secagem a vácuo (VC), secagem assistida por ultrassom e vácuo (USVC) e secagem controle (CONT). Os coeficientes de difusividade efetiva foram calculados por meio do modelo difusivo baseado na Lei de Fick. Seis modelos de camada fina foram utilizados para ajuste aos dados experimentais de secagem. A aplicação da técnica USVC resultou em uma cinética de secagem com maior taxa e menor tempo de processo (270 minutos). A difusividade efetiva da água variou de 2,88 x 10⁻⁸ m².s⁻¹ a 10,91 x 10⁻⁸ m⁻².s⁻¹, indicando sua elevação ao ser empregado o vácuo. O modelo Exponencial de Dois Termos obteve o melhor ajuste aos dados experimentais, com os maiores coeficientes de determinação (R²) e menor desvio relativo. Em relação às análises de qualidade, verificou-se que o uso do ultrassom (US e USVC) teve forte influência na obtenção das maiores retenções de bioativos (capacidade antioxidante, polifenóis e carotenoides). O uso do vácuo (VC e USVC) resultou em menores diferenças de cor das amostras processadas em relação à fruta fresca, e também em menor consumo energético. O efeito sinérgico a partir do uso combinado do ultrassom e vácuo apresentou bons resultados, podendo contribuir para produção de frutas secas de qualidade e com menor consumo energético. Nectarine (Prunus persica L.) is an excellent source of potassium, vitamin A and B, and bioactive compounds such as phenolics and carotenoids. It is a fruit that because of its seasonality and its high perishability requires ways of raising its useful life. The removal of water from food is a historical process for its conservation and has created alternatives to improve and develop quality products. Convective drying is widely used, but because it presents long process time and, consequently, demands energy costs, it can imply an onerous process. In an attempt to improve drying, the use of ultrasound and/or vacuum can be an alternative to reduce processing time and nutrient loss. Thus, the objective of this work was to evaluate the influence of ultrasonic waves and vacuum, combined or not, on the drying kinetics and the impact in terms of fruit quality. Drying of nectarine was carried out at 60ºC using the following techniques: ultrasonic assisted drying, vacuum drying (VC), ultrasonically assisted vacuum drying (USVC) and control drying (CONT). The coefficients of effective diffusivity were calculated by means of the diffusive model based on Fick’s Law. Six thin layer models were used to adjust to the experimental drying data. The application of the USVC technique resulted in a higher drying rate and a shorter processing time (270 minutes). The effective diffusivity of water varied from 2,88 x 10⁻⁸ m².s⁻¹ a 10,91 x 10⁻⁸ m⁻².s⁻¹, indicating its elevation when the vacuum was employed. The Two-terms Exponential model obtained the best fit of the experimental data, with the highest coefficient of determination (R²) and the lower relative deviation. Regarding the quality analyzes, it was verified that the use of ultrasound (US and USVC) had a strong influence in obtaining the highest bioactive retention (antioxidant capacity, polyphenols, and carotenoids). The use of vacuum (VC and USVC) resulted in lower color differences of the processed samples in relation to fresh fruit, and also in lower energy consumption. The synergic effect of the combined use of ultrasound and vacuum showed good results, which can contribute to the production of dried fruits with good quality and with lower energy consumption.

CAPES O presente trabalho teve como finalidade a extração de compostos e a avaliação da bioatividade dos extratos obtidos a partir de resíduos agroindustriais (sementes e folhas de graviola, Annona muricata) com métodos de extração a baixa (Soxhlet, infusão e extração com ultrassom) e altas pressões (água subcrítica). Inicialmente, sementes de graviola foram consideradas como matéria-prima e submetidas às extrações com todos os métodos supracitados. Os extratos obtidos a partir das sementes foram analisados por métodos cromatográficos e a presença de compostos fenólicos não foi confirmada. Assim, o trabalho voltou-se para a extração de compostos fenólicos das folhas de graviola utilizando os quatro métodos de extração apresentados. A quantidade de polifenóis totais de todos os extratos obtidos a partir das folhas foi avaliada pelo método de Folin-Ciocalteu e as atividades antioxidantes foram determinadas por dois métodos clássicos (DPPH e ABTS). Adicionalmente, cromatografia líquida de alta performance foi utilizada para a identificação e quantificação de compostos fenólicos. Dentre os extratos obtidos, as extrações Soxhlet com etanol apresentaram maior quantidade de polifenóis totais (2,37% de ácido gálico por grama), assim como atividades antioxidantes mais elevadas. Contudo, não foi a técnica de extração que apresentou o maior número de compostos extraídos. Os extratos obtidos com água subcrítica nos níveis máximos do planejamento fatorial (4 g de folhas de graviola, 150 °C e 225 bar) apresentaram onze picos definidos (compostos fenólicos). O componente rutina foi tomado como o mais representativo e seus teores foram determinados para todos os extratos obtidos. Novamente o método Soxhlet apresentou os teores mais elevados de rutina, o que justificou, em parte, uma maior atividade antioxidante dos extratos. Os resultados obtidos a partir de estudos de atividades antioxidantes sugeriram, portanto, que os extratos etanólicos e aquosos de A. muricata possuem considerável atividade antioxidante em função da presença de compostos fenólicos. The objective of the present work was the extraction of compounds and the bioactivity evaluation of the extracts obtained from agroindustrial residues (seeds and leaves of soursop, Annona muricata) at low (Soxhlet, infusion and ultrasound extraction) and high (subcritical water) pressures. Initially, soursop seeds were considered as raw material and subjected to extractions with all aforementioned methods. The extracts obtained from the seeds were analyzed by chromatographic methods and the presence of phenolic compounds was not confirmed. Thus, the work aimed to the extraction of phenolic compounds from soursop leaves using the same extraction methods. The amount of total polyphenols for all extracts obtained from the leaves was evaluated by the Folin-Ciocalteu method and the antioxidant activities were determined by two classical methods (DPPH and ABTS). In addition, high performance liquid chromatography was used for the identification and quantification of phenolic compounds. Among the extracts obtained, Soxhlet extractions with ethanol showed higher total polyphenols contents (2.37% gallic acid per gram), as well as higher antioxidant activities. However, it was not the extraction technique that presented the highest number of extracted compounds. The extracts obtained with subcritical water at the maximum levels (factorial design: 4 g of soursop leaves, 150 ° C and 225 bar) presented eleven defined peaks (phenolic compounds). Rutin was taken as the most representative phenolic compound and its contents were determined for the obtained extracts. The Soxhlet method presented the highest rutin content, which justified, in part, the higher antioxidant activity of the extracts. Therefore, the results obtained have suggested that the ethanolic and aqueous extracts of A. muricata present considerable antioxidant activity due to the presence of phenolic compounds.

Os corantes têxteis são compostos com estrutura complexa e de difícil degradação. Quando não tratados adequadamente pelos métodos convencionais e lançados em corpos hídricos, podem modificar o ecossistema, diminuindo a penetração da radiação solar e consequentemente a fotossíntese, além de causarem toxicidade aos seres vivos. No tratamento destes compostos, os processos oxidativos avançados (POA) se destacam devido a sua capacidade de degradar compostos recalcitrantes com eficiência quando comparados aos processos biológicos e físico-químicos. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a degradação da mistura de corantes têxteis vermelho direto 23, vermelho direto 227 e laranja direto 26 utilizando diferentes POA e a fotólise direta. A mistura foi analisada por espectrofotometria de ultravioleta/visível onde curvas analíticas foram construídas com boa linearidade e precisão. No estudo preliminar, foram aplicados os processos de fotólise, UV/H₂O₂, Fenton e foto-Fenton, utilizando reatores com radiação sunlight e UV-C. Assim, o POA foto-Fenton com radiação sunlight apresentou melhores percentuais de degradação (% de degradação), tanto para os grupos cromóforos (>29%) quanto para os grupos aromáticos (≈66%). Para identificação da melhor condição de trabalho, foram avaliadas a concentração de peróxido ([H₂O₂]), concentração de ferro ([Fe]) e pHinicial (pHᵢ) por meio de planejamento fatorial 2³ com ponto central em triplicata, além de estudo univariado da [H₂O₂]. Foi verificada uma maior degradação ao empregar [H₂O₂] = 40 mg•L⁻¹, [Fe] = 1 mg•L⁻¹, pH entre 3 e 4, por um período de 180 min. Procedeu-se com o estudo da influência da superfície por unidade de volume da solução nos % de degradação e o acompanhamento cinético. Para tal, ensaios foram realizados utilizando volume de 1 L obtendo-se maiores % de degradação para os λ de 240 e 306 nm (82,53 a 91,47%) quando comparados aos ensaios utilizando 50 mL da solução de corantes (76,98 a 89,98%). O estudo cinético mostrou que o processo foto-Fenton adequou-se bem ao modelo não-linear de pseudo-primeira ordem proposto por Chan e Chu (2003) com coeficientes de regressão linear acima de 0,936. Avaliou-se também a [H₂O₂] residual, constatando-se a presença desse reagente em uma faixa de concentração de 0 a 0,5 mg∙L⁻¹. Acompanhamento espectral em faixa de λ de 200 a 600 nm foi realizado, sendo observada a formação de compostos intermediários em 200 nm. Portanto, avaliou-se a toxicidade da solução antes e após submissão ao POA frente a espécies de sementes, bactérias e microcrustáceos. Verificou-se que a solução após tratamento e sem diluição exibiu toxicidade apenas para a bactéria Proteus mirabilis e ao microcrustáceo Artemia salina. Textile dyes are compounds with complex structure and difficult to break down. When not properly treated by conventional methods and dumped in water bodies, they can modify the ecosystem, reducing the solar radiation penetration and consequently the photosynthesis, besides causing toxicity to living beings. In the treatment of these compounds, the advanced oxidative processes (AOP) highlighted due to its ability to degrade recalcitrant compounds with high efficiency when compared to biological and physical chemical processes. In view of the above, this work had as objective to evaluate the degradation of the textile dye mixture direct red 23, direct red 227 and direct orange 26 using different AOP and direct photolysis. The mixture was analyzed by ultraviolet/visible spectrophotometry where analytical curves were constructed with good linearity and precision. In the preliminary study, were applied the processes photolysis, UV/H₂O₂, Fenton and photo-Fenton, using reactors with sunlight and UV-C radiation. Therefore, the AOP photo-Fenton with sunlight radiation presented better percentages of degradation (% of degradation), both for the chromophoric groups (> 29%) and for the aromatic groups (≈66%). In order to identify the best working condition, the peroxide concentration ([H₂O₂]), iron concentration ([Fe]) and pHinicial (pHᵢ) were evaluated through factorial design 2³ with triplicate center point, as well as a univariate study of [H₂O₂]. A higher degradation was observed by employing [H₂O₂] = 40 mg•L⁻¹, [Fe] = 1 mg•L⁻¹, pH between 3 and 4, for a period of 180 min. Proceeded then to study the influence of the surface per unit volume of the solution in % of degradation and kinetic monitoring. For this, tests were performed using a volume of 1 L obtaining a higher % of degradation for λ of 240 and 306 nm (82.53 to 91.47%) when compared to the tests using 50 mL of the dye solution (76.98 to 89.98%). The kinetic study showed that the photo-Fenton process was well suited to the nonlinear pseudo-first order model proposed by Chan and Chu (2003) with linear regression coefficients above 0.936. The residual [H₂O₂] was also evaluated, and the presence of this reagent was verified in a concentration range of 0 to 0.5 mg∙L⁻¹. Spectral monitoring in the λ range of 200 to 600 nm was carried out and the formation of intermediates at 200 nm was observed. Therefore, the toxicity of the solution was evaluated before and after submission to AOP against species of seed, bacteria and microcrustaceans. It was observed that the solution after treatment and without dilution exhibited toxicity only to the bacterium Proteus mirabilis and to the microcrustacean Artemia salina.

CAPES FACEPE A identificação dos micro-organismos presentes no lodo ativado tem sido uma ferramenta útil na identificação da qualidade do efluente tratado e para o controle operacional, através das espécies de protozoários e metazoários que ocorrem nesses ecossistemas. O presente estudo apresenta um monitoramento de estações de tratamento de efluentes (ETEs) domésticas e industriais, localizadas no estado de Pernambuco (Brasil), avaliando-se não apenas os parâmetros físico-químicos, como a microfauna e sua correlação com a eficiência da ETE. Foram estudadas 6 estações, das quais 2 de efluentes domésticos e 4 de efluentes industriais, com apenas 1 no interior do estado. As amostras de efluentes foram coletadas na entrada e na saída da estação para se verificar a eficiência das mesmas. Já as amostras de lodo ativado, coletadas no tanque de aeração, foram utilizadas para observar a população de protozoários e metazoários. A caracterização dos efluentes foi realizada de acordo com o Standard Methods. Apenas a coleta 1 do abatedouro de aves não apresentou o pH na faixa recomendada pela Resolução CONAMA 430/2011, os demais parâmetros estavam de acordo com a resolução. Posteriormente foi efetuado um estudo da Análise de Componente Principal (ACP) e de Análise de Correlação (AC) a partir destes parâmetros. Na análise ACP, para os efluentes de entrada, foi possível relacionar os parâmetros fisico-químicos com as coletas com os maiores valores para esses parâmetros. Já as coletas de saída encontraram-se agrupadas, longe da série dos sólidos e dos parâmetros representando a carga orgânica e em termos de nitrogênio, demonstrando a redução obtida na maior parte destes parâmetros. Verificou-se ainda que os parâmetros que apresentaram maiores fatores de correlação na AC, também estavam próximos em alguma das PC’s na ACP. O Índice Volumétrico do Lodo (IVL) foi maior para a indústria de processamento de amido, indiciando bulking filamentoso ou viscoso, e menor para a coleta 1 do abatedouro de aves, indiciando má formação da estrutura do floco e possível washout da biomassa. A identificação dos micro-organismos foi realizada através de árvore de decisões (DT) utilizando o Matlab, com validação visual. Os protozoários identificados em maior quantidade foram o Euplotes sp., Aspidisca cicada, Vorticella aquadulcis, Vorticella microstoma, Vorticella sp., Trachelophyllum sp., Arcella sp., Trithigmostoma sp., Opercularia sp., amebas nuas e metazoários. Com o lodo ativado do efluente fornecido por uma indústria de processamento de amido, foi utilizado um reator canal simulando uma ETE. Este reator foi monitorado durante 30 dias, alimentado por um efluente sintético com DQO de 761 mg O₂.L⁻¹ e obtida uma remoção média de DQO de 80%. A microfauna presente em maior número foi Monogononta e Paramecium sp.. Pôde-se concluir que as correlações entre micro-organismos e funcionamento da ETE existentes na literatura para Europa e América do Norte são válidas para as ETEs estudadas e que a maioria dos parâmetros das ETEs estudadas atendem à legislação para descarte de efluentes. A ferramenta de identificação das espécies presentes mostrou-se eficiente, fornecendo informações sobre problemas e eficiências nas ETEs. The identification of the microorganisms present in the activated sludge has been a useful tool to identify the quality of the treated effluent and to the operational control through the protozoan and metazoan species that occur in these ecosystems. The present study presents the monitoring of domestic and industrial effluent treatment plants (WWTPs) located in the state of Pernambuco (Brazil), evaluating not only the physical-chemical parameters, but also the microfauna and its correlation with the WWTP efficiency. Six plants were studied, including two with domestic effluents and four with industrial effluents. The effluent samples were collected in the entry and exit of the plant to verify their efficiency. The activated sludge samples, collected in the aeration tank, were used to observe the microorganisms population. The characterization of the effluents was performed according to Standard Methods. Only the first sample collection of the poultry slaughterhouse did not present the pH in the range recommended by the Brazilian regulatory resolution (CONAMA 430/2011), with the other parameters being in agreement with the resolution. Subsequently, a Principal Component Analysis (PCA) and Correlation Analysis (CA) study were carried out from these parameters. In the PCA analysis, it was possible to relate the physico-chemical parameters of the incoming effluents to the sample collections with the highest values for those parameters. On the other hand, the outgoing effluents sample collections were grouped far from the solids series and the parameters representing the organic and nitrogen loads, demonstrating the reduction obtained in most of these parameters. Furthermore, the parameters that presented higher correlation factors in the CA were also close in some of the PCs in the PCA. The Volumetric Sludge Index (SVI) was higher in the starch processing industry, indicating filamentous or viscous bulking, and lower for the poultry slaughterhouse first sample collection, indicating poor floc structure formation and possible biomass washout. The identification of the microorganisms was performed through a decision tree (TD) using Matlab, with visual validation. The protozoa identified in greater numbers were Euplotes sp., Aspidisca cicada, Vorticella aquadulcis, Vorticella microstoma, Vorticella sp., Trachelophyllum sp., Arcella sp., Trithigmostoma sp., Opercularia sp., naked amoebas and metazoa. With the activated sludge effluent provided by a starch processing industry, a channel reactor simulating a WWTP was operated. This reactor was monitored for 30 days and fed with a synthetic effluent with a COD of 761 mg O₂.L⁻¹. An average COD removal of 80% was obtained and the most present microorganisms were Monogononta and Paramecium sp. It was concluded that the correlations found in the literature between the microorganisms present in the WWTP aeration tanks for Europe and North America are valid for the studied WWTPs and that most of the parameters of the studied WWTPs comply with the legislation for effluent disposal. The identification tool of the present species proved to be efficient, providing information about problems and efficiencies in WWTPs.

SANTOS FILHO, José Maurício dos, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: DOS SANTOS FILHO, José Maurício A enorme variedade de produtos plásticos e suas inúmeras aplicações têm conduzido ao desenvolvimento de novos e melhores plastificantes a fim de obter produtos de alta qualidade e com características específicas. O emprego de plastificantes como aditivos requer um estudo detalhado de sua influência sobre as propriedades físico-químicas no polímero e, no caso de possíveis aplicações como material de embalagens, diferentes propriedades devem ser avaliadas, a fim de determinar sua viabilidade. Neste trabalho, foram sintetizados plastificantes ftálicos derivados de glicerina e utilizados nas formulações de filmes de poli(cloreto de vinila) (PVC), como alternativa ao plastificante comercial dioctil ftalato (DOP), e posterior avaliação de suas propriedades frente à radiação gama. Os filmes foram produzidos pela técnica de evaporação do solvente (casting) utilizando o solvente tetrahidrofurano na proporção 20% em massa de plastificante. Uma parte dos filmes desenvolvidos foram irradiados nas doses de 10, 25 e 50 kGy e comparados com os filmes que não passaram pelo processo de esterilização. Todos os filmes de PVC puro e plastificados com todos os plastificantes não irradiados apresentaram-se uniformes, homogêneos, com espessura média de 0,09 ± 0,01 mm, transparentes e sem coloração. Observou-se que o aumento da dose de radiação gama promoveu uma queda na viscosidade cinemática das soluções poliméricas dos filmes de PVC. Os resultados viscosimétricos referentes a massa molar viscosimétrica média das soluções poliméricas dos diferentes filmes de PVC em função da dose de radiação gama apresentaram uma diminuição da massa molar média em função do aumento da dose de radiação. Os valores referentes à variação do índice de degradação dos filmes de PVC, mostraram que ele aumenta proporcionalmente a dose de radiação. Observou-se uma queda na degradação radiolítica do polímero (cisão) a 25 kGy, com a maior redução obtida pelo DOP (39,26%) seguida, respectivamente, dos plastificantes sintetizados MF2 (35,33%), MF3 (31,41%) e MF4 (30,02%). O aditivo que apresentou maior índice de proteção radiolítica, em todas as doses, foi o DOP, seguido, respectivamente, do MF2, MF3, MF4 e MF1. Quanto a força máxima na ruptura nos ensaios de tração, observou-se uma diminuição dessa propriedade quando se aumenta a dose à radiação gama. Quanto a variação dos valores referentes à tensão máxima na ruptura (MPa). Observou-se que filmes plastificados apresentaram resistências equivalentes ao DOP nas concentrações estudadas. Em relação a elongação, deformação,observou-se que o dioctil ftalato é o plastificante que forneceu maior flexibilidade ao PVC, seguido respectivamente do MF2, MF3, MF4 e MF1. Todas as propriedades mecânicas mensuradas mostraram a promissora aplicação dos aditivos plastificantes sintetizados em artefatos médico-hospitalares, em substituição ao DOP comercial, como aditivo plastificante, além de atuarem como bons estabilizantes para o PVC. Portanto, os filmes de poli(cloreto de vinila) plastificados com derivados ftálicos da glicerina, apresentaram resultados muito satisfatórios. Além do mais, estes filmes fornecem uma possibilidade de uma nova aplicação tecnológica útil para a glicerina oriunda da produção do biodiesel na fabricação de novos plastificantes. Possibilitando, assim, outro benefício: a re-dução do impacto causado pela glicerina quando descartada indevidamente no meio ambiente. The enormous variety of plastic products and their numerous applications have led to the development of new and better plasticizers in order to obtain products of high quality and with specific characteristics. The use of plasticizers as additives requires a detailed study of their influence on the physico-chemical properties in the polymer and, in the case of possible applications as packaging material, different properties must be evaluated in order to determine their viability. In this work, phthalic plasticizers derived from glycerol and used in poly (vinyl chloride) (PVC) film formulations were synthesized as an alternative to the commercial plasticizer dioctyl phthalate (DOP), and subsequent evaluation of their properties against gamma radiation. The films were produced by the technique of solvent evaporation (casting) using the solvent tetrahydrofuran in the proportion 20% by mass of plasticizer. A portion of the films developed were irradiated in the doses of 10, 25 and 50 kGy and compared to films that did not undergo the sterilization process. All films of pure PVC and plasticized with all non-irradiated plasticizers were homogeneous, with a mean thickness of 0.09 ± 0.01 mm, transparent and without coloration. It was observed that increasing the dose of gamma radiation caused a decrease in the kinematic viscosity of the polymer solutions of the PVC films. The viscosimetric results regarding the mean viscosity molar mass of the polymer solutions of the different PVC films as a function of the dose of gamma radiation showed a decrease of the average molar mass as a function of the increase of the radiation dose. The values related to the variation of the degradation index of the PVC films, showed that it increases proportionally the dose of radiation. A decrease in the polymer degradation at 25 kGy was observed, with the highest reduction obtained by DOP (39.26%) followed respectively by the synthesized plasticizers MF2 (35.33%), MF3 (31.41 %) and MF4 (30.02%). The additive that presented the highest index of radiolytic protection at all doses was DOP, followed, respectively, by MF2, MF3, MF4 and MF1. Regarding the maximum tensile strength in the tensile tests, a decrease in this property was observed when the dose was increased to gamma radiation. As for the variation of the values referring to the maximum tensile strength at break (MPa). It was observed that plastified films presented resistance equivalent to DOP at the concentrations studied. In relation to elongation, deformation, it was observed that dioctyl phthalate is the plasticizer that gave greater flexibility to PVC, followed respectively by MF2, MF3, MF4 and MF1. All the measured mechanical properties showed the promising application of the plasticizer additives synthesized in medical-hospital artifacts, replacing the commercial DOP, as a plasticizer additive, besides acting as good stabilizers for PVC. Therefore, poly (vinyl chloride) films plasticized with phthalic derivatives of glycerol, presented very satisfactory results. Moreover, these films provide a possibility of a new technological application useful for glycine from the production of biodiesel in the manufacture of new plasticizers. Thus, another benefit is obtained: the reduction of the impact caused by glycerol when it is improperly discarded in the environment.

CAPES A produção de hidrogênio (H₂) combustível, através de fontes renováveis, se mostra uma alternativa promissora para uma diminuição da dependência mundial da combustão de combustíveis fósseis que causa sérios impactos ambientais. Neste trabalho foi investigado o processo de síntese e o desempenho fotocatalítico da fotogeração de H₂ em misturas de glicerol-água sob irradiação solar usando matrizes nanotubulares de TiO₂ puras e sensibilizadas com nanoparticulas de óxido de cobre. Os nanotubos de TiO₂ (NTs TiO₂) foram obtidos por anodização eletroquímica, utilizando placas de Ti metálico comercial, submetidas posteriormente a um tratamento térmico para obtenção da fase cristalina. As matrizes nanotubulares de TiO₂ com nanopartículas de óxido de cobre (NTs TiO₂ com NPs de óxido de cobre) foram obtidas através de um rota química, sendo posteriormente submetidas a um novo tratamento térmico. Os fotocatalisdores sintetizados foram caracterizados pelas técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia UV-Vis por Reflectância Difusa, Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios X (EDS), Espectroscopia de Absorção Atômica (AAS), Espectroscopia RAMAN. Com o MEV foi possível avaliar a morfologia dos nanotubos e mensurar seu diâmetro interno (37,52 nm). A técnica de DRX permitiu identificar a fase cristalina anatase como a obtida pelos fotocatalisadores. Na Espectroscopia por Reflectância Difusa foi possível avaliar a estrutura eletrônica, os NTs TiO₂ apresentaram um band gap 3,2 eV, ao passo que os NTs TiO₂ com NPs de óxido de cobre apresentaram band gap 2,99 eV, tal diminuição foi evidenciada pela melhora no seu desempenho fotocatalítico para a produção do H₂. A partir AAS foi possível quantificar o cobre presente na matriz sintetizada (0,0135% Cu (m/m)/cm²). A quantificação do H₂ produzido foi realizada por Cromatografia Gasosa (CG) e a fase líquida resultante do processo reacional foi analisada por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE). A produção máxima de H₂ sob irradiação UV-Vis, após 5h de reação, foi obtida para a matriz NTs TiO₂ com NPs de óxido de cobre, utilizando 10% (v/v) da mistura glicerol-água como agente de sacrifício, onde observou-se um aumento de aproximadamente 13 vezes na produção quando comparado a matriz NTs TiO₂ sob a mesma condição experimental. Para a produção apenas com irradiação UV após 5h de reação e na melhor condição experimental estudada foi obtida uma produção de 23,364 μmol de H₂. No caso dos experimentos apenas com irradiação visível não foi verificada a produção de H₂. Esses resultados demonstram uma melhora significativa do desempenho fotocatalítico da matriz sensibilizada com relação à matriz pura utilizando as irradiações UV-Vis e UV. The production of hydrogen (H₂) fuel, through renewable sources, is a promising alternative for a decrease in the world's dependence on the combustion of fossil fuels that causes serious environmental impacts. This work investigated the synthesis process and the photocatalytic performance of H₂ photogeneration in glycerol-water mixtures under solar irradiation using nanotubes of TiO₂ pure and sensitized with copper oxide nanoparticles. The TiO₂ nanotubes (NTs TiO₂) were obtained by electrochemical anodization using commercial metallic Ti plates, which were subsequently submitted to a thermal treatment to obtain the crystalline phase. The nanotubular matrices of TiO₂ with copper oxide nanoparticles (NTs TiO₂ with copper oxide NPs) were obtained through a chemical route and were subsequently subjected to a new heat treatment. The photocatalysts were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD), Diffuse Reflectance UV-Vis Spectroscopy, X-ray Dispersive Energy Spectroscopy (EDS), Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) , RAMAN Spectroscopy. With the SEM it was possible to evaluate the morphology of the nanotubes and measure their internal diameter (37.52 nm). The XRD technique allowed to identify the anatase crystalline phase as obtained by the photocatalysts. In Diffuse Reflectance Spectroscopy, it was possible to evaluate the electronic structure, the TiO₂ NTs presented a band gap 3.2 eV, whereas the NTs TiO₂ with NPs of copper oxide presented band gap 2,99 eV, such decrease was evidenced by the improvement in its photocatalytic performance for H₂ production. From AAS it was possible to quantify the copper present in the synthesized matrix (0.0135% Cu (m/m)/cm²). The quantification of H₂ produced was performed by Gas Chromatography (GC) and the liquid phase resulting from the reaction process was analyzed by High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The maximum production of H₂ under UV-Vis irradiation after 5 h of reaction was obtained for the NTs TiO₂ matrix with copper oxide NPs, using 10% (v/v) of the glycerol-water mixture as the sacrificial agent, where it observed an increase of approximately 13 times in the production when compared to NTs TiO₂ matrix under the same experimental condition. For the production with only UV irradiation after 5 h of reaction and in the best experimental condition studied a production of 23.364 μmol H₂ was obtained. In the case of the experiments with visible irradiation, H₂ production was not verified. These results demonstrate a significant improvement in the photocatalytic performance of the sensitized matrix relative to the pure matrix using UV-Vis and UV irradiation.

PRH-28 ANP Objetivando a valorização do biodiesel (B) através do biorrefino do coproduto glicerol (G) foi realizado o desenvolvimento do processo de oxidação do glicerol em reator de leito gotejante. Para tal fim, estudos hidrodinâmicos foram realizados em um reator trifásico de leito fixo, produzindo-se substâncias com elevado valor agregado. Carvões ativados (C) e catalisadores suportados (Ni5%)-Pt(0,5%)/C, Ni(5%)-Pt(1%)/C e Pt(0,5%)/C) foram selecionados e preparados para avaliações em operações em batelada (reator de leito de lama) e contínuas (reator de leito gotejante). Informações hidrodinâmicas do funcionamento do reator de leito gotejante foram obtidas através de medidas de distribuição dos tempos médios de residência - DTR (fase líquida: 5,23x10⁻⁸ a 1,28x10⁻⁷m³.s⁻¹, fase gasosa: 5,28x10⁻⁷ m³.s⁻¹, 303 K, 1,0 bar). Das avaliações em DTR foram estimados os valores, respectivamente para os dois sistemas G(10%)-O₂-C e G(10%)-C: i) número de misturadores (N = 7 e N = 3); ii) coeficiente global de transferência de massa (km = 2,38x10⁻³ m.s⁻¹ e km = 8,92x10⁻⁶m.s⁻¹); iii) dispersão axial líquida (Dax = 1,40x10⁻⁵ – 9,84x10⁻⁵ m².s⁻¹ e Dax = 1,44x10⁻⁵ – 8,98x10⁻⁵ m².s⁻¹); iv) retenção líquida (hL = 0,27 – 0,31); v) fator de molhabilidade (fe = 0,36 – 0,42); vi) perda de carga (ΔP/H = 800 – 1500 Pa.m⁻¹ e ΔP/H = 100 – 400 Pa.m⁻¹). As avaliações em reator de leito de lama indicaram que os melhores desempenhos, em termos de conversão e seletividade, para os catalisadores de níquel e platina, apresentaram conversão e seletividade (ácido glicérico) médias de 66,63% e 67%, respectivamente. As operações em reator de leito gotejante foram planejadas via otimização experimental 2³, em termos da conversão do glicerol em função da temperatura, vazão da fase móvel líquida e tipo de catalisador. A temperatura e a vazão da fase móvel líquida foram indicadas como causando maiores impactos sobre a conversão do glicerol. Nas condições selecionadas (30-60°C, 1 atm, 5,23x10⁻⁸ - 9,29x10⁻⁸ m³.s⁻¹e 5,00x10⁻⁷ m³.s⁻¹), procederam-se as operações de oxidação catalítica do glicerol, atingindo-se o regime estacionário, em cerca de 10 min, quando se obteve com o catalisador Pt(0,5%)/C uma conversão média de 84,1% e seletividade 50% em ácido glicólico, e com o sistema Ni(5%)-Pt(0,5%)/C uma conversão média de 66,79% e seletividade 70% em ácido glicérico. Aiming at the valorization of biodiesel (B) through the biorefining of the co-product glycerol (G) was performed the development of the process of oxidation of glycerol in a trickle bed reactor. For this purpose, hydrodynamic studies were performed in a three-phase fixed bed reactor, producing substances with high added value. Activated carbon (C) and supported catalysts Ni(5%)-Pt(0.5%)/C, Ni(5%)-Pt(1%)/C and Pt(0.5%)/C) were selected and prepared for evaluations in batch operations (slurry reactor) and continuous (trickle-bed reactor). Hydrodynamic information on the operation of the trickle bed reactor were obtained through measures of residence time distribution (RTD). (liquid phase: 5,23x10⁻⁸ at 1,28x10⁻⁷m³.s⁻¹, gas phase 5,28x10⁻⁷ m³.s⁻¹, 303 K, 1,0 bar). From the RTD evaluations, the following values were estimated, respectively for the two systems G(10%) - O₂- C and G(10%) - C: i) number of mixers (N = 7 and N = 3); (ii) mass transfer coefficient (km = 2,38x10⁻³ m.s⁻¹ and km = 8,92x10⁻⁶m.s⁻¹); iii) Axial dispersion liquid (Dax = 1,40x10⁻⁵ – 9,84x10⁻⁵ m².s⁻¹ and Dax = 1,44x10⁻⁵ – 8,98x10⁻⁵ m².s⁻¹); iv) liquid holdup (hL = 0.27 – 0.31); v) wetting factor (fe = 0.36 – 0.42); vi) pressure drop (ΔP/H = 800 - 1500 Pa.m⁻¹ and ΔP/H = 100 - 400 Pa.m⁻¹). Slurry reactor ratings indicated that the best performances, in terms of conversion and selectivity, for nickel and platinum catalysts, showed a conversion and selectivity (glyceric acid) of 66.63% and 67.00%, consecutively. Trickle bed reactor operations were planned via experimental optimization 23, in terms of glycerol conversion as a function of temperature, flow rate of the liquid mobile phase and type of catalyst. The temperature and the flow rate of the liquid mobile phase were indicated as causing major impacts on the conversion of glycerol. Under the selected conditions (30 – 60°C, 1 atm, 5,23x10⁻⁸ - 9,29x10⁻⁸ m³.s⁻¹ and 5,00x10⁻⁷ m³.s⁻¹the catalytic oxidation of the glycerol was carried out, reaching the steady state, , in about 10 min, when obtained with the catalyst Pt (0.5%)/C an average conversion of 84.10 % and 50.00 % selectivity in glycolic acid, and with Ni(5%)-Pt(0.5%)/C system an average conversion of 66.79% and 70.00% selectivity in glyceric acid.