abstract: High temperature CO2 perm-selective membranes offer potential for uses in various processes for CO2 separation. Recently, efforts are reported on fabrication of dense ceramic-carbonate dual-phase membranes. The membranes provide selective permeation to CO2 and exhibit high permeation flux at high temperature. Research on transport mechanism demonstrates that gas transport for ceramic-carbonate dual-phase membrane is rate limited by ion transport in ceramic support. Reducing membrane thickness proves effective to improve permeation flux. This dissertation reports strategy to prepare thin ceramic-carbonate dual-phase membranes to increase CO2 permeance. The work also presents characteristics and gas permeation properties of the membranes. Thin ceramic-carbonate dual-phase membrane was constructed with an asymmetric porous support consisting of a thin small-pore ionic conducting ceramic top-layer and a large pore base support. The base support must be carbonate non-wettable to ensure formation of supported dense, thin membrane. Macroporous yttria-stabilized zirconia (YSZ) layer was prepared on large pore Bi1.5Y0.3Sm0.2O3-δ (BYS) base support using suspension coating method. Thin YSZ-carbonate dual-phase membrane (d-YSZ/BYS) was prepared via direct infiltrating Li/Na/K carbonate mixtures into top YSZ layers. The thin membrane of 10 μm thick offered a CO2 flux 5-10 times higher than the thick dual-phase membranes. Ce0.8Sm0.2O1.9 (SDC) exhibited highest CO2 flux and long-term stability and was chosen as ceramic support for membrane performance improvement. Porous SDC layers were co-pressed on base supports using SDC and BYS powder mixtures which provided better sintering comparability and carbonate non-wettability. Thin SDC-carbonate dual-phase membrane (d-SDC/SDC60BYS40) of 150 μm thick was synthesized on SDC60BYS40. CO2 permeation flux for d-SDC/SDC60BYS40 exhibited increasing dependence on temperature and partial pressure gradient. The flux was higher than other SDC-based dual-phase membranes. Reducing membrane thickness proves effective to increase CO2 permeation flux for the dual-phase membrane. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Chemical Engineering 2014

The first Isaac carbonate (FIC) is a mixed siliciclastic-carbonate base-of-slope succession in the Neoproterozoic Windermere Supergroup (WSG). Outstanding outcrop exposure at three study areas provided an excellent opportunity to observe the stratigraphic and isotopic evolution of an ancient deepwater mixed turbidite system. Based on lithological and stratal dimensions, the FIC can be subdivided into lower and upper parts suggesting temporal changes in patterns of sediment transport and deposition. δ13Ccarb also changes from -5.2‰ at the base of the FIC to 2.5‰ in the middle and then decreases to -6.3‰ at the top. Notably, the δ13Ccarb of primary cement in FIC strata is substantially more positive than most other Neoproterozoic deep-marine sections, suggesting the retention of their original shallow-marine isotopic signature. Nevertheless, this trend potentially correlates with the EN2 excursion in China and therefore the Gaskiers glaciation (~580 Ma), although better age control of WSG is needed to corroborate this correlation.

Conchas do molusco Physa sp., um gastrópode (caracol) comum de aquários de água doce, serviram como modelo para o estudo de alguns aspectos envolvidos na biomineralização. A concha calcária é constituída por cristais de carbonato de cálcio depositados em associação com uma matriz orgânica. Os componentes cristalinos e a matriz, foram estudados por microscopia eletrônica de transmissão e de varredura, e caracterizados por métodos espectroscópicos e analíticos. A constituição cristalina, em geral, assemelha-se àquela existente na maioria dos moluscos, enquanto a camada nacarada, interna da concha, apresenta comparativamente maiores variações. A matriz orgânica consta de um componente insolúvel, essencialmente constituído por polissacarídeos, enxofre e fósforo; e outro componente solúvel, com predominância de serina, glicina, ácido aspártico e ácido glutâmico. A análise feita por ativação de nêutrons demonstrou maior concentração de cálcio, sódio e estrôncio; estes elementos estão geralmente relacionados à presença de aragonita, em outras conchas de moluscos. O estudo qualitativo da fase cristalina foi realizado por difração eletrônica e por espectroscopia de infravermelho. Para análise quantitativa, usou-se a difração de raios-X, sendo os dados refinados pelo método de Rietveld. Os resultados obtidos demonstram a existência de dois polimorfos do carbonato de cálcio, aragonita e calcita, na concha da Physa. A caracterização qualitativa dos componentes inorgânico e orgânico do material estudado, mostrou semelhanças com relação a outros gêneros de moluscos. Experimentos de cristalização do carbonato de cálcio in vitro produziram aragonita e vaterita em presença de ácido aspártico ou glutâmico. Sob ação de glicina, serina ou quitina, houve formação de calcita. Em presença da matriz orgânica insolúvel, houve cristalização de calcita, enquanto a matriz solúvel induziu a cristalização da aragonita. Analisou-se quantitativamente todas as fases cristalinas obtidas nestes experimentos e estudou-se a morfologia dos cristais formados através da MEV e por MO luz. O resultado comparativo das investigações usando a concha natural, e dos cristais sintetizados, permitiu confirmar o papel fundamental da matriz orgânica no processo de cristalização do carbonato de cálcio. / Shells of Physa sp., a common freshwater gastropod snail, were used as a model for mineralization studies of calcium carbonate. The shell is a biomineral that consists of organized crystalline deposits associated to an organic matrix, both of which were studied by transmission and scanning electron microscopy; they were further characterized by means of pectroscopic and analytical methods. As a whole, its structural organization does not differ greatly from that found in other mollusc shells, except for the innermost, nacreous layer, that lines the shell. The organic matrix in Physa was found to consist of an insoluble fraction, essentially containing a polysaccharide, sulphur and phosphor. In addition, another (soluble) fraction is present, in which serine, glycine, aspartic acid and glutamic acid residues prevail. Neutronic activation analysis demonstrates a high concentration of calcium, sodium and strontium, elements known to be related to the presence of aragonite in other molluscan shells. A qualitative study of the crystalline phase was obtained through use of electron diffraction and FTIR spectroscopy. For quantitative analysis X-ray diffraction was used, as refined by the Rietveld method. Results obtained demonstrate the existence of two calcium carbonate polymorphs, aragonite and calcite in the shell of Physa, Qualitative evaluation of both organic and inorganic material from Physa showed similarities to those found in other mollusk shells. In vitro experiments performed at similar-to-natural conditions, on crystallization of calcium carbonate, did also crystallize aragonite and vaterite, provided aspartic acid or glutamic acid were present; whereas calcite was formed in solutions containing glycine, serine or chitin. Aragonite did crystallize when the soluble organic matrix was added to the solution. All these crystalline phases obtained were quantitatively evaluated, their morphologies being studied through light and electron microscopies. A comparative study of the natural crystals from the shell, and those obtained in laboratory experiments, stresses the fundamental role of the organic matrix on calcium carbonate crystallization

Fez-se a separação, enriquecimento e purificação de iantânio e ítrio partindo-se de um concentrado de terras raras empobrecido em cério, conhecido como LCC, \"low cerium carbonate\", um concentrado de ítrio designado como \"carbonato de ítrio\" e um terceiro concentrado designado como \"oxido de terras ítricas\". Os dois primeiros concentrados foram produzidos industrialmente pela NUCLEMON - Nuclebrás de Monazita e Associados Ltda, usando monazita brasileira. O \"oxido de terras ítricas\" é proveniente do processo de obtenção de Iantânio durante a execução do trabalho experimental desta tese. Fez-se uso das seguintes tecnologias: 1) precipitação fracionada com uréia; 2) lixiviação fracionada do LCC com carbonato de amônio e 3) precipitação dos peroxicarbonatos de terras raras usando-se seus carbonatos complexos. Obtidas frações enriquecidas em terras raras estas foram refinadas por meio de tecnologia de troca iônica em leito de resina catiônica sem uso de ion retentor e eluição com sais de amônio do ácido etilenodiaminotetraacético. Com a associação das técnicas acima mencionadas foram obtidos óxidos puros de ítrio (>97,7%), oxido de Iantânio (99,9%), óxido de gadolínio (96,6 %) e oxido de samário (99,9%). O processo aqui desenvolvido tem viabilidade técnica econômica para a instalação de uma unidade de maior porte visando a industrialização. / In this work, separation, enrichment and purification of lanthanum and yttrium were performed using as raw material a commercial low cerium rare earth concentrate named LCC (low cerium carbonate), an yttrium concentrate named \'yttrium carbonate\', and a third concentrated known as \'yttrium earths oxide. The first two were industrially produced by the late NUCLEMON - NUCLEBRAS de Monazita e Associados Ltda, using Brazilian monazite. The \'yttrium earths oxide\' come from a process for preparation of lanthanum during the course of the experimental work for the present thesis. The following techniques were used: fractional precipitation with urea; fractional leaching of the LCC using ammonium carbonate; precipitation of rare earth peroxycarbonates starting from the rare earth complex carbonates. Once prepared the enriched rare earth fractions the same were refined using the ion exchange chromatography with strong cationic resin without the use of retention ion and elution using the ammonium salt of ethylenediaminetetraacetic acid. With the association of the above mentioned techniques were obtained pure oxides of yttrium (>97,7%), lanthanum (99,9%), gadolinium (96,6%) and samarium (99,9%). The process here developed has technical and economic viability for the installation of a large scale unity.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2017-02-01T19:02:46Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Varela 2016.pdf: 15961564 bytes, checksum: 15e53847b4ed0cefc98e971288b00581 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-01T19:02:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Varela 2016.pdf: 15961564 bytes, checksum: 15e53847b4ed0cefc98e971288b00581 (MD5) Previous issue date: 2016-08-22 / FADE/UFPE / A Bacia de Pernambuco representa uma das mais proeminentes fronteiras de exploração petrolífera da margem brasileira. O presente estudo trata da caracterização dos principais tipos de estruturas vulcânicas, assim como também da ocorrência de buildups carbonáticos que ocorrem na região offshore desta bacia. O estudo foi baseado na análise de 145 seções sísmicas 2D, migradas em tempo, que cobrem praticamente todo o Platô de Pernambuco. A metodologia utilizada se baseou na interpretação das principais sequências tectono-estratigráficas, na identificação e descrição dos corpos vulcânicos e das estruturas carbonáticas. Quanto às estruturas vulcânicas, os resultados permitiram a identificação de vulcões, soleiras, vents e sequências vulcanoclásticas, localizadas principalmente em associação com altos externos do platô. A interpretação das principais sequências estratigráficas sugere idade cretácea superior e cenozóica para os corpos vulcânicos encontrado neste trabalho. Isto permite propor que o evento magmático, cuja idade na região onshore é albiana, teria uma abrangência temporal maior na região distal da bacia. A dos buildups carbonáticos, permitiu classificar as estruturas encontradas em três tipos pricipais: recifes de margem de plataforma, patch reefs e plataformas carbonáticas isoladas. Essas estruturas estão inseridas em duas principais sequências deposicionais, no intervalo de estratos do pósrifte da bacia: Santoniano-Maastrichtiano e Paleoceno-Mioceno Médio. Os resultados obtidos permitiram uma importante contribuição ao conhecimento do arcabouço estratigráfico da Bacia de Pernambuco, bem como de sua evolução como parte do Rifte do Atlântico Sul. Além disso, os dados aqui apresentados permitirão uma melhor compreensão sobre os efeitos e produtos do magmatismo para o sistema petrolífero da bacia. Da mesma forma, a descrição das estruturas carbonáticas é importante porque a exemplo do que ocorre em outras bacias marginais brasileiras, a confirmação da ocorrência destas estruturas permitirá que estas possam ser investigadas como possíveis plays petrolíferos. / The Pernambuco Basin is one of the most prominent frontier of oil exploration in the brazilian margin. This study aims to characterize the major volcanic structures as well as the carbonate buildups of the offshore portion of this basin. A set of 145 2D multichannel seismic sections that cover the Pernambuco Plateau region are used to interpret the major tectono-stratigrafic sequences and to describe the volcanic and carbonate structures. For the volcanic structures, the results allowed the identification of volcanoes, sills, vent complexes and volcaniclastic sequences, located mainly in association with external plateau highs. The interpretation of the main stratigraphic sequences suggests Upper Cretaceous and Cenozoic age to the volcanic bodies found in this work. This allows us to propose that the magmatic event, which its age in the onshore region is Albian, would have had a greater time span in the distal region of this basin. For the carbonate buildups, this study allowed the classification of three different types of structure: the shelf margin reefs, patch reefs and isolated carbonate platforms. These structures are in two main depositional sequences, related to the post-rift phase: Santonian-Maastrichtian and Paleoceno-Middle Miocene. The findings presented in this report provide a better understanding about the Pernambuco Basin as well as the evolution of this basin as part of the South Atlantic Rift. Moreover, the results presented here can also be useful for the understanding of the magmatism in the basin petroleum system. In the same manner, the description of the carbonate buildups is important because as happens in others brazilian basins margins, the confirmation of the occurrence of these structures will allow them to be investigated as possible oil and gas play.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2017-03-24T16:53:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Deodório Souza - FINAL.pdf: 2548276 bytes, checksum: 8b5240c9ccf3cc92e80ad1562e8b399d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-24T16:53:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Deodório Souza - FINAL.pdf: 2548276 bytes, checksum: 8b5240c9ccf3cc92e80ad1562e8b399d (MD5) Previous issue date: 2016-06-22 / Diversas tecnologias estão sendo desenvolvidas para reduzir as emissões de dióxido de carbono, um dos gases apontados como causadores do aquecimento global e assim mitigar as mudanças climáticas causadas por elas. Dentre estas compreendem o uso mais eficiente da energia, substituição dos combustíveis fósseis por outros com menor conteúdo de carbono, utilização de soluções energéticas que empreguem fontes de energia renováveis e até o armazenamento do CO2 em formações geológicas O armazenamento geológico de CO2 é uma promissora tecnologia para o sequestro desse gás e vem sendo utilizada em campo com cautela devido à necessidade de avaliar a integridades das rochas envolvidas e as condições de temperatura e pressão às quais estão submetidas. Desta forma, esta pesquisa tem como objetivo avaliar, através de experimentos e modelos numéricos, as modificações físicas e químicas ocorridas no meio poroso das rochas carbonáticas devido à exposição ao CO2 utilizando reatores de alta pressão modificados neste trabalho. Assim, foram realizados ensaios de exposição ao CO2 supercrítico utilizando rochas carbonáticas da formação Gramame e da formação Tambaba em um reator de alta pressão, com medidas de temperatura e pressão controlados. Nos ensaios de exposição ao CO2 supercrítico, as amostras foram submetidas a 20 dias de exposição e 40 dias de exposição. A partir dos ensaios foi possível verificar através das análises petrográficas e de catodoluminescência, que a exposição ao CO2 supercrítico ocasionou uma possível precipitação dos minerais de calcita e dolomita nas rochas, foi verificado também que as reações geoquímicas afetam a porosidade da amostra, tendo em vista o aumento de aproximadamente 10% nos ensaios, para as rochas das duas formações em ambos os intervalos de tempo analisados. Por meio das análises da tomografia computadorizada foi possível verificar que não houve uma mudança significativa com relação a estrutura da amostra, pois o fenômeno que acontece é o de difusão. A simulação numérica foi realizada com o programa PHREEQC com a finalidade de gerar uma comparação com os resultados obtidos experimentalmente, explicando as possíveis reações ocorridas durante o ensaio, observando possíveis alterações nas amostras que podem assim afetar diretamente a capacidade de armazenamento geológico de CO2. / Several technologies have been developed to reduce carbon dioxide emissions, one of the gases considered as a cause of global warming and then mitigate the climate changes caused by them. Among them it comprehends a most effective use of energy, substitution of fossile fuel to others with less carbon content, use of energetic solutions which use renewable energy fonts and even CO2’s storage in geological formations. The CO2’s geological storage is a promising technology for its gas sequestrationand it has been used in field with cautioning because of the necessity to evaluate the involved rocks’ integrities and the temperature conditions in which they are submitted. Thus, this research’s objective is to evalute, through experiment and numeric models, the physical and chemical modifications ocurring on carbonate rocks’ porous due to exposure to CO2 using high-pressured reactors modified on this research. Thus, it has been done essays of exposition to supercritical CO2 using carbonate rocks from Gramame and Tambaba formations in a high-pressured reactor, with controlled levels of temperature and pressure. On the essays of exposition to supercritical CO2, the samples were submitted to 20 days of exposition and 40 days of exposition. From the essays, it was possible to verify through petrographic and cathodoluminescence analysis that the exposition to the supercritical CO2 caused a possible precipitation of calcite and dolomite minerals in the rocks, it was also verified that the geochemical reactions affect the sample’s porosity, having in sight the increase of approximately 10% on the essays, to the rocks from two formations on both period of time analysis. Amidst the analysis of the computed tomography it was possible to verify that no significant changes happened related to the structure of the sample, because the phenomenon of diffusion happens. The numerical simulation has been performed with the PHREEQC program with the purpose of generating a comparison with the experimentally achieved results, explaining the possible reactions ocurred during the essay, observing possible alterations on the samples which can directly affect the CO2’s capacity of geological storage.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-05-23T13:22:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação - Katia Botelho FINAL.pdf: 3415518 bytes, checksum: f3daca0e931ff869adfc63713344368b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-23T13:22:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação - Katia Botelho FINAL.pdf: 3415518 bytes, checksum: f3daca0e931ff869adfc63713344368b (MD5) Previous issue date: 2016-07-21 / CAPES / A injeção e a extração de fluidos em reservatórios de petróleo pode causar dissolução dos minerais existentes nas rochas, alterações de pressão, temperatura e saturação que afetam o estado de tensão, resultando em deformações na rocha reservatório, bem como alterações da permeabilidade e porosidade do meio poroso. Neste contexto, os mecanismos físicos e químicos na interação rocha-fluido afetam o comportamento mecânico da rocha, diminuindo sua resistência mecânica quando submetidas às diferentes condições de carregamento, podendo assim levar ao enfraquecimento pela perda de rigidez ou resistência mecânica. Desta forma, esta pesquisa tem como o objetivo estudar as tensões e deformações de uma rocha carbonática sintética durante a dissolução dos minerais usando ensaios edométricos, a fim de representar e entender o comportamento geomecânico e geoquímico de rochas carbonáticas durante a dissolução dos minerais. Com esta finalidade, foram realizados ensaios de dissolução com uma rocha carbonática sintética usando de uma célula edométrica modificada, permitindo assim o fluxo controlado de uma solução ácida através da amostra. Os ensaios de dissolução foram realizados em duas etapas: dissolução parcial e dissolução total. A partir dos resultados dos ensaios de dissolução dos minerais observou-se que a tensão horizontal aumenta linearmente, sendo observado também uma deformação volumétrica de 3,9% e 11,51% para a dissolução parcial e total respectivamente. Por meio dos ensaios de resistência a compressão simples foi possível verificar que a resistência da amostra sintética foi de 3530 kPa antes do processo de dissolução. Após a dissolução dos minerais houve uma diminuição da resistência em 22% e o aumento da porosidade em 46,4% da rocha, fato este que pode provocar a compactação induzida quimicamente do reservatório quando submetido à injeção de fluidos que possam interagir quimicamente com o meio poroso. / The injection and extraction fluid oil reservoir can cause the mineral dissolution, changes in pressure, temperature and saturation that affect the stress state, resulting in reservoir rock strain, as well as changes in the permeability and porosity of the porous medium. In this context, the physical and chemical mechanisms in the rock-fluid interaction affects the mechanical behavior of the rock, reducing its strength when subjected to different load conditions and can thus leads to a weakening for the loss of stiffness and mechanical strength. Thus, the main objective of this research is to study the stresses and strains of a synthetic carbonate rock during the dissolution of minerals from oedometer tests in order to represent and understand the geomechanical and geochemical behavior of the rock during the dissolution of minerals. For this purpose, dissolution tests were performed using a synthetic carbonate rock by a modified oedometer cell, allowing a controlled flow of acidic solution through the pores of the sample. The dissolution tests were carried out in two steps: total dissolution and partial dissolution. From the results of the mineral dissolution test it was observed that the horizontal stress increases linearly, also observed a volumetric strain at 3.9% and 11.51% for the total and partial dissolution, respectively. Regarding the results of the mineral dissolution test it was observed that the horizontal stress increases linearly and the volumetric strain data were 3.9% and 11.51% for the total and partial dissolution, respectively. Through the unconfined compression tests it can be seen that the strength of the synthetic sample reaches a value of 3530 kPa before the dissolution process. On the other hand, after the mineral dissolution there was a decrease in resistance by 22% and a increased to 46.4% of the porosity rock. Thus, this fact can lead to chemically induced compression of the reservoir, when submitted to fluid injection thar can chemically interact with the porous medium.

Orientadores: Sandro Guedes de Oliveira, Lúcia Duarte Dillon / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-17T17:53:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Abreu_ElitaSelmarade_M.pdf: 3986219 bytes, checksum: 3254aa4fe691af01904819c1fb348ada (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O principal propósito dessa dissertação é estudar modelos de meio efetivo de física de rochas que conecte as propriedades petrofísicas e as propriedades elásticas, assim como a sua aplicação na investigação dessas propriedades em rochas carbonáticas. Inicialmente será feita uma introdução a alguns modelos de física de rochas para meio efetivo, conhecidos como modelo de Voigt-Reuss-Hill, modelo de Kuster & Toksöz, modelo Diferencial de Meio Efetivo e relação de Gassmann, com objetivo de estabelecer os parâmetros que serão medidos e utilizados no desenvolver do trabalho. Após essa parte introdutória, baseado no modelo de Xu-Payne, foram realizadas uma série de análises de atributos geométricos, como a distribuição de tipos de poros, obtidas através de lâminas petrográficas com intuito de descrever a correlação entre as propriedades petrofísicas e elásticas e assim poder calibrar o modelo teórico utilizado na predição dessas propriedades. Dessa forma, o modelo calibrado passa a desempenhar um papel mais condizente com o sistema poroso da rocha permitindo uma melhor correlação entre os parâmetros elásticos e petrofísicos. Os resultados obtidos mostram que a utilização da informação de lâminas petrográficas, na parametrização do modelo, torna o método mais robusto na predição e conexão das propriedades elásticas e petrofísicas de rochas carbonáticas, tornando confiável a mudança de escala rocha-perfil, bem como possibilitando a predição qualitativa de propriedade permo-porosas a partir da velocidade da rocha / Abstract: The main purpose of this dissertation is to study rock physics effective models that connect the petrophysics and elastic properties as well as its application on the investigation of these properties on carbonate rocks. Firstly, we make an introduction to some rock physics of effective models as: Voig-Reuss-Hill, Kuster&Toksöz, Differential Effective Medium, Gassmann¿s Relation, aiming at establishing the parameters that will be measured and used latter. After this introductory part and based on the Xu-Payne model, several geometric factors analysis was done like pore types distribution, obtained by thin sections, with the intention of describing the correlation between the petrophysics and elastic properties. In this way, the model becomes more compatible with the rock porous medium, allowing a better correlation between the petrophysics and elastic parameters. Our results show that using the thin section information on the model parametrization, the predictability and connectivity of petrophysics and elastic properties applied to carbonate rocks become more robust, making trustable the upscale rock-well log and also enabling the permo-porosity properties prediction, in a qualitative way, through the velocity measurements / Mestrado / Física / Mestra em Física

Tendo em vista a busca por matérias-primas de fontes renováveis e menos poluentes, e o crescente aproveitamento de subprodutos gerados por estas fontes, surgiu o interesse em estudar a síntese do carbonato de glicerina a partir da glicerina obtida como subproduto principal na fabricação de biodiesel. Sintetizou-se este composto no Laboratório de Química Orgânica Aplicada. Este tensoativo não é disponível no Brasil e possui propriedades cosméticas interessantes, que, no entanto, ainda devem ser mais exploradas na atualidade. No estudo, adicionou-se o carbonato a sabões líquidos obtidos a partir dos ácidos graxos provenientes dos óleos de soja e de mamona. Os sabões produzidos apresentaram baixa alcalinidade, reduzindo, assim, as adições de agentes químicos que podem ser agressivos à pele, como mostraram os resultados parciais. A partir do planejamento experimental, verifica-se a influência da temperatura e o tempo de reação da síntese do carbonato, assim como o tipo de catalisador utilizado. Análises de espectroscopia vibracional Raman e infravermelho, juntamente com ensaios de viscosidade, mostraram que a temperatura ideal para a carboxilação é de 140 °C, sendo que o tempo reacional deve ser de 6 a 7 h, utilizando-se como catalisador o sulfato de magnésio. Demonstrou-se também, a sensibilidade das duas técnicas na identificação dos picos das reações de síntese de carbonato de glicerila. Comparativamente, foram realizados testes de espuma dos sabões adicionados de carbonato de glicerila e de lauril sulfato de sódio. De um modo geral, a adição de carbonato de glicerila aos sabões propiciou a formação de uma espuma mais densa e persistente. A utilização de água dura reduziu o volume de espuma formado para todas as amostras. Comparando os dois óleos vegetais, soja e mamona, percebeu-se que os sabões produzidos a partir de óleo de mamona apresentaram menor formação de espuma. A adição de dietanolamina reduziu significativamente a estabilidade das espumas em todas as amostras. Estudos reológicos demonstraram que o tensoativo carbonato de glicerila é um fluido newtoniano, comportamento semelhante ao da glicerina pura. / In order to search for raw materials from cleaner and renewable sources, and the growing use of byproducts generated by these sources, has appeared the interest in studying the synthesis of glycerol carbonate from glycerol obtained as a main byproduct in the manufacture of biodiesel. This compound was synthesized at the Laboratory of Applied Organic Chemistry. This surfactant is not available in Brazil and has interesting cosmetic properties, which, however, should be more exploited at present. In the study, carbonate was added to liquid soaps from the fatty acids from soybean oil and castor oil. Soaps produced had low alkalinity, thereby reducing the additions of chemicals that can be aggressive to the skin, as partial results showed. From the experimental design, the influence of temperature and reaction time of the synthesis of carbonate is investigated, as well as the type of catalyst used. Analysis of partial Raman vibrational spectroscopy, together with viscosity experiments showed that the optimal temperature for carboxylation is 140 °C, and the reaction time should be from 6 to 7 h, using magnesium sulphate as the catalyst. It also demonstrated the sensitivity of both techniques in identifying the peaks of the reactions of synthesis of glycerol carbonate. In comparison,foam tests were made of soaps added glycerol carbonate and sodium laurylsulfate. Overall, the addition of glycerol carbonate to soap provided the formation of denser and persistent foam. The use of hard water reduced the volume of foam formed for all samples. Comparing the two vegetable oils, soy and castor bean, it was noticed that soaps produced from castor oil had lower foaming. The addition of diethanolamine significantly reduced the stability of foams in all samples. Rheological studies demonstrated that the surfactant glycerol carbonate is neuwtonian fluid, behavior similar to that of pure glycerin.

O objetivo desse trabalho foi o estudo da utilização do carbonato de potássio para a absorção de CO2, tendo como principal foco o uso dessa tecnologia para o beneficiamento de biogás em instalações de pequeno e médio porte. O estudo foi dividido em três partes. Na primeira, realizou-se um projeto fatorial, baseado em resultados obtidos por meio de simulação via ASPEN Plus, com o intuito de quantificar a influência da vazão de líquido, da vazão de gás, da concentração da solução e da temperatura do líquido na quantidade de gás carbônico absorvida. Na segunda, foram realizados ensaios de absorção de CO2 em coluna recheada com anéis de Raschig de vidro, utilizando soluções de carbonato de potássio, com objetivo de comparar os resultados obtidos pelo projeto fatorial e estudar o seu potencial para o processo de beneficiamento de biogás. Na terceira, quatro substâncias foram separadamente utilizadas em mistura com solução de carbonato de potássio, de maneira a verificar seu poder como promotores da reação de gás carbônico com carbonato de potássio. Os resultados do projeto fatorial apresentaram a temperatura, vazão e concentração de líquido como as variáveis independentes de maior influência positiva na absorção de CO2, enquanto que a vazão de gás teve influência negativa de baixa intensidade. A quantidade de gás carbônico absorvida em solução sem promotores e em pressão ambiente foi baixa, como relata a literatura. A utilização de promotores possibilitou um aumento substancial da absorção, principalmente com o uso da piperazina. / The objective of this work is to study the use of potassium carbonate for CO2 absorption, aiming to use this technology for biogas upgrade for small and medium scale plants. The study was divided in three parts. In the first one, a factorial design was done, based in results obtained by simulation via ASPEN Plus, to verify the influence of four process variables, namely: liquid volumetric flow rate, gas volumetric flow rate, solution concentration and liquid temperature. Secondly, CO2 absorption experiments were run in columns packed with glass Raschig rings, using potassium carbonate, in order to compare the results obtained by the factorial design and to study the solution\'s potential for biogas upgrade. Lastly, four substances were separately mixed into potassium carbonate solutions, aiming to verify their potential as CO2 absorption promoters. The results of the factorial design presented the liquid temperature, the liquid volumetric flow rate and the solution concentration as the most positively influential independent variables in carbon dioxide absorption, while the gas volumetric flow rate had a negative influence with low intensity. The amount of CO2 absorbed in solution without promoters and in ambient pressure was low, fact that is mentioned by other researchers. The use of promoters allowed a substantial increase in efficiency of CO2 absorption, mainly with the use of piperazine.