Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2009. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2011-02-17T13:57:37Z No. of bitstreams: 1 2009_YamileValenciaGonzalez.pdf: 14272961 bytes, checksum: 40025a2477e4b72457583ef0b6abf21a (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2011-02-17T14:22:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_YamileValenciaGonzalez.pdf: 14272961 bytes, checksum: 40025a2477e4b72457583ef0b6abf21a (MD5) / Made available in DSpace on 2011-02-17T14:22:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_YamileValenciaGonzalez.pdf: 14272961 bytes, checksum: 40025a2477e4b72457583ef0b6abf21a (MD5) / Grande parte dos solos dos países da América do Sul são afetados por processos erosivos, sendo estes considerados como um dos problemas ambientais mais importantes dos últimos anos. Mas, são poucas as pesquisas na área de geotecnia, especificamente, no âmbito da "biotecnologia" ou "bioengenharia", que procuram, a partir da utilização de microrganismos, melhorar as propriedades geotécnicas e de estabilidade dos solos. Com esse enfoque, foi desenvolvida esta pesquisa, buscando analisar o efeito que tem a aplicação de um nutriente precipitador de carbonato de cálcio sobre a microbiota nativa na mitigação de processos erosivos um perfil de solo tropical. A metodologia usada nesta pesquisa consistiu na coleta de solo de um perfil localizado a 20m da margem da voçoroca de Santa Maria no Distrito Federal - Brasil. Em tal amostra foram identificadas as bactérias nativas e, posteriormente, determinou-se qual seria o nutriente que melhor induz a precipitação do carbonato de cálcio com essas bactérias. Posteriormente, foram caracterizadas física, química, mineralógica e mecanicamente as amostras de solo natural, para logo adicionar em blocos inalterados do solo o meio nutritivo selecionado de modo a induzir a precipitação de carbonato de cálcio. Após quinze dias de tratamento se realizaram nestes solos tratados, os mesmos ensaios de caracterização feitos nas amostras sem tratamento. Finalmente, concluiu-se que o uso do nutriente B4 interage com as bactérias do solo, precipitando carbonato de cálcio, o que causa melhoria nas propriedades físicas, químicas, mineralógicas e mecânicas dos solos estudados, mitigando, em termos gerais, os processos erosivos atuantes no perfil. Assim, a técnica de biomineralização através da precipitação de carbonato de cálcio estudada para melhorar as propriedades dos solos, demonstrou ser positiva, o que constitui um avanço na biotecnologia, pois contempla a possibilidade de reduzir o impacto ambiental e econômico causado por outras alternativas. _____________________________________________________________________________ ABSTRACT / Large amounts of lands in South American countries are affected by erosive processes. They have been considered one of the most significant environmental problems in the last years. However, few researches on the use of microorganisms to improve geotechnical properties and soil stability have been carried out, especially in the "biotechnology" or "bioengineering" areas. This paper aims to analyze application effects of a nutrient precipitant made of calcium carbonate on native microbiota in order to minimize erosive processes on tropical soils. The methodology consisted of collecting soil samples from an area 20 meters away from a vocoroca in Santa Maria (Distrito Federal - Brazil). Native bacteria were found in the sample and, eventually, the best nutrient to induce calcium carbonate precipitation was identified. Physical, chemical, mineral, and mechanical data from the natural soil were collected. Then, a previously selected nutritious substrate was applied in unaffected soil blocks to induce calcium carbonate precipitation. After fifteen days, soil characterization tests were accomplished in the soil blocks and in samples without any treatment. Conclusions showed that the B4 nutrient interacts with the soil bacteria, resulting in calcium carbonate precipitation. That interaction improved physical, chemical, mineral, and mechanical properties of the studied soils, minimizing active erosive processes in the samples. As a result, the biomineralization technique through calcium carbonate precipitation to improve soil properties proved to be effective. Such conclusion is a great progress in the biotechnology field, as it might reduce environmental and economic impacts caused by other techniques.

A obtenção de compósitos elastoméricos resistentes a óleos e à abrasão, com propriedades mecânicas melhoradas através da incorporação de fibras naturais pelo processo de calandragem, é uma abordagem promissora que amplia as aplicações tecnológicas destes materiais e permite sua produção em escala industrial. Neste trabalho foram desenvolvidos compósitos de borracha nitrílica com fibras de sisal, e borracha nitrílica com carbonato de cálcio e fibras de sisal. Os compósitos foram processados em moinho de dois rolos, em condições otimizadas de processamento. Estudou−se a influência do teor de carbonato, tamanho e teor das fibras de sisal, bem como do tratamento de mercerização das fibras nas propriedades dos compósitos. Os compósitos, com as fibras curtas aleatoriamente distribuídas, foram caracterizados através de ensaios mecânicos, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TG) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). O tratamento de mercerização promoveu a remoção de lignina e hemicelulose da superfície das fibras de sisal, aumentando sua adesão à matriz de borracha. O tamanho critico de fibras, determinado para reforço nesta matriz nitrílica, foi de 6 mm, sendo que o teor crítico de fibras foi de 11 pcr para a matriz de borracha pura e de 5,5 pcr para a matriz combinada com carbonato de cálcio. Determinou−se que o teor ideal de carbonato é de 67 pcr. As análises térmicas (TG e DSC) mostraram que os compósitos são termicamente estáveis até a temperatura em torno de 300°C. Os materiais obtidos possuem uma boa relação custo⁄beneficio tornando promissora sua utilização / The preparation of elastomeric composites resistent to oils and abrasion, with mechanical properties enhanced through incorporation of natural fibers by calendering processing is a promising, approach that enlarge the technological applications for these materials, and allow their production in industrial scale. In this work, nitrile rubber with sisal fibers composites and nitrile rubber with calcium carbonate and sisal fibers composites were developed. The composites were processed on a two roll mixing mil, in optimized processing conditions. It was studied the influence of calcium carbonate amount, size and amount of sisal fibers, and alkali treatment of the fibers on the composite properties. The composites, with short fibers randomly distributed, were characterized by mechanical analysis, scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis (TG) and differential scanning calorimetry (DSC). Mercerization treatment promoted the remotion of lignin and hemicelluloses from the sisal fibers surface, increasing the adhesion between the fiber and the rubber matrix. The critical size of sisal fibers to reinforce the nitrile matrix was 6 milimeters, and the fibers critical volume was 11 phr for the pure rubber matrix, and 5.5 phr for the matrix containing calcium carbonate. The ideal volume of calcium carbonate was 67 phr. The thermal analysis (TG and DSC) demonstrated that the composites are thermally stable up to 300°C. The materials developed have a good cost⁄benefits relation making promising their utilization

Os processos de fabricação de compósitos chamados RTM (Resin Transfer Molding) e RTM Light estão sendo cada vez mais utilizados na indústria automobilística por possuírem vantagens sobre outros processos, tais como: baixo custo de trabalho e ferramentas, baixa emissão de solventes, ciclos de produção satisfatórios e fabricação de estruturas complexas com qualidade. Algumas cargas são adicionadas à resina com o objetivo de reduzir custos e melhorar as propriedades dos compósitos, entre elas o carbonato de cálcio (CaCO3). O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da adição de carbonato de cálcio, em diferentes proporções, nas propriedades da resina (como viscosidade e tempo de gel), dos compósitos (densidade e teor de vazios) e na permeabilidade do reforço fibroso. As propriedades mecânicas dos compósitos (dureza Barcol, impacto Izod, short beam, resistência à flexão, módulo e resistência à tração) em diferentes proporções de CaCO3 também foram avaliadas. Os resultados obtidos mostraram que a adição de CaCO3 aumentou a viscosidade e o tempo de gel da resina, a densidade dos compósitos e não teve influência no teor de vazios dos compósitos, além de diminuir consideravelmente a permeabilidade dos reforços fibrosos e, portanto, a produtividade esperada do processo. As propriedades mecânicas dos compósitos como dureza Barcol, short beam e módulo de elasticidade em tração aumentaram com o teor de CaCO3 enquanto a resistência ao impacto, à flexão e à tração diminuíram. / The composite manufacturing processes called RTM (resin transfer molding) and RTM Light are being ever more used by the automotive industry, because of their advantages over other processes, including low cost of labor and tooling, low emission of solvents and satisfactory productivity of complex structures with quality. Some fillers are added to the resin with the purpose of reducing costs and enhance some composite properties, such as calcium carbonate (CaCO3). The aim of this work was to evaluate the effect of adding different amounts of calcium carbonate on the properties of a polyester resin (e.g. viscosity and gel time) and on the permeability of the reinforcement. The mechanical properties of the composites (Barcol hardness, Izod impact, short Beam strength, flexural strength, modulus and tensile strength) obtained with the filled resin were also evaluated. RTM and RTM light were used for the experimental investigation. The results showed that the addition of calcium carbonate increased viscosity and gel time of the resin, and also considerably decreased the permeability of the fibrous reinforcement and, consequently, the expected process productivity. Besides, Barcol hardness, ILSS and modulus increased for higher CaCO3 content, whereas impact, flexural and tensile strength decreased.

Orientador: Jaime Aparecido Cury / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-07-27T08:17:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Francisco_SilvanaBoldrini_D.pdf: 3921252 bytes, checksum: 5602eb2efca39202f05c087a20488aa1 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Carbonato de cálcio precipitado (CaCO3) é o principal abrasivo usado nos dentifrícios comercializados no Brasil. Devido suas propriedades tamponante e alcalinizante, ele poderia reduzir a acidogenicidade bacteriana, potencializando o efeito do flúor no desenvolvimento da cárie dental. Utilizando-se o modelo intra-oral de curta duração (ZERO et aI. J Dent Res.71: 871-8, 1992), avaliou-se o efeito do CaCO3, na redução da desmineralização do esmalte dental. Blocos de esmalte (5 x 5 mm), de microdureza superficial pré-deterrhinada, foram cobertos por uma camada de bactérias ("placa artificial ") obtidas a partir de uma cultura de S. mutans, e colocadas em placas palatinas confeccionadas para os voluntários (aprovado pelo Comitê de Ética e Pesquisa da FOP UNICAMP). O estudo foi do tipo cruzado e os 10 voluntários foram submetidos a três grupos de tratamento: Controle (escovação sem dentifrício), com dentifrício contendo 1500 ppm de F (MFP) à base de sílica (SiO2) ou carbonato (CaCO3) . Ao mesmo tempo que os voluntários escovaram seus dentes com os dentifrícios, os dispositivos ficaram mergulhados na suspensão (1:3) dos mesmos, sendo que o grupo controle ficou imerso em tampão bicarbonato 20 mM, pH 7,0 . Imediatamente após a escovação os dispositivos foram colocados na boca. Esperou-se 20 minutos para ação dos dentirncios na "placa artificial" após o que a sacarose a 20% foi bochechada. Decorridos 45 minutos da metabolização da sacarose pela "placa artificial", os dispositivos foram removidos para análises. No esmalte foi determinada a microdureza superficial e calculada a porcentagem de perda de dureza em relação à inicial (%PDS) , assim como a incorporação de flúor pelo esmalte. Na "placa artificial", foram analisadas as concentrações de flúor iônico (FI) e ionizável (MFP) Os resultados (médias i: desvio padrão) , respectivamente para os Grupos controle, MFP/Si02 e MFP/CaC03 em termos da média das distâncias foram: % PDS: 24, 75i: 3,33a; 7,70::i:O,32b; 3,54::i:O,32c.. Concentrações de flúor (ppm) no esmalte: 1273,22 i: 267,2a; 1713,64 i: 426,Oa; 1565,03 i: 351,3a. Flúor na placa «_g/g): FI= 0,02 i: O,Ob; 0,93 i: 0,6ab; 1,36 i: 1,Oa.; MFP = 0,14 i: O,la; 1,78 i: 1,26b; 1,40 i: 0,9b. Médias seguidas de letras distintas diferem entre si (p<0,05). Os resultados mostraram que CaC03 reduz a desmineralização do esmalte, sugerindo que o abrasivo pode contribuir para um maior efeito do flúor de dentifrício no controle da cárie dental / Abstract: Precipitated ca1cium carbonate (CaCO3) is the main abrasive used in dentifiices comercialized in Brazü. It may reduce bacterial acidogenicity, potentiating the effect of fluoride in the development of dental caries due to its aIkaline and buífering capacities. The effect of CaCO3 on the reduction of enamel demineralization was evaluated by using the short-tenn intra-oral model (Zero et ai., J Dent Res. 71: 871 - 8,1992). Enamel blocks (5 x 5 mm), with known surfãce microhardness, were covered with a layer of bacteria (tltest plaque") obtained ftom a culture of S. _utans, and were placed on palatal appliances manufactured for the volunteers (approved by the Research and Ethics Committe of FOP UNICAMP). This study fiad a crossover design and 10 volunteers were submitted to 3 treatment groups: control (brushing without dentiftice), with dentifiice containing 1500 ppm F (MFP) and silica (SiO2) or carbonate (CaCO3)' At the same time that the volunteers brushed their teeth with the dentifiices, the appliances were placed in a suspension of the same dentifiice (1 :3). In the control group, the appliance was immersed in 20 mM bicarbonate buffer, pH 7. Immediately after the toothbrushing the appliances were put back in the mouth After 20 minutes of dentifrice action on "artificial plaque", 200Á! Sucrose solution was rinsed. After 45 minutes of sucrose fennentation by "artificial plaque", the appliances were removed. Enamel surface microhardness and the percentage of change in relation to baseline (%SMC) were calculated, as well as fluoride uptake in enamel. In artificial plaque, the concentration of ionic fluoride (FI) and fluoride as monofluotphosphate was detennined (MFP). The results (means :t s.d.) respectively for the control, MFP/SiO2 and MFP/CaCO3 in tenns the media at the distances were: %SMC: 24.75:1: 3.33a; 7.70:tO.32b; 3.54:tO.32c.. Fluoride concentration in enamel was:: 127322 :!:: 267.2a; 1713.64 :!:: 426.0a; 1565.03 :I: 351.3a. Fluoride in plaque ({Jtglg): FI= 0.02 :!:O.Ob; 0.93:!:: 0.600; 1.36:!:: 1.0a.; MFP = 0.14 :!:: 0.1a; 1.78:!:: 1.26b; 1.40:!:: 0.9b. Means followed by distinct letters differ ftom each other (p<0.05). The results showed that Caco3 reduces enamel demineralization, suggesting that the abrasive may contribute to a higher effect offluoride present in the dentifiice on dental caries control / Doutorado / Biologia e Patologia Buco-Dental / Doutor em Odontologia

Muitos organismos vivos, tal como seus constituintes, são formados por sistemas químicos complexos que envolvem a interação entre compostos orgânicos e inorgânicos ligados química e/ou fisicamente. Nestes sistemas as matrizes orgânicas são geralmente compostas por macromoléculas como polissacarídeos e proteínas. Essas moléculas têm o papel de direcionar a nucleação e o crescimento da porção inorgânica. O uso de superfícies metálicas adequadas recobertas por este tipo de filme híbrido tem potencial aplicação em implantes de substituição óssea, no qual são requeridas superfícies quimicamente inertes, mas que ao mesmo tempo estimulem processos de calcificação. Nesta tese estudou-se o crescimento de CaCO3 sobre superfícies metálicas de alumínio e aço inox recobertas por matrizes orgânicas compostas por diferentes poliânions e pelo policátion quitosana, na forma de filmes montados camada-a-camada (do inglês LbL), na presença ou não de fosfolipídeos (filmes Langmuir-Blodgett), formando um meio confinado para o crescimento do mineral. Diferentes técnicas foram utilizadas: microscopia eletrônica, microscopia de força atômica, espectroscopias de reflexão nas regiões do Uv-vis, e do infravermelho, Raman, espalhamento e difração de raios-X. Estudou-se a influência de diferentes grupos carregados dos fosfolipídeos e dos poliânions, tal como sua conformação, no crescimento de CaCO3. O tipo de interação entre o poliânion e a quitosana leva ao crescimento de matrizes poliméricas com diferenças em suas espessuras e capacidade de retenção de líquido, modificando as condições de supersaturação local e influenciando no tipo de estrutura de CaCO3. Puderam ser identificados dois polimorfos formados sobre os filmes orgânicos de poli(ácido acrílico) e quitosana, sugerindo que existem dois diferentes sítios onde a nucleação pode ser iniciada: a partir da solução de CaCl2 aprisionada na matriz polimérica e o outro a partir dos íons cálcio ligados como contra-íons aos grupos negativamente carregados do poliânion. Na presença do pré-recobrimento LB, a natureza da cabeça polar do fosfolipídeo direciona o tipo de ligação e crescimento da matriz polimérica, que levam ao crescimento de partículas de CaCO3 com morfologia e tamanho variados, explicados em termos da presença de ambientes com diferenças de concentrações locais de Ca2+. Além disso, verificou-se que a rugosidade superficial dos suportes metálicos pode favorecer a formação do polimorfo de CaCO3 cineticamente mais estável, mostrando que o processo de cristalização sobre estes suportes é um processo governado por difusão. A hidrofilicidade dos suportes é aumentada pela presença da matriz orgânica e pela presença de CaCO3 sobre as matrizes. O crescimento de CaCO3 em meios confinados tridimensionais, formados por membranas de policarbonato modificadas com filme finos de polieletrólitos, também foi estudado. Este tipo de molde leva à formação de estruturas cilíndricas que seguem a morfologia dos poros da membrana. A presença de poli(ácido acrílico) leva a formação de estruturas cilíndricas ocas, enquanto que cilindros completamente preenchidos foram formados nos poros contendo quitosana na última camada. Estes resultados foram explicados com base em diferenças na etapa de nucleação: na presença de PAA a nucleação de CaCO3 deve iniciar-se a partir dos íons Ca2+ ligados ao poliânion que, por sua vez, está ligado diretamente às paredes do molde; já na presença que quitosana, com maior capacidade de retenção de liquido e sem interação específica com Ca2+ a nucleação e seqüente cristalização devem ocorrer por todo o poro da membrana. As estruturas formadas são em sua maioria monocristais de calcita hexagonal orientadas na direção cristalográfica <2 -2 1>. / Some living organisms as well as their constituents are formed by complex chemical systems which involves the interaction among organic and inorganic compounds bounded physically or chemically. In these systems the organic matrices are usually composed by macromolecules like polysaccharides and proteins. These molecules have an important hole in tailoring the nucleation and the sequent growth of the inorganic portion. Metallic surfaces coated with these hybrid films have potential application as implants for bone substitution for which the surfaces must be chemically inert but at the same time they should stimulate calcification processes. In this present thesis we studied the growth of CaCO3 over aluminium and stainless steal surfaces coated with layer-by-layer films composed by different polyanions and chitosan as polycation, in the presence or not of phospholipids (Langmuir-Blodgett films). These organic matrices formed a confined medium within which CaCO3 particles were growth. Different techniques were applied in order to understand these systems: electronic microscopy, atomic force microscopy, UV-Vis and infrared reflection spectroscopy, Raman, and X-ray scattering and diffraction. We studied the influence of the different charged groups of the phospholipids and the polyanion as well as their conformation on CaCO3 growth. The type of interaction between the polycation and the polyanions tailors the growth of the organic matrices, forming films with different thickness and different water retention abilities which change the local supersaturation conditions changing the structure of the CaCO3 formed. Two types of CaCO3 polymorphs were growth over poly(acrylic acid) (PAA) and chitosan films suggesting that there are two sites where the nucleation can be started: the CaCl2 solution retained in the gel-like organic films and the Ca2+ ions bounded to the negative groups of the polyanion. In the presence of the LB pre-coating, the nature of the phospholipid polar head tailors the binding and the growth of the polymeric matrices leading to the formation of CaCO3 particles with difference in their sizes and morphologies. This result was explained in basis of the differences in the Ca2+ local concentrations in each situation. Moreover, it was observed that the surface roughness of the supports can favour the formation of vaterite, the kinetically most stable CaCO3 polymorph, showing that the crystallization may be guided by diffusion processes. The hidrophilicity of the supports was improved by the presence of both organic and hybrid films. The growth of CaCO3 in tridimentional confined mediums was done using LbL modified polycarbonate membranes as template. This template leads to the formation of cylindrical CaCO3 particles following the morphology of the membrane pores. CaCO3 tube-like structures were formed in presence of PAA, while rod-like structures were formed in presence of chitosan in the top LbL layer. These results were explained on basis of the difference in the nucleation stages: in the presence of PAA the nucleation starts on the Ca2+ ions bounded to the polyanion that is linked to the walls of the template; in the presence of chitosan that presents higher water retention ability and has no specific interaction with Ca2+ ions, the nucleation and sequent crystallization should occur through the entire pore of the membrane. The electron diffraction patterns showed that the CaCO3 structures are single crystals of the calcite polymorph oriented in < 2 -2 1> crystallographic direction.

Orientador: José Ricardo Pelaquim Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-23T21:31:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rigobello_AnaLuciaGodoy_M.pdf: 19440225 bytes, checksum: 976868faec9ffa0e37433dfbff01c239 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Incrustações consistem em um subproduto indesejável na forma de depósitos cristalinos, provenientes da precipitação de sais presentes na água. Dependendo da natureza da incrustação e da composição do :fluido a deposição pode ocorrer no reservatório de petróleo, próximo ao poço causando dano à formação, ou em instalações de produção ocasionando graves problemas operacionais além do declínio da produtividade. O controle de incrustação atualmente tem sido um problema desafiador na indústria do petróleo além de impactar fortemente no valor econômico do produto final. A variedade e complexidade dos tipos de tal deposição formados aumentam a dificuldade de desenvolver métodos adequados para aliviar esses problemas. Anualmente as empresas de petróleo gastam milhões de dólares na manutenção de equipamentos e produção, e alguns dos mais altos custos ocorrem na prevenção da incrustação. São necessários estudos em diferentes áreas com o intuito de reduzir e combater a formação de depósitos destes sais, evitando assim perdas e danos à formação. A prevenção e mitigação da incrustação é de grande importância além de ser bastante complexa. Um método eficaz é através do cálculo do chamado índice de incrustação, representado neste trabalho por Is. A presente pesquisa visa o estudo de incrustação, em especial incrustações por carbonato de cálcio no sistema de produção como um todo, bem como o estudo das variáveis que influenciam em sua formação através do mapa do potencial de incrustação. Com o intuito de realizar tal estudo, foi utilizado um modelo termodinâmico previamente existente para realizar os cálculos do índice baseado em dados de poços hipotéticos, além de exemplos reais. O modelo mostrou-se válido, e, conforme esperado, obteve-se um comportamento de variação de pressão, temperatura e pH condizente ao descrito nas literaturas / Abstract: Scale consists in an undesirable product in the form of crystalline deposits from precipitation of salts in the water. Depending on the scale nature and the composition of fiuid deposition can occur in the oil reservoir, near the well damaging the formation, or in production facilities causing serious operational problems in addition to the decline of productivity. The control of scale currently has now been a challenging problem in the oil industry and also impact strongly on the economic value of the final product. The variety and complexity of this type of deposition increases the difficulty of developing suitable methods to relieve these problems. Each year oil companies spend millions of dollars in equipment maintenance and production, and some of the highest costs occur in the scale prevention. Several studies are needed in different areas in order to reduce and control the formation of deposits of these salts, thus avoiding damages to the formation. The scaling prevention and mitigation are of great importance as well as being quite complex. An effective method is by calculating the index scale, represented in this work by Is. This research aims to study scale, specially calcium carbonate scale into the production system as a whole, as well as the study of the variables that infiuence its formation through the map of scale potential. ln order to accomplish this study, we used a previously existing thermodynamic model to perform calculations of the index based on data from hypothetical wells and real examples. The model proved to be valid, and, as expected, there was obtained one behavior of variation of pressure, temperature and pH consistent to that described in the literature / Mestrado / Explotação / Mestra em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador : Kenneth E. Collins / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-17T15:13:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_SylviaCristinaLacerdadaCosta_M.pdf: 4226105 bytes, checksum: ac71bf43867c23f312fdce7e27319f75 (MD5) Previous issue date: 1980 / Mestrado

La formación de incrustaciones en sistemas que trabajan con agua es un problema que puede generar pérdidas económicas en instalaciones domésticas e industriales. Una alternativa es el uso de técnicas magnéticas y electromagnéticas, como es el caso del equipo electromagnético TK3K, diseñado y patentado por la empresa Ecotecnica Energy Systems S.L., este sistema no modifica la composición química del agua ni genera residuos, por lo que se considera medioambientalmente sostenible. Se realizó un estudio de varios puntos de los sistemas de distribución de agua susceptibles a producir incrustaciones con el objetivo de determinar las fases minerales formadas en cada punto. Además, se realizó un control y seguimiento del sistema de distribución de agua del pabellón de deportes de la UA donde se realizó la instalación de un equipo TK3K, obteniendo conclusiones muy interesantes tras dos años de tratamiento. Para mejorar la identificación de las fases minerales obtenidas en las incrustaciones, se realizó la adaptación del test de Meigen con muy buenos resultados, así como un estudio de los posibles interferentes. Por otro lado, se aplicó el método de precipitación rápida controlada con el fin de determinar las variaciones en el proceso de precipitación del carbonato cálcico mediante desgasificación de la muestra por agitación, obteniendo diferencias destacables entre las aguas con y sin tratamiento electromagnético y a diferentes temperaturas. También se analizaron las diferencias con el tratamiento mediante el empleo del método de precipitación forzada, analizando los precipitados obtenidos mediante absorbancia, turbidez y tamaño de partícula. En cuanto a los efectos en las propiedades físicas del agua, se determinaron las posibles variaciones en parámetros físicos como la viscosidad, densidad, y evaporación. Por último, se analizó el efecto bactericida y alguicida en aguas ornamentales y de uso recreativo.

Os monoalquil carbonatos podem ser vistos como produtos da hidrólise parcial de carbonatos orgânicos. Apesar de serem estudados desde a década de 1920, a literatura apresenta poucas evidências de sua formação em meio aquoso. Recentes estudos apontaram a eletroforese capilar (CE) com detecção condutométrica sem contato (C4D) como uma técnica versátil para a detecção e quantificação dessas espécies, a partir da qual foi possível evidenciar a formação de monoalquil carbonatos pela reação direta entre o bicarbonato e o álcool correspondente. A presença de monoetil carbonato (MEC) em amostras de cerveja foi demonstrada pela primeira vez no presente trabalho, bem como sua formação em drinks preparados a partir de uma bebida alcoólica destilada e um refrigerante. Um equipamento de CE com dois detectores do tipo C4D foi utilizado para a identificação e a quantificação dessa espécie, principais objetivos do presente trabalho. Uma propriedade intrínseca à detecção condutométrica - o fato de a resposta do detector estar, sob certas condições, exclusivamente relacionada às mobilidades dos compostos presentes - permitiu aquantificação do MEC apesar da impossibilidade de fazê-lo por meio de calibração externa, dada a sua instabilidade em meio aquoso. O método de quantificação, que utiliza como padrões de calibração do detector cinco soluções de espécies estáveis com mobilidades eletroforéticas próximas à do MEC, foi aplicado na determinação de tricloroacetato em solução aquosa e os resultados obtidos condizem com a concentração da espécie determinada por titulação. As concentrações de MEC encontradas em uma amostra de cerveja do tipo lager e em um drink de rum com refrigerante de cola foram 1,2 mmol.L-1 e 4,1 mmol.L-1, respectivamente. Esses valores concordam com as quantidades esperadas de MEC nessas bebidas com base em suas concentrações de álcool e bicarbonato. Apesar dos estudos prévios sugerirem a formação lenta de MEC após a mistura do bicarbonato com o etanol, o preparo dos três drinks estudados mostrou rápida formação de MEC logo após a mistura dos ingredientes. Estudos envolvendo a cinética de formação da espécie em diferentes valores de pH foram realizados, evidenciando maiores velocidades de formação em condições ácidas (pH 4) quando comparadas com condições básicas (pH 8). Pôde-se concluir que, apesar de as condições ácidas favorecerem o desprendimento de CO2 do sistema, deslocando o equilíbrio no sentido da decomposição do MEC, a formação da espécie também ocorre em sistemas ácidos. Além disso, o tempo necessário para a sua formação nesses sistemas condiz com a escala de tempo necessária para o preparo e o consumo dos drinks. Apesar de o presente trabalho ser o primeiro relato da existência de MEC em alimentos, bebidas como a cerveja são consumidas há milênios, sugerindo a baixa probabilidade de a espécie estudada ser nociva. Pouco se sabe, no entanto, a respeito do seu papel no sabor das bebidas estudadas e na absorção do álcool pelo organismo. / The monoalkyl carbonates can be treated as products of the partial hydrolysis of organic carbonates. Despite they are studied since late 1920\'s, the literature shows little evidence about their formation in aqueous media. Recent studies point the capillary electrophoresis (CE) with capacitively coupled contactless conductivity detection (C4D) as a versatile technique for the identification and determination of these species, showing their formation from the direct reaction between bicarbonate and the corresponding alcohol. The presence of monoethyl carbonate (MEC) in beer is demonstrated for the first time, as well as the formation of this species in drinks prepared with a distilled beverage and a carbonated soft drink. A CE equipment with two C4D detectors was used to identify and quantify this species in cited beverages, the main objectives of the present work. An intrinsic property of the conductometric detection made possible the determination of MEC in spite of the impossibility to quantitate it by external calibration due to its stability issues in aqueous media. The quantitation method, which uses five solutions of stable species with similar electrophoretic mobilities to the analyte, was applied in the determination of trichloroacetate in aqueous solution and the results were in agreement with the concentration obtained by titration. The concentrations of MEC in samples of lager beer and rum and cola drink were, respectively, 1.2 mmol.L-1 and 4.1 mmol.L-1, which agree with the levels of ethanol and bicarbonate available in these products. Although the previous studies suggests the formation of a small amount of MEC right after the mixing of bicarbonate with ethanol - that grows over time - the three studied cases showed a fast formation of MEC after the mixing of the ingredients of the drinks. Studies about the formation kinetics in two different pH values were made showing higher formation rates for acidic media when compared with alkaline media. One can conclude that although the acidic conditions favor the loss of CO2, shifting the equilibrium toward the decomposition of MEC, the species formation also occurs in acidic media. Besides, the required time for its formation in these systems matches the time scale needed for the preparation and the consumption of the drink. Although the present study is the first report of MEC existence in food, beverages like beer have been consumed for a long time, suggesting the low probability of its harmful potential. There are, however, little knowledge about its role in flavoring and alcohol absorption in the body.

Os monoalquil carbonatos podem ser vistos como produtos da hidrólise parcial de carbonatos orgânicos. Apesar de serem estudados desde a década de 1920, a literatura apresenta poucas evidências de sua formação em meio aquoso. Recentes estudos apontaram a eletroforese capilar (CE) com detecção condutométrica sem contato (C4D) como uma técnica versátil para a detecção e quantificação dessas espécies, a partir da qual foi possível evidenciar a formação de monoalquil carbonatos pela reação direta entre o bicarbonato e o álcool correspondente. A presença de monoetil carbonato (MEC) em amostras de cerveja foi demonstrada pela primeira vez no presente trabalho, bem como sua formação em drinks preparados a partir de uma bebida alcoólica destilada e um refrigerante. Um equipamento de CE com dois detectores do tipo C4D foi utilizado para a identificação e a quantificação dessa espécie, principais objetivos do presente trabalho. Uma propriedade intrínseca à detecção condutométrica - o fato de a resposta do detector estar, sob certas condições, exclusivamente relacionada às mobilidades dos compostos presentes - permitiu aquantificação do MEC apesar da impossibilidade de fazê-lo por meio de calibração externa, dada a sua instabilidade em meio aquoso. O método de quantificação, que utiliza como padrões de calibração do detector cinco soluções de espécies estáveis com mobilidades eletroforéticas próximas à do MEC, foi aplicado na determinação de tricloroacetato em solução aquosa e os resultados obtidos condizem com a concentração da espécie determinada por titulação. As concentrações de MEC encontradas em uma amostra de cerveja do tipo lager e em um drink de rum com refrigerante de cola foram 1,2 mmol.L-1 e 4,1 mmol.L-1, respectivamente. Esses valores concordam com as quantidades esperadas de MEC nessas bebidas com base em suas concentrações de álcool e bicarbonato. Apesar dos estudos prévios sugerirem a formação lenta de MEC após a mistura do bicarbonato com o etanol, o preparo dos três drinks estudados mostrou rápida formação de MEC logo após a mistura dos ingredientes. Estudos envolvendo a cinética de formação da espécie em diferentes valores de pH foram realizados, evidenciando maiores velocidades de formação em condições ácidas (pH 4) quando comparadas com condições básicas (pH 8). Pôde-se concluir que, apesar de as condições ácidas favorecerem o desprendimento de CO2 do sistema, deslocando o equilíbrio no sentido da decomposição do MEC, a formação da espécie também ocorre em sistemas ácidos. Além disso, o tempo necessário para a sua formação nesses sistemas condiz com a escala de tempo necessária para o preparo e o consumo dos drinks. Apesar de o presente trabalho ser o primeiro relato da existência de MEC em alimentos, bebidas como a cerveja são consumidas há milênios, sugerindo a baixa probabilidade de a espécie estudada ser nociva. Pouco se sabe, no entanto, a respeito do seu papel no sabor das bebidas estudadas e na absorção do álcool pelo organismo. / The monoalkyl carbonates can be treated as products of the partial hydrolysis of organic carbonates. Despite they are studied since late 1920\'s, the literature shows little evidence about their formation in aqueous media. Recent studies point the capillary electrophoresis (CE) with capacitively coupled contactless conductivity detection (C4D) as a versatile technique for the identification and determination of these species, showing their formation from the direct reaction between bicarbonate and the corresponding alcohol. The presence of monoethyl carbonate (MEC) in beer is demonstrated for the first time, as well as the formation of this species in drinks prepared with a distilled beverage and a carbonated soft drink. A CE equipment with two C4D detectors was used to identify and quantify this species in cited beverages, the main objectives of the present work. An intrinsic property of the conductometric detection made possible the determination of MEC in spite of the impossibility to quantitate it by external calibration due to its stability issues in aqueous media. The quantitation method, which uses five solutions of stable species with similar electrophoretic mobilities to the analyte, was applied in the determination of trichloroacetate in aqueous solution and the results were in agreement with the concentration obtained by titration. The concentrations of MEC in samples of lager beer and rum and cola drink were, respectively, 1.2 mmol.L-1 and 4.1 mmol.L-1, which agree with the levels of ethanol and bicarbonate available in these products. Although the previous studies suggests the formation of a small amount of MEC right after the mixing of bicarbonate with ethanol - that grows over time - the three studied cases showed a fast formation of MEC after the mixing of the ingredients of the drinks. Studies about the formation kinetics in two different pH values were made showing higher formation rates for acidic media when compared with alkaline media. One can conclude that although the acidic conditions favor the loss of CO2, shifting the equilibrium toward the decomposition of MEC, the species formation also occurs in acidic media. Besides, the required time for its formation in these systems matches the time scale needed for the preparation and the consumption of the drink. Although the present study is the first report of MEC existence in food, beverages like beer have been consumed for a long time, suggesting the low probability of its harmful potential. There are, however, little knowledge about its role in flavoring and alcohol absorption in the body.