Uma das regiões produtoras de petróleo offshore que representa um papel importante na vanguarda dos desafios de extração em altas profundidades é a província do Pré-Sal, situada na costa brasileira, composta por grandes acumulações de óleo leve de excelente qualidade. O óleo proveniente dos poços do Pré-Sal brasileiro contém CO2 dissolvido, e após as separações de óleo e gases liberar o CO2 na atmosfera não condiz com as tentativas da indústria mundial em reduzir a emissão de gases do efeito estufa. Uma alternativa econômica e ecologicamente viável é a injeção do dióxido de carbono nos reservatórios para aumentar o fator de recuperação de óleo e, ao mesmo tempo, garantir a captura e armazenamento geológico deste gás. Caso haja uma descompressão repentina devido a uma falha nas linhas de transporte do CO2, uma abrupta redução de temperatura é observada nas paredes do vaso próximas ao vazamento. Uma vez que diretrizes de projeto indicam a utilização de materiais com boa tenacidade em baixas temperaturas, a utilização de aços ligados ao níquel se faz uma boa alternativa no transporte de CO2. O presente estudo visa avaliar a influência do tratamento térmico de têmpera e revenido na tenacidade à fratura de aços ligados ao níquel, conhecidos como 5,5Ni e 9Ni, em temperatura ambiente e também a -100 °C, bem como avaliar a ação do hidrogênio nestes aços quando em baixa temperatura. Foram utilizados corpos de prova do tipo SE(B) da mecânica da fratura sem e com tratamento térmico. Foi possível observar que os tratamentos térmicos de têmpera e revenido foram muito eficientes para manter a tenacidade original do aço 5,5Ni na temperatura de -100 °C. De fato, na condição de bruto de laminação, os valores de CTOD para esse aço nessa temperatura foram muito inferiores daqueles encontrados na temperatura ambiente, indicando que esse material experimenta uma transição muito importante do comportamento em fratura em baixas temperaturas. Já o aço 9Ni sem tratamentos térmicos apresentou valores praticamente constantes de CTOD nas condições de ensaio, com um leve aumento nos valores médios após a têmpera e revenido, principalmente em baixa temperatura. Não foi verificada grande influência do carregamento de hidrogênio nos resultados da tenacidade à fratura dos aços 5,5Ni e 9Ni na temperatura de -100 °C, uma vez que os valores de CTOD nestas condições apresentaram uma leve redução em relação aos valores para os aços sem hidrogenação e ensaiados na temperatura de -100 °C. / One of the regions offshore where the oil production performs an important role in the forefront of the challenges in deep-water extractions is the Pre-salt region, located in Brazilian coast, containing big concentrations of light oil with an excellent quality. The oil from Brazilian Pre-salt oilfields contains dissolved CO2, and after the oil and gases separation, simply release the CO2 in the atmosphere does not match the efforts of the global industries to reduce the greenhouse gases emissions. A viable economic and ecological alternative is the carbon dioxide injection into the reservoirs to enhance the oil recovery factor, meanwhile ensuring geological capture and storage of that gas. In case of a suddenly depressurization in the CO2 pipelines, a temperature drop is observed in the walls near the leakage. Since project guidelines indicates the use of materials with good low temperature toughness, the use of nickel alloyed steels are a good alternative for the CO2 transportation. This work aims to evaluate the influence of the heat treatment on fracture toughness of nickel alloyed steels, nominated 5.5Ni and 9Ni, at room temperature and also at -100 °C, as well as evaluating the hydrogen effect on fracture toughness of these steels in low temperature. SE(B) fracture mechanic samples were evaluated with and without quench and temper heat treatments. It was possible to observe that the quench and temper heat treatments were so much efficient to maintain the original toughness of 5.5Ni steel at temperature of -100 °C. Indeed, in as rolled condition, CTOD values for this steel at that temperature were much lower than those found at room temperature, indicating that this material faces a very important transition in fracture behavior at low temperatures. 9Ni steel without heat treatments showed CTOD values practically constants for the tests conditions, barely increasing the medium CTOD values after the quench and temper, mainly at low temperature. A major influence of hydrogen charging on fracture toughness of 5.5Ni and 9Ni steel at -100 °C temperature was not observed, since the CTOD values on these conditions showed a slightly reduction when related to values calculated for steels with no hydrogen charging and tested in temperature of -100 °C.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-05-10T18:13:14Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1467470 bytes, checksum: e99a47a0de412c2d5f4a16b4865319a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-10T18:13:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1467470 bytes, checksum: e99a47a0de412c2d5f4a16b4865319a0 (MD5) Previous issue date: 2018-02-22 / Esse estudo abordou a utilização de emissões atmosféricas como fonte de carbono para o cultivo de microalgas em lagoas de alta taxa (LATs). Para isso foram utilizadas três LATs: em uma foi utilizado CO 2 a uma concentração de 99,9% (LAT 1), na outra, gás de emissão da combustão da gasolina (GECG) (LAT 2) e na terceira (LAT 3) não foi adicionado CO 2 . Os gases foram adicionados mediante demanda, quando o pH do meio atingia 7,5. Foram avaliadas a produtividade de biomassa, a eficiência do tratamento do esgoto e a viabilidade econômica ao se usar cada uma das fontes. Os resultados mostraram que não houve diferença estatística (p < 0,05) entre as produtividades de clorofila a nas três LATs, os valores médios foram 0,09, 0,09 e 0,06 g m -2 dia -1 respectivamente para as LATs 1, 2 e 3. No que diz respeito às remoções de matéria orgânica e nutrientes, os valores de remoção encontrados também não diferiram estatisticamente entre as três lagoas (p < 0,05), sendo que não houve remoção de fósforo em nenhum dos casos. As porcentagens de remoção de demanda química de oxigênio (DQO) foram de 31,69, 30,78 e 30,42 %. Já em relação à remoção de nitrogênio amoniacal, as porcentagens de remoção não permitiram reduzir a concentração a valores abaixo do máximo permitido pela legislação estadual vigente (26,70, 26,15 e 30,04 mg L -1 , nas LATs 1, 2 e 3, respectivamente). Em todos os casos, para a variável Escherichia coli, foram removidas 2 unidades logarítmicas. A caracterização da comunidade fitoplanctônica mostrou que a adição de CO 2 favoreceu as clorofíceas em relação às cianobactérias e diatomáceas. Os resultados mostraram também que a fonte de CO 2 não influenciou na composição bioquímica da biomassa, não havendo diferença estatística (p < 0,05) entre os resultados encontrados. Os Valores Presentes Líquidos (VPLs) negativos mostraram que nenhum dos dois projetos é viável. Ao se comparar os VPLs, esse valor foi maior quando CO 2 industrial foi utilizado para produzir biomassa que seria utilizada como fonte de proteínas na alimentação animal. Ao contrário, quando a biomassa produzida foi utilizada como matéria-prima para a produção de biocombustíveis, o VPL foi maior ao utilizar-se GECG como fonte de CO 2 . Os resultados mostraram que os investimentos de instalação de fontes externas de CO 2 em um sistema de lagoas de alta taxa que utiliza esgoto doméstico previamente tratado por tanque séptico não são economicamente viáveis para nenhuma das duas fontes de CO 2 estudadas, quando a biomassa produzida nas LATs é utilizada para a produção de biocombustíveis e como fonte de proteínas na alimentação animal. Mostraram também que nas condições desse estudo, a adição de CO 2 , independentemente da fonte utilizada não influenciou no tratamento do esgoto doméstico, nem na produtividade da biomassa. / This study assessed the use of atmospheric emissions as a carbon source for the cultivation of microalgae in high rate algal ponds (HRAPs). Three HRAPs were used: in one, CO 2 was used at a concentration of 99,9% (HRAP 1), in the other, flue gas from the combustion of gasoline (FGCG) (HRAP 2) and in the third (HRAP 3) was not added CO 2 . The gases were added on demand when the pH of the medium reached 7,5. The biomass productivity, the efficiency of the sewage treatment and the economic viability were evaluated when using each of the sources. The results showed that there was no statistical difference (p < 0,05) between chlorophyll a productivities in the three HRAPs, mean values were 0,09, 0,09 and 0,06 g m -2 day -1 respectively for the HRAPs 1, 2 and 3. Regarding removals of organic matter and nutrients, the removal values also did not differ statistically between the three ponds (p < 0,05), and there was no removal of phosphorus in any of the cases. The percentages of removal of chemical oxygen demand (COD) were 31,69, 30,78 and 30,42%. Regarding the removal of ammoniacal nitrogen, the percentages of removal did not allow to reduce the concentration to values below the maximum allowed by state legislation (26,70, 26,15 and 30,04 mg L -1 , in HRAPs 1, 2 and 3, respectively). In all cases, for the variable Escherichia coli, 2 log units were removed. The characterization of the phytoplankton community showed that the addition of CO 2 favored the chlorophytes in relation to cyanobacteria and diatoms. The results also showed that the CO 2 source did not influence the biochemical composition of the biomass, and there was no statistical difference (p < 0,05) between the results found. Net Present Values (NPVs) showed that neither project is viable. When comparing NPVs, this value was higher when industrial CO 2 was used to produce biomass that would be used as a source of protein in animal feed. In contrast, when the biomass produced was used as a raw material for the production of biofuels, the NPV was higher when using FGCG as a source of CO 2 . The results showed that the investments of installation of external sources of CO 2 in a system of high rate algal ponds using domestic sewage previously treated by septic tank are not economically viable for either of the two sources of CO 2 studied, when the biomass produced in the HRAPs is used for the production of biofuels and as a source of protein in animal feed. They also showed that under the conditions of this study, the addition of CO 2 , regardless of the source used, did not influence domestic sewage treatment or biomass productivity.

Neste trabalho, estudou-se o uso de glicerol como fonte de carbono para o crescimento celular e a produção de 2,3-butanodiol/acetoína em cultivo de Enterobacter aerogenes ATCC 13048. A influência da concentração inicial do substrato (S0) e da velocidade de transferência de oxigênio (OTR) foi avaliada em ensaios em regime descontínuo. Inicialmente, foram realizados cultivos com S0 na faixa aproximada de 20 a 180 g/L, frequência dos agitadores de 500 rpm e fluxo específico de ar de 0,50 vvm, correspondendo a uma OTR característica entre 10 e 13 mmol/L/h, aproximadamente. Na sequência, foram conduzidos ensaios com S0 na faixa de 40 a 180 g/L, com variações da frequência dos agitadores (650 a 750 rpm) e do fluxo específico de ar (0,50 a 0,87 vvm), a fim de manter a concentração de oxigênio dissolvido próxima a 30% da saturação pelo mais longo período possível durante o processo. Os valores de OTR característica para as condições de maiores frequência de agitadores (750 rpm) e fluxo específico de ar (0,87 vvm), com a mais alta e a mais baixa concentrações de glicerol, foram de cerca de 34 e 24 mmol/L/h, respectivamente. Em regime descontínuo, S0 de até 60 g/L não provocou inibição do crescimento de E. aerogenes, independentemente da OTR utilizada, sendo obtidos valores de máxima velocidade específica de crescimento (μXm) de 0,70 e 0,73 h-1, respectivamente para baixa e alta OTR. Por outro lado, S0 da ordem de 180 g/L provocou forte inibição no crescimento celular, especialmente sob baixa OTR, não havendo consumo completo do glicerol. No grupo dos ensaios com baixa OTR, maior concentração final de 2,3-butanodiol/acetoína (63,6 g/L) foi obtida com S0 quantificada de 146,4 g/L, mas o mais alto rendimento (91,8 %) foi alcançado com S0 = 92,7 g/L. Nos cultivos com alta OTR, a máxima concentração de produtos de 46,8 g/L foi atingida com S0 de 183,9 g/L, enquanto o rendimento máximo de 70% foi alcançado com S0 = 102,5 g/L. O incremento de OTR favoreceu a produtividade e o rendimento em células, mas prejudicou a conversão de glicerol em produtos. Em seguida, foram realizados dois cultivos em regime descontínuo alimentado, a fim de evitar-se a inibição provocada por altas concentrações de glicerol e permitir que elevadas concentrações de 2,3-butanodiol/acetoína fossem atingidas. O primeiro ensaio foi realizado sob as condições de alta OTR definidas e o ensaio seguinte sob frequência de agitadores de 750 rpm e fluxo específico de ar de 0,50 vvm. A massa de glicerol empregada correspondeu à que seria necessária para ter-se um S0 de 240 g/L em batelada. No cultivo com alta OTR, foi atingida concentração de produtos de 90,4 g/L após 56 h, correspondendo a um rendimento de 83,2% e a uma produtividade de 1,61 g/L/h. No ensaio com 750 rpm e 0,50 vvm, foram obtidos 102,6 g/L de produtos em 74 de processo, com rendimento de 94,7% e produtividade de 1,37 g/L/h. Nos tempos finais dos cultivos alimentados, foi observado aumento da concentração de oxigênio no meio, redução da demanda de oxigênio e consumo incompleto do glicerol, dados que indicam a ocorrência de inibição da atividade respiratória da bactéria pelas altas concentrações de produtos presentes no meio. Os resultados permitem concluir que o glicerol é um substrato adequado para a produção de 2,3-butanodiol/acetoína por E. aerogenes. / In this work, the use of glycerol as carbon source for cell growth and 2,3-butanediol/acetoin production in the in cultivation of Enterobacter aerogenes ATTT 13048 was studied. The influence of initial substrate concentration (S0) and oxygen transfer rate (OTR) was assessed in batch-mode experiments. Initially, cultivations with S0 of approximately 20 to 180 g/L, impeller speed of 500 rpm and specific air flow rate of 0.50 volume of air per volume of medium per minute (vvm), corresponding to characteristic OTR values between 10 and 13 mmol/L/h approximately, were performed. In the sequence, runs with S0 in the range 40 to 180 g/L, with varying impeller speed (650 to 750 rpm) and specific air rate (0.50 to 0.87 vvm) were carried out to maintain the dissolved oxygen concentration close to 30% of saturation as long as possible during the process. Characteristic OTR values for the conditions with the upper-limit impeller speed (750 rpm) and specific air flow rate (0.87 vvm) were about 34 and 24 mmol/L/h for the lowest and highest glycerol concentrations, respectively. In batch mode, for any OTR evaluated, S0 values up to 60 g/L did not result in growth inhibition of E. aerogenes, with maximum specific growth rates (μX,m) of 0.70 and 0.73 h-1 being measured for low and high OTR, respectively. On the other hand, an S0 of about 180 g/L led to a strong cell growth inhibition, especially under low OTR condition, and glycerol consumption was incomplete. In the group of runs performed with low OTR, the largest final 2,3-butanediol/acetoin final concentration (63.6 g/L) was achieved with a measured S0 of 146.4 g/L, but the highest yield was attained with S0 = 92.7 g/L. In the cultivations under high OTR, the maximum final product concentration (46.8 g/L) was obtained with S0 = 92.7 g/L, whereas the maximum yield of 70% was achieved with S0 = 102.5 g/L. Increasing OTR values favored productivity and cell yield but, however, resulted in decreasing conversion of glycerol to products. Afterwards, two fed-batch cultivations were done to avoid the strong inhibition due to high glycerol concentrations, and to allow that elevated concentrations of 2,3-butanediol/acetoin could be achieved. The first fed-batch run was carried out at the high-OTR conditions previously defined and the second one with impeller speed of 750 rpm and specific air flow rate of 0.50 vvm. The mass of glycerol employed corresponded to that needed to have an S0 of 240 g/L in batch-mode. With high OTR, a final product concentration of 90.4 g/L was quantified after 56 h of process, that means a yield of 83.2% and a productivity of 1.61 g/L/h,. In the experiment with 750 rpm and 0.50 vvm, 102.6 g/L of products were obtained after 74 h, with a yield of 94.7% and a productivity of 1.37 g/L/h. During the final hours of the fed-batch cultivations, increasing oxygen concentrations, decreasing oxygen uptake rate and incomplete glycerol consumption were observed, these data indicating the occurrence of inhibition of the bacterium respiratory activity by the high product concentrations which were present in the medium. The results allow concluding that glycerol is an adequate substrate for the production of 2,3-butanediol/acetoin by E. aerogenes.

Orientador: Telma Teixeira Franco, Eduardo Jacob Lopes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T03:37:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Francisco_ErikaCristina_M.pdf: 819601 bytes, checksum: 0f3092ee4c5628dcc75745373a2d1863 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O objetivo da dissertação foi avaliar o potencial da produto de matérias graxas por microalgas em processos de sequestro de carbono e a qualidade do biodiesel produzido pela biomassa produzida. A biomassa de microalgas foi produzida em reatores de coluna de bolhas, a partir de meios de cultivo sintéticos, nas condições de concentração celular inicial de 100mg.L-1, reator isotémico operando em temperaturas de 35°C, intensidades luminosas de 11klux e aeração contínua de 1VVM com injeção de ar contaminado com 15% dióxido de carbono. Nesta dissertação de mestrado, as espécies de microalgas descritas pela literatura como produtoras de matérias graxas foram cultivadas em condições fotossintéticas e avaliadas pelo estudo da correlação entre a produto de biomassa e a produção de biodiesel. Nesta etapa, a produção mássica das gorduras e análise qualitativa dos lipídeos produzidos das diferentes espécies foram os fatores determinantes para escolha da microalga com potencial para produção de biodiesel. Uma vez definida a espécie com maior potencial de exploração (melhores parâmetros de conversão de biomassa em materiais graxos, rendimento e produtividade), a composição dos materiais graxos foi determinada para estudo da compatibilidade ao perfil desejado para produção de biodiesel, bem como a qualidade final do biodiesel produzido para cada espécie estudada / Abstract: The objective of the dissertation was to evaluate the potential of production of greases by microalgae in processes of carbon sequestration and the quality of biodiesel produced by the biomass produced. The microalgae biomass was produced in reactors, bubble column, based on synthetic culture media, under the initial cell concentration 100mg.L-1, isothermal reactor operating at temperatures of 35 °C, light intensities of 11klux and continuous aeration of 1VVM with injection of air contaminated with 15% carbon dioxide. In this master's thesis of microalgae species described in the literature as producers of raw grease were grown under photosynthetic and evaluated by the study of the correlation between biomass production and the production of biodiesel. In this step, the mass production of fats and qualitative analysis of lipids produced from different species were the determining factors for selection of microalgae with potential for biodiesel production. After determining the species with the highest potential for exploitation (best parameters for conversion of biomass materials in acids, yield and productivity), the composition of fatty material was determined to study the compatibility of the desired profile for biodiesel production and the final quality biodiesel produced for all species / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Rubens Maciel Filho, André Luiz Jardini Munhoz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T04:58:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbosa_MariaIngridRocha_D.pdf: 6334120 bytes, checksum: 813346a6df3bd4b021cd96c013949224 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A tendência atual na área de desenvolvimento de materiais aponta significantemente para o desenvolvimento de nanocompósitos. Várias pesquisas mostram que as características das propriedades que estes materiais apresentam ampliam de forma bastante promissora suas possíveis aplicações. Levando-se isso em consideração, este projeto tem como objetivo o estudo e desenvolvimento de materiais compósitos (polímero/carga) nanoestruturados para utilização no processo da Estereolitografia Laser no Infravermelho (CO2). Para tanto, o estudo envolve a mistura física de nanopartículas de sílica dispersas em uma matriz polimérica, composta por resina epóxi (diglicidil éter bisfenol A - DGEBA) e dietilenotriamina (DETA) como agente de cura. A determinação das propriedades térmicas e análise dos principais fenômenos e mecanismos gerais de cura do material nanocompósito foram realizadas utilizando a técnica de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Simulação computacional, utilizando um modelo matemático determinístico resolvido por volumes finitos através do programa ANSYS CFX®, foi realizada com o objetivo de avaliar os perfis da distribuição da temperatura espacial e temporal (análise térmica transiente), na amostra (modelo físico), durante a aplicação do laser nos materiais nanocompósitos com diferentes composições. A validação física das simulações foi feita utilizando o processo de Estereolitografia Laser no Infravermelho (CO2), avaliando o efeito dos parâmetros do processo (velocidade de varredura e potência do laser). Os resultados obtidos comprovaram que, dentre os sistema estudados, o sistema nanocompósito DGEBA/DETA/NS A apresenta características de viscosidade e cura localizada adequadas à utilização no processo de Estereolitografia Laser no Infravermelho (CO2). Os testes experimentais mostraram que quanto maior a velocidade de varredura do feixe laser (?), menor a difusão de calor para as regiões vizinhas ao ponto irradiado e, consequentemente, menor a espessura da camada curada. Outro fator observado na realização dos testes é que quanto menor a quantidade de pulsos incidentes no material e maior a ?, melhores são as condições de obter a cura localizada, com pouca difusão de calor para regiões vizinhas ao volume irradiado. Com base nesses resultados conclui-se que a cura localizada depende do material utilizado e do controle dos parâmetros operacionais do processo / Abstract: The current trend in materials development points significantly to the development of nanocomposites. Several researches show that the characteristic properties of these materials present, compared to similar macrocystaline, a broad range of promising possible applications. Taking this into consideration, this project aims to study and develop nanostructured composite materials (polymer/filler) to use in the process of Infrared Laser Stereolithography (CO ). 2 Thus, this study involves the physical mixture of silica nanoparticles dispersed in a polymer matrix composed of epoxy resin (diglycidyl ether bisphenol A - DGEBA) and diethylenetriamine (DETA) as curing agent. The determination of thermal properties and analysis of major general phenomena and mechanisms of nanocomposite materials cure were carried out using the Differential Scanning Calorimetry (DSC) technique. Computer simulation using a deterministic mathematical model solved by finite volume through the ANSYS CFX program, was performed ® to evaluate the profiles of the temperature spatial and temporal (transient thermal analysis) distribution in the sample (physical model) during laser application in nanocomposite materials. The simulation validations were made using the Infrared Laser Stereolithography (CO ) process, evaluating the effect of process parameters 2 (laser scan rate and laser power). The results obtained proved that among the studied systems, the DGEBA/DETA/NS A nanocomposite system have characteristics of viscosity and localized cure suitable for use in the Infrared Laser Stereolithography (CO ) process. 2 The experimental tests showed that the higher the scan rate of laser beam (?), lower the heat diffusion to the neighboring regions to irradiated point, and lower the thickness of the layer cured. Another observed aspect in the test refers to the fact that the smaller number of pulses incident on the material and the higher the scan rate of laser beam, better are the conditions to obtain localized cure, with little heat diffusion to neighboring irradiated volume regions. Based on these results it may be concluded that the localized cure depends on the material used and the control of operational parameters process / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Sergio Persio Ravagnani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T22:22:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Armellini_VictorAntoniodeDeus_M.pdf: 4894836 bytes, checksum: 94bbcb586bf0955c10788e44b96533de (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A emissão de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera, quando realizada em larga escala, é considerada como a mais séria causa de problemas ambientais a nível mundial. Devido à atual conscientização mundial em torno do assunto, as indústrias responsáveis estão reduzindo a emissão mediante a captura do gás, normalmente realizada através da absorção do poluente em solventes específicos. Os equipamentos mais comuns, que permitem o contato entre o gás e o solvente, são as colunas de borbulhamento, spray ou recheio. Porém, seu uso apresenta desvantagens que comprometem sua operação, tais como, formação de espuma e dispersão das fases. Frente às desvantagens existentes nos equipamentos convencionais, foram desenvolvidos os módulos de membrana, considerados equipamentos mais adequados para o contato e captura do CO2 pelos solventes. Devido à ausência de trabalhos em condições operacionais mais realistas utilizando módulos de membrana, o presente estudo buscou realizar a modelagem e simulação do processo de absorção de CO2 em módulos de membrana, utilizando como solventes o 2-amino-2-metil-1-propanol (AMP), dietanolamina (DEA) e metildietanolamina (MDEA). A modelagem matemática foi concebida através da adaptação das equações de balanço de massa, capazes de representar numericamente o processo em estudo. Com a intenção de resolver numericamente as equações foi aplicado o método das diferenças finitas de Crank-Nicholson, por fim, buscou-se a implementação de um algoritmo computacional, baseado em linguagem Fortran, para resolver o problema e simular o processo de absorção química de CO2 em módulos de membrana. Inicialmente as simulações foram conduzidas com o intuito de avaliar a estabilidade do método numérico adotado, quanto ao processo em estudo. Após a constatação da estabilidade do método proposto, foi conduzido um estudo para determinar a quantidade ideal de pontos a serem utilizados na discretização. Os resultados obtidos através da simulação tem um comportamento condizente com valores previstos pela teoria. Finalmente, o processo de absorção foi simulado utilizando AMP, DEA e MDEA, onde se verificou que as maiores taxas de absorção de CO2 foram obtidas com o uso de AMP como solvente reativo / Abstract: The emission of carbon dioxide (CO2), when performed on a large scale, is considered the most serious cause of environmental problems worldwide. Due to the current global awareness around the subject, the industries are responsible for reducing emissions by capturing the gas, usually performed by absorption of the pollutant by specific solvents. The most common equipment, which allow contact between gas and solvent are the bubble, spray or fixed bed columns. However, its use has disadvantages that undermine its operation, such as foam formation and phase dispersion. Due the disadvantages existing in conventional equipment, were developed membrane modules, considered the most appropriate equipment for the contact and capture of CO2 by solvents. Due to lack of work in more realistic operating conditions using membrane modules, this study sought to do the modeling and simulation of the process of absorption of CO2 in membrane modules, using the solvent as 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP), diethanolamine (DEA) and metildietanolamina (MDEA). The mathematical model was designed by adjusting the balance equations of mass, capable to represent numerically the process under study. To solve numerically the equations was applied the method of finite difference Crank-Nicholson, finally, we sought to implement an algorithm based on Fortran, to solve the problem and simulate the process of chemical absorption of CO2 into modules membrane. Initially the simulations were conducted in order to assess the stability of the numerical method adopted. After verifying the stability of the proposed method, we designed a study to determine the ideal amount of points to be used in the discretization. Soon after, the validity of the simulator was verified by comparing its results with values predicted by theory. Finally, the absorption process was simulated using AMP, DEA and MDEA, and the highest rates of CO2 absorption were calculated, with the use of AMP as a reactive solvent / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Telma Teixeira Franco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T01:46:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Scoparo_CarlosHenriqueGimenes_M.pdf: 8721395 bytes, checksum: f551ca0f4783c7c7d5825095f8583c89 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho é uma contribuição ao desenvolvimento da tecnologia de sequestro de dióxido de carbono através do cultivo de microrganismos unicelulares fotossintetizantes (microalgas e cianobactérias). O aumento da concentração de gases de efeito estufa na atmosfera terrestre, principalmente CO2 formado na queima de combustíveis fósseis, e os temores relativos ao impacto do aquecimento global sobre o equilíbrio climático do planeta têm levado ao desenvolvimento de tecnologias que promovam o sequestro do CO2 emitido e a substituição de combustíveis fósseis por fontes sustentáveis e mais limpas como os biocombustíveis. As microalgas podem ser usadas simultaneamente para promover o sequestro de CO2 durante o crescimento fotossintético e ser a matéria-prima de diversos biocombustíveis, principalmente biodiesel e biogás. Neste sentido, este trabalho objetivou (1) quantificar as taxas de sequestro de CO2 nas fases líquida e gasosa durante o cultivo fotossintético da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli em fotobiorreator tubular de coluna de bolhas usando como meio de cultura efluente líquido da indústria petroquímica enriquecido com sais; (2) determinar quanto do CO2 sequestrado é efetivamente fixado na biomassa das microalgas; (3) quantificar o impacto do fotoperíodo de 12 horas de luminosidade sobre o desempenho do sistema de cultivo; (4) discutir a viabilidade energética e ambiental do processo. Os resultados experimentais demonstraram equivalência entre as taxas de sequestro de CO2 medidas nas fases líquida e gasosa do sistema, atingindo uma taxa máxima de sequestro de CO2 de 18,7 ± 0,5 mg/L/min em 96 horas de cultivo em batelada sob luminosidade constante. A operação em fotoperíodo de 12 horas de luminosidade levou a uma diminuição de 78% do total de CO2 sequestrado pelo sistema. O balanço parcial das rotas de conversão de carbono demonstrou que aproximadamente apenas 3% do CO2 sequestrado pelo sistema é efetivamente fixado na biomassa formada e que rotas biológicas de fixação de carbono, como a excreção de biopolímeros e liberação de compostos orgânicos voláteis, são predominantes durante o cultivo em detrimento de rotas físico-químicas. A análise de viabilidade energético-ambiental do processo em escala industrial demonstrou que o sistema é capaz de produzir mais energia do que consome durante o processo produtivo / Abstract: This work is a contribution to the development of the technology of carbon dioxide biofixation through the cultivation of unicellular photosynthesizing microorganisms (microalgae and cyanobacteria). The increase of greenhouse gases concentration in the earth atmosphere, mainly CO2 released through the burning of fossil fuels, and the worries about the impact of global warming on the planetary climate equilibrium has taken to the development of CO2 sequestration technologies and the replacement of fossil fuels for cleaner and sustainable fuels such as biofuels. Microalgae can be used simultaneously to promote CO2 sequestration during its photosynthetic growth and be a source of various types of biofuels, mainly biodiesel and biogas. In this regard, this work aimed to (1) quantify CO2 sequestration rates in both liquid and gaseous phases during the photosynthetic cultivation of the cyanobacteria Aphanothece microscopica Nägeli in bubble column photobioreactor using supplemented refinery wastewater as culture medium; (2) determine the percentage of carbon dioxide sequestered that is effectively fixed as microalgal biomass; (3) quantify the impact of intermittent illumination (light cycle of 12 hours) on the culture performance; (4) discuss the energetic and environmental viability of the process. The experimental results showed equivalence between CO2 sequestration rates measured on liquid and gaseous phases of the system. Maximum CO2 sequestration rates of 18.7 ± 0.5 mg/L/min were achieved at 96 hours of cultivation during the continuous illumination experiment. The cultivation in intermittent light regime resulted in a loss of 78% on the CO2 sequestration capacity. The partial balance of the carbon conversion routes showed that only a small fraction (about 3%) of the sequestered CO2 was effectively fixed as microalgae biomass. Additionally, biological conversion routes, as the excretion of biopolymers and the release of volatile organic compounds, seemed to be predominant in the bioreactor rather than physicochemical routes. The energetic and environmental viability analysis of the industrial process showed that the system is able to produce more energy than the amount that is consumed during the production process / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Sandra Lúcia da Cruz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T06:22:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Azevedo_GeraldoGilvande_M.pdf: 2284902 bytes, checksum: 216506a853501999f43bb1c95f73333a (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Absorção é o processo utilizado para a separação de um ou mais componentes de uma corrente gasosa, através do contato com um solvente líquido, podendo ocorrer ou não reação química entre eles.Um dos processos industriais mais importantes é a remoção de dióxido de carbono, utilizando-se soluções aquosas de monoetanolamina. Trata-se de uma reação rápida e o CO2 pode estar combinado sob a forma de íon carbamato, carbonato ou bicarbonato. Processos de absorção com reação química, quando comparados àqueles de absorção física apenas, apresentam dificuldades para o seu projeto. Na realidade, os projetos de empresas de grande porte são verdadeiras "caixaspretas" e, no Brasil, pouco tem sido publicado a respeito. No presente trabalho, apresenta-se a modelagem de uma coluna de pratos perfurados para a absorção de CO2 em soluções de monoetanolamina (MEA) e, através da simulação em computador, calcula-se o número de estágios da coluna necessários para realizar uma dada separação, analisando-se diversos parâmetros envolvidos no processo. / Abstract: Absorption is a process where the componentsof a gaseous stream are separated, through a liquid solvent. The process may be simply physical or being follo ed by a chemical reaction. In industry, one of the most important absorption processes is the remova I of carbon dioxide, by using aqueous solutions of monoethanolamine (MEA). The reaction between CO2 e MEA is considered fast and CO2 can be combined in different ways: carbamate, carbonate or bicarbonate ions. Comparing the design of chemical and physical absorbers, the former is more difficult than laUer. In fact, the designs carried out by large companies are truly "back-boxes". In addition, there is not almost anything published in Brazil about this subject. In this work, we present the mathematical modeling of a perforated-tray column for the absorption of CO2 in monoethanolamine (MEA) solutions. A computer program was developed in order to calculate the number of stages necessary to reach a given specification, as 1611 as the severa I relevant parameters involved in the processo. / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: José Dirceu Ribeiro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-17T09:42:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_CelizeCruzBresciani_D.pdf: 2234057 bytes, checksum: eae6bc9a420fead4b72c84e9e2060cfb (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Objetivo: avaliar alterações em variáveis da capnografia volumétrica em crianças e adolescentes asmáticos comparados com grupo controle, e investigar suas mudanças com o uso do broncodilatador e do teste de broncoprovocação com metacolina. Método: cento e três crianças e adolescentes com asma persistente e 40 voluntários saudáveis, ambos de 6 a 15 anos de idade, participaram do estudo. Todos realizaram exames de capnografia volumétrica e espirometria. Os asmáticos repetiram os exames após uso do broncodilatador. Trinta e três asmáticos realizaram também teste de broncoprovocação com metacolina e foram registradas as medidas em três momentos: antes e após metacolina e após broncodilatador. Resultados: comparados aos controles, os asmáticos apresentaram aumento do slope da fase III normalizado pelo volume corrente (slope3/VT); diminuição do VT, do volume expiratório forçado no primeiro segundo (VEF1), da capacidade vital forçada (CVF), do VEF1/CVF e do fluxo expiratório forçado entre 25 a 75% da CVF (FEF25-75). Na divisão dos asmáticos com e sem distúrbio ventilatório obstrutivo classificados pela espirometria, não foram encontradas diferenças no slope3/VT. Após o broncodilatador, houve aumento do volume espaço morto anatômico (VDanat), do VDanat/VT e diminuição do slope da fase II normalizado pelo VT (slope2/VT). Após a metacolina houve aumento do slope3/VT, com diminuição após broncodilatador. Conclusão: o slope3/VT aumentado nos pacientes asmáticos reflete a não homogeneidade da ventilação nos espaços aéreos distais, independente da presença ou não de distúrbio obstrutivo, podendo refletir tanto distúrbios estruturais crônicos de vias aéreas como alterações agudas reversíveis observadas após o teste de broncoprovocação / Abstract: Objective: To study changes in the variables of volumetric capnography in children and adolescents with persistent asthma compared with controls, and investigate their changes with the use of bronchodilators and in response to bronchial provocation test. Methods: Hundred-three asthmatics and 40 healthy volunteers (aged 6-15 years) were serially enrolled. Spirometric test and volumetric capnography were performed. All asthmatics have repeated the tests after bronchodilator use. Thirty-three asthmatic patients also underwent methacholine challenge testing and measurements were recorded on three occasions: before and after methacholine provocation and after bronchodilator. Results: Compared with controls, asthmatics had higher phase 3 slope normalized for tidal volume (slope3/VT) and smaller tidal volume (VT), forced vital capacity (FVC), forced expiratory volume in one second (FEV1), FEV1/FVC and expiratory flow between 25 and 75% of FVC (FEF25-75). However, in asthmatics with and without obstruction classified by spirometry, no differences were found in slope3/VT. After bronchodilator, patients had higher dead space volume (VDaw), higher VDaw/VT and lower phase 2 slope normalized for tidal volume (slope2/VT). After methacholine, patients had higher slope3/VT, with lower after bronchodilator. Conclusions: The slope3/VT increased in asthmatics reflects the inhomogeneity of ventilation in the distal air spaces, regardless of the presence or absence of obstructive and may reflect either structural disorders such as chronic airway changes seen in reversible acute bronchial provocation test / Doutorado / Saude da Criança e do Adolescente / Doutor em Saude da Criança e do Adolescente

Orientadores: Artur Zaghini Francesconi, José Vicente Hallak d'Angelo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T16:46:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Galvao_AlessandroCazonatto_D.pdf: 1443346 bytes, checksum: 3ba4e46035f827ac2560295d1297d0a4 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre a solubilidade do metano e do dióxido de carbono em etilenoglicol, 1,2-propilenoglicol e 1,4-butilenoglicol. Os estudos foram conduzidos a cinco diferentes temperaturas e pressões moderadas. Os resultados mostraram que para as soluções investigadas, o dióxido de carbono é mais solúvel do que o metano. O comportamento da solubilidade com a temperatura mostrou que a solubilidade do dióxido de carbono diminui com o aumento da temperatura, e a solubilidade do metano aumenta com o aumento da temperatura. Além das soluções binárias avaliadas, todas as soluções foram submetidas a uma pequena quantidade de um terceiro componente, o líquido iônico brometo de 1-butil 3- metil-imidazólio. O uso do eletrólito foi feito a fim de verificar efeitos específicos, saltingin ou salting-out. Foi observada a existência de ambos os efeitos, dependendo da temperatura, da pressão e dos componentes envolvidos. Todavia, constatou-se a predominância de efeito salting-in. Este trabalho também apresenta o desenvolvimento de um modelo capaz de correlacionar a solubilidade de gases em líquidos utilizando dois parâmetros ajustáveis para sistemas binários e três parâmetros ajustáveis para sistemas ternários. O modelo aplica o conceito de potencial químico associado a uma equação de estado expressa no volume e uma equação de coeficiente de atividade. A modelagem apresentou desvios aceitáveis em relação aos valores experimentais / Abstract: This work presents a study of the solubility of methane and carbon dioxide in ethylene glycol, 1-2 propylene glycol and 1-4 butylene glycol. The investigation was carried out for five different temperatures and moderate pressures. The results showed that the solubility of carbon dioxide is higher than methane for the studied mixtures. When it comes to temperature, the solubility of carbon dioxide decreases with the increase of it and the solubility of methane increases with the increase of it. In order to evaluate the existence of the special effects, salting-in or salting-out, a little amount of the ionic liquid 1-butyl-3 methylimidazolium bromide was used as a third component. The influence of the electrolyte shown that both effects take place depending on temperature, pressure and the solute and solvent considered although, the salting-in effect tends to be dominant. This work also presents the development of a model, the model is based on the chemical potential concept associated with an equation of state expressed in volume and an equation of activity coefficient. The model has two adjustable parameters for binary systems and three adjustable parameters for ternary systems. The performance of the model showed the capability of the model to correlate the solubility of gases in liquids with acceptable deviations / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química