Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. / Made available in DSpace on 2012-10-19T00:12:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T02:08:14Z : No. of bitstreams: 1 142278.pdf: 5849979 bytes, checksum: cc6ce58aab4266ab78ae5b21686098fe (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:36:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 316857.pdf: 1800395 bytes, checksum: 38dc7744f19c8d241ac668052af14680 (MD5) / As espumas semi-rígidas de poliestireno (PS) são chamadas popularmente no Brasil de Isopor® (nome da marca registrada da Knauf Isopor Ltda) e compreendem materiais de baixa densidade e de crescente consumo, sobretudo por suas propriedades de resistência a choques mecânicos e isolamento térmico e acústico. Neste trabalho foram realizados experimentos de reciclagem de espumas de poliestireno por dissolução em dois solventes provenientes de fontes renováveis, d-limoneno e p-cimeno. A reciclagem por dissolução em solventes propicia a redução do volume de poliestireno expansível (EPS) para em torno de 4% do seu volume inicial, e possibilita a filtração da solução polimérica para a retirada de impurezas. A viscosidade das soluções foi medida tanto em soluções diluídas quanto em médias concentrações. A separação entre o solvente e o polímero foi realizada por evaporação em um secador de tambor único, em diferentes condições de operação. Foi verificado que amostras com concentração em torno de 30% (em massa), e valores de concentração inferiores a este, resultam em soluções que não aderem adequadamente à superfície do tambor. Foram avaliadas na secagem amostras solubilizadas em concentrações de 33,3% a 37,5% (em massa), com temperaturas de secagem entre 90 °C e 116 °C e velocidade de rotação do tambor entre 0,47 e 0,57 rpm. Para cada um dos ensaios foi avaliada a eficiência energética, e a viabilidade econômica foi estimada para duas situações distintas. O fator de maior importância econômica na reciclagem pela dissolução em solventes orgânicos é a recuperação do solvente, devido ao custo superior do solvente em relação ao polímero reciclado. Entre os solventes analisados, o d-limoneno apresenta uma melhor relação de custo/benefício, devido a disponibilidade e ao custo do solvente no Brasil. A concentração máxima de interesse na reciclagem por dissolução foi considerada como 41,2% (em massa), ou 0,7 gPS/gterpeno. Nesta concentração, a solução polimérica se encontra extremamente viscosa (viscosidade aparente superior a 15 Pa.s, a 25 °C), e a dissolução acontece em velocidades muito baixas. O teor de solvente residual das amostras secas no secador de tambor variou de 8,4% a 16,6% (em massa), e um percentual de 0,97 ± 0,17% (em massa) foi encontrado em amostras submetidas à estufa de convecção forçada por 130 °C até a estabilização da massa. Para a análise de eficiência energética, o melhor valor obtido foi de 12,4 MJ/kg, para as amostras sob temperatura de secagem de 95 °C, velocidade de rotação do tambor de 0,57 rpm e concentração da solução inicial de 37,5% (em massa). O menor custo de produção encontrado foi de R$ 1,39/kg de PS, para a mesma condição de operação. Entre as situações analisadas, somente mostrou-se viável a que considerou uma etapa subsequente para retirada do teor de solvente residual até o mínimo possível, com prazo de retorno de investimento, calculado pelo método do payback simples, de 38 meses.<br> / Abstract : Polystyrene semi-rigid foams are internationally known as Styrofoam® (trademark of Dow Chemical Company), and as Isopor® (trademark of Isopor Knauf Ltd.) in Brazil. They are materials of low density and increasing consumption, especially due to their properties of resistance to mechanical impact and insulation (thermal and acoustic). The recycling of post-consumer polystyrene (PS) foam is considered unattractive, mainly due to high cost of transportation and high contamination of collected materials. In this study tests were performed to recycle polystyrene foam by dissolution into two solvents from renewable resources, d-limonene and p-cymene. The recycling by dissolution into these terpenes promotes the reduction to about 4% of the initial volume of expandable polystyrene (EPS), and allows the polymer solution filtration for the impurities removal. The solutions viscosity was measured both in dilute solutions and in higher concentrations. The separation between the solvent and polymer was accomplished by evaporation in a single drum dryer at different operating conditions. It was found that samples with a concentration around 30% (by mass), and values below this concentration, results in solutions that do not adhere suitably to the drum surface. Samples were evaluated on drum drying in concentrations of 33.3% to 37.5% (by weight), using drying temperatures between 90 °C and 116 °C and rotation speed of the drum between 0.47 and 0.57 rpm. For each test was evaluated the energy efficiency, and economic viability was estimated for two different situations. The most important economic factor in recycling by dissolution into terpenes process is the solvent recovery, due to higher cost of solvent compared with the recycled polymer. Among the tested solvents, d-limonene has a better cost/benefit relationship, due to availability and cost of this terpene in Brazil. The maximum concentration of interest in recycling by dissolution was considered 41.2% (by weight) or 0.7 gPS/gterpene. At this concentration the polymer solution is highly viscous (viscosity exceeds 15 Pa.s at 25 °C), and dissolution occurs at very low speeds. The residual solvent content of the dried samples ranged from 8.4% to 16.6% (by weight) and a percentage of 0.97 ± 0.17% (by mass) was found in samples submitted to forced convection oven at 130 °C until mass stabilization. For energy efficiency analysis, the best value obtained was 12.4 MJ/kg for the samples under drying temperature of 95 °C, drum rotation speed of 0.57 rpm and concentration of the initial solution of 37.5% (by mass). The lower production cost was found to be about US$ 0.70/kg, for the same operating condition. Among the analyzed cases, only the situation that consider a subsequent step to remove the residual solvent content to a minimum possible proved to be feasible. In this case, the simple payback is about 38 months.

[pt] Muitos contaminantes orgânicos, incluindo derivados do petróleo, como por exemplo a gasolina, têm baixa solubilidade em água e migram na subsuperfície como uma fase separada da água sendo referidos como NAPLs (non aqueous liquid phases). Em seu processo de migração na subsuperficie os NAPLs deixam para trás segmentos de líquidos disconectados na forma de gânglios ou lentes que constituem a fase residual do contaminante. A presença do contaminante residual constitui-se numa das maiores dificuldades para a implementação de uma técnica adequada de limpeza ou recuperação de locais contaminados, uma vez que tais contaminantes representam uma fonte lenta e continua de contaminação de solos e água subterrânea, especialmente por sua dissolução na água. Nesta tese, estudou-se o efeito do etanol na dissolução de gasolina residual. Tal estudo foi motivado pela necessidade de se obter um melhor entendimento de um cenário de contaminação envolvendo gasolina e etanol uma vez que gasolina com 20 por cento de etanol em sua constituição e etanol puro estão sendo utilizados como combustível, no Brasil, nos últimos 20 anos. O uso de aditivos oxigenados à gasolina, tais como álcoois, objetiva aumentar o desempenho do motor dos automóveis bem como diminuir a emissão de CO2 destes para a atmosfera e este uso vem aumentando em muitos países. Experimentos tipo equilíbrio em lote e experimentos de coluna foram realizados para investigar efeitos do etanol na solubilidade de constituintes da gasolina e no coeficiente de transferência de massa da gasolina para fase aquosa. Colunas de solo arenoso com gasolina em saturação residual foram percoladas por soluções aquosas com diferentes teores de etanol. Os resultados das concentrações efluentes de contaminante ao longo do tempo, obtidas destes ensaios, foram interpretados segundo o modelo de dissolução proposto por Frind et al. (1997), modificado nesta tese para considerar os efeitos de cosolvência do etanol na solubilidade dos constituintes da gasolina. Os resultados experimentais obtidos indicam que um cenário de contaminação envolvendo etanol e gasolina deverá ser bastante diferente daquele de contaminação usual de gasolina.Em um cenário de contaminação envolvendo etanol e gasolina, concentrações mais altas de contaminantes na água serão esperadas bem como diferentes constituintes da gasolina, além do tradicional grupo BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e os isômeros xilenos) deverão estar presentes na água em concentrações nocivas ao meio ambiente. / [en] Many organic contaminants, including petroleum products, such as gasoline, have low aqueous solubilities and migrate through the subsurface as a separated phase called NAPLs (non aqueous liquid phases). In its flow path into the porous media the NAPLs let behind disconnected segments of organic liquids entrapped as ganglia or lenses that form the residual phase of the contaminant. The presence of the residual contaminant has been reported as one of the most difficulties in the development of an appropriate cleanup strategy as the residual phase represents a long and continuum source of contamination of soils and groundwater, specially by its dissolution into the water.In this thesis the effect of ethanol on dissolution of residual gasoline was studied, aiming at a better understanding of a scenario of groundwater contamination involving gasoline and ethanol, since 20 percent of ethanol has been added to the Brazilian gasoline in the last 20 years and also ethanol has been used as fuel in Brazil in these years. The use of oxygenated additives into the gasoline, such as alcohols, has the advantage of improving engine performance and reducing the air impact pollution by CO2 and its use has increasing in many countries.Equilibrium batch tests and column experiments were carried out to investigate the effect of ethanol on solubility of gasoline constituents and on the mass transfer coefficient from gasoline to aqueous phase. The results of the column experiments were interpreted with a dissolution numerical model proposed by Frind et al.(1997), modified in this thesis to include the cosolvent effects of the ethanol on the solubility of gasoline constituents.In terms of soil and groundwater contamination related to gasoline spills, chemicals like benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes (BTEX group) have acute toxicity or carcinogenicity, are the most water- soluble and mobile gasoline components, receiving the greatest concern. In this work, an enormous enhancement of gasoline constituents solubility due to ethanol was observed, and it was also noticed that the mass transfer coefficient diminished due to ethanol. The highest increase in solubility were for the less water soluble components. Therefore, gasoline components, other than BTEX, are expected in significant concentrations, in a scenario of contamination involving ethanol and therefore more concern about this potential threat should be addressed.

[pt] Neste trabalho aplicamos o método Lattice Boltzmann (LBM) para simular os processos de reações químicas que ocorrem na interação entre o fluido e a fase sólida, modificando o meio poroso. Para isso apresentaremos como o método LBM aborda a simulação do escoamento de fluido em um meio poroso irregular para os casos de um ou mais fluidos incluindo o processo de dissolução química. A partir dos processos anteriores, propomos uma modificação onde a dissolução possa ocorrer como uma característica do fluido que interage com a fase sólida. Ao abordar a dissolução como característica da interação do fluido com a fase sólida, é possível ter uma maior compreensão de como o fluido pode modificar a geometria do meio poroso e impactar nas mudanças de fluxo. A proposta de modificação foi avaliada em alguns casos em que o fluxo no meio poroso é bem definido: o canal aberto, canal com cilindros e em um meio poroso de geometria complexa. A proposta foi estendida para a simulação em um meio poroso 3D, onde analisamos como a dissolução foi impactada pela presença de forças externas como a gravidade. / [en] In this work, we apply the Lattice Boltzmann (LBM) method to simulate the chemical reaction processes that occur in the interaction between the fluid and the solid phase, modifying the porous medium. For this, we will present how the LBM method approaches fluid flow simulation in an irregular porous medium for cases of one or more fluids, including the chemical dissolution process. Based on the previous processes, we propose a modification where dissolution can occur as a characteristic of the fluid that interacts with the solid phase. By approaching dissolution as a characteristic of the interaction of the fluid with the solid phase, it is possible to better understand how the fluid can modify the geometry of the porous medium and impact the flow changes. The modification proposal was evaluated in some cases where the flow in the porous medium is well defined: the open channel, a channel with cylinders, and a porous medium with complex geometry. The proposal was extended to the simulation in a 3D porous medium, where we analyzed how the dissolution was impacted by external forces such as gravity.

[pt] As substâncias psicodélicas clássicas são agonistas serotoninérgicos que atuam essencialmente no sistema de neurotransmissão 5HT2A. Essas substâncias podem promover estados alterados de consciência, bem como alterações visuais, afetivas, de humor e alterações cognitivas. Historicamente, eles têm sido usados para fins ritualísticos, recreativos e medicinais. Estudos indicam que essas substâncias apresentam baixa toxicidade, baixo risco de dependência e overdose. Existe um interesse científico atual no uso dessas substâncias como tratamento para uma variedade de condições e, embora muitos estudos busquem investigar objetivamente os resultados vinculados ao seu uso, os conteúdos subjetivos da experiência dos usuários ainda são pouco explorados. Considerando que a perspectiva de primeira pessoa é central para a experiência psicodélica, esta tese buscou investigar experiências subjetivas ligadas a psicodélicos por meio de uma variedade de abordagens. Primeiramente, buscou-se adaptar e validar o Ego Dissolution Inventory (EDI), instrumento amplamente utilizado por pesquisadores para avaliar um fenômeno essencial da experiência psicodélica, para o contexto brasileiro (Artigo 1). Em seguida, buscou-se explorar relatos públicos negativos (Artigo 2) e positivos (Artigo 3) de usuários de psilocibina (princípio ativo dos cogumelos mágicos), por meio do método Reinert, que analisa quantitativamente as falas transcritas. Por fim, discutiu-se a possível influência dos estados alterados de consciência (ASC), incluindo aqueles relacionados ao uso de substâncias psicoativas, na evolução humana (Artigo 4), sugerindo futuras pesquisas para explorar essa hipótese. / [en] Classical psychedelic substances are serotonergic agonists that act essentially on the 5HT2A neurotransmission system. These substances can promote altered states of consciousness, as well as visual, affective, mood, and cognitive changes. Historically, they have been used for ritualistic, recreational, and medicinal purposes. Studies indicate that these substances have low toxicity, low risk of dependence and overdose. There is current scientific interest in the use of these substances as a treatment for a variety of conditions, and while many studies seek to objectively investigate outcomes linked to their use, the subjective contents of the experience of users is seldom explored. Since a first-person perspective is central to the psychedelic experience, this thesis sought to investigate subjective experiences linked to psychedelics through a variety of approaches. First, we sought to adapt and validate the Ego Dissolution Inventory (EDI), an instrument widely used by researchers to assess a central feature of the psychedelic experience, to the Brazilian context (Article 1). Then, we sought to explore public negative (Article 2) and positive (Article 3) reports of psilocybin (the active principle of magic mushrooms) users, through the Reinert method, which quantitatively analyses transcribed speeches. Finally, the possible influence of altered states of consciousness (ASC), including those linked to use of psychoactive substances, in human evolution was discussed (Article 4), suggesting future research to explore this hypothesis.