Este trabalho descreve o desenvolvimento e caracterização de novos materiais catalíticos para a oxidação de metanol em aplicações em células a combustível de metanol direto. Os materiais foram preparados utilizando o método sol-gel pela incorporação de diversas quantidades de metais, tais como: Ru, Ir, Ce, Mo e Pb sobre amostras de pó de Pt/C da E-Tek (10% Pt). Na maioria dos casos, o compósito resultante estava formado pelos referidos óxidos metálicos como observado nas medidas de caracterização física. Os sistemas estudados incluíram as seguintes misturas binárias: (Pt0,50-(RuO2)0,50/C, Pt0,50-(IrOx)0,50/C, Pt0,50-(CeO,sub>2)0,50/C, (PtOx)0,50-(PbOx)0,50/C, Pt0,50-(Môo3)0,50/C) e as misturas ternárias: (Pt0,25(RuO2-IrOx)0,75/C, Pt0,50 (RuO2-IrOx)0,50/C, Pt0,75(RuO2-IrOx)0,25/C, Pt0,25(RuO2-CeO2)0,75/C, Pt0,50 (RuO2-CeO2)0,50/C, Pt0,75(RuO2-CeO2)0,25/C, (PtOx)0,25(RuO2- PbOx)0,75/C, (PtOx)0,50 (RuO2-PbOx)0,50/C, (PtOx)0,75(RuO2-PbOx)0,25/C, Pt0,25(RuO2- Môo3)0,75/C, Pt0,50(RuO2-MoO3)0,50/C e Pt0,75(RuO2-MoO3)0,25/C). Medidas de difratometria de raios-X, mostraram que todos os metais incorporados às amostras de Pt/C sintetizam-se como óxidos (RuO2, IrO2, Ir2O3, CeO2, Pb3O4 e MoO3), enquanto que a platina manteve-se como Pt metálica com exceção nos compósitos contendo chumbo, nos quais na sua composição final mostraram Pt, assim como, PtO e PtO2. Os compósitos preparados pelo método sol-gel foram de tamanho nanométrico (2,8- 3,5 nm) como observado por microscopia eletrônica de transmissão assim como por difração de raios-X, enquanto que, medidas de energia dispersiva de raios-X mostraram que os compostos apresentam composições próximas aos valores usados na preparação experimental. A oxidação de metanol foi estudada em todos os compósitos por voltametria cíclica seguida pelas curvas de polarização em estado quase-estacionário com os correspondentes diagramas de Tafel e finalmente pelos testes cronoamperométricos com análise por cromatografia dos principais produtos na solução. x Os valores do coeficiente angular obtidos nos diagramas de Tafel (b) são um indicativo que a etapa determinante da velocidade da reação (rds) de eletro-oxidação de metanol sobre os catalisadores contendo Ir é a quebra de uma das ligações C-H na molécula de CH3OH com a transferência do primeiro elétron (b = 120 mV dec-1). Entretanto, para os outros catalisadores estudados os valores de (b estão em torno de 90 mV dec-1, indicando que a rds nesses casos pode ser à remoção oxidativa do COads pelos intermediários adsorvidos provenientes da oxidação da molécula de água (R-OH.). Por outro lado, análises cromatográficos dos produtos formados em solução durante os testes cronoamperométricos mostraram que o compósito Pt0,25(RuO2-IrOx)0,75/C apresentou o melhor desempenho catalítico para oxidação de metanol. Isto devido a que, sobre este catalisador, não foi observado acúmulo de formaldeído em quanto que o ácido fórmico remanescente foi menor do que o observado sobre os outros catalisadores estudados, usando cargas elétricas equivalentes. Isto é um forte indicativo de que a oxidação de metanol em este material é eficiente, oxidando também moléculas de formaldeído e ácido fórmico até CO2 sem a formação de intermediários solúveis na solução. Portanto, este estudo mostra claramente que os melhores catalisadores para a oxidação de metanol são: Pt0,25(RuO2-IrOx)0,75/C, Pt0,50(RuO2-IrOx)0,50/C e Pt0,75(RuO2-IrOx)0,25/C, confirmando que a combinação de Pt, Ru e Ir é promissora para esta aplicação. / The preparation and the physical and electrochemical characterization of several binary and tertnary new composite catalytic materials for the direct oxidation of methanol in fuel cell systems are described here. The materials were prepared using the sol-gel method for the incorporation of variable amounts of metals such as Ru, Ir, Ce, Mo and Pb onto commercial samples of Pt/C powder from E-Tek (10% Pt). In most cases, the resulting composite was formed by the corresponding metal oxides as indicated by the subsequent physical characterization measurements. The systems studied included the following binary mixtures: Pt0,50-(RuO2)0,50/C, Pt0,50-(IrOx)0,50/C, Pt0,50-(CeO,sub>2)0,50/C, (PtOx)0,50-(PbOx)0,50/C, Pt0,50-(Môo3)0,50/C and the ternary ones: Pt0,25(RuO2-IrOx)0,75/C, Pt0,50 (RuO2-IrOx)0,50/C, Pt0,75(RuO2-IrOx)0,25/C, Pt0,25(RuO2-CeO2)0,75/C, Pt0,50 (RuO2-CeO2)0,50/C, Pt0,75(RuO2-CeO2)0,25/C, (PtOx)0,25(RuO2- PbOx)0,75/C, (PtOx)0,50 (RuO2-PbOx)0,50/C, (PtOx)0,75(RuO2-PbOx)0,25/C, Pt0,25(RuO2- Môo3)0,75/C, Pt0,50(RuO2-MoO3)0,50/C and Pt0,75(RuO2-MoO3)0,25/C X-ray diffraction measurements revealed that all metals incorporated to the Pt/C samples appeared as oxides (e.g. RuO2, IrO2, Ir2O3, CeO2, Pb3O4 e MoO3) while platinum remained metallic except for the composites containing lead where the final composition showed metallic Pt as well as PtO and PtO2. The sol-gel prepared composites were nanometric in size (2.8 - 3.5 nm) as shown by electronic transmission microscopy as well as by X-ray diffraction while energy dispersive Xray measurements indicated that the composites have compositions values very close to those of the experimental preparation. Methanol oxidation was studied on all composites by cyclic voltammetry followed by quasi steady-state polarization curves with the corresponding Tafel plots and, finally, by chronoamperometric tests with analyses of the main products in solution by chromatography. xii The measured values of the Tafel coefficient (b) are an indicative that the ratedetermining- step (rds) for methanol oxidation on catalysts containing Ir is the rupture of one of the C-H bonds in the CH3OH molecule with the transference of one electron (CH3OH = ~120 mV dec-1). For the other composites studied the b values are around 90 mV dec-1 indicating that the rds in those cases could be the oxidative removal of COads by the adsorbed intermediates of the water molecule oxidation (R-OH.). On the other hand, the chromatographic analyses of the products formed in solution during the chronoamperometric tests seem to point out that the Pt0,25(RuO2-IrOx)0,75/C composite is the one with the best catalytic performance for methanol oxidation. This is because for that material an accumulation of formaldehyde was not observed while the remnant formic acid was lower than for the other tested composites using equivalent electric charges. This is a strong indicative that the oxidation of methanol on that material efficiently also oxidizes the formaldehyde and the formic acid molecules to CO2 not leaving soluble intermediates in solution. Therefore, the present studies clearly show that the best catalysts for methanol oxidation are: Pt0,25(RuO2-IrOx)0,75/C, Pt0,50(RuO2-IrOx)0,50/C e Pt0,75(RuO2-IrOx)0,25/C, thus confirming that a proper combination of Pt, Ru and Ir is very promising for such application.

A eletro-oxidação de metanol foi estudada em eletrodos de platina monocristalina de índices de Miller (100) e (111) modificados superficialmente com metais cobre e estanho nas condições de UPD (Underpotential Deposition) e OPD (Overpotential Deposition). Os experimentos foram conduzidos em EDRMP (Eletrodo de Disco Rotatório com Menisco Pendente) em conjunto com as técnicas eletroquímicas. Os depósitos de cobre foram realizados em condições de UPD e OPD enquanto que estanho em OPD, dada as limitações de rearranjo estrutural da superfície cristalográfica do eletrodo. As análises dos resultados indicaram que o grau de recobrimento dos metais sobre o suporte é menor que uma monocamada, cerca de 10% desta. Tais resultados comparados com a literatura indicam a formação de aglomerados, ilhas, em estruturas bi e tridimensionais no caso do cobre. Em estanho foi atingido maior grau de recobrimento. No entanto, comparando os resultados para estanho com o da literatura, este não se depositou na forma de adátomos, mas como hidróxido ou sulfato. Esta forma de interação do estanho com a platina é a responsável pela diminuição do potencial de oxidação do metanol sobre o substrato. Na eletro-oxidação do metanol os melhores resultados foram obtidos na presença de estanho, no entanto ressalta-se que neste caso a influência da rotação não foi significante e as medidas de cronoamperometria indicaram melhor atividade nesta situação com o eletrodo modificado. / Methanol oxidation reaction was studied with copper and tin modified single-crystal electrodes. This study was carried out using UPD and OPD techniques using the EDRMP configurations the results showed that the coverage degree of copper and tin on platinum single-crystal as less than one monolayer (_ 10% monolayer) and possible with the formation of islands in bi and tridimenision. The deposition of copper was not good to the methanol oxidation reaction, possible due to a higher solvatation by anions at the Cu sites, conducting to a blocking effect on the Pt neighboring atoms. The tin deposition have shown a higher activity for methanol oxidation reaction. This ascribed to the hydroxides formation at tin sites, which increase the kinetics of CO oxidation following the bifunctional mechanism.

Diminuer les émissions de CO2, principal gaz à effet de serre, constitue un des enjeux majeurs de notre ère actuelle. De nombreuses mesures existent déjà mais sont encore insuffisantes. C’est dans ce cadre que le projet ANR DIGAS a vu le jour. Durant ces travaux, des matériaux catalytiques composés de CuO/ZnO/ZrO2 ont été développés par coprécipitation classique et ont été testés sous une pression de 50 bar pour la synthèse de méthanol à partir de l’hydrogénation de CO2. Ces catalyseurs ont ensuite été optimisés à l’aide d’un système développé au laboratoire : la synthèse microfluidique en continu. Elle a permis de rendre les catalyseurs plus homogènes et ainsi plus efficaces. Le catalyseur le plus performant a, par la suite, été couplé à un catalyseur acide, une zéolithe ZSM5, pour permettre la synthèse directe de diméthyléther (DME) à partir de l’hydrogénation de CO2. Dans le cas de la synthèse de méthanol ainsi que pour la synthèse de DME, les catalyseurs développés sont compétitifs et plus performants que les catalyseurs actuellement sur le marché. / Reducing CO2 emissions, the main greenhouse gas, is one of the major challenges of our current era. Many measures already exist but are still insufficient. It is in this context that the ANR project called DIGAS was funded. During this work, catalytic materials composed of CuO/ZnO/ZrO2 were developed by classical coprecipitation and tested under a pressure of 50 bar for the methanol synthesis from CO2 hydrogenation. Then, these catalysts were optimized using a system developed in the laboratory: microfluidic continuous synthesis. It has made the catalysts more homogeneous and thus more efficient. The most efficient catalyst was subsequently coupled to a ZSM5 zeolite to allow direct dimethyl ether (DME) synthesis from the CO2 hydrogenation. In the case of methanol as well as for DME synthesis, the developed catalysts are competitive and more efficient than the catalysts currently on the market.

Porous materials are essential to our everyday lives, for example as an effective catalyst in the cracking of crude oil, or as water softeners in washing powder. When developing novel functional porous materials, it is necessary to fully understand their structure-property relationships to maximise their ability to be used in industrially relevant settings. This thesis aims to understand the mechanical and adsorption properties of a class of porous solids metal-organic frameworks (or MOFs), which have many potential applications owing to their tuneable structures. Due to the inherent 3-D crystalline structure of MOFs, a wide range crystallographic techniques were used to determine structure-property relationships. To achieve maximum in-depth structural knowledge, both classical and quantum theoretical approaches were also applied to complement the understanding of both the energetics and structural details. Chapters One and Two begin with an overview of the state of the art studies carried out on MOFs, focusing on the use of high-pressure crystallography to understand their properties. In addition, there is emphasise on the importance of complementary computational methods that are used in the characterisation of MOFs. In Chapter Three, an isostructural series of MOFs (zeolitic imidazolate frameworks, or ZIFs) were studied for methanol adsorption by employing both experimental and molecular simulation techniques. These frameworks are gating materials, where the imidazole linker rotates upon adsorption of guest, and it was found that through ligand substitution the gate opening angle and onset pressure to gating could be tuned. By using high-pressure Xray crystallography the structure of the ZIFs were studied upon the uptake of guest and the degree of ring rotation quantified. In combination with periodic DFT and grand canonical Monte Carlo simulations the energy barrier to rotation and energies of adsorption could be calculated, respectively. Chapter Four focuses on one ZIF in particular, ZIF-8 ((Zn6(MeIm)12, MeIm = 2- methylimidazole) and details the adsorption of a selection of gases into the pores. The experimental method of cryogenic gas loading into a diamond anvil cell in this chapter is novel to MOFs. This method, in combination with molecular crystallography, is used to determine the structural response of the framework to guest-uptake as well as the crystallographic positions of the adsorption sites. In combination with in silico methods, the adsorption energies of guest-sites could be calculated, detailing which interactions drive the gating behaviour. The method of cryogenic loading highlighted how extreme conditions can be used to extract useful information about structural behaviour of MOFs on uptake of gas molecules into the pores, and when used in combination with computational methods, we have a powerful tool to analyse both positions and energies of adsorption sites. With this information, progress can be made in developing MOFs to maximize favourable interactions and lead to the development of MOFs with better selective gas storage properties. Chapter Five focuses on the synthesis and characterisation of the physical properties of a series of Zr-containing MOFs, called UiO-MOFs. The high valency of Zr(IV) and 12-fold coordination of the metal cluster in these materials, are associated with high shear and bulk moduli, which surpass those of other MOFs. A combination of single-crystal nano-indentation, high-pressure X-ray diffraction studies, density functional theory (DFT) calculations, and first-principles molecular dynamics (MD) simulations were used to determine the compressibility, elasticity and hardness of these materials, whose mechanical robustness was correlated to their different structural features, in-particular, how using non-linear linkers between the metal clusters stabilises the framework to compression. Chapter Six expands upon the series of Zr-MOFs in Chapter Five, and looks at how the mechanical properties of these MOFs are affected upon increasing the linker length. The experimentally determined elastics modulus of one of the frameworks, UiO-sdc (Zr6O4(OH)4(sdc)6 where sdc =4,4’-stillbene dicarboxylate), was found to lie above those of other highly porous MOFs. In addition, the elastic modulus was found to decrease linearly as a function of increasing the linker length, extending the structure-property relationships determined in Chapter Five.

A indústria de processos químicos tem sofrido consideráveis transformações devido ao acirramento da competitividade. Importantes progressos tecnológicos têm sido atingidos através de técnicas de modelagem, simulação e otimização visando o aumento da lucratividade e melhoria contínua nos processos industriais. Neste contexto, as plantas de metanol, um dos mais importantes produtos petroquímicos, podem ser destacadas. Atualmente, a principal matéria-prima para obtenção de metanol é o gás natural. A produção do metanol é caracterizada por três etapas: geração de gás de síntese, conversão do gás de síntese em metanol (unidade de síntese ou loop de síntese) e purificação do produto na especificação requerida. Os custos fixos e variáveis da unidade de síntese são fortemente dependentes das variáveis operacionais, como temperatura, pressão, razão de reciclo e composição da carga. Desta forma, foi desenvolvido um conjunto de modelos e algoritmos computacionais para representar matematicamente unidades de síntese de metanol. O modelo apresenta operações unitárias associadas aos seguintes equipamentos: divisores de correntes, misturadores de correntes, compressores, trocadores de calor, vasos de flash e reatores. Inicialmente, foi proposto um simulador estacionário, que serviu como base para um pseudo-estacionário, o qual contempla a desativação do catalisador por sinterização térmica. Os simuladores foram criados segundo uma arquitetura seqüencial modular e empregou-se o método de substituição sucessiva para a convergência dos reciclos. O estudo envolveu dois fluxogramas típicos, um constituído por reatores adiabáticos em série, enquanto o outro constituído por um reator tipo quench. Uma análise do efeito das principais variáveis operacionais foi realizada para o reator e para o loop de síntese. Estudou-se também o efeito da desativação do catalisador ao longo do tempo. Uma ferramenta de otimização operacional foi empregada para alcançar a máxima produção manipulando as injeções de carga fria na entrada dos leitos catalíticos. Formulou-se também um problema de maximização do lucro em função da otimização de paradas da unidade para troca do catalisador. Os resultados obtidos apontam que a ferramenta desenvolvida é promissora para a compreensão e otimização da unidade objeto deste estudo / The chemical process industries have been suffering considerable transformations due to the increase of competition. Important technological progresses have been reached through techniques of modeling, simulation and optimization that make possible the development of new tools, aiming an increase in profitability and continuous improvement in industrial processes. In this context, methanol plants, one of the most important petrochemical products, can be highlighted. Currently, the main raw material for methanol manufacture is the natural gas. The methanol production is characterized by three steps: syngas generation, conversion of the syngas into methanol (synthesis unit or synthesis loop) and distillation/purification of the product to the required specification. Fixed and variable costs of methanol synthesis units are strongly dependent on operational variables such as temperature, pressure, recycle ratio and make up gas composition. In this way, it was developed a computational set of models and algorithms to represent units of methanol synthesis. The model presents unit operations associated to the following equipment: splitters, mixers, compressors, heat exchangers, flash vessels and reactors. Initially, a stationary simulator was considered, that served as base for a pseudo-stationary one, which contemplates the catalyst deactivation for thermal sintering. The simulators were created using a sequential modular architecture and a direct substitution method is employed for the convergence of recycle streams. The study involved two typical flowsheets, one consisting of adiabatic reactors in series and other based on a quench reactor. An analysis of the effect of the main operational variables was carried out for the reactor and the synthesis loop. It was studied the effect of catalyst deactivation with time. An optimization tool was used to seek the maximum production varying the fraction of cold feed to beds. An optimization problem was also formulated so as to maximize a profit function using as decision variables operating times of reactor beds before catalyst change. The results had shown that the tool developed is promising for the understanding and optimization of the object unit of this study

Os plásticos, polímeros geralmente derivados de petróleo com características bastante atraentes e valor baixo estão presentes em quase todos os objetos produzidos pelos homens, desde consumo doméstico até produtos de alta tecnologia. Em 2015, aproximadamente 320 milhões de toneladas de plásticos foram produzidas e a estimativa é que este consumo continue aumentando até 2020. No entanto, cerca de 60% do que é produzido, são plásticos não biodegradáveis, os quais são persistentes ambientalmente, afetando negativamente diversos seres vivos, inclusive os seres humanos. Diante deste cenário, e como alternativa ambientalmente correta, podemos fazer uso de biopolímeros, em especial o polihidroxibutirato (PHB). O PHB é um homopolímero biodegradável, biocompatível e possui características similares às do polipropileno, podendo servir como potencial substituto a esse polímero derivado de petróleo. No entanto, o PHB ainda não está difundido no nosso cotidiano, porque apresenta alto custo de produção e purificação, principalmente devido aos substratos utilizados, que na maioria das vezes são açúcares e chegam a representar 30% do preço final do produto. Visando diminuir o preço de produção, o objetivo deste trabalho é produzir o PHB utilizando bactérias metilotróficas, isoladas de ambiente estuarino e capazes de consumir metanol. Após isolamento seletivo, duas bactérias do gênero Methylobacterium sp. foram isoladas e identificadas por biologia molecular e espectrometria de massas (MALDI-TOF). A produção de PHB foi estudada em frascos agitados sem quaisquer ajustes de condições físico-químicas por um período de 168 horas sob 28 ºC e 180 RPM em agitador orbital de bancada e também em biorreator sob 28 °C, 180 RPM e pH 7,0 durante 96 horas. Os melhores resultados foram obtidos por M. extorquens sem ajuste de condições físico-químicas, tendo atingido produtividade do produto de 125 mg.L-1 e acúmulo de 30% de PHB em biomassa. M. rhodesianum obteve produtividade do produto de 38 mg.L-1 em seu melhor resultado, porém é uma produtora em potencial de polietileno glicol a partir de metanol. / Plastics, usually petroleum-derived polymers that have attractive characteristics and low price, are present in literally almost all products produced by humans. They are present since from home consuming to high technology products. In the year of 2015 approximately 320 million tons of plastics were produced and is estimate this consumption will continue to increase until 2020. However, about 60% of this production is non-biodegradable plastics, which makes them environmentally persistent, affecting negatively several living beings including humans. Considering this scenario, and as an environmentally correct alternative, we can make use of biopolymers, especially polyhydroxybutyrate (PHB). PHB is a biodegradable, biocompatible homopolymer and has characteristics similar to those of polypropylene, which may serve as a potential substitute for this petro derivative polymer. However, PHB is still not widespread in our daily lives, once has a high cost of production and purification, mainly due to the substrates used, which in most cases are sugars, and they can represent 30% of the final price of the product. In order to decrease the price of production, this work aims to produce PHB using methylotrophic bacteria, isolated from an estuarine environment and capable of consuming methanol. After a selective isolation, two bacteria of the genus Methylobacterium sp. were isolated and identified by molecular biology and mass spectrometry (MALDI-TOF). PHB production was studied in shake flasks without any physical-chemical adjustments for a 168 hour period under 28 ºC and 180 RPM in a rotary shaker and also in bioreactor under 28 °C, 180 RPM and pH 7.0 for 96 hours. The best results were obtained by M. extorquens without adjustment of physical-chemical conditions, reaching a product productivity of 125 mg.L-1 and accumulation of 30% of PHB in biomass. M. rhodesianum obtained product productivity of 38 mg.L-1 at its best result, but is a potential producer of polyethylene glycol from methanol.

Um dos problemas que contribui para a diminuição do desempenho de células a combustível de membrana trocadora de prótons é o cruzamento de combustível do compartimento anódico para o catódico. Um método de avaliar o contato do combustível anódico com o cátodo consiste da exposição do catalisador oxidado à molécula de interesse, em condições de circuito aberto. Do ponto de vista fundamental, a análise desses transientes de circuito aberto pode fornecer informações importantes acerca do mecanismo reacional associado. São apresentados nessa Dissertação, resultados da interação entre metanol ou etanol e superfícies oxidadas de paládio, em meio alcalino. Entre os parâmetros investigados, maior ênfase foi dada ao efeito da natureza do cátion alcalino presente no eletrólito. Observou-se que a presença de Li+ ou K+ no eletrólito influencia desde a quantidade de óxido formada, até o tempo requerido para a redução desses óxidos pela molécula orgânico dissolvida. A natureza do composto orgânico presente também exerce diferenças consideráveis no transiente de circuito aberto. Finalmente, foram propostos esquemas reacionais para representar a interação de circuito aberto com o metanol e etanol. Em ambos os casos, os mecanismos incluem a produção auto-catalítica de sítios livres de paládio. / One of the problems that contributes to the performance decreasing observed in proton exchange membranes is the fuel crossover from the anodic to the cathodic compartment. A method to evaluate the contact of the anodic fuel with the cathode consists of exposing the oxidized catalyst to the molecule of interest under open circuit conditions. From the fundamental point of view, the analysis of the open circuit transients may provide relevant information on the associated reaction mechanism. In this Dissertation, results of the open circuit interaction between methanol or ethanol with oxidized palladium surfaces, in alkaline media, are presented. Among the distinct investigated parameters, emphasis will be put on the effect of the nature of the alkali cation present in the electrolyte. It was observed that the presence of Li+ or K+ influences several aspects, from the amount of oxide formed to the time needed for the reduction of the oxide by the dissolved organic molecules. The identity of the dissolved organic molecule also exerts marked influence on the open circuit transients. Finally, two reaction schemes for the open circuit interaction with methanol or ethanol were proposed. In both cases, the mechanisms include the auto-catalytic production of free palladium sites.

O biodiesel é um combustível composto por alquil ésteres de ácidos graxos com vários benefícios ambientais que o tornam um potencial substituto para os combustíveis fósseis derivados do petróleo, podendo ser usado tanto puro quanto em misturas. A rota mais tradicional utiliza a catálise homogênea no processo de transesterificação de triglicerídeos de óleos refinados para conversão à metil/etil ésteres. Esta metodologia tem demonstrado altas conversões. No entanto catalisadores heterogêneos, como as hidrotalcitas, apresentam várias vantagens, especialmente na etapa de separação dos produtos. Neste contexto, foram testados novos catalisadores no processo de transesterificação, com etanol e metanol, para avaliar o desempenho das hidrotalcitas sintetizadas, concentração do catalisador, temperatura e razão molar álcool/óleo. Também foram realizadas análises de volumetria de N2, para a determinação da área específica e volume de poros, e difratometria de raios X. As propriedades ácidas e/ou básicas dos suportes e dos catalisadores foram avaliadas através da reação de decomposição do isopropanol. As reações com metanol apresentaram conversões de até 100% a 65°C e razão molar álcool/óleo de 30 e 10% em massa de catalisador. Já a transesterificação utilizando-se etanol apresentou rendimentos de até 94%, com razão molar de 30:1(álcool/óleo) e 10% em massa de catalisador a 78°C. / Biodiesel is a fuel comprised of alkyl esters of long chain fatty acids with several environmental advantages which turn it a great potential substitute to petroleum-based diesel either pure or in fuel blends. The most traditional route uses homogeneous basic catalysis in transesterification reaction of triglycerides of refined vegetable oils to produce methyl/ethyl esters. This process has demonstrated higher conversions, but heterogeneous catalysts, such as hydrotalcites, have several advantages, especially in the separation step. In this context, this work aims to study the behavior of new catalysts for transesterification process, with methanol and ethanol, using an experimental design to evaluate the performance of synthesized hydrotalcites, catalyst concentration, temperature and alcohol/oil molar ratio. It was also carried out analysis of N2 volumetry, to determine specific area and pore volume, and X-ray difratometry. The acid/basic properties of the support and catalysts were evaluated through isopropanol decomposition reaction. The reaction carried out with methanol showed high conversions (up to 100%), using 65°C, molar ratio alcohol/oil 30 and 10% of catalysts. The transesterification with ethanol showed conversions up to 94% using 78ºC, molar ratio 30:1 (alcohol/oil) and 10% of catalysts.

O objetivo do presente estudo foi determinar as concentrações de testosterona no pêlo de cães domésticos, testar dois protocolos diferentes de extração hormonal, comparar os níveis séricos e avaliar as possíveis diferenças de concentração de testosterona no pêlo de acordo com: o sexo; animais castrados e inteiros; região de colheita; tipo e tempo de armazenamento do extrato e coloração da pelagem. Foram utilizados 31 animais adultos, sendo 25 machos e 6 fêmeas, da raça poodle provenientes de canis particulares. O pêlo foi colhido com auxílio de tesoura ou máquina de tosa e armazenados em temperatura ambiente, juntamente com colheita da amostra de sangue. Os protocolos de extração utlizaram 3mL de metanol como solvente por 2 ou 48 horas, os extratos foram secos em ar comprimido, ressuspendidos e armazenados na geladeira ou freezer por até 30 dias. As concentrações foram determinadas por radioimunensaio (RIE). Os testes estatísticos foram realizados utilizando-se o programa computadorizado Statistical Analysis System (SAS). Os resultados mostraram que é possível determinar as concentrações do hormônio testosterona no pêlo de cães. Os dois protocolos de extração de testosterona no pêlo demonstraram-se eficientes, porém o segundo apresenta maior recuperação hormonal do que o primeiro. É possível determinar as concentrações do hormônio testosterona no pêlo de cães. Não há correlação positiva entre os níveis hormonais de testosterona encontrados no sangue e no pêlo. Há diferença estatística significativa entre as concentrações de testosterona no pêlo de acordo com o sexo: entre fêmeas e machos inteiros (p=0,0074) e entre fêmeas e machos (castrados e inteiros) (p=0,0042). Não há diferença entre fêmeas e machos castrados (p=0,3610). Não há diferença significativa das concentrações de testosterona no pêlo entre animais machos inteiros ou castrados. Não há diferença estatística significativa das concentrações de testosterona no pêlo entre as regiões de colheita da amostra (cabeça, corpo ou membros), pois em todos os animais há correlação positiva entre essas áreas. Não há diferença significativa das concentrações de testosterona no pêlo de acordo com a coloração da pelagem (branca, cinza, marrom e preta). Não há diferença estatística significativa das concentrações de testosterona no armazenamento do extrato do pêlo ressuspendido por até 30 dias na geladeira ou freezer. / The objective of the present study was to determine the concentrations of testosterone in domestic dogs hair, to test two different protocols of hormonal extraction, to compare the levels and in accordance with to evaluate the possible differences of hair concentration of testosterone: the sex; castrated and intact animals; sampling areas; type and time of storage of the extract and hair color. 31 adult animals had been used, being 25 males and 6 females, of the poodle breeds proceeding from particular kennels. The hair was cut with of scissors help or machine and keep in ambient temperature, together with of the sample of blood. The extraction protocols added 3mL of methanol as solvent for 2 or 48 hours, the extracts were dried in compressed air, added in assay buffer and stored in the refrigerator or to freezer for up to 30 days. The concentrations had been determined by radioimmunoassay (RIA). The statistical tests were performed using the computer program Statistical Analysis System (SAS). The results had shown that it is possible to determine the concentrations of testosterone in dogs hair. The two protocols of extraction of testosterone in the hair had been demonstrated efficient, however as it presents greater hormonal recovery of what the first one. The sex has difference significant statistics in accordance with testosterone concentrations in the hair: between females and intact males (p=0,0074) and between females and males (castrated and intact) (p=0,0042). It does not have difference between females and castrated males (p=0,3610). It does not have significant difference of the concentrations of testosterone in the hair between intact or castrated male. It does not have difference significant statistics of the concentrations of testosterone in the hair in the sampling areas (head, body or members), therefore has positive correlation between these areas. The hair color does not have significant difference with concentrations of testosterone in the coat (white, gray, brown and black). It does not have difference significant statistics of the concentrations of testosterone in the storage of the extract added in assay buffer for up to 30 days in the refrigerator or freezer.

Esta tese apresenta e discute os dados obtidos a partir de trabalho experimental projetado para avaliar comparativamente o desempenho de reatores desnitrificantes em batelada, tendo etanol, metanol e gás metano como doadores de elétrons. Os experimentos foram realizados em reatores em escala de bancada. Os ensaios com gás metano objetivaram verificar a efetividade deste sub-produto de reatores anaeróbios em substituir os doadores exógenos de elétrons comumente utilizados, tais como metanol e etanol. Para alcançar o objetivo principal deste trabalho, os parâmetros cinéticos de desnitrificação, para os doadores de elétrons ensaiados, foram determinados nas diferentes condições operacionais. Além disso, as alterações ocorridas na população microbiana, ao longo do período experimental, foram avaliadas em relação à diversidade microbiana, por meio de análises microscópicas (óptica, de fluorescência e eletrônica de varredura) e da técnica de Biologia Molecular de PCR/DGGE. A completa desnitrificação foi alcançada para todos os compostos testados, e o etanol foi o doador de elétrons mais eficiente para a desnitrificação. A melhor razão carbono-nitrogênio para a desnitrificação foi igual a 1,0. Contudo, este parâmetro foi encontrado ser inadequado para utilização no processo de desnitrificação, uma vez que não expressa a capacidade real do composto usado em doar elétrons. A desnitrificação com metano ocorreu tanto na presença como na ausência de oxigênio, embora a baixas velocidades quando comparado com os outros compostos. No entanto, a configuração do reator utilizado neste estudo não foi adequada para promover a efetiva dissolução do gás metano na fase líquida. Por essa razão, sugere-se o desenvolvimento de configurações de reatores apropriadas para minimizar as resistências à transferência de massa da fase gasosa para a líquida e também desta para a biomassa. / This thesis presents and discusses the data obtained from an experimental work designed to evaluate the comparative performance of denitrifying batch reactors utilizing ethanol, methanol and methane gas as electron donors. The experiments were carried out at using bench-scale reactors. The experiments using methane gas were meant to verify the effectiveness of such a by-product of anaerobic reactors instead of exogenous electron donors commonly used, such as methanol and ethanol. To achieve this main objective, the kinetic parameters of denitrification for the distinct electron donors assayed were determined in different operating conditions. Besides, the microbial population changes inside the reactors along the experimental time were evaluated in respect to the microbial diversity, by means of microscopy analysis (optical, fluorescent and electronic scanning) and the Molecular Biology technique, PCR/DGGE. Complete denitrification was achieved with all the compounds tested, and ethanol was the most effective electron donor for denitrification. The best carbon to nitrogen ratio for denitrification was 1.0. However, this parameter was found to be inadequate for using in denitrification process, since it does not express the real capacity of the compound used to donate electrons. Denitrification with methane occurred in the presence and also in the absence of oxygen, although at lower velocities compared to those with the other compounds. However, the reactor configuration utilized in this study was not adequate to promote the effective methane gas dissolution in the liquid phase. Therefore, it is suggested the development of appropriate reactor configurations to minimize mass transfer resistances from the gas to the liquid phase and also from that to the biomass.