Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-24T01:50:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 255653.pdf: 1907221 bytes, checksum: 0c93fe1f48bf9620cbb617616e9fee05 (MD5) / Biofilmes são comunidades de microrganismos ligados a uma superfície inerte ou viva. Na complexa constituição do material extracelular de biofilmes, os polissacarídeos possuem um importante papel. Dentro da família de exopolissacarídeos sintetizados pelas bactérias com intuito de se proteger do sistema de defesa hospedeiro, encontra-se um com o monômero N-Acetil-D-Glicosamina ligado por conformação ß-1,6. Grupos de genes que produzem tal polímero encontram-se no genoma de diversas bactérias. A associação deste polissacarídeo com fatores de virulência, aliado à síntese em bactérias causadoras de infecção, torna-o um potencial alvo no desenvolvimento de novos antibióticos. A Chromobacterium violaceum, um patógeno oportunístico, e na maioria das vezes fatal, possui o operon hmsHFR-CV2940 cujas proteínas podem sintetizar tal polissacarídeo. Neste trabalho foram utilizados alinhamentos múltiplos entre proteínas de bactérias que sintetizam polissacarídeos com o intuito de verificar a existência de aminoácidos críticos para a atividade patogênica conferida por biofilmes. Foram gerados modelos tridimensionais para visualização da distribuição espacial destes aminoácidos. A análise efetuada mostra que a proteína HmsR conserva os aminoácidos D135, D228, Q264 e R267, considerados críticos para a formação de biofilmes, e estes se encontram próximos. A proteína HmsF de C. violaceum conserva os resíduos D86, D87, H156 e W115. No modelo estrutural gerado observa-se que estes resíduos também encontram-se favoravelmente localizados. Para a proteína HmsH houve comprovação de conservação para o resíduo R104, e na proteína CV2940 conservou-se o resíduo W94. A conservação de aminoácidos considerados importantes para a formação de biofilmes entre as proteínas deste operon em C. violaceum indica que eles desempenham a mesma função enzimática na síntese de biofilmes. Também como no caso de operons de outros organismos patogênicos, pode-se sugerir que o operon hmsHFR-CV2940 esteja ligado à sua patogenicidade.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-24T03:44:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 248781.pdf: 1067857 bytes, checksum: a7095961ecf81db35878a6d94aacdf93 (MD5) / Tem sido proposto que a redução de SO2 em carbonos acontece através de intermediários reativos unidos a matriz de carbono, no qual 2-oxido de 1,2-oxatieteno (ou sultina), e 1,3,2-dioxatiolano são decompostos formando epissulfeto e CO2. A reatividade desses intermediários foi estudada neste trabalho através de várias reações, usando espectros XPS e NMR para postular seus mecanismos. A reação de grafite + SO2 a 630 ºC mostrou a formação dos mesmos intermediários que no carvão ativado. Quando o carvão ativado modificado obtido a 630 °C foi aquecido a 900° C, observou-se mudança no espectro XPS como resultado da reação de decomposição dos intermediários oxidados com transferência de S, produzindo o epissulfeto e CO2, e a reação reversa com eliminação de SO2. A hidrólise básica produziu a hidrólise da sultina intermediária e o ataque do íon hidróxido no epissulfeto formando um ânion sulfeto e eliminando S2- posteriormente. A tiólise, a aminólise e a reação com o haleto de alquila com o carvão ativado modificado mostraram a inserção da molécula orgânica na matriz do carvão. De acordo com as reações postuladas alguns mecanismos foram estabelecidos. Estes resultados fornecem informação adicional ao mecanismo da redução de SO2 em carbono, a natureza química dos intermediários e um novo método para modificar as propriedades físico-química da matriz de carbono por inserção de um fragmento orgânico.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-24T05:04:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 267492.pdf: 1157975 bytes, checksum: 7595d909ead1ae9658d1bd167a2b0a81 (MD5) / O processo Fenton Clássico tem se mostrado altamente eficiente na oxidação de corantes e de uma grande variedade de poluentes orgânicos resistentes, mas possui em desvantagem o elevado custo do peróxido de hidrogênio (H2O2), pH restrito e a formação de lodo devido à precipitação do ferro, na etapa de coagulação. O processo foto-Fenton Homogêneo tem maior velocidade de degradação dos poluentes que o Fenton Clássico, porém a quantidade de H2O2 requerida para alcançar a completa mineralização ainda permanece alta, tornando o processo não muito atrativo do ponto de vista econômico, além de ainda permanecer o problema da formação do lodo. O processo Fenton Heterogêneo surge como alternativa para contornar algumas dessas desvantagens. O processo consiste na utilização de um catalisador sólido composto, eliminando assim a etapa de coagulação do lodo e diminuindo a dependência do pH presente no foto-Fenton homogêneo, além de poder ser facilmente recuperado ao final do processo. A injeção de oxigênio molecular também pode ajudar na mineralização de corantes dissolvidos em água através das reações Fenton e foto-Fenton, atuando como aceptor de elétrons e substituindo, pelo menos parcialmente, o peróxido de hidrogênio. A quantidade de O2 parece ser dependente do pH, da temperatura e da concentração inicial de peróxido de hidrogênio. Este trabalho tem como objetivo avaliar duas alternativas para redução do consumo de H2O2 e da formação de lodo no processo Foto-Fenton. Para isso, ar atmosférico foi injetado no sistema reacional, como oxidante adicional, e um catalisador insolúvel de ferro, a pirita (FeS2) foi utilizado como fonte de ferro. Uma solução aquosa contendo o corante Lurazol SN (Direct Black38), foi usada como sistema modelo para o estudo da cinética de degradação. A pirita (FeS2) foi escolhida por ser um catalisador com alto teor de ferro, pela sua estrutura química bem conhecida e pelo baixo custo, além de ser abundante em ambientes superficiais. A cinética de degradação foi avaliada em reator descontínuo sob diferentes condições de pH, concentração de H2O2, dosagem de catalisador, concentração de corante e adição ou não de ar dissolvido. Em intervalos regulares de tempo, alíquotas da solução foram retiradas e filtradas em membrana 0,22 m e a concentração de corante não convertido foi determinada espectrofotometricamente a 590nm. Foram avaliados os efeitos dos parâmetros operacionais acima descritos sobre o processo de degradação do corante. Os resultados mostraram que a cinética de degradação do Lurazol SN através dos processos Fe(II)/H2O2/UV, Fe(II)/H2O2/Ar/UV pode ser descrito por um modelo de pseudo-primeira ordem, e que a adição de ar atmosférico não altera a velocidade de descolorização apreciavelmente. As energias de ativação dos processos de oxidação Fe(II)/H2O2/UV e Fe(II)/H2O2/Ar/UV são, respectivamente, 12,6 e 8,6 kJ/mol. A degradação do corante através do processo heterogêneo usando Pirita/H2O2/UV e Pirita/H2O2/Ar/UV é mais lenta do que nos processos homogêneos, devido às limitações difusionais características dos processos heterogêneos e devido à lenta liberação de ferro para a fase líquida. Entretanto, observou-se que o peróxido de hidrogênio é cataliticamente decomposto para formar radicais hidroxila tanto pelas reações em fase homogênea (pelo Fe(II) lixiviado para a fase líquida), como pelas reações heterogêneas na superfície da pirita. A decomposição do corante obedeceu a uma lei cinética de ordem zero e acontece apenas em fase aquosa. A energia de ativação da reação de degradação do corante através do processo Pirita/H2O2/UV é 18,5 kJ/mol, valor muito próximo ao encontrado para os sistema Fe(II)/H2O2/UV. Os resultados indicam que as reações homogêneas de degradação de corante têm maior importância do que as reações que ocorrem na superfície do sólido, mas nos sistemas heterogêneos, estas reações são limitadas pela liberação do ferro para a solução, tornando o processo mais lento e mais eficiente na remoção de cor. / The Fenton process has been shown highly efficient for the degradation of dye and a variety of recalcitrant organic pollutants, but some disadvantages have been pointed out as the high cost of hydrogen peroxide (H2O2) and the sludge generated due to iron coagulation/precipitation. The photo-Fenton process is faster than Fenton process for pollutants degradation, however the amount of H2O2 required in the oxidation is not reduced enough to make the process industrially feasible, besides, the sludge generation is still a problem. The Heterogenous Fenton process has emerged as alternative to solve these disadvantages. This process uses a solid catalyst, therefore the sludge coagulation step can be eliminated and the pH-dependecy reduced, besides, this kind of catalyst can be easily recorvered in the end of the process. When Fenton and photo-Fenton are used to mineralize dye solutions, molecular oxygen (O2) can play an important role as electrons acceptor and replacing, at least partially, the hydrogen peroxide. The amount of O2 seems to be independent of pH, temperature and initial concentration of H2O2. This work aims to evaluate two alternatives to reduce of H2O2 consumption and sludge generation in the photo-Fenton process. For that, atmospheric air was bubbled into reactional system, as an extra oxidant, and pyrite (FeS2) was used as a solid catalyst. A dye solution with Lurazol SN (Direct Black38) was used as a model system to evaluate the decolouration kinetics. The Pyrite (FeS2) has been chosen for being a high iron content catalyst, for its well known chemical structure and its low-cost, besides it can be easily founded in surface environments. The reaction was carried out in a batch reactor under different conditions of pH, H2O2 concentration, catalyst dose, dye concentration and with or without bubbling of atmospheric air. Some samples was taken and filtrated with membrane 0,22 m and the non-converted dye concentration was measured in spectrophotometer, at 590 nm. The influence of operational parameters in dye degradation was investigated. The results show that the degradation of Lurazol SN through the processes Fe(II)/H2O2/UV, Fe(II)/H2O2/Air/UV can be described by pseudo first order model, and the bubbling of atmospheric air do not affect the rate of degradation, in a short time. The activation energy (Ea) for both processes are 12,6 and 8,6 kJ/mol, respectively. The dye degradation through heterogeneous processes, Pyrite/H2O2/UV and Pyrite/H2O2/Air/UV, is slower than the homogenous one. This is due to the difusional limitations, a common characteristic of the heterogeneous systems, and due to the slow leaching of iron. However, it was observed that H2O2 is catalytically decomposed by the catalyst surface and by the soluble iron. The dye degradation obeys zero order model and it takes place only in aqueous phase. The Ea = 18,5 kJ/mol was very close to the one achieved for homogeneous systems. The results show that homogeneous reactions seems to be more important than the reactions that takes place in the catalyst surface, but in the heterogeneous system, these reactions are controlled by the release of the iron in the solution, which makes the process a slightly slower in the beginning and more efficient in the color removal.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T06:43:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 273669.pdf: 1511206 bytes, checksum: 6c37db2d008415ec8e6b7d514e2484ef (MD5) / O poliestireno expandido (EPS), devido às suas propriedades aliadas a um baixo custo, é um dos polímeros mais consumidos atualmente. É utilizado principalmente como embalagens e outros produtos descartáveis. No entanto, como consequência de sua dificuldade de degradação uma quantidade crescente de resíduos tem sido produzido, sendo necessário solucionar o problema de sua gestão. Uma alternativa para diminuir o tempo de sua permanência no meio ambiente, estudada neste trabalho, é a incorporação de um aditivo pró-degradante com o objetivo de tornar esse polímero oxi-biodegradável. O aditivo, na forma de masterbach, foi incorporado durante a etapa de polimerização. Ensaios de caracterização indicaram a presença do cobalto como componente ativo, disperso numa matriz de poliestireno. Até a concentração testada, a sua incorporação não alterou a cinética da reação. Porém, ensaios de absorção atômica mostraram que parte do cobalto tende a ser lixiviado para o meio contínuo durante a polimeriza- ção por suspensão, alterando as características desejadas do produto final. Foram obtidos amostras de PS com 0,0; 0,5; 1,0; 3,0 e 5,0 % de aditivo incorporado. Corpos de prova do EPS foram oxidados por radiação UV e calor em uma câmara de envelhecimento acelerado por 15 dias. O envelhecimento foi caracterizado visualmente pelo "amarelamento" do polímero e quantificado por análise dos pixels de fotografias das amostras. A caracterização química por FTIR mostrou que os produtos formados durante a oxidação são os mesmos tanto para o EPS sem aditivo como para o aditivado. Por espectroscopia de UV-visível também foi possível evidenciar que o aditivo acelerou o processo de oxidação devido ao aumento da concentração de grupamentos cromóforos. A biodegradabilidade foi verificada por meio do teste de biodegradação imediata, utilizando o EPS com 5,0% de aditivo e 15 dias de envelhecimento acelerado. Por meio da produção de CO2 gerada pelas amostras durante o teste, verificou-se uma menor atividade microbiana, em relação aos tratamentos de controle indicando por um efeito inibitório de algum produto da oxidação. Ensaios de MEV revelaram um número pequeno de colônias de micro-organismos. Apesar de se observar uma superfície bastante erodida pela oxidação o tamanho dos produtos de degradação apresenta dimensões muito superior ao tamanho dos micro-organismos, o que pode estar ainda indisponível aos micro-organismos, necessitando um maior tempo para a adaptação dos mesmos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:45:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262204.pdf: 2856838 bytes, checksum: 63d375ca3efc0ccfa6ed58506277917d (MD5) / Muitos compostos orgânicos tóxicos estão presentes nos efluentes das indústrias petroquímicas, especialmente hidrocarbonetos de difícil remoção, tais como os compostos BTX (benzeno, tolueno e o-xileno). Estes compostos apresentam um elevado potencial de contaminação, representando um sério risco ao meio ambiente e ao homem, sendo que o benzeno é considerado o mais tóxico, devido ao seu potencial carcinogênico e mutagênico. Atualmente o aumento da preocupação com as questões ambientais, bem como o maior rigor da legislação no despejo de contaminantes em corpos receptores tem incentivado a busca por novas tecnologias para o tratamento de efluentes industriais que contenham tais contaminantes. Destas tecnologias o método de adsorção oferece o método mais efetivo, pois este consegue alcançar o limite estabelecido pela resolução do CONAMA para a concentração do descarte nos corpos d'água. As condições favoráveis para operar plantas industriais que visam à adsorção de compostos químicos podem ser preditas através da modelagem matemática e simulação numérica dos fenômenos envolvidos. No presente trabalho é utilizado um modelo fenomenológico que descreve o processo de remoção dos compostos BTX através da adsorção em uma coluna de leito fixo, utilizando-se carvão ativado como adsorvente. Os parâmetros cinéticos e de equilíbrio termodinâmico foram obtidos experimentalmente em reatores batelada para os compostos BTX mono e multicomponente, onde a competitividade por sítio ativo de adsorção também foi investigada. Os ensaios experimentais mostraram que, dos três compostos estudados, o o-xileno é o contaminante mais competitivo pelo sítio ativo de adsorção. Este fato está ligado à interação com a superfície do material, peso molecular e solubilidade dos compostos. O modelo considera as resistências de transferência de massa interna e externa à partícula do adsorvente. As equações foram discretizadas utilizando o método de Volumes Finitos com função de interpolação UDS e CDS. Através do algoritmo computacional desenvolvido em linguagem FORTRAN, foi realizada uma análise de sensibilidade paramétrica das condições operacionais do processo de adsorção. Os resultados obtidos pela simulação apresentaram boa concordância quando comparados com dados experimentais encontrados na literatura. Os resultados das simulações mostraram que todos os parâmetros avaliados influenciam na adsorção dos compostos BTX, e que o modelo matemático e a metodologia numérica podem ser usados como uma ferramenta para prever o comportamento dinâmico e estacionário do processo de adsorção utilizados para determinar as condições economicamente ótimas de uma coluna de adsorção em leito fixo de adsorvente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T09:00:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 272193.pdf: 1992150 bytes, checksum: 58b17c6c8820a6878faa785dc6f6abe2 (MD5) / Os hidrocarbonetos aromáticos benzeno, tolueno e xilenos, coletivamente conhecidos como BTX são compostos tóxicos presentes em derivados de petróleo, como a gasolina, e utilizados em larga escala nas indústrias químicas e petroquímicas. Estes compostos quando liberados no meio ambiente contaminam o solo e as águas subterrâneas, podendo inviabilizar a exploração de aqüíferos, que atualmente representam uma fonte alternativa de água potável. Portanto, é fundamental a pesquisa de processos de biodegradação, particularmente quando múltiplos substratos estão presentes no sistema. Neste trabalho investigou-se a cinética de biodegradação dos compostos BTX, individualmente e em mistura. Para tanto, o desempenho de diversos modelos não-estruturados de crescimento microbiano, baseado na cinética no nível da população, foi avaliado utilizando-se dados experimentais obtidos em laboratório. Foram aplicados os modelos de Monod e Andrews à cinética de biodegradação individual dos substratos. Igualmente, as equações aplicadas à cinética de biodegradação da mistura BTX foram resolvidas considerando os modelos de inibição competitiva, acompetitiva e não-competitiva. Os parâmetros cinéticos dos modelos de único e múltiplos substratos foram obtidos utilizando o software STATISTICA 7.0, que possibilitou realizar a regressão não linear dos dados. A biodegradação individual dos substratos BTX foi adequadamente representada pelos modelos de Andrews e Monod. A cinética de biodegradação dos compostos BTX, comprova-se que a biodegradação do tolueno é a mais rápida seguida do benzeno e o-xileno, respectivamente. Na biodegradação da mistura binária BT e BX o modelo de Inibição Acompetitiva foi o que melhor apresentou concordância com os resultados experimentais. Para a biodegradação binária TB e TX prevaleceu como melhor modelo Inibição Competitiva. Na concentração inicial de 50 mg/L de o-Xileno na presença de benzeno houve Inibição Não Competitiva e o mesmo comportamento se deu com o tolueno. Na biodegradação tricomponente BTX em diferentes concentrações o modelo de Inibição Não Competitiva, Acompetitiva e Competitiva foram verificados. De forma geral, tanto para a biodegradação de um único substrato, quanto para múltiplos substratos, o comportamento cinético será diferente para cada caso, concordando com o fato de que, a mistura de culturas microbianas utilizada na biodegradação, pode apresentar múltiplos caminhos para a biodegradação dos compostos BTX. / The aromatics hydrocarbons usually known as BTX (benzene, toluene and xylenes isomers) are toxics compounds presented in many petroleum products, such as gasoline, and are also widely used in chemical and petrochemical industries. When these compounds are released in the environment a contamination of the soil and the groundwater took place. As a result, the use of the aquifers becomes impossible. Groundwaters nowadays represent an alternative potable water source in many countries. Therefore, it#s crucially important to study the biodegradation process, in particular when multiple substrates are presented in the system. In this work, the kinetics of BTX biodegradation was studied, individually and as in mixture. Hence, the performance of the different microbial growth unstructured models, based on the population level kinetics were investigated by using experimental data from laboratory. Were apply the Monod and Andrews models to describe an individual substrates biodegradation kinetics. Similarly, the applied equations describing mixture substrates biodegradation kinetics were solved by using the competitive, noncompetitive and uncompetitive inhibitions models. The kinetic parameters to the models of single and multiple substrates have been obtained using the STATISTICA 7.0 software, which allows performing the nonlinear regression of data. The BTX individual biodegradation substrates was adequately represented by the models of Monod and Andrews. The kinetics of biodegradation of BTX compounds, shows that the biodegradation of toluene is faster than benzene and o-xylene, respectively. Binary mixture in the biodegradation of BT and BX Acompetitiva Inhibition of the model was presented the best agreement with the experimental results. To biodegradation and binary TB TX prevailed as the best competitive inhibition model. In initial concentration of 50 mg / L of o-xylene in the presence of benzene inhibition was not competitive and the same behavior occurred with toluene. Tricomponente BTX biodegradation in different concentrations in the model uncompetitive inhibition, and competitive Acompetitiva were verified. In general, both biodegradation of a single substrate, and for multiple substrates, the kinetic behavior is different in each case, agreeing with the fact that mixture microbial cultures used in biodegradation, can submit multiple pathways for biodegradation of BTX compounds.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T09:35:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 270929.pdf: 2229182 bytes, checksum: b98d0ecb3aa5d4789a5d493e4c0b4800 (MD5) / Este trabalho apresenta uma proposta experimental para a determinação do conteúdo de hexano presente em farelos de soja, remanescente do processo de extração de óleo de uma unidade industrial. É proposta uma montagem experimental para levantamento das isotermas de equilíbrio para hexano em farelo de soja, utilizando-se dos princípios da termodinâmica, observando a pressão resultante antes e após a exposição de uma amostra de farelo de soja ao hexano gasoso em ambiente com temperatura controlada. Foi apresentado um modelo matemático desenvolvido por Cardarelli et al. (2002) utilizado para a modelagem do fenômeno da dessolventização do farelo de soja, de acordo com o qual o conteúdo de hexano decresce com o aumento da temperatura e aumenta drasticamente com o aumento da atividade de hexano. Esta modelagem está baseada em balanço de massa e equações descrevendo o fluxo de solvente na partícula e através do dessolventizador, tendo sido apresentados os resultados obtidos por Cardarelli et al. (2002) a partir da simulação numérica e é apresentada também a análise das influências dos vários parâmetros sobre a retenção de solvente. Foi utilizado um procedimento estatístico para avaliar a significância dos resultados obtidos pela metodologia experimental proposta, tendo sido aplicado o critério de Chauvenet. Os dados de equilíbrio obtidos foram utilizados para montagem das isotermas pelo modelo de Henry. Observou-se que há coerência física para as três isotermas traçadas. Apesar de ter se buscado uma metodologia experimental robusta, de baixo custo, de fácil implementação e operação na unidade industrial, foi constatado que, devido às grandes flutuações obtidas nos valores da massa de hexano adsorvida no farelo de soja, a metodologia experimental proposta neste trabalho apresenta oportunidades de melhorias, visando obter o rígido controle de parâmetros como teor de umidade na amostra, temperatura, além da utilização de métodos mais precisos para adição do hexano e medição de sua concentração, como métodos cromatográficos. / This work presents an experimental proposal for the determination of the hexane content present in soybean meal, obtained of the oil extraction process of an industrial unit. This works objectives to build the experimental equipment to obtain the equilibrium isotherms for hexane in soybean meal, using the principles of thermodynamics, observing the resulting pressure before and after exposure of a sample of soybean meal to hexane gas in a temperature-controlled environment. It was presented a mathematical model developed by Cardarelli et al. (2002) used for modeling the dessolventization phenomenon of soybean meal, according with which the content of hexane decreases with increasing temperature and increases dramatically with the increasing hexane activity. This modeling is based on mass balance equations describing the flow of solvent through the particle and DT, and it is presented the results obtained by Cardarelli et al. (2002) using this numerical simulation. Also it is presented the analysis of the influences of various parameters on the retention of solvent. A statistical procedure was used to evaluate the significance of the results obtained by the experimental methodology proposed, having been applied the approach of Chauvenet. The equilibrium data obtained were used for assembly of the model of Henry isotherm and was observed that the three isotherms obtained have physical consistency. In spite of this work to have looked for a robust experimental methodology, of low cost, with easiness of implementation and operation in industrial unit, it was verified that, due to the great fluctuations obtained in the values of the hexane mass adsorbed in soybean meal, the experimental method proposed in this work presents opportunities for improvement seeking to obtain the rigid control of parameters as humidity of the samples, temperature, besides the use of more accurate methods for addition of hexane and measuring its concentration, as chromatographic methods.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T09:41:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O uso de polímeros biorreabsorvíveis tem despertado grande interesse como alternativa para tratamento de lesões e perda de tecidos. O objetivo desse trabalho foi estudar a interação entre tecido biológico e scaffolds desenvolvidos a partir de poli-hidroxialcanoatos (PHAs), material biodegradável e biorreabsorvível. Os scaffolds foram preparados a partir de um tipo específico de PHA, o poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) com violaceína, obtido do cultivo em biorreator da bactéria Chromobacterium violaceum . O material foi prensado e parcialmente sinterizado. Amostras com 3 mm de diâmetro por 3 mm de comprimento foram implantadas em fêmur de ratos Wistar e analisadas após 30 e 60 dias de pós-operatório. Os animais foram radiografados antes da colocação do implante do material. O material retirado dos animais após o sacrifício foi submetido à radiografia, análise com microscopia eletrônica de varredura e análise de energia dispersiva de raios-X, que foi aplicada para a determinação da composição química presente na fase inorgânica (determinação semi-quantitativa de inorgânicos e razão Ca:P). As amostras foram também preparadas para análise histológica. Os resultados obtidos permitiram observar que não houve reação inflamatória induzida pelo material, não houve nenhum caso de infecção e houve formação de tecido ósseo no interior do implante. Os resultados obtidos indicam que os PHAs possuem grande potencial para serem utilizados em procedimento de medicina regenerativa, em especial em engenharia de tecidos ósseos. / Biopolymers have attracted great interest as alternative materials for wound and lost tissues treatments. The objective of this work is the study of the interaction between biological tissues and scaffolds produced from polyhydroxialkanoates (PHAs). PHAs are biodegradable and bioresorbable polymers. Scaffolds of PHA were produced in a bioreactor from poly(3-hydroxybutirate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) incorporated with violacein. The material was pressed and partially sintered to produce scaffolds with 3 mm of diameter and 3 mm of height. The scaffolds were implanted in femur of Wistar rats according to a protocol developed in this work. X-ray radiographs were taken after surgery. The materials were extracted and analyzed after 30 and 60 days of surgery. Microstructural characterization and chemical analysis to determine the inorganic constituents and the Ca:P ratio of the implanted biopolymers were evaluated by scanning electron microscopy (SEM) coupled with X-ray dispersive energy spectroscopy (EDS). Histological evaluation revealed that no inflammatory reaction occurred and new bone tissue was formed in the implant. The results indicated that PHBVs with violacein are potential candidates for application in regenerative medicine, especially in bone tissue engineering.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-24T10:00:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262745.pdf: 3244240 bytes, checksum: 39dbe07fa73b29d0be34045569319974 (MD5) / O aquecimento global observado na atualidade é, em grande parte, de responsabilidade do aumento das emissões de CO2 para atmosfera em virtude de ações antrópicas. Uma das mais promissoras técnicas de captura de dióxido de carbono consiste na sua separação através de processos adsortivos. O adsorvente ideal para utilização em larga escala deve ser seletivo para CO2 e possuir grande capacidade adsortiva, mas ao mesmo tempo deve ser de fácil regeneração. Neste trabalho, foi estudada a separação de CO2 através de adsorção. Adsorventes seletivos para CO2 foram estudados para a separação de CO2 de outros gases sob condições experimentais variadas. Um carvão ativado comercial e uma zeólita 13X foram selecionados. Para o aumento da basicidade superficial do sólido, carvão ativado foi funcionalizado com uma amina primária em duas diferentes proporções amina:carvão e estes sólidos foram nomeados CPHCL-1 e CPHCL-2. Os sólidos adsorventes foram caracterizados através de medidas de isotermas de sorção de nitrogênio líquido. A área BET e o volume de microporos do carvão ativado foram o dobro da área e do volume de microporos da zeólita 13X. Os carvões funcionalizados com a amina cloridrato de 3-cloropropilamina apresentaram uma diminuição da sua área BET - de 1053 m²/g para 915,8 m²/g no CPAHCL-1 e para 664,6 m²/g no CPHCL-2. Isotermas de equilíbrio de adsorção de dióxido de carbono e nitrogênio sobre o carvão ativado e a zeólita 13X foram determinadas gravimetricamente nas temperaturas de 28°C-30°C, 50°C, 100°C e 150°C e pressões até 50,0 bar. Para o adequado tratamento das quantidades adsorvidas obtidas, foi utilizado um protocolo para diferenciar a quantidade adsorvida em excesso da quantidade adsorvida absoluta. A densidade da fase gás foi calculada a partir de uma equação cúbica de estado e o volume da fase adsorvida foi calculada assumindo que a densidade desta fase é igual a densidade da fase líquida. Os modelos teóricos de isotermas Toth e multisítio-Langmuir foram ajustados aos resultados experimentais. Isotermas de equilíbrio de adsorção de dióxido de carbono sobre CPHCL-2 foram determinadas volumetricamente nas temperaturas de 25°C, 50°C, 100°C e 150°C e pressões até 1,0 bar. Os valores experimentais foram ajustados a isoterma linear (modelo de Henry). A dependência com a temperatura do equilíbrio de adsorção foi descrito pela equação de Van't Hoff. O carvão ativado mostrou ter maior capacidade de adsorção de CO2 na ampla faixa de pressão estudada. No entanto, zeólita 13X mostrou-se ser mais seletiva ao dióxido de carbono. Medidas de XPS, FTIR, CHN e conteúdo de enxofre foram realizados para se identificar as mudanças químicas sofridas pelo carvão ativado através do seu enriquecimento com N. Apesar do aumento do conteúdo de N, CPHCL-2 mostrou uma diminuição na capacidade de adsorção para CO2. Também foram estudadas as dinâmicas de adsorção de dióxido de carbono na presença de inerte, N2 e de mistura N2/CO/SO2. Foi avaliada a influência da presença de N2 sobre a capacidade de adsorção dos sólidos adsorventes para CO2. Conclui-se que os sólidos estudados utilizam toda a sua capacidade de adsorção de CO2 mesmo quando está presente outro adsorvato. Um modelo baseado na aproximação Linear Drive Force para o balanço de massa, incluindo balanço de energia e de quantidade de movimento, foi proposto e reproduziu satisfatoriamente todas as curvas de ruptura de adsorção de dióxido de carbono e de nitrogênio. O modelo proposto foi utilizado para descrever a separação de mistura de CO2/N2 pelo processo PSA e as simulações mostraram razoável acordo com os resultados experimentais.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:18:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221663.pdf: 3298544 bytes, checksum: d7078a9b7ba3ea540646c7eaea3921b0 (MD5) / A Chromobacterium violaceum é uma bactéria Gram-negativa, violeta-pigmentada, aeróbica facultativa, que vive em regiões de climas tropicais e subtropicais, encontrada principalmente em solos e rios. Este microrganismo tem capacidade de produzir metabólitos de interesse biotecnológico, como por exemplo, a produção de antibióticos, agentes anti-tumorais e biopolímeros. Estas foram algumas das razões que levaram esta bactéria a ter o seu genoma seqüenciado por uma rede nacional de seqüenciamento de DNA, composta por 25 grupos de pesquisa de todo o país (http://www.brgene.lncc.br/cviolaceum/). Com o seqüenciamento do genoma da C. violaceum (linhagem ATCC 12472), o Brasil se incluiu entre os países com grande interesse na fisiologia e potencial biotecnólogico desta bactéria. Uma das características mais notáveis da C. violaceum é a produção de um pigmento de cor violeta, chamado violaceína, quando cultivada sob condições de aerobiose. Este metabólito e derivados da mesma via têm sido alvo de estudos por apresentarem potencial farmacológico. Neste trabalho são investigados os genes envolvidos na regulação da biossíntese de violaceína, bem como o mecanismo de regulação quorum sensing em C. violaceum (linhagem ATCC 12472; mesma linhagem seqüenciada). Além dos genes cviI e cviR (homólogos aos genes que caracterizam o sistema quorum sensing em bactérias Gram-negativas), outros genes foram encontrados serem reguladores da produção de violaceína. Através da análise de homologia entre seqüências e estruturas de proteínas, gerou-se um modelo da estrutura tridimensional do domínio C-terminal da proteína regulatória CviR, que tem uma ação importante no controle transcricional da expressão do operon vioABCD em C. violaceum. Os genes de regulação da biossíntese de violaceína foram investigados através da construção de mutantes por inserção de transposon (mini-Tn5 luxCDABE). Tais mutantes apresentam pouca produção de pigmento em relação à linhagem selvagem ATCC 12472. Moléculas de sinalização quorum sensing, N-acil-homoserinas lactonas (AHL), também foram investigadas na linhagem selvagem e nas mutantes. Três tipos de moléculas AHL foram identificadas na linhagem selvagem ATCC 12472, sendo que duas são de cadeia curta (N-hexahoil-L-homoserina lactona (HHL); N-(3-oxohexanoil)-L-homoserina lactona (OHHL)) e uma de cadeia longa (N-oxododecanoil)-L-homoserina lactona (OdDHL)), o que demonstra maior complexidade no circuito de regulação quorum sensing nesta linhagem de C.violaceum. Outra forma de regulação da produção de violaceína também foi explorada neste trabalho, assim como a atuação do complexo cAMP-CAP na transcrição do gene cviR, que resulta no estímulo da produção de violaceína quando há baixos níveis de glicose. Um modelo da arquitetura da rede de regulação do operon vioABCD foi desenvolvido com base no mecanismo quorum sensing utilizando-se a técnica matemático-computacional de redes de Petri híbrida. O modelo gerou resultados semi-quantitativos para diferentes condições de simulação, prevendo diferentes níveis de produção de violaceína frente ao nocauteamento de genes regulatórios e a presença de glicose ou glicerol no meio de cultura.