Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308800.pdf: 2051320 bytes, checksum: 5c929ddb77ce3de04ee2dc000f178e7b (MD5) / O impacto ambiental devido ao uso de combustíveis fósseis e as questões políticas envolvendo seu uso tem impulsionado a busca por combustíveis derivados da biomassa. Desta forma, o biodiesel tem aparecido nesse contexto com o objetivo de substituir, parcialmente ou totalmente, a utilização de combustíveis derivados de petróleo. O biodiesel é definido como uma mistura de ésteres obtidos principalmente a partir da reação de triglicerídeos e álcool. A reação mais comumente utilizada para sua síntese é a transesterificação. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo multifísico, empregando o método de elementos finitos, para a produção de biodiesel em reator tubular, considerando escala laboratorial e industrial. A reação de transesterificação foi idealizada segundo uma proporção molar de 1:5 (óleo de colza:metanol), considerando catalisador básico, juntamente com um modelo cinético completo, incluindo as reações diretas e reversas. Foram estudados aspectos da transferência de massa, calor e quantidade de movimento ao longo do reator. Foi analisado o efeito da presença do meio poroso e da prática de mistura prévia dos reagentes à injeção no reator, juntamente com o efeito da perda de calor por fluxo convectivo nas paredes do reator. Verificou-se que a reação do óleo de colza e metanol é muito rápida, atingindo altas conversões (99,44%) em poucos minutos de reação. Com relação à cinética reacional da produção de biodiesel, os dados obtidos por meio do modelo desenvolvido foram validados com dados experimentais da literatura, obtendo-se boa concordância entre estes e o modelo. Verificou-se que o reator tubular estudado possui comportamento teórico de um Reator Perfeitamente Misturado, apresentando um grande desvio do ideal Plug Flow. Constatou-se a partir do Planejamento Fatorial 23 que as variáveis temperatura e razão molar (metanol:triglicerídeo) são significativas com relação à conversão em biodiesel, juntamente com a interação entre elas, sendo seus efeitos positivos, ou seja, quanto maiores os valores para tais variáveis, maior será a conversão em biodiesel obtida. O modelo de regressão ajustado apresentou um excelente coeficiente de determinação, podendo ser empregado para fins preditivos. A utilização da plataforma multifísica para a simulação por meio do método de elementos finitos se mostrou uma ferramenta valiosa para o estudo da produção de biodiesel em sistemas contínuos, nos quais se pode colocar em evidência aspectos fenomenológicos do escoamento reativo. Tal estudo é importante por fornecer parâmetros que podem ser empregados para descrever o sistema reacional e auxiliar no projeto e otimização de reatores tubulares, visando condições ótimas de operação. / The environmental impacts due to the use of fossil fuels and the political issues surrounding its use have driven the search for fuels derived from biomass. Thus, biodiesel has appeared in this context in order to replace partially or totally the use of petroleum fuels. Biodiesel is defined as a mixture of esters derived mainly from the reaction of triglycerides and alcohol. The reaction most commonly used for their synthesis is the transesterification. This work aims to develop a multiphysics model using the finite element method for biodiesel production in tubular reactor considering laboratorial and industrial scale. The transesterification reaction was idealized according a molar ratio of 1:5 (rapeseed oil: methanol), considered basic catalyst, together with a complete kinetic model, including direct and reverse reactions. Aspects of mass transfer, heat and momentum along the reactor was studied. The effect of the presence of the porous medium and the mixing process of reactants prior to the injection into the reactor, together with the effect of heat loss by convective flows in the walls of the reactor were analyzed. It was found that the reaction of rapeseed oil and methanol was very fast, reaching high conversions ratio (99.44%) in a few minutes of reaction. About the reactional kinetics for the biodiesel production, the data obtained through the developed model was validated with experimental data from the literature, obtaining good agreement between these and the model. It was found that the studied tubular reactor has the same theoretical behavior of a Perfectly Mixed Reactor with a large deviation from the ideal Plug Flow. It was found from the Factorial Design 23 that the variable of temperature and molar ratio (methanol:triglyceride) are significant in relation to the biodiesel conversion, along with the interaction between them and its positive effects, that is, the higher the values for these variables, the greater the conversion of the biodiesel obtained. The adjusted regression model showed an excellent coefficient determination. It can be used for predictive purposes. The use of the multiphysics platform for the simulation using the finite element method has proved a valuable tool for studying the production of biodiesel in continuous systems, in which bringing to light phenomenological aspects of the reactive flow. This study is important to provide parameters that can be used to describe the reaction system and assist in the design and optimization of tubular reactors, aiming at optimal operating conditions.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:10:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308801.pdf: 1976757 bytes, checksum: b5a2445e9b2a81ddaa151f843a82341d (MD5) / Reatores agitados mecanicamente são amplamente usados na indústria química para promover diversos tipos de processos, tais como dissolução, dispersão, reações homogêneas ou heterogêneas. Apesar de todo avanço obtido nos últimos 50 anos, seu projeto e otimização ainda é baseado somente em correlações empíricas e semi-empíricas, o que demanda um grande número de experimentos. Invariavelmente, os experimentos envolvem altos custos. De forma a tentar reduzir tais custos, ferramentas computacionais vêm sendo usadas. Como o desempenho deste tipo de equipamento é calcado no escoamento gerado no seu interior a escolha por técnicas de dinâmica dos fluidos computacional (CFD) é natural. Através de modelos CFD é possível obter o padrão de escoamento sem incorrer em suposições sobre a geometria como nas correlações empíricas. Neste trabalho, modelos CFD são aplicados em tais sistemas, de forma a alcançar o objetivo principal do estudo que foi investigar a razão que leva à diminuição do diâmetro das partículas com o aumento do espaço entre o fundo do reator e o impelidor. O modelo de turbulência tem papel preponderante, principalmente, em sistemas sem chicanas onde a componente tangencial da velocidade é predominante. Modelos de turbulência recentes foram avaliados em diversas configurações geométricas e operacionais. Após verificação de modelos o sistema utilizado por PINTO (2006) no Laboratório de Controle de Processos do Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos da UFSC foi investigado para avaliar o motivo porque o diâmetro médio de gotas diminui com o aumento do espaço livre entre o agitador e o fundo do tanque (clearance).Os resultados indicam que ao se concentrar na região acima do agitador a fase orgânica experimenta maior concentração da dissipação de energia cinética turbulenta e consequentemente maior quebra. / Stirred tank reactors are widely used in the chemical industry to promote several types of processes such as dissolution, dispersion, homogeneous or heterogeneous reactions. Despite all progress made in the last 50 years, its design and optimization is still based only on empirical and semi-empirical correlations which requires eventually a large number of experiments that involve high costs. aiming to reduce such costs, computational tools have been used. As the performance of such equipment is centered in the flow generated inside reactor the choice of techniques for computational fluid dynamics (CFD) is natural. Through CFD models is possible to obtain the flow pattern without incurring any assumptions about the geometry and the empirical correlations. In this study, CFD models are applied in such systems to reach the main goal of this investigation: why droplet mean diameter decreases with the increase of the clearance? Among several points to be investigated, the turbulence model plays a major role especially in systems without baffles where the tangential component of velocity is predominant. Recent turbulence models have been evaluated in various geometric and operating configurations. After verification of the model with experimental data, the system used by PINTO (2006) in Process Control Laboratory of the Chemical and Food Engineering Department of UFSC have been investigated to assess the reason why the average drop diameter decreases with increasing clearance between the stirrer and the tank bottom. One can conclude from the results that the concentration of the organic phase in the region above the agitator experiences higher concentration of turbulent kinetic energy dissipation and consequently greater breakage.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:18:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 315205.pdf: 3607768 bytes, checksum: 207dc170849c797b97a1809890fa2174 (MD5) / A presença de metais pesados em efluentes originados da indústria de petróleo é um fato de grande preocupação devido a sua absorção na cadeia alimentar. Cromo é um dos metais mais comuns encontrados em efluentes de indústrias petroquímicas e ainda, a indústria de refino de petróleo gera catalisadores de conversão contaminados com cromo. Inibidores são adicionados aos sistemas de resfriamento de água para aliviar problemas de corrosão e de crescimento de microrganismos, tais como o cromato. Esses efluentes contém cromo hexavalente em concentrações que variam de décimos a centenas de mg L-1. Este trabalho visa à aplicação de carvão ativado, biomassa marinha (algas) e sistemas emulsionados para a remoção de cromo presente em efluentes petroquímicos. Foi utilizado o agente tensoativo dodecil sulfato de sódio (SDS) para a geração de emulsões e foi avaliada a eficiência da espécie de alga marinha Sargassum cymosum e carvão ativado como biossorvente e adsorvente, respectivamente. No processo de biossorção/redução de Cr(VI) pela biomassa S. cymosum observou-se que a concentração de Cr(VI) diminui com o tempo, até ser removido completamente, enquanto que a concentração de Cr(III), que inicialmente foi zero, aumentou e parte era adsorvida na biomassa, até alcançar um valor constante igual à concentração de cromo total em solução. Essa característica indica a ocorrência de uma reação redox no processo. O estudo cinético de adsorção de Cr(III) e Cr(VI) em carvão ativado a pH=4 mostrou que a cinética de Pseudo 2ª ordem se ajusta melhor aos dados experimentais (R2 = 0,968 e 0,979 respectivamente) e, Qmax é 0,13±0,02 mmol·g-1 para Cr(III) e 0,1711±0,0006 mmol·g-1 para Cr(VI). Sistemas emulsionados demonstraram capacidade de remoção de Cr(III) de 0,313 mmol Cr(III)/g SDS com reutilização da fase de emulsão. Dessa forma conclui-se que os processos estudados foram eficientes na remoção de cromo de efluentes sintéticos sendo que em termos de capacidade, os processos de biossorção em Sargassum c. demonstraram ser mais eficientes removendo maiores quantidades de cromo dos efluentes.<br> / Abstract : The presence of heavy metals in wastewater originating from the oil industry is a fact of great concern due to its absorption in to the food chain. Chromium is one of the most common metals found in wastewater from petrochemical industries and also the petroleum refining industry generates conversion catalysts contaminated with chromium. Inhibitors are added to cooling water systems to alleviate problems of corrosion and growth of microorganisms, such as chromates. These effluents contain hexavalent chromium in concentrations ranging tenths to hundreds of mg L-1. This work aims at applying activated charcoal, marine biomass (algae) and emulsion systems for the removal of chromium present in petrochemical effluents. It was used agent surfactant sodium dodecyl sulphate (SDS) for generating emulsions and were evaluated, the species of seaweed and Sargassum cymosum biosorbent and activated carbon as adsorbent respectively. In the process of sorption / reduction of Cr (VI) by biomass Sargassum c. it was observed that the concentration of Cr (VI) decreases with time, until removed completely, while the concentration of Cr (III), that was initially zero, increased and part was adsorbed on biomass, until reaching a constant value equal to the concentration of total chromium in solution. This characteristic indicates the occurrence of a redox reaction in the process. The adsorption kinetics of Cr (III) and Cr (VI) on activated carbon at pH 4 showed that the pseudo second order kinetics fits better to the experimental data (R2 = 0,968 and 0,979 respectively) and qm is 0,13 ± 0,02 mmol g-1, for Cr (III) and 0,1711 ± 0,0006 mmol g-1 for Cr (VI). Emulsified systems showed removal capacity of Cr (III) of 0,313 mmol Cr (III)/g SDS with reuse of the emulsion phase. Thus it can be concluded that the processes studied were effective in removing chromium from synthetic effluents and in terms of capacity, processes for biosorption in Sargassum c. demonstrated to be more efficient by removing higher amounts of chromium from effluents.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:23:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314953.pdf: 1735792 bytes, checksum: cc9802a952f4bb128a7575ea322f1670 (MD5) / A cana-de-açúcar constitui uma fonte de energia renovável e abundante e tem sido muito utilizada no Brasil. Pode-se aproveitar o seu caldo para produção de etanol via fermentação e o seu bagaço é utilizado para geração de energia por meio de queima. Uma alternativa para a valorização do bagaço é a separação da celulose, que pode ser liberada por hidrólises enzimáticas, o que produz açúcares fermentáveis que serão utilizados para a produção de etanol, denominado etanol de segunda geração (2G). O elevado custo das enzimas celulolíticas representa o maior desafio para a viabilidade do processo. O cultivo em estado sólido pode ser considerado como uma alternativa para o aproveitamento dessa biomassa gerada, pois pode utilizar os resíduos agrícolas como substratos indutores para produção das enzimas celulolíticas e reduzir o custo de produção dessas enzimas, viabilizando o processo. As celulases são geralmente produzidas por fungos em cultivo submerso, porém os fungos celulolíticos ocorrem naturalmente em ambientes não submersos. Dessa maneira, neste trabalho, foram avaliados diferentes substratos para cultivo fúngico em estado sólido, sendo eles, o farelo de trigo e o bagaço de cana-de-açúcar seja in natura ou tratado com hidróxido de amônia 15% ou com hidróxido de sódio 4% ou termicamente, para produção de enzimas celulolíticas e xilanase, as quais poderão ser aplicadas à hidrólise celulósica para obtenção de etanol de segunda geração. Os fungos utilizados foram o Trichoderma reesei RUT C-30 (ATCC 56765) e o Penicillium variabile (isolado em ambiente canavieiro na região Norte de Minas Gerais). Os cultivos em estado sólido foram realizados em frascos por 28 dias. A melhor umidade inicial do meio testado foi de 70% para ambos os micro-organismos. Para o T.reesei, o meio contendo bagaço tratado termicamente foi um bom indutor para produção de CMCase e FPase atingindo valores de 205,9 e 6,09 UI/g substrato, respectivamente, em 21 dias de cultivo. Para a produção de ?-glicosidase, o bagaço tratado com NaOH foi melhor e para xilanase o meio contendo farelo de trigo foi melhor indutor. Além dos meios contendo 100% bagaço in natura ou tratado e 100% farelo de trigo, foi testada uma mistura de 25% de bagaço de cana com 75% de farelo de trigo. Apenas para xilanase e ?-glicosidase a mistura dos substratos foi melhor indutora. O P. variabile alcançou o máximo de produção no meio contendo farelo de trigo, resultando em 42,819, 75,972, 1,077 e 95,261 UI/g substrato para ?-glicosidase, CMCase, FPase e xilanase, respectivamente. Diferente do T.reesei, o meio contendo a mistura de 25% de bagaço/75% de farelo de trigo aumentou a produção de todas as enzimas em relação ao meio contendo bagaço in natura ou tratado, sem mistura.<br> / Abstract : The sugarcane is a source of abundant and renewable energy and has been widely used in Brazil. You can take advantage of its juice for ethanol production via fermentation and its pulp is used for power generation through burning. An alternative to the appreciation of the bagasse is the separation of cellulose that can be released by enzymatic hydrolysis, which produces fermentable sugars that will be used for ethanol second generation (2G). The high cost of cellulolytic enzymes represents the greatest challenge to the viability of the process. The solid state cultivation can be an alternative to take this generated biomass, because it can use this residues as a inductor substrate to produce cellulolytic enzymes and reduce the cost to produce this enzymes, making the process viable. The cellulases are generally produced by fungi in submerse fermentation, however the cellulolytics fungi occurs naturally in the non submerse environment. Thus, in this article, it was evaluated different substrate applied to solid state fungi cultivation, since one of those, the wheat bran and sugar cane bagasse is in natura or treated with 15 % ammonia hydroxide or 4 % sodium hydroxide or heat, for production of cellulolytic enzymes and xylanase, applied to the hydrolysis of cellulose to obtain second generation ethanol. The fungi used were Trichoderma reesei RUT C-30 (ATCC 56765) and Penicillium variabile (isolated from sugarcane environments in the north of Minas Gerais). Solid state cultivations were performed in vials for 28 days. The best initial moisture content of the tested medium was 70% for both micro-organisms. For T.reesei, the medium containing heat treated bagasse was a good inducer for production of CMCase and FPase reaching values of 205.9 and 6.09 IU/g substrate, respectively, 21 days of cultivation. Production of B-glucosidase using bagasse treated with NaOH was better and for xylanase the medium containing wheat bran was better inducer. Besides media containing 100% of raw or treated bagasse and 100% wheat bran, it was tested a blend of 25% of bagasse with 75% of wheat bran content. This mixing only for xylanase and B-glucosidase substrates was the best inducer. The P. variable, the maximum production was reached in medium containing bran being 42.819, 75.972, 1.077 and 95.261 IU/g substrate for B-glucosidase, CMCase, FPase and xylanase respectively. Unlike the T.reesei, the medium containing a mixture of 25 % bagasse/75 % wheat bran increased production of all enzymes compared to the medium containing sugarcane bagasse or treated without mixing.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:43:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313726.pdf: 2993050 bytes, checksum: cf4b025806207033e556cd52cbabc05f (MD5) / A geração de lodos provenientes de estações de tratamento de efluentes industriais gera sérios passivos ambientais relacionados ao seu descarte em aterros industriais. Tendo em vista o reaproveitamento deste resíduo como um adsorvente no processo de tratamento de efluentes têxteis, neste trabalho, o lodo proveniente da estação de tratamento de efluentes têxteis foi caracterizado, ativado termicamente por combustão parcial (gaseificação) ou pirólise a vácuo e, seu potencial na geração de combustível por biomassa gaseificada foi avaliada. Foi investigado também, o uso do adsorvente como suporte de biofilme no tratamento biológico utilizando um efluente sintético têxtil, visando à remoção de carga orgânica. Foi realizada a análise de gases oriundos do processo de combustão e pirólise a vácuo do lodo residual têxtil, bem como a obtenção de diferentes frações de piro óleo para posterior análise de FTIR e poder calorífico. As análises de infravermelho tanto do lodo têxtil quanto dos adsorventes obtidos por combustão e pirólise, identificaram grupos funcionais como ácidos carboxílicos, amidas, olefinas, alcanos, etc., os quais estão relacionados diretamente à composição do lodo proveniente da indústria têxtil. A análise elementar identificou uma porcentagem de carbono presente no lodo de aproximadamente 28%. Da análise de TGA foi possível verificar uma perda de massa ao final do processo de combustão de aproximadamente 56%. A energia de ativação média obtida para um fator de conversão de 90% foi de 128,33 kJ/mol. O poder calorífico inferior do lodo têxtil apresentou um valor de 11,4785 MJ/kg. O total de grupos ácidos e básicos obtidos por meio da análise de titulação potenciométrica foi de 3,4 mmol/g e 5,0 mmol/g, respectivamente para o adsorvente obtido por combustão e de 0,78 e 0,7 mmol/g, respectivamente para o adsorvente obtido por pirólise a vácuo. O pHZPC de ambos os adsorventes indicam uma superfície positiva dos adsorventes em estudo. Todos os resultados encontrados indicam a possibilidade do uso do lodo têxtil como biomassa combustível, principalmente em função da potencialidade energética verificada, além de ser importante quando ativado termicamente, tornando-se um adsorvente de grande potencial na remoção de cor e matéria orgânica, independente do processo térmico utilizado, alcançando uma remoção de até 99,5% de cor.<br> / Abstract : The generation of sludge from industrial wastewater treatment plants generates serious environmental liabilities related to disposal at landfills. Focusing the reuse of this waste as an adsorbent in the process of treating textile effluents, in this work, the sludge from the treatment plant of textile wastewater was characterized by thermally activated partial combustion (gasification) and vacuum pyrolysis. The potential of generating a biomass gasified fuel was evaluated. It was also investigated the use of biofilm support as adsorbent in the biological treatment using a synthetic textile wastewater aiming at removing organic load. Analysis was performed on gases from the combustion process and vacuum pyrolysis of textile residual sludge, and by obtaining different fractions of pyrolysis oil for subsequent analysis of FTIR and calorific value. Infrared analysis of both the adsorbents as textile sludge obtained by combustion and pyrolysis, identified functional groups including carboxylic acids, amides, olefins, alkanes, etc., which are directly related to the composition of the sludge from the textile industry. Elemental analysis identified a percentage of carbon present in the sludge of about 28%. TGA analysis was possible to observe a loss of mass by the end of combustion of approximately 56%. The average activation energy obtained for a conversion factor of 90% was 128.33 kJ/mol. The net calorific value of textile sludge showed a value of 11.4785 MJ/ kg. The total acidic and basic groups obtained by potentiometric titration analysis was 3.4 mmol/g and 5.0 mmol/g respectively for the adsorbent obtained by combustion and 0.78 and 0.70 mmol/g respectively for the adsorbent obtained by vacuum pyrolysis. The pHZPC of both adsorbents indicate a positive surface of the adsorbents studied. All results indicate the possibility of using the textile sludge as biomass fuel, primarily due to the potential energy found, besides being important when thermally activated, making it a great potential adsorbent for the removal of color and organic matter, regardless of heat process used, achieving a color removal of 99.5% .

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-06-25T22:57:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 305326.pdf: 1337063 bytes, checksum: 0ca9a71018ddda65bed3ab6109b81156 (MD5) / O presente trabalho analisa o processo de produção de biodiesel etanólico de óleo de palma em reator de leito fixo, operando em modo contínuo. Para tal, foram realizados ensaios em um reator de vidro com diâmetro interno de 1,56 cm, comprimento de 10,5 cm e volume total de 20 mL. O leito foi empacotado com aproximadamente 4,5 g da lipase de Candida antartica, imobilizada comercialmente, Novozym®435. O substrato foi composto por etanol e óleo de palma nas razões molares de 9:1 e 12:1, com 30% (v/v) de terc-butanol como solvente, quando presente. O sistema foi mantido à temperatura de 50 °C. Neste trabalho avaliou-se o efeito do tempo espacial, do uso do solvente terc-butanol e do efeito da razão molar entre etanol e o óleo de palma, na conversão e produção de ésteres etílicos. Os ésteres etílicos foram determinados através de cromatografia gasosa e o teor de glicerol através de técnica utilizando periodato de sódio. Verificou-se através dos ensaios que dentro da faixa de tempos espaciais estudada (0,5-3 h), a produtividade em ésteres etílicos mostrou ser maior para menores valores de tempo espacial, sendo observado que a conversão em ésteres etílicos se manteve praticamente constante. Neste faixa de tempo espacial, os rendimentos em ésteres etílicos foram maiores que 79%. A presença do solvente terc-butanol na reação causou uma maior desativação da lipase Novozym®435, indicando que o uso do solvente pode ser danoso para o biocatalisador. O uso de um excesso de etanol em relação ao óleo de palma com razão molar superior a 9:1, não aumentou o rendimento em ésteres etílicos na reação biocatalisada, além de causar uma maior desativação no biocatalisador. Os resultados obtidos demonstraram que o sistema utilizado é adequado para a síntese de biodiesel em modo contínuo, sendo possível atingir um estado estacionário em todas as condições estudadas. / This work analyzes the production process from ethanolic biodiesel of palm oil in a packed bed reactor and operating in continuous mode. To do so, tests were conducted in a glass reactor with internal diameter of 1.56 cm, length of 10.5 cm and a total volume of 20 mL. The reactor was packed with approximately 4.5 g of Candida antartica lipase, commercially immobilized, Novozym®435. The substrate was formed by ethanol and palm oil in molar ratios of 9:1 and 12:1, with 30% (v/v) of terc-butanol as solvent, when it is present. The system was maintained at 50° C. This study evaluated the effect on spatial time, use of terc-butanol solvent effect and molar ratio effect between palm oil and ethanol, in the conversion and production of ethylic esters. Ethylic esters were determined by gas chromatography and glycerol content through a technique using sodium periodate. It was verified through testing that within the range of spatial time studied (0.5-3 h), ethylic esters productivity proved to be higher for lower values of spatial time, even when it was observed a constant conversion on ethylic esters. In this range of spatial time studied, the yields of ethylic esters were higher than 79%. The presence of terc-butanol solvent in the reaction caused a greater deactivation of Novozym®435 lipase, indicating the use of solvent may be harmful to the biocatalyst. The use of ethanol in excess in relation to the palm oil with molar ratios greater than 9:1 did not increase the yield on ethylic esters in the biocatalyzed reaction, and it causes a higher deactivation in the biocatalyst. Results showed the system used is suitable for biodiesel synthesis in continuous mode, and it is possible to reach a steady state in all of the studied conditions.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:12:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308149.pdf: 2110181 bytes, checksum: b88ee7b3aee161ae69e1d1183901e5f0 (MD5) / Vários estudos sobre cinzas pesadas provenientes da combustão do carvão mineral, em usinas termelétricas, tem demonstrado a possibilidade de serem usadas no desenvolvimento de materias vítreos e vitrocerâmicos, devido a presença de elevadas concentrações de alumino silicatos. Porém, no seu uso necessitam de óxidos modificadores de rede vítrea como agentes na redução de temperatura de fusão vítrea. Diante desta necessidade, o presente trabalho faz um estudo de pesquisa de efeitos de fundentes e melhor combinação entre , e na formulação de vidros a partir de cinzas. Os vidros foram obtidos pela combinação de 85% cinza pesada com 15% fundente. Os fundentes foram todos usados e combinados, de maneira que completem 15% da mistura total de produção do vidro. Fazendo o uso de um planejamento experimental de mistura com ponto central foi possível a obtenção de uma combinação que torna a temperatura de fusão e a temperatura de amolecimento baixa (em torno de 950ºC). Escolheu-se o modelo cúbico especial para representar os valores experimentais dos efeitos parciais e combinados dos fundentes, onde se concluiu que o aumento na fração mássica de na composição conduz a maiores valores de Temperatura de Amolecimento e Temperatura de fusão vítrea, e que o efeito combinado entre e foi o mais significativo de todos, e a melhor combinação foi dada na composição de VD6 (7,25 % de ; 7,25 % de e 85% cinza pesada). Os valores das propriedades características dos vidros demonstraram-se favoráveis quando comparados a dos outros vidros comerciais. A cinética de fusão de vidros mostrou-se também favorável ao VD6, visto que no seu mecanismo de fusão, apresentou somente três (3) etapas de transformação térmica (sinterização, amolecimento e fusão), enquanto que as outras amostram apresentaram um percurso longo de transformação (sinterização, amolecimento, ponto de meia esfera e fusão). / Several studies about bottom ash from the combustion of coal in power plants, has shown the possibility of being used to develop glass-ceramic and vitreous material, due to the presence of high concentrations of aluminum silicate. However, in their processing need glass network modifier oxides as agents to reduce the melting temperature of glass. Faced with this need, this work makes a research study of effects of fluxes and best combination between , and in the formulation of glasses from ashes. The glasses were obtained by combining 85% ash at 15% flux. The fluxes were all used and combined to complete 15% of the total mixture in the production of glass. Making use of the experimental design with center point of the mixture was possible to obtain a combination that makes the melting temperature and low softening temperature (around 950 °C). The special cubic model was chosed to represent the experimental values and partial effects of combinations of flux, where was concluded that the increase in the fraction of CaO by weight in the composition leads to higher values of softening temperature and melting point glass, and the combined effect of and was the most significant effects than other, and the best combination was given the composition of VD6 (7,25 % of ; 7,25 % of and 85% of bottom ash). The values of the characteristic properties of the glass proved to be favorable when compared to other commercial glasses. The kinetics of melting glass was found to be in some way favorable to VD6, since its mechanism of fusion showed only three (3) thermal step of treatment (sintering, softening and melting), while the other samples showed a long route processing (sintering, softening, half sphere and the point of fusion).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:34:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 309695.pdf: 1174488 bytes, checksum: 212c30099d2464d82391dd4d558e3fd7 (MD5) / Entre as atuais tecnologias existentes para remoção de poluentes em águas e efluentes industriais, a oxidação fotocatalítica mostra-se bastante promissora. Desde a descoberta das propriedades do TiO2 por Fujishima em 1972, muitos trabalhos têm focado seus esforços em tornar viável sua aplicação em larga escala, o que implica em catalisadores mais estáveis e que possam ser ativados não somente por radiação UV, mas também por comprimentos de onda acima de 400nm com a diminuição da energia de bandgap. Uma das alternativas para reduzir esta energia de ativação é a dopagem com elementos como S, P e N. Além disso, a morfologia dos materiais nanométricos interfere drasticamente em suas propriedades, tornando o controle de tamanho e forma em grande campo de pesquisa, uma vez que relativamente pouca atenção tem sido dada à fotocatálise por nanofios de TiO2. Uma das formas mais versáteis de síntese de nanofios de TiO2 se dá por rota hidrotérmica, onde é possível controlar o tamanho e a forma das nanoestruturas pelo tempo, temperatura e concentração da reação. No presente trabalho foram sintetizados nanofios de TiO2 e nanofios de TiO2 dopados com nitrogênio via rota hidrotérmica e realizada sua caracterização com MEV, EDS, TEM, DRX, UV-Vis, FT-IR e XPS. Os resultados de microscopia eletrônica de transmissão mostram estruturas 1D com relação diâmetro-comprimento de 20-500 nm. Os difratogramas revelam que após o material ser calcinado por 2 h a 700°C, ocorre a formação de uma fase única anatase. TiO2 com baixa cristalinidade é obtido com a ausência de tratamento térmico após a síntese hidrotérmica. Os resultados da mineralização de fenol em fase aquosa mostraram que a além do controle do tamanho das estruturas e do grau de cristalinidade dos fotocatalisadores, a área superficial tem papel predominante no caso de degradação de fenol, tanto sob irradiação UV quanto visível. / Among the current technologies available for removal of pollutants in industrial effluents, photocatalytic oxidation appears like most promising technique. Since the discovery of the properties of TiO2 by Fujishima in 1972, many studies have focused their efforts to make application feasible on a large scale, which results in more stable catalysts that can be activated not only by UV radiation, but also by wavelengths above 400nm with reduced energy bandgap. An alternative to reduce this activation energy is doping with elements such as S, P and N. Furthermore, the morphology of nanoscale materials interfer dramatically in their properties, making control of size and shape, large field of research, since relatively little attention has been paid to photocatalysis by nanowires of TiO2. One of the most versatile synthesis of TiO2 nanowires occurs by hydrothermal route, where it's possible control the size and shape of the nanostructures by time, temperature and concentration of the reaction. In the present work were synthesized nanowires of TiO2 and TiO2 nanowires doped with nitrogen via hydrothermal route and their characterization performed by SEM, EDS, TEM, XRD, UV-Vis, FT-IR and XPS. The results of transmission electron microscopy show 1D structures with relation of diameter and length of 20-500nm. The diffractograms show that after the material was calcined for 2 h at 700 °C, there is the formation of a single phase anatase. TiO2 with low crystallinity is obtained in the absence of heat treatment after hydrothermal synthesis. The results of phenol mineralization in the aqueous phase showed that the addition of size control structures and the degree of crystallinity of photocatalysts, the surface area has a predominant role in case of degradation of phenol under visible light and UV irradiation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:24:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 223537.pdf: 504385 bytes, checksum: 5d31252dde2055ac6195061d55c790c3 (MD5) / Este trabalho tem como objectivo principal, otimizar a coluna de destilação da unidade de produção de gás butano do Malongo, (V-104 estabilizador), tendo uma maior recuperação de butano no topo da coluna e consequentemente evitar o desperdício de butano no fundo da coluna estabilizadora. Esta coluna produz o destilado no topo da coluna (mistura de propano e butano, chamado LPG, usado localmente para cozinha e aquecimento), e tem como produto de fundo da coluna a gasolina natural estabilizada contendo algum butano. A metodologia usada para este trabalho, baseou-se nas amostras e dados obtidos em campanha no campo, e a sua posterior análise por cromatografia. Com os dados obtidos experimentalmente foram realizadas simulações, usando o modelo computacional HYSYS. HYSYS é o modelo computacional escolhido para este trabalho, por causa da sua capacidade de simular unidades complexas. HYSYS é um programa computacional para simulação de processos químicos. Peng-Robinson é a equação de estado seleccionada no HYSYS que é similar à equação original de Peng-Robinson, que estende suas taxas de aplicabilidade e representa melhor o equilíbrio líquido-vapor de sistemas complexos. Foram feitas quatro principais simulações sendo: a primeira para determinar a precisão do modelo escolhido HYSYS com o projecto original da coluna; uma segunda simulação com os parâmetros actuais da coluna; a terceira foi realizada com o objectivo de se encontrar um produto dentro das especificações, manipulando os parâmetros de operação da coluna; e por último uma simulação para se determinar a extensão de reaproveitamento que poderia ser aumentada dentro das especificações requeridas para o produto, fazendo pequenas mudanças no processo para o equipamento. No final do trabalho foi obtida uma maior recuperação de butano (n-C4 e i-C4) no destilado (produto do topo) de aproximadamente 55 mole percentual a mais do que o normal operado na coluna, obedecendo às especificações do produto. The main purpose of this work is to optimize a distillation tower from Malongo butane gas production unit, (V-104 Stabilizer), to obtain the best butane recovery on top to avoid lost butane on bottom of the tower. This tower produces a distillate on top (a propane and butane mixture, called "LPG", used locally for cooking and heating) and has as a bottom product a stabilized natural gasoline containing some butane. The methodology used for this work, is based on experimental data from field and later the chromatography results. These data obtained by chromatography, were used to simulate the tower using HYSYS model. HYSYS is a computational model used on this work, due to its capacity to simulate complex units. The HYSYS is a computational program to simulate chemical processes. Peng-Robinson is an equation of state selected on HYSYS, which is equal, the original Peng-Robinson equation. This equation has a big range of applicability and is the best to represent liquid-vapor equilibrium for complexity systems. Four different scenarios were run with the HYSYS model. A simulation with the designed feed and plant operating parameters was run to determine how accurately the model could reflect the original design of the process. Second simulation of the current operating facilities was then developed using current operating feed flow rates, and measured stream compositions and parameters. A third simulation was developed to determine if it was possible to meet the specifications in the LPG product by manipulating the operating parameters of the stabilizer tower. The last simulation was then run to determine to what extent the LPG recovery could be increased while still achieving the specifications in the LPG product, by making relatively minor process changes to the equipment. At the end of this work was obtained a better recovery of the butane (n-C4 and i-C4) on distillate about 55 % more than a normal operation, within of the specifications of the LPG product.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:57:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224345.pdf: 2565757 bytes, checksum: f1bee5ba5204922a3e95f7516f712622 (MD5) / A globalização do mercado impulsionou as empresas em geral a se tornarem mundialmente concorrentes e produzirem produtos ecologicamente corretos, fabricados com processos que protejam o meio ambiente, gerem uma mínima quantidade ou evitem quaisquer tipos de resíduos (sólidos, líquidos e gasosos). No beneficiamento têxtil, que compreende as operações de purga, merceirização, desengomagem, alvejamento e tingimento, estão presentes as etapas do processo onde é gerado o maior volume de efluentes líquidos, com elevada quantidade de carga contaminante dependendo do tipo de processo operacional, matéria prima utilizada e do produto final. A redução do volume de efluentes através de recirculação e reaproveitamento de água e recuperação de produtos químicos e subprodutos, sem comprometimento da qualidade do produto acabado, constitui no maior desafio enfrentado pela indústria têxtil. O principal objetivo deste trabalho é a caracterização e reutilização dos efluentes das etapas de preparação e tingimento, visando aumentar a eficiência no uso de insumos, água e energia, através da minimização ou reciclagem de efluentes gerados no processo produtivo da indústria têxtil. Foram determinados os parâmetros: cor, turbidez, temperatura, pH, alcalinidade parcial e total, condutividade, ferro, sólidos totais dissolvidos, suspensos totais e fixos, e matéria orgânica determinada pela demanda química de oxigênio, de uma indústria têxtil de grande porte de Santa Catarina. Foi estabelecida uma estratégia para o reuso de efluentes oriundos do processamento de malhas dos lotes de cores branca, preta, de intensidade clara, média e escura. Para os efluentes que não permitiram reutilização direta propõem-se algumas alternativas de pré-tratamento para viabilizar o seu reuso.