Submitted by Deyse Queiroz (deysequeirozz@hotmail.com) on 2018-05-16T14:53:03Z No. of bitstreams: 1 POTÍ OLIVEIRA CORTÊZ DOSTA - DISSERTAÇÃO PPGSA PROFISSIONAL 2015..pdf: 1109832 bytes, checksum: b9946c27427ba9fe3bba90b7b91d41cd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-16T14:53:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 POTÍ OLIVEIRA CORTÊZ DOSTA - DISSERTAÇÃO PPGSA PROFISSIONAL 2015..pdf: 1109832 bytes, checksum: b9946c27427ba9fe3bba90b7b91d41cd (MD5) Previous issue date: 2015-07 / Em busca de alternativas para o aproveitamento de resíduos do abate animal foi estudado um protótipo de reator contínuo de custo-benefício acessível para uso popular na agroindustrial local, com fins de produzir biocombustível líquido. Bem como, avaliação experimental por meio deste aproveitamento com o sebo, adquirido nos abatedouros públicos e caseiros de Catolé do Rocha-PB, utilizando dois tipos de métodos, a saber: hidroesterificação e craqueamento térmico catalítico. O sistema foi construído em escala de laboratório, composto por materiais metálicos de aço inox e algumas conexões de silicone. O sistema foi composto por reator, trocador de calor e uma bomba periférica comercial de 1/4CV. O aquecimento foi efetuado por chama a gás, o fluxo, a temperatura e pressão foram monitoradas. O reator foi manufaturado resultando em um volume de 687,22 mL. A avaliação experimental do sistema proposto foi realizada introduzindo gordura animal, a qual foi extraída do sebo por duas técnicas, chapa elétrica e autoclave, buscando investigar o melhor rendimento. A autoclave foi mais significativa (75,7%). Posteriormente, a síntese do biocombustível com o método da hidroesterificação adotando o referido sistema, apresentou não conformidade operacional na conexão da saída do reator, visto que estas foram rompidas, devido à formação de vapor internamente, ocasionando retorno da mistura aquecida para a conexão com a bomba periférica. Esperava-se atingir temperatura de 260 ºC e pressão de 3bar, mas não foram atingidas. A segunda tentativa foi realizada buscando se atingir 200 ºC a 2bar, porém aos 157 ºC houve nova formação de refluxo. Diante deste fato, o sistema foi modificado, entre o reator e o trocador de calor a fim de se realizar um craqueamento termocatalítico, utilizando dois tipos de catalisadores independentemente, o carbonato de cálcio e a ferrita de níquel. Adotou-se a razão de 1:10 de catalisador/gordura injetados no sistema, pressão ambiente e temperatura acima de 600 ºC. Este método revelou bom funcionamento para o sistema idealizado, mas, ainda necessita ser aprimorado, em virtude do rendimento do bio-óleo ter sido inferior ao citado em literatura. Comparando a síntese entre os catalisadores o bio-óleo de carbonato de cálcio obteve melhor rendimento (49,51%), menor índice de acidez (1,45 mgKOH/g) porém o perfil térmico sugeriu maior presença de ácidos graxos combinados, moléculas de diacilglicerídeos e triacilglicerídeos. Já com ferrita de vii níquel teve menor rendimento 32,22%, maior índice acidez (5,36 mgKOH/g) e perfil térmico característico de apenas uma decomposição térmica sugerindo uma melhor ação catalítica. Ambos os bio-óleos apresentaram índice de acidez acima das normas da ANP. / In search of alternatives to recovery waste to animals slaughter, was studied a prototype of affordable continuous reactor for public use and local agribusiness, for purposes of producing liquid biofuels. As well, through the experimental evaluation of tallow use, acquired in public and homemade slaughterhouses Catolé Rocha-PB, using two types of methods, namely: hidroesterification and catalytic thermal cracking. The system was built on a laboratory scale, composed of metallic materials of stainless steel and some silicone connections. The system is composed of reactor, heat exchanger and pumps a commercial peripheral 1/4CV. Heating was affected by flame gas, and both flow with temperature and pressure were monitored. The reactor was manufactured resulting in a volume of 687.22 mL. The experimental evaluation of the system was carried out by introducing animal fat, which was extracted from tallow by two techniques, plates and autoclave techniques in order to investigate the best performance. The autoclave was more significant (75.7%). Thereafter, the biofuels synthesis was performed in the system, initially with the method of hidroesterification, in which one cannot observe operating line of the system, the reactor outlet connection, since these were broken due to formation of steam internally, causing returning the mixture heated for connecting to peripheral pump. Was expected reach 260 °C temperature and 3bar pressure, without success. A second attempt was carried out in order to achieve 2bar to 200 ºC, but at 157 ºC was new line of reflux. Given this fact, the system was modified between the reactor and the heat exchanger in order to hold a thermo catalytic cracking using two types of catalysts, independently, calcium carbonate and nickel ferrite. Adopted the ratio of 1:10 catalyst/fat injected into the system, ambient pressure and temperature above 600 °C. This method showed good run for the idealized system, but still needs to be improved since the yield of bio-oil was lower than that cited in the literature. Comparing the synthesis of the catalysts as calcium carbonate bio-oil obtained better yield (49.51%), acidity index (1.45 mgKOH/g), however the thermal profile suggested greater presence of fatty acids combined, diacilglicerídeos and triacilgerídeos molecules. Already with nickel ferrite had lower yield (32.22%), higher acidity index (5.36 mgKOH /g) and ix characteristic thermal profile of just one thermal decomposition suggesting a better catalytic action. Both bio-oils had acidity index above the standard of the ANP.

La fotoelectrolisis del agua con electrodos semiconductores para la producción de hidrógeno es una de las principales alternativas tecnológicas para la transición hacia fuentes de energía baratas y sostenibles. En esta tesis se ha desarrollado un método computacional basado en la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT, usando los funcionales PBE+U y HSE06) para seleccionar materiales que sean candidatos potenciales para actuar como electrodos fotoactivos para la fotoelectrolisis del agua. Dicha selección se basa en la estimación teórica de algunas propiedades fundamentales, como la estabilidad termodinámica, estructura electrónica, anchura de banda prohibida, localización de los bordes de banda y masa efectiva de los portadores de carga. El método se ha aplicado al estudio de dos series de espinelas: RAl2O4 (R: Mg, Ti-Zn) y MgR2O4, (R:Sc-Co), aunque es de aplicación general para otros tipos de óxidos. Los resultados computacionales se han complementado con la síntesis de dichos materiales, y con su caracterización estructural y fotoelectroquímica, obteniéndose una buena correlación entre los resultados teóricos y experimentales. Por otra parte, se ha estudiado la espinela NiFe2O4 y la influencia de las condiciones experimentales de síntesis en su composición (exceso de níquel o exceso de hierro) y en sus propiedades fotoelectrocatalíticas. Además, se ha estudiado el efecto de modificar con fósforo (proveniente de fosfato) las espinelas resultantes. Se encontró que partiendo de espinelas con exceso de Ni, la modificación con P mejora su desempeño como electrocatalizador para la oxidación del agua, pero sin mejorar su fotoactividad. En cambio, en el caso de modificar con P espinelas con exceso de Fe, se observa mejora en su desempeño tanto como electrocatalizadores como fotoánodos para la oxidación de agua. Estos resultados se han explicado en base a la caracterización composicional, estructural y morfológica de dichos materiales, y a cálculos DFT+U de la estructura electrónica de estas espinelas de Fe-Ni y sus modificaciones con P. En particular se ha determinado teóricamente el tipo de defectos predominantes en el material y su densidad volúmica, lo cual permite entender los resultados experimentales. Un punto importante es que el intercambio de especies Fe por Ni en el retículo no tiene penalización energética significativa, lo que permite una concentración significativa de este tipo de defectos, generando estados localizados en la banda prohibida que actúan como trampas de portadores en el seno del material. En general, la tesis ilustra como una combinación de métodos computacionales de determinación de la estructura electrónica de materiales semiconductores y métodos experimentales de síntesis y caracterización de estos, puede ser una vía fructífera para la investigación en el desarrollo de materiales con las propiedades fotoelectroquímicas deseadas. / Esta tesis doctoral ha sido financiada por el Ministerio de Educación, Cultura y Deporte mediante una ayuda para la Formación de Profesorado Universitario (FPU16/02492).

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / In this study, the synthesis of the nickel ferrite composite/carbon nanotubes was accomplished through two different routes: conventional solvothermal method and solvothermal method assisted by microwave. The influence of the synthesis route into material's physical properties was investigated. Furthermore, the nickel ferrite, without carbon nanotubes presence, was synthesized by the solvothermal method assisted by microwave. The obtained materials were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), surface area and adsorption-desorption measurements by the Brunauer-Emmett-Teller method (BET), Differential Thermal Analysis (TGA) and Raman spectroscopy The materials produced were used as photo-Fenton catalysts for heterogeneous reactions, aiming the degradation of an organic dye (Acid Red 27) under the irradiation of visible light. The assays were performed in order to analyze the different process variables, citing pH, dye concentration, the mass of the catalyst and the hydrogen peroxide aliquot. The reactions rates constants were determined only for the material obtained through the route assisted by microwave, since the two composites present similar physical properties, and therefore we chose this composite , once the synthesis is performed in less time (30 minutes versus 20 hours the conventional method). The photo-Fenton reaction assays indicate that this composite has effective performance into degradation of organic pollutants in solution, with total color removal in 60 minutes of reaction for Acid Red dye concentration of 50 mg.L-1. / Neste trabalho foi realizada a síntese do compósito de ferrita de níquel/ nanotubos de carbono por duas rotas distintas: método solvotérmico convencional e método solvotérmico assistido por micro-ondas. A influência da rota de síntese sobre as propriedades físicas do material foi investigada. Além disso, ferrita de níquel sem presença de nanotubos de carbono foi sintetizada pelo método solvotérmico assistido por micro-ondas. Os materiais obtidos foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), área superficial e medições de adsorção-dessorção pelo método Brunauer-Emmet-Teller (BET), análise térmica diferencial (TGA/DTG) e espectroscopia RAMAN. Os materiais produzidos foram utilizados como catalisadores em reações de foto-Fenton heterogêneo, visando à degradação de um corante orgânico (Vermelho Ácido 27) sob a irradiação de luz visível. Os ensaios foram realizados de modo a se analisar diferentes variáveis do processo, citando-se pH, concentração de corante, massa de catalisador e alíquota de peróxido de hidrogênio. As constantes de velocidade das reações foram determinadas apenas para o material obtido pela rota assistida por micro-ondas, visto que os dois compósitos apresentam propriedades físicas idênticas e, portanto optou-se por este compósito, uma vez que a síntese é realizada em menos tempo (30 minutos contra 20 horas do método convencional). Os ensaios de reação de foto-Fenton apontam que esse compósito tem desempenho efetivo para a degradação de poluente orgânico em solução, com remoção total de cor em 60 min de reação para o corante Vermelho Ácido 27, em concentração de 50 mg.L-1.

Submitted by Deyse Queiroz (deysequeirozz@hotmail.com) on 2018-05-25T14:22:20Z No. of bitstreams: 1 ANGÉLICA SOARES DA SILVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGSA PROFISSIONAL 2014..pdf: 908548 bytes, checksum: 27e82fc2df5f8190bf2ee0b7b20117e8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-25T14:22:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANGÉLICA SOARES DA SILVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGSA PROFISSIONAL 2014..pdf: 908548 bytes, checksum: 27e82fc2df5f8190bf2ee0b7b20117e8 (MD5) Previous issue date: 2014-08 / A tendência do aproveitamento integral de resíduos da agroindústria, tais como: a casca de arroz, as fibras da casca de coco, bagaço da cana de açúcar, dentre outros, vem sendo uma necessidade e, ao mesmo tempo, um desafio tecnológico e ambiental para a indústria moderna e a sociedade. Por isso, esta pesquisa versa sobre o comportamento do resíduo da agroindústria (cascas de arroz), como suporte catalítico na impregnação da ferrita de níquel (NiFe2O4), para a síntese de biodiesel pelo método da hidroesterificação. As cascas de arroz foram calcinadas por 3h nas temperaturas de 500, 700 e 1000 ºC, e, em seguida, impregnadas com a Ferrita de Níquel (NiFe2O4) a 110 ºC, resultando nos catalisadores identificados por: NiFe2O4-CCA 500 ºC, NiFe2O4-CCA 700 ºC e NiFe2O4-CCA 1000 ºC. Os biodieseis foram sintetizados, separadamente, utilizando os referidos catalisadores através do método de hidroesterificação, no qual envolve as etapas de hidrólise, seguida da esterificação. Esta ultima etapa, foi realizada na razão óleo de algodão/álcool etílico de 1:6 com 1% do catalisador obtido, a 200 ºC por 2h. Os resultados apontaram que as propriedades físico-químicas, índices de acidez e viscosidade, estão dentro dos limites permitidos pela Legislação Brasileira, Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustível (ANP), sendo que, o biodiesel sintetizado pelo catalisador a 500 ºC obteve os menores índices de acidez e viscosidade. As Curvas TG e DTG evidenciaram de três (BCat 500 ºC) a quatro (BCat 700 e 1000 ºC) etapas de decomposição térmica, atribuídas à volatilização e/ou decomposição dos ésteres de ácidos graxos etílicos (principalmente dos seus maiores componentes linoleato e oleato de etila). Essas curvas mostraram, ainda, temperaturas de estabilidade de cada produto, sendo o BCat 1000 ºC o mais estável em relação aos demais, atingindo temperatura de 226 ºC, proporcionando maior segurança ao biocombustível, no que concerne ao processo de armazenamento. Os espectros de absorção na região do infravermelho confirmaram a presença dos ésteres de ácidos graxos etílicos de banda vibracional com forte intensidade em 1749,7 cm-1. Em síntese, os resultados obtidos demonstraram ser satisfatórios, para o viés do objetivo, propondo uma alternativa de aplicação do resíduo da agroindústria (casca de arroz), a fim de reduzir um problema ambiental gerado por este no setor. / The tendency of comprehensive utilization of agro-industrial residues such as rice husk, the fibers of the coconut husk, bagasse of sugar cane, among others, has been a need and at the same time, a technological and environmental challenge for modern industry and society. Therefore this research deals with the agribusiness residue behavior (rice husks), as a catalyst support in the impregnation of nickel ferrite (NiFe2O4), for the biodiesel synthesis by the method of hidroesterification. The rice husks were calcined by 3 h at 500, 700 and 1000 ° C, and then impregnated with ferrite Nickel (NiFe2O4) at 110 °C, resulting in the catalysts identified by NiFe2O4-CCA 500 °C, NiFe2O4-CCA 700 ºC and NiFe2O4-CCA 1000 ºC. The biodiesels were synthesized separately using these catalysts by the method of hidroesterification, which involves the hydrolysis steps, followed by esterification. This last step was performed on reason cotton oil / ethanol 1:6 with 1% of the catalyst obtained, at 200 ° C by 2 h. The results showed that the physicochemical properties, acidity and viscosity levels, are within the limits allowed by Brazilian Legislation, the Petroleum, Natural Gas and Biofuels National Agency (ANP), since biodiesel synthesized by the catalyst at 500 °C presented the lowest levels of acidity and viscosity. The TG and DTG curves showed three (BCat 500 ºC) to four (BCat 700 and 1000 °C) steps of thermal decomposition, attributed to volatilization and /or decomposition of the ethyl fatty acids esters (mainly of its biggest linoleate and ethyl oleate components). These curves also showed temperature stability of each product, with the BCat 1000 °C more stable compared to the other, reaching a temperature of 226 ºC providing increased safety to the biofuel regarding to the storage process. Absorption spectra in the infrared region confirmed the presence of ethyl fatty acids esters with vibrational band with strong intensity at 1749.7 cm-1. In summary, the results proved demonstrated to be satisfactory for the purpose of the aim, offering an alternative of implementation of agribusiness residue (rice husks) to reduce an environmental problem generated by it in this sector.