O glicerol é o principal produto obtido da síntese do biodiesel a partir de óleos vegetais e gordura animal, sendo gerado em 10 % da produção do biodiesel. Glicerol é um subproduto de muitos processos industriais tornando-se um substrato potencialmente atrativo para a produção de produtos de valor agregado através de ação bacteriana. Devido a sua alta produção, e sendo, consequentemente, um problema futuro caso este não seja consumido, uma alternativa para utilização do glicerol é a sua conversão em produtos de alta utilidade, tais como o hidrogênio, etanol, 1,3-propanodiol etc. A transformação do glicerol por processos biotecnológicos pode ser socialmente atrativa visto que existe grande interesse em buscas de alternativas para a utilização deste produto evitando seu acúmulo no meio ambiente. O presente trabalho teve como objetivo selecionar bactérias capazes de degradar glicerol residual da síntese química de biodiesel, e ter como subprodutos a formação de H2 e etanol, produtos de alto interesse social. Vários microrganismos foram testados quanto à ação de degradação do glicerol. Inicialmente, realizaram-se testes com consórcio microbiano ambiental (lodo), com isolamento e identificação das bactérias nele presentes. A partir desta etapa foi selecionada, através de fermentações anaeróbias, a cepa (bactéria) de maior potencial na degradação do glicerol e conversão em bioprodutos tais como, hidrogênio e etanol, sendo a bactéria Klebsiella pneumoniae BLb01 a que apresentou 100 % de degradação do glicerol residual com a melhor capacidade de produção de H2 e etanol. Após a seleção da cepa, realizaram-se testes de otimização das condições de cultivo para a produção de hidrogênio, utilizando planejamento experimental do tipo Plackett- Burman, Fatorial Fracionário e Delineamento Composto Central Rotacional. Os resultados obtidos mostraram que a maior produção de hidrogênio (45 % mol) foi obtida com o meio de cultivo constituído da seguinte composição: (30 g.L-1glicerol, pH 9, T de 39 °C, 3 g.L-1de extrato de levedura, 3 g.L-1 de K2HPO4 g.L-1 e 1,0 g.L-1 KH2PO4). Paralelamente foram realizados estudos utilizando este mesmo consórcio microbiano ambiental com diferentes pré-tratamentos (dessecação, térmico, básico, ácido e congelamento). O tratamento de dessecação apresentou o melhor desempenho na degradação do glicerol (66 %) e produção de H2 (34 %mol). / Glycerol is the main product resulting from the biodiesel synthesis from vegetable oils and animal fat, being equal to 10% of the biodiesel production. Glycerol is a byproduct of many industrial processes becoming a potentially attractive substrate for obtaining higher aggregate value products through bacterial action. Due to its high production and being, as a consequence, a future problem if not consumed, an alternative use for glycerol is its conversion in more useful products as hydrogen, ethanol, 1-3-propanediol etc. The transformation of glycerol by biotechnological processes can be socially attractive since there is a great interest in seeking alternatives for using this product avoiding its accumulation in the environment. The present work aims to select bacteria able to degrade residual glycerol from biodiesel synthesis forming hydrogen and ethanol, products of high social interest, as byproducts. Several microorganisms were tested as far as glycerol degrading is concerned. Initially, tests with environmental microbial consortium (sludge) were carried out isolating and identifying the bacteria present in it. Afterwards, through anaerobic fermentations, the strain with the greatest glycerol degradation potential and conversion in byproducts as hydrogen and ethanol was selected. The bacterium Klebsiella pneumoniae BLb01 presented 100% glycerol degradation with the best capacity of hydrogen and ethanol production. After the strain selection, tests of growing conditions optimization for hydrogen production were carried out using experimental planning type Placket-Burman, Fractional Factorial and Central Rotational Compound Delineation. The results showed that the highest hydrogen production (45 mol%) was achieved with the growing medium consisting of: glycerol 30 g.L–1, pH = 9, T = 39°C, yeast extract 3 g.L–1, K2HPO4 3 g.L–1. In parallel studies using the same environmental microbial consortium with different pre treatments (drying, thermal, basic, acid and freezing) were carried out. The drying treatment presented the best result for glycerol degrading (66% and hydrogen production (34 mol%).

O presente trabalho tem o objetivo de investigar a obtenção de hidrogênio a partir de soluções de etanol em água, por fotocatálise, usando-se catalisadores a base de óxido de zinco (ZnO). Nestes estudos foram empregados cinco catalisadores ZnO, sendo um comercial e os demais preparados através de diferentes metodologias encontradas na literatura. Os catalisadores foram caracterizados por área BET, DRX e FRX, e a investigação preliminar da atividade destes catalisadores foi feita através de ensaios de degradação fotocatalítica de rodamina B em reator slurry em batelada, onde foram avaliadas a taxa de reação e a remoção de corante. Os ensaios para a produção fotocatalítica de hidrogênio foram realizados em um reator de quartzo, operado em batelada com catalisador em suspensão e atmosfera inerte de nitrogênio. A solução foi irradiada por uma série de seis lâmpadas compactas de luz negra. Ao longo dos testes, amostras das fases líquida e gasosa foram coletadas e analisadas para identificação do consumo de etanol e produção de hidrogênio usando-se, respectivamente, Carbono Orgânico Total (TOC) e Cromatografia Gasosa (GC). Resultados preliminares mostraram que os catalisadores ZnO comercial e sintetizado (ZnO Merck e ZnO-B) apresentam atividade fotocatalítica e desempenho similares aos do TiO2 para a degradação da rodamina B. Contudo, estes mesmos catalisadores mostraram-se pouco ativos para a produção fotocatalítica de hidrogênio, com desempenho bastante inferior ao do TiO2 nas mesmas condições. Foi possível observar que o maior rendimento em hidrogênio ocorre para baixas concentrações de catalisador (0,05 gL[elevado a potência menos]1) e elevadas concentrações de etanol, sendo pouco dependente do pH. / This work aims to investigate the hydrogen production from ethanol-water solutions through photocatalysis, using zinc oxide catalysts (ZnO). Five ZnO catalysts were employed in this work; one was a commercial catalyst, while the others were prepared according to different methodologies reported in the literature. The catalysts were characterized by BET, XRD and XRF, and the preliminary investigation of their activity was done by photocatalytic degradation of rhodamine B, through the evaluation of the reaction rate and dye removal. Tests for photocatalytic hydrogen production were carried out in a quartz slurry batch reactor under nitrogen, irradiated by a set of six compact UV light bulbs. During the tests, gas and liquid samples were collected and analyzed in order to identify the consumption of ethanol and hydrogen production using, respectively, Total Organic Carbon (TOC) and Gas Chromatograph (GC). Preliminary results showed that the synthesized and commercial ZnO catalysts (ZnO-B and ZnO Merck) present photocatalytic activity and performance similar to TiO2 for the rhodamine B degradation. However, the ZnO catalysts presented lower performance when compared with TiO2 for hydrogen production, under the same conditions. It was observed that the highest hydrogen yield occurs for low concentrations of catalyst (0.05 gL1) and high concentrations of ethanol, being less dependent on pH.

Orientadora: Profa. Dra. Kátia Franklin Albertin Torres / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2014. / A detecção de pequenas concentrações do gás hidrogênio, da ordem de ppm-ppb ( partes por milhão ¿ partes por bilhão), são de grande importância na área médica. Patologias como a intolerância a lactose, a má absorção de frutose, o crescimento bacteriano e das atividades microbianas, podem ser diagnosticadas com a monitoração dos níveis destes tipo de gás. Neste trabalho foi realizado o estudo de síntese de matrizes de nanotubos de dióxido de titânio ( TiO2 ), pela técnica de oxidação anódica do titânio, sobre dois diferentes tipos de substrato, vidro e folha de Ti, com diferentes valores de tensão e tempo de processo. O vidro foi escolhido por ser transparente, biologicamente inativo e pode ser fabricado com superfícies muito lisas e impermeáveis. Já a folha de titânio foi utilizada com o objetivo de reduzir a quantidade de processos a serem executados, oferecendo uma redução do custo de fabricação dos sensores. Foi realizado também um estudo de cristalização dos nonotubos de dióxido de titânio ( TiO2 ). Sensores baseados em matrizes de nanotubos de dióxido de titânio( TiO2 ) obtidos com 10, 15, 20, 25, 30, 35 e 40 V foram fabricados e caracterizados à temperatura ambiente. As caracterizações morfológicas e estruturais dos nanotubos de dióxido de titânio, foram feitas utilizando a técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e microscopia Raman. Foram obtidos nanotubos de dióxido de titânio, ordenados e com paredes lisas tanto sobre o vidro como sobre as folhas de titânio. Os nanotubos crescidos a partir de filmes de titânio depositados em substrato de vidro, tiveram os diâmetros variando de 20 a 40 nm e comprimento de 240 a 520 nm. Para os nanotubos obtidos a partir de folhas de titânio, obtivemos nanotubos de 15 a 30 nm de diâmetro e comprimento variando de 150 a 500 nm. Resultados preliminares mostraram que os sensores de hidrogênio baseados em nanotubos de óxido de titânio obtidos a partir de filme fino de Ti sobre vidro, crescido com 10 V, apresentaram uma boa resposta a presença de diferentes concentrações, variando de 50 a 4000 partes por milhão ( ppm ), de hidrogênio à temperatura ambiente. Este resultado viabiliza a possibilidade da utilização deste sensor para a detecção de pequenas quantidades de hidrogênio na área da saúde. / The detection of small hydrogen gas concentrations, the ppm-ppb order (parts per million - parts per billion), is of great importance in the medical field. Pathologies such as intolerance to lactose, fructose malabsorption, bacterial growth and microbial activities can be diagnosed by monitoring the levels of these gas. This work was conducted to study the synthesis of arrays of nanotubes of titanium dioxide (TiO2), by anodic oxidation of titanium technique over two different substrate glass and titanium, with different voltages and process time. The glass was chosen because it is an insulator and not influence the results of conductivity of the nanotubes when subjected to hydrogen gas. Since the titanium foil was used in order to reduce the number of processes to be performed, offering a reduction in the manufacturing cost of the sensors. Was also carried out a study of the crystallization nonotubes titanium dioxide (TiO2). Sensors based on arrays of TiO2 nanotubes obtained with 10, 15, 20, 25, 30, 35 and 40 V were manufactured and characterized at room temperature. The morphological and structural characterization of titanium dioxide nanotubes, were made using scanning electron microscopy technique (SEM) and Raman microscopy. Titanium dioxide nanotubes were obtained, ordered and smooth on the glass walls so as on the titanium sheet. The nanotubes grown from titanium films deposited on glass substrate had diameters ranging from 20 to 40 nm and length 240-520 nm. For nanotubes obtained from titanium sheets, obtained nanotubes 15 to 30 nm in diameter and length ranging from 150 to 500 nm. Preliminary results showed that the hydrogen sensors based on titanium oxide nanotubes obtained from Ti thin film on glass, growing to 10 V, showed a good response to the presence of different concentrations, ranging 50 a 4000 ppm hydrogen at room temperature. This result enables the possibility of using this sensor for the detection of small amounts of hydrogen in health.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-11-25Bitstream added on 2014-06-13T19:40:39Z : No. of bitstreams: 1 graciani_fs_dr_arafcf_parcial.pdf: 545160 bytes, checksum: d12c1e4909cabaf516ea500fd292c6e9 (MD5) Bitstreams deleted on 2014-12-19T18:32:47Z: graciani_fs_dr_arafcf_parcial.pdf,Bitstream added on 2014-12-19T18:33:34Z : No. of bitstreams: 1 000726391.pdf: 1117169 bytes, checksum: 0f0bc7cc07ba17b24618a33ee997eb8d (MD5) / câncer é considerado como uma das principais causas de morte no mundo. A compreensão das diferenças biológicas entre células cancerígenas e normais é fundamental para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas, buscando sempre a maior seletividade em alvos que sejam críticos para células cancerígenas se comparado às células normais, sendo uma das características apresentadas em células cancerígenas o aumento de espécies reativas de oxigênio (EROs). O objetivo deste estudo consiste em estudar a geração de peróxido de hidrogênio (H2O2) por meio da associação ácido ascórbico/naftoquinona e sua aplicação em modelos de citotoxicidade, além de verificação de possível seletividade entre células normais e tumorais. Foram utilizados os métodos de avaliação do consumo de oxigênio, determinação da produção de H2O2, avaliação da ocorrência de cliclo redox por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e interação destas drogas com glutationa (GSH) ou nicotinamida adenina dinucleotídeo reduzida (NADH). O ensaio de citotoxicidade foi determinado pelo método da sulforodamina B em células câncer de mama (MCF-7 BUS) e células normais de ovário de hamster chinês (CHO). Foi descoberto que a presença de um grupo retirador de elétrons na molécula de naftoquinona teve um efeito direto sobre a eficiência da produção de H2O2. O composto 2- bromo-1,4-naftoquinona (BrQ), em que o átomo de bromo substituído no grupo metil na molécula 2-metil-1,4-naftoquinona (VK3), foi aproximadamente 10 a 19 vezes mais eficiente do que VK3 em termos de consumo de oxigênio e produção de H2O2, respectivamente. A proporção [H2O2] μM/minproduzido/[naftoquinona] μM/minconsumido foi 68 ± 11 and 5.8 ± 0.2 para BrQ e VK3, respectivamente, que revelou a maior eficácia de BrQ como um catalisador para a oxidação de ácido ascórbico (VC)... / Cancer is considered as one of the leading causes of death worldwide. Understanding the biological differences between normal cells and cancer cells is critical for the development of new therapeutic strategies, always seeking greater selectivity at targets that are critical for cancer cells compared to normal cells, one of the features shown in cancer cells is the increase reactive oxygen species (ROS). The aim of this study is to investigate the generation of hydrogen peroxide (H2O2) through association naphthoquinone/ascorbic acid and its application in models of cytotoxicity, and check possible selectivity between normal cells and tumor cells. Methods were used to evaluate the oxygen consumption, determination of H2O2 production, assessing the occurrence of redox cycle by HPLC and interaction of these drugs in combination with glutathione (GSH) or reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH). The cytotoxicity assay was determined by the sulforhodamine B in breast cancer cell (MCF-7 BUS) and chinese hamster ovary (CHO). It has been discovered that the presence of an electron withdrawing group in the naphthoquinone had a direct effect on the efficiency of production of H2O2. The compound 2-bromo-1,4-naphthoquinone (BrQ) in which the bromine atom substituted the methyl group in the molecule 2-methyl -1,4- naphthoquinone (VK3) was approximately 10 to 19 times more efficient that VK3 in terms of oxygen consumption and the production of H2O2, respectively. The ratio [H2O2] μM/ minproduced/[naphthoquinone] μM/minconsumed was 68 ± 5.8 and 11 ± 0.2 for BrQ and VK3, respectively, which showed the greatest efficacy BrQ as a catalyst for the oxidation of ascorbic acid (VC). Both VK3 and BrQ reacted with GSH, but the substrate was BrQ more effective. Part of GSH was incorporated into naphthoquinone, giving rise to a nucleophilic substitution product (Q -SG)... (Complete abstract click electronic access below)

A utilização do hidrogênio como vetor energético produzido a partir de fontes renováveis é avaliada como uma das alternativas mais eficientes e ambientalmente amigáveis frente aos combustíveis fósseis. O presente trabalho tem por objetivo contribuir para a viabilização da produção de hidrogênio de alta pureza via eletrólise da água, propondo materiais catódicos de alta eficiência e economicamente atraentes. Carbono vítreo (CV), carbono pirolítico (CP) e grafite moldado (GM) foram testados como material catódico na produção de hidrogênio em solução aquosa de líquido iônico tetrafluoroborato de ácido 3-trietilamônio-propano sulfônico (TEA-PS.BF4). A caracterização física dos materiais de carbono indicou grandes diferenças de microestrutura entre o CV, CP e GM, o que afetou significativamente sua resposta eletroquímica na eletrólise da água. O mecanismo apresentado para todos os materiais estudados foi o de Volmer-Heyrovsky, onde a etapa de dessorção do H2 na superfície catalítica é a etapa determinante da taxa do processo. O eletrodo de GM apresentou o pior desempenho devido à formação de nanobolhas que coalesceram sem dessorver, levando à desativação de sítios catalíticos. Esse fenômeno é atribuído à presença de critalitos grandes e ordenados, com maior número de domínios hidrofóbicos. Os eletrodos de CV e CP apresentaram ótimo desempenho, quando comparados com cátodo de Pt e foram modificados com nanopartículas (NP) de níquel depositadas através da técnica de sputtering, a fim de testar o efeito catalítico na produção de H2. A presença das NP sobre os materiais de carbono não afetou o mecanismo da reação de produção de H2. Além disso, a presença de NP não alterou o desempenho do CV, e dificultou os processos de adsorção de H+ e dessorção do H2 da superfície do eletrodo. Por outro lado, no CP modificado, ocorreu o favorecimento da adsorção de H+ e dessorção do H2 bem como o aumento da densidade de corrente de troca, elevando a atividade catalítica que pode ser atribuída ao aumento da área de sítios ativos, devido à presença das NP suportadas sobre o CP. / The use of hydrogen as an energetic vector produced from renewable sources is evaluated as one of the most efficient and environmentally friendly alternatives to fossil fuels. The present study contribute to the viability of high purity hydrogen production by water electrolysis, proposing cathodic materials of high efficiency and economically attractive. Vitreous carbon (CV), pyrolytic carbon (CP) and molded graphite (GM) were tested as a cathodic material to the hydrogen production in an aqueous solution of ionic liquid tetrafluoroborate of 3-triethylammonio-propane sulfonic acid (TEA-PS.BF4). The physical characterization of carbon materials indicated large differences in the microstructure of CV, CP, and GM, and this significantly affected their electrochemical response in water electrolysis. The mechanism presented for all the materials studied was Volmer-Heyrovsky, where the desorption of H2 at the catalytic surface is the determining step. The GM electrode presented the worst performance due to the formation of nanobubbles that coalesced without desorption, leading to the deactivation of catalytic sites. This phenomenon is attributed to the presence of large and ordered crystallites, with a greater number of hydrophobic domains. The CV and CP electrodes presented an optimum performance when compared to the Pt cathode and were modified with nickel nanoparticles (NP) deposited by the sputtering technique in order to test the catalytic effect on H2 production. The presence of NP on carbon materials did not affect the mechanism of hydrogen production reaction. In addition, the presence of NP did not change the performance of the CV and difficulted the processes of adsorption of H+ and desorption of H2 from the surface of the electrode. On the other hand, the modified CP favored the adsorption of H+ and H2 desorption as well as the increase of the exchange current density, increasing the catalytic activity. It can be attributed to the increase active sites area, due to the presence of NP supported on the CP.

O aproveitamento da palha do café por meio da conversão térmica apresenta-se com uma alternativa para o problema ambiental de descarte e queimadas a céu aberto, evitando a emissão dos gases poluentes na atmosfera, mais conhecidos como gases do efeito estufa (GEE), agregando valor aos resíduos. A palha do café, também conhecida como casca do café, foi utilizada in natura, e submetida à pirólise em reator de leito fixo, em escala laboratorial. Os experimentos foram realizados em sistema de bateladas, uma vez que o equipamento é totalmente fechado; a massa de palha do café utilizada foi de 54g e parâmetros como pressão de alimentação do gás de aquecimento (5,5 Kgf/cm2), taxa de aquecimento (20 °C/min), temperatura de operação do reator de pirólise (Tmáx = 708 0C) e rendimento gravimétrico tanto da fase sólida quanto da fase líquida, foram estudados definindo as melhores condições de controle do processo. Várias caracterizações utilizando as seguintes técnicas: análise imediata, análise elementar, análise térmica (TG/DTG e DSC) e GC/MS foram realizadas com a palha do café, para que fossem inferidos parâmetros de partida para a pirólise da biomassa. Os produtos sólido (cinzas), líquido (bio-óleo) e gasoso foram coletados avaliando-se os rendimentos e relacionando-os com os parâmetros previamente estabelecidos, sendo submetidos a análises com o objetivo de obter informações que possam contribuir para a sua melhor utilização. Quanto à caracterização dos produtos sólidos, os mesmos apresentaram alto poder calorífico, podendo ser utilizado como combustível. A fração liquida é composta basicamente de hidrocarbonetos oxigenados e aromáticos, caracterizando o bio-óleo como insumo para indústria química. O hidrogênio, objetivo deste trabalho, foi obtido em frações significativas e os resultados mostraram que a temperatura, bem como a taxa de aquecimento influem no rendimento do mesmo. / The use of coffee straw through the thermal conversion is presented as an alternative to the environmental problem of disposal and burning in the open, avoiding the emission of greenhouse gases in the atmosphere, better known as greenhouse gases (GHGs), and adding value to waste. The coffee straw, also known as \"shell\" coffee, was used in nature, and subjected to a fixed bed pyrolysis reactor at laboratory scale. The experiments were carried out in batch system, once the equipment is completely closed; the coffee straw weight used was about 54g and parameters such as feed pressure process (5.5 kgf/cm2), heating rate (20 0C/min), the operating temperature pyrolysis reactor (Tmax = 708 °C) and gravimetric yield of both the solid phase and liquid phase were studied by defining the best conditions for the process control. Several characterizations using the following techniques: proximate analysis, elemental analysis (CHN), thermal analysis (TG / DTG and DSC), and GC-MS analysis were performed with coffee straw, to be inferred starting parameters for the pyrolysis of biomass. The solid product (ash), liquid (bio-oil) and gases were collected by assessing incomes and linking them with the previously established parameters, being subjected to analysis in order to obtain information that can contribute to improved utilization. The solid products characterization, presented a high calorific value and can be used as fuel. The liquid fraction is composed primarily of aromatics and oxygenated hydrocarbons, characterizing the bio-oil as a feedstock for chemical industry. Hydrogen, objective of this study was obtained in significant fractions, the results showed that the temperature and the heating rate improves the hydrogen yield.

Orientador: Raquel Fernandes Pupo Nogueira / Banca: Marisa Spirandeli Crespi / Banca: José Mario de Aquino / Banca: Márcia Matiko Kondo / Banca: Evaldo Toniolo Kubaski / Resumo: Neste trabalho foi avaliada a degradação do corante azo vermelho ácido 8 (AR8) por processo foto-Fenton utilizando catalisador sintetizado em laboratório com base na fórmula química Fe3-xTixO4, com diferentes valores de x. A degradação do corante foi estudada em água destilada sob irradiação com lâmpada ultravioleta. A estrutura e composição do catalisador foi caracterizada por difratometria de raios X (DRX) e a morfologia por microscopia eletrônica (MEV). A área superficial específica e as caracterizações composicionais da superfície e do material também foram avaliadas por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e fluorescência de raios X por energia dispersiva (EDX). A concentração do corante foi determidada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e a mineralização pela determinação de carbono orgânico dissolvido (COD). Foi observada uma melhor eficiência na degradação de AR8 com a menor concentração de H2O2 (3 mmol L-1) utilizada. A variação de pH mostrou que o processo de degradação de AR8 apresenta uma ligeira dependência com o pH na faixa de pH de 2,6 - 5,6. A avaliação da concentração de titânio no catalisador mostrou que o aumento da concentração de Ti diminuiu a eficiência da degradação de AR8, porém, aumentou a estabilidade do material diminuindo a lixiviação de ferro para a solução. A decomposição de H2O2 no processo estudado foi influenciada pelo processo homogêneo, ferro em solução, e também pelos catalisadores que apresentam titân... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Orientador: Margarida Juri Saeki / Banca: Thomaz Augusto Guisard Restivo / Banca: Valber de Albuquerque Pedrosa / Banca: Gustavo Rocha de Castro / Banca: Joelma Perez / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: O presente trabalho teve por objetivo preparar a cerâmica de BaZr0,1Ce0,7Y0,1Yb0,1O3-δ considerando a aplicação como eletrólito de Células a Combustível de Cerâmicas Protônicas (PCFCs). A cerâmica foi preparada pelo Método do EDTA-Citrato e avaliou-se a influência do pH na estrutura, após a calcinação. Avaliou-se também sua influência na densificação, condutividade elétrica e estabilidade química em atmosfera de CO2. Os resultados de caracterização físico-química do material em pó indicaram a formação da fase perovskita sob sistema monoclínico em temperaturas de 700ºC-1000ºC, mas que contem resíduos de carbonatos, independente da faixa de pH da síntese. Em temperaturas de calcinação de maiores que 1200ºC/3h, os materiais sintetizados em 5≤pH≤6 mantiveram sob estrutura cristalina perovskita do sistema monoclínico (menos simétrico), porém, os materiais sintetizados em 8≤pH≤9 organizaram-se sob estrutura cristalina perovskita no sistema ortorrômbico (mais simétrico). Para ambas as faixas de pH de síntese, resíduos de carbonatos estáveis foram encontrados até uma temperatura de 1200ºC. Os materiais obtidos em ambas as faixas de pH apresentaram alto grau de densificação (densidades relativas >97%), requerendo temperaturas de 1450oC. Os resultados de espectroscopia de impedância elétrica na faixa de 400ºC-600ºC mostraram que o material sintetizado em 8≤pH≤9 apresentou altos valores de condutividade protônica (0,601-4,17 mS/cm) em atmosfera de 20%O2/N2 e 20%H2/N2 umidificadas. Os re... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work aimed to prepare the BaZr0,1Ce0,7Y0,1Yb0,1O3-δ ceramic for the application as electrolyte of Protonic Ceramic Fuel Cell (PCFCs). The ceramic was synthesized by EDTA-Citrate Method and the pH influence (5≤pH≤6 and 8≤pH≤9) was evaluated. After, densification, electrical conductivity and chemical stability (in CO2 10mol% atmosphere) were studied. Concerning to physicochemical characterization results of powder, it was observed the formation of perovskite phase with monoclinic system when treated at 700ºC-1000ºC and it was observed the presence of stable carbonates up to 1200ºC/3h for both pH synthesis conditions. At 1200ºC/3h, the materials synthesized at 5≤pH≤6 range maintained under perovskite monoclinic system (less symmetrical). On the other hand, the materials synthesized at 8≤pH≤9 range structured under perovskite orthorhombic system (more symmetrical). After the densification process at 1450ºC/3h the materials maintained the previous crystalline structures. The materials showed high level of the densification (relatives densities >97%) for the both pH range. The electric impedance spectroscopy analysis of the materials synthesized at 8≤pH≤9 range showed high protonic conductivity (0,601-4,17 mS/cm) at humidified atmosphere of 20%O2/N2 and 20%H2/N2, at 400ºC-600ºC range. The chemical stability results (in CO2 10mol% atmosphere) showed that the material has adequate chemical stability in temperatures of 400-500ºC and that it can be used as PCFCs electrolyte in thi... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O problema da emissão de gases de efeito estufa é uma questão que tem ganhado destaque nas recentes convenções internacionais. Adiciona-se a esta questão o fato de o setor siderúrgico ser responsável por parcela significativa nas emissões de gases de efeito estufa. O presente trabalho tem por objetivos estudar processos de redução de minérios de ferro usando hidrogênio e hidrogênio mais monóxido de carbono como redutor para o processo de redução, visando assim à diminuição nas quantidades de CO2 liberadas pelo processo de redução de minérios de ferro. Os minérios foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura, difração de raios-X, quantificação de fases pelo método Rietveld e distribuição granulométrica. Os ensaios de redução foram realizados em balança termogravimétrica e em forno tubular horizontal. A caracterização dos produtos foi realizada usando imagens obtidas por Microscopia Eletrônica de Varredura. Foi constatado que os aumentos da temperatura de redução e do fluxo de gás redutor provocam uma maior degradação física das pelotas. Verificou-se que ocorre a formação de whiskers na superfície externa das pelotas, sendo estes mais frequentes quando do fluxo combinado de H2+CO. Verificou-se que as pelotas reduzidas por hidrogênio puro resultaram em maior porosidade tanto no corpo da pelota ou mesmo no interior das partículas. Foi constatado que ocorre a redução homogênea em todas as partículas componentes da pelota. Foi constatado também que o estudo cinético através dos métodos combinados Jump-FSIA é aplicável na redução direta de pelotas de minério de ferro por H2 e H2+CO. Nas pelotas conformadas a partir de pellet feed com maior área de superfície específica (mais ativas), tanto a cinética quanto a taxa de redução indicaram que a adição de CO ao gás redutor não influi no processo de redução. A teoria de Sestak-Berggren sugere que o mecanismo controlador na reação global é a difusão podendo estar aliado a outras etapas, compondo um mecanismo misto. / The problem of the emission of greenhouse gases is an issue that has gained prominence in recent international conventions. Is added to this question the fact that the steel industry is responsible for a significant portion of emissions of greenhouse gases. The present work aims to study ways of reducing iron ore using hydrogen and hydrogen plus carbon monoxide as a reducing agent to the reduction process, thus aiming to decrease the amounts of CO2 released by reduction of iron ores process. The ores were characterized by Scanning Electron Microscopy, X-ray diffraction, phase quantification by Rietveld method and particle size distribution. The reduction assays were performed in thermogravimetric balance and horizontal tubular oven. The characterization of the products was performed using images obtained by scanning electron microscopy. It was found that increases in temperature and reduction in the flow of reducing gas cause greater physical degradation of the pellets. It was found that the formation of whiskers on the outer surface of the pellets occurs most frequently found when combined flow of H2+CO. It was found that the pellets reduced with pure hydrogen resulted in much higher porosity in the body pellet or even within the particles. It was found that the homogeneous reduction occurs in all components of the particle pellet. It was also found that the kinetic study using the combined methods Jump- FSIA applies in the direct reduction of iron ore pellets by H2 and H2+CO. In shaped pellets from pellet feed with higher specific surface area (more active), both the kinetics as the rate of reduction indicated that the addition of CO to the reducing gas has no effect on the reduction process. The Sestak - Berggren theory suggests that the mechanism controlling the overall reaction is diffusion can be combined with other steps, forming a mixed mechanism.

O presente trabalho visa o estudo da eletrossíntese de H2O2 a partir da reação de redução de oxigênio (RRO) utilizando carbono Printex 6L modificado com óxidos binários compostos de nióbio, molibdênio e paládio, síntetizados pelo método dos precursores poliméricos. A análise dos materiais preparados foi feita a partir de experimentos de análise termogravimétrica (do inglês, TGA), fluorescência de raios X (FRX) e também de difração de raios X (DRX). As temperaturas de síntese foram escolhidas a partir dos resultados de TGA e tendo como temperatura máxima de 400 °C. As análises dos espectros de emissão de FRX mostraram a eficiência na incorporação dos materiais na matriz de carbono. Experimentos de DRX mostraram a presença de fases cristalinas de MoO2 e Nb2 O5 e PdO, e em comparação aos resultados da técnica de voltametria cíclica, existem pares redox que podem ser associados as transições dos metais nos estados de oxidação de +4 e +5, para molibdênio e nióbio, respectivamente e do estado +2 para o paládio. Nos experimentos de voltametria de varredura linear pode-se observar a tendência de maior geração de H2O2 pelo material com teor de 1% NbMo quando comparado com o carbono Printex 6L, de modo que foram calculadas as eficiências de geração de H2O2 , obtendo um resultado de 55,5% para o modificador de 1% NbMo comparado com 47,4% para o Printex 6L, e também de número de elétrons envolvidos na reação com um valor de 2,9 para o material de 1% e 3,1 para o carbono Printex. As análises das curvas de Koutechy-Levich confirmam os resultados anteriores. Análises em condições reduzidas na síntese orgânica corroboraram a melhor eficiência do material de 1% para o material com nióbio e molibdênio e revelaram a também a melhora eletrocatalítica do carbono quando incorporado com óxidos mistos de nióbio e paládio, sendo o melhor resultado expresso no material contendo 5% de nióbio e paládio, na proporção molar de 95 para 5% de cada elemento, respectivamente. / The present work aim the electrosynthesis study of H2O2 from the reduction reaction of oxygen (RRO) using carbon Printex 6L modified with binary oxides composed of niobium, molybdenum and palladium, synthetized by precursors method. The analyses of prepared compounds were made from thermogravimetric analyses (TGA) as well as x-ray fluorescence (XRF) and x-ray diffraction (XRD). The synthesis temperature was chosen by TGA results and having a maximum temperature of 400oC. The emission spectrum analysis from XRF showed the efficiency of materials incorporation in carbon matrix. DRX experiments showed the presence of crystalline phases of MoO2, Nb2O5 and PdO, and in comparison to the cyclic voltammetry technique results, there are redox pairs which can be associated to the transition of the metals in oxidation states of +4 and +5, to molybdenum and niobium, respectively, and state of +2 for palladium. In the experiments linear sweep voltammetry, it can be observed that the tendency of higher H2O2 generation by the material with 1% of NbMo content when it is compared to the Printex 6L carbon, so that were calculated the efficiency of H2O2 generation, obtaining a result of 55,5% for the 1% modifier in comparison with 47,4% for the Printex carbon, as well as the number of electrons involved in the reaction with a value of 2,9 to the 1% material and 3,1 to the Printex carbon. The analysis of Koutechy-Levich curves, confirm the previous results. Analysis under reduced conditions in the organic synthesis corroborates to greater efficiency of 1% material to the material with niobium and molybdenum and they also revealed the electrocatalytic improvement of carbon when it is incorporated with mixed oxide of niobium and palladium, being the best result expressed in the material containing 5% of niobium and palladium, in the molar proportion of 95 to 5% of each element, respectively