No Rio Grande do Sul opera uma planta piloto que incinera resíduos do setor coureirocalçadista; o processo de gaseificação e combustão gera uma cinza contendo alto teor de cromo (~55% Cr2O3). O objetivo do presente trabalho foi avaliar a possibilidade de aproveitamento do cromo da “cinza de couro” na produção de aço inoxidável (no reator Forno Elétrico a Arco), utilizando-se como ferramenta a Termodinâmica Computacional. Inicialmente fez-se um estudo sobre os fundamentos termodinâmicos dos sistemas envolvidos. Partiu-se de sistemas simples, com grau crescente de complexidade, avaliando-se a possibilidade de redução do Cr2O3(s) presente na cinza. Após esse estudo, foram realizadas simulações. Nas proporções analisadas, os resultados mostram que não acontece incorporação de cromo ao banho com a adição da cinza, na temperatura de 1600 ºC, pois a escória é saturada em cromo. Na temperatura de 1700 ºC é possível a adição de certa quantidade de cinza, mas, no entanto, sob condições muito especiais, e com baixo rendimento (no melhor resultado obtido, apenas 6% do cromo adicionado através da cinza de couro é incorporado à fase banho). Verificou-se ainda que variar a basicidade da escória causa efeito bastante significativo no retorno de cromo ao banho. Se a cinza de couro for adicionada a um sistema escória-banho que inicialmente contém pouco cromo (é o caso de aços baixa liga), a maior parte do cromo adicionado é incorporada ao banho. Ou seja, adicionar Cr2O3(s) em escória de aços que tem como especificação baixos teores de cromo resulta em melhor aproveitamento do cromo da cinza. Quanto ao sistema CaO-SiO2-CrOx-MgO , verificou-se que a existência de magnésio leva à formação de picrocromita (MgO.Cr2O3), fase de difícil redução pelo silício. Adicionando-se ainda alumina a esse sistema, não se observaram mudanças significativas. / In Rio Grande do Sul State (Brazil) has been working a pilot plant that burns footwear leather waste. The gasification/combustion process generates an ash with high chromium content (~55% Cr2O3). The aim of this work was to evaluate the possibility of using the “leather ash” in the stainless steel production (in the Eletric Arc Furnace), with the aid of computational thermodynamics. The thermodynamic fundamentals of the involved systems were investigated. The possibility of reduction of the Cr2O3(s) present in the ash was evaluated starting at simpler systems, with increasing degree of complexity. After this preliminary study was done, the simulations were carried through. The results showed that incorporation of chromium to the bath by ash addition does not happen in the temperature of 1600ºC, since the slag is saturated in chromium. In the temperature of 1700ºC, it is possible the addition of certain amount of ash, however with low income (in the best result, only 6% of chromium added through the leather ash was incorporated to the bath). It was showed that slag basicity causes a significant effect in the return of chromium to the bath. If the leather ash is added to a slag-metal system which does not contain chromium, or which contains only a low quantity of chromium, the majority of the added chromium will be incorporated to the bath. Thus, Cr2O3(s) addition can be carried out for the production of another kinds of steel (with lower chromium content). It has been verified that magnesium leads to the picrochromite (MgO.Cr2O3) formation; for this phase, the reduction by silicon is not possible. Adding aluminium to the slags results in no significant changes observed.

A indústria coureiro-calçadista, durante o processamento de peles, produz resíduos que, por causa do método de curtimento empregado, têm cromo na sua composição química. O objetivo geral deste trabalho é mostrar que é possível a reutilização do metal contido nas cinzas oriundas da incineração de aparas de couro como matéria prima na produção da liga ferro-cromo, livrando o meio ambiente de um resíduo perigoso. Trata-se de um estudo para a elaboração de uma liga com as características similares às de uma ferro-liga ferro-cromo alto carbono (FeCrAC) comercial. Uma análise termodinâmica foi realizada simulando o processo de redução do óxido de cromo com o objetivo de fundamentar e de fornecer as condições para a condução de experimentos. Ao nível de laboratório, em estágio preliminar, foi demonstrado que é possível a reutilização do cromo contido nas cinzas da incineração de aparas de couro na produção de uma liga ferro-cromo. Neste caso obteve-se uma liga com 28 % de cromo e 7% de carbono com uma recuperação metalúrgica de cromo de 69%. / The leather and shoe industry, during the process of leather tanning, produces residues that, because of the method used, have chromium in its chemical composition. The general objective of this work is to show that the recycling of the contained metal is possible as raw material for the iron-chromium alloy production, exempting the environment of a dangerous residue. This study is aimed at the production of an alloy with the similar characteristics to those of the commercial ferroalloy HCFeCr. A thermodynamic analysis was carried through, simulating the process of reduction of chromium oxide, to base and give the conditions for the experiments. At the laboratory level, in preliminary stage, it was demonstrated that the reutilization of chromium contained in ashes of the incineration of leather shavings for the production of one commercial ferroalloy HCFeCr is possible. In this case, an alloy with 28% of chrome and 7% of carbon was obtained, with a metallurgical chrome yield of 69%.

A indústria do couro produz cerca de 62% de todo o resíduo Classe I (perigoso) do Estado do Rio Grande do Sul. A periculosidade destes resíduos está associada à presença de cromo trivalente, utilizado como curtente na produção de couros wet-blue. A opção mais utilizada pelas empresas do setor é dispor seus resíduos em aterros, o que apresenta vários inconvenientes. Como alternativa, o tratamento térmico destes resíduos vem sendo pesquisado. O projeto desenvolvido pelo Laboratório de Processamento de Resíduos da Universidade Federal do Rio Grande do Sul conduziu a implantação de uma planta piloto de incineração, com capacidade nominal de processar 100 Kg/h deste resíduo. As cinzas geradas apresentam teores de 50 a 62% de Cr2O3, maiores que o próprio minério de cromo, a cromita. Este trabalho tem o objetivo de estudar a recuperação do cromo contido nas cinzas de resíduos de couro para a produção de ligas ferrocromo de alto teor de carbono (Fe-Cr-AC) através da redução carbotérmica do óxido de cromo. Também foi estudado um processo de lixiviação da liga Fe-Cr-AC com solução de ácido sulfúrico para formação de sulfato de cromo III, que pode ser utilizado como agente curtente. A cinza foi caracterizada através de análise química do cromo, análise do teor de hidrocarbonetos, espectrometria de fluorescência de raios X (FRX) e difração de raios X. Os experimentos de redução carbotérmica foram conduzidos em cadinhos de alumina a 1600°C e 1 atm mantidos em ambiente inerte durante 2 horas. Foram investigados os efeitos da basicidade da escória (B), razão entre escorificantes (CaO+SiO2) e cinza (ROX), a quantidade de carbono utilizada (RR), bem como a utilização do aplicativo da termodinâmica computacional FactSage para predição dos resultados experimentais. A carga reacional foi composta pelas cinzas, cal, sílica, grafite e ferro metálico. Na etapa de lixiviação da liga com ácido sulfúrico (H2SO4) foi utilizada uma amostra de Fe-Cr-AC comercial. Foram investigadas as variáveis, concentração de H2SO4 na solução de lixiviação, tempo de reação e temperatura para ajuste de um modelo de superfície de resposta quadrático, através de um projeto Box-Benhken. As adições de ácido perclórico e sulfato de amônio na reação, de forma individual, também foram investigadas. O teor de cromo nas cinzas é de 62,3% em massa de Cr2O3, determinado por análise química e por FRX. Os demais óxidos majoritários na amostra foram: SiO2, TiO2, Al2O3, CaO, P2O5 e Fe2O3. A presença dos óxidos Cr2O3 e SiO2 foi confirmada com análise de difração de raios X. Nos experimentos de redução carbotérmica planejados com o auxilio de simulações termodinâmicas computacionais de equilíbrio do sistema, onde foram ajustados os parâmetros experimentais ROX e RR, se obtiveram os melhores resultados. Uma conversão máxima do óxido de cromo a cromo metálico de 96% foi obtida com RR=16% de excesso em relação à estequiometria, ROX= 0,72 g de SiO2+CaO/g de cinza e B=1 g de CaO/g de SiO2. O software FactSage, através de seus bancos de dados (FToxid compostos e soluções e FACT53), correlacionou de forma adequada os dados experimentais considerando um sistema contendo todos os compostos presentes na cinza. O processo de lixiviação da liga Fe-Cr-AC apresentou 100% de conversão do cromo presente na liga metálica a cromo solúvel no licor de lixiviação com solução de 60% em massa de ácido sulfúrico, 3h de reação e 148°C. Este resultado foi obtido através da maximização da superfície de resposta obtida com o ajuste por mínimos quadrados da conversão de cromo, onde o modelo para a conversão de ferro previu 83,5%. A adição de ácido perclório diminuiu a conversão devido à formação de sulfatos anidros precipitados. O sulfato de amônio melhorou a solubilização do sulfato de cromo III na fase líquida, podendo ser utilizado visando uma conversão total em condições mais brandas. / In Rio Grande do Sul, state of Brazil, the footwear and leather industrial wastes corresponding of 62% of dangerous waste. The presences of trivalent chromium in wet-blue leather production waste give this danger propriety. Majority of these wastes are disposed of in landfills, but this practice is an ambiental problematic question. The thermal treatment of these wastes has been researched for this problem. The Project developed by Wastes Prossessment Laboratory (LPR, in Portuguese) of Federal University of Rio Grande do Sul to culminate an implementation of a wastes incineration pilot plant with sequenced fixed bed gasifier and combustion technology. The capacity of the plant is 100Kg/h. The ashes generated in this process contain 50-62% of Cr2O3 - greater then chromite. The present work objectives the study of the chromium recovery contained in the leather ash for high-carbon ferrochromium production (Fe-Cr-AC) by carbothermal reduction of chromium oxide. Yet have been studied a leach process of Fe-Cr-AC alloy with sulfuric acid solution for formation trivalent chromium sulfate, that can be used as a tanning salt agent. A representative ash sampling from pilot plant gasifier reactor had been analyzed and used in experimental carbothermal reduction. The ashes had been characterized by chromium chemical analysis, hydrocarbon content determination, X-ray fluorescence spectrometry (FRX) and X-ray diffraction. The carbothermal reduction experiments were conducted on alumina crucible in an inert atmosphere of 1600°C and 1atm furnace for two hours. Investigations have been carried for slag basicity (B), CaO+SiO2 and ashes ratio (ROX), carbon content utilization (RR) and validation of FactSage chemical thermodynamic equilibrium software tool for prediction of experimental results. The reaction moisture contains ash, lime, silica, graphite and metallic iron. In the experimental sulfuric acid alloy lixiviation step a commercial Fe-Cr-AC was applied. The H2SO4 concentration in lixiviation solution, time and temperature of reaction parameters were modeled in quadratic response surface with Box-Benhken experimental design. The each effect of perchloric acid and ammonium sulfate addition in the reaction were investigated. The chemical and FRX analysis of chromium in ashes, determined concentration of 62,3% in mass of Cr2O3. The others majoritary oxides in sample are: SiO2, TiO2, Al2O3, CaO, P2O5 and Fe2O3. The X-ray diffraction spectrometry analysis confirms presence of Cr2O3 and SiO2 oxides. Greater results of carbothermal reduction experiments were obtained with computational thermodynamic equilibrium simulations by adjust of ROX and RR parameters. The maximum chromium conversion experimentally obtained was 96%, obtained by RR=16% of carbon excess estequiometric value, ROX=0,72g of SiO2+CaO/g of ash and B=1 g of CaO/g of SiO2 ratios. The FactSage tool with FACT53 and FToxid compounds and solutions databases, correlated the experimental data with relatively good precision in a system containing all compounds in the ash. The Fe-Cr-AC alloy lixiviation process presents 100% of chromium conversion for chromium sulfate soluble in 60% of sulfuric acid mass lixiviation solution, 3h of reaction and 148°C for temperature. The result was obtained by maximization of surface response granted by quadratic model adjusted with least square. In this condition Fe conversion is 83,5% by response of surface quadratic least squared model. The addition of perchloric acid reduced the conversion attributed by formation of precipitated anhydrous sulphates. A best result for solubilization of chromium was the utilizations of ammonium sulphate - total conversion at lower conditions are possible.

O resíduo proveniente das cinzas da incineração de aparas de couro (CIAC) é constituído basicamente por óxido de cromo, silício, ferro e alumínio. Este resíduo é classificado segundo NBR 10004/2004 como sendo Classe I – Perigoso. A disposição de forma inadequada deste resíduo contribui no aumento do passivo ambiental nas regiões próximas à industria calçadista. Assim, o objetivo do presente trabalho consistiu na caracterização física e química e no beneficiamento do material para a recuperação do óxido de cromo como um mineral industrial aplicável na produção de pigmento cerâmico que poderá ser usado na coloração de revestimentos cerâmicos. As técnicas empregadas para caracterização foram: distribuição dos tamanhos de partículas por difração de raios laser, difração de raios-X (DRX), análise elementar por espectrometria de absorção atômica (EAA), análise termogravimétrica (TGA) e avaliação colorimétrica de refletância, usando o sistema colorimétrico CIE L*a*b. O beneficiamento foi conduzido por cominuição em moinho de bolas e separação granulométrica pelos processos de peneiramento e ciclonagem, combinados. Posteriormente foi realizado o tratamento térmico do material na temperatura de 1000oC para conferir estabilidade térmica e melhorar a cristalinidade do material, sendo esta etapa uma das principais na obtenção do pigmento. Amostras constituídas por resíduo (CIAC) bruto e beneficiado e um padrão comercial à base de óxido de cromo foram aplicadas na coloração de esmaltes cerâmicos com posterior aplicação em revestimentos cerâmicos. Os resultados demonstram que a metodologia aplicada no tratamento do resíduo permitiu a concentração do óxido de cromo com melhorias nas propriedades colorimétricas. O tratamento térmico do resíduo CIAC mostrou-se adequado, obtendo-se pigmentos com variações de cor do verde ao marrom em esmaltes cerâmicos. O estudo demonstrou a possibilidade de imobilização do íon cromo contido no resíduo em uma matriz vítrea de peças cerâmicas. / The ashes of leather shaving incineration (ALSI) are constituted basically by chromium oxide, silica, iron and aluminum. This residue is classified accordingly to NBR 10004/2004 as class I–dangerous. The huge volumes produced by this residue contribute for environmental problems nearby the footwear industry. The aim of this work was to proceed the physical and chemical characterization of the ALSI and to process the material to develop a pigment to be applied in ceramic tiles. The techniques applied for material characterization were: particle size distribution, X - ray diffraction (DRX), elemental analysis by atomic absorption spectrometry (AA), thermogravimetric analysis (TGA), and colorimetric analyses by the color system CIE L*a*b. The ALSI processing was carried out by comminution in a ball mill and particle size separation in cyclones. The thermal treatment of the material was carried out at 1000oC. The samples formed by the raw ALSI, processed ALSI, and a commercial chromium oxide were used to color the vitreous enamel and applied to ceramics tiles. The results demonstrate that the method applied in the treatment of residue allowed the concentration of chromium oxide, improving the colorimetric properties. The thermal treatment of the ALSI provided good results, allowing obtaining pigments with the color green to brown that can be used in ceramics glazes. Through this study it was demonstrated that it is possible do proceed the immobilization of ion chromium contained in the waste into a glass matrix in ceramic tiles.

Nas etapas de processamento do couro, de limpeza da pele, de recortes e ajuste da espessura do couro, diferentes tipos de resíduos sólidos são gerados. Dentre esses resíduos, os pelos provenientes da etapa de depilação são descartados. Além disso, nas etapas finais do acabamento molhado do couro, em especial no tingimento, são adicionados corantes e outros produtos químicos com o objetivo de dar ao couro características superficiais, como cor e textura, gerando, consequentemente, efluentes de difícil tratamento devido ao potencial recalcitrante dos produtos químicos. O objetivo deste trabalho é apresentar uma alternativa ao uso do pelo proveniente da etapa de depilação, possibilitando assim uma extensão no ciclo de vida deste resíduo como um adsorvente alternativo para remoção de corantes empregados na indústria do couro. O pelo (CHW) foi caracterizado através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios X dispersiva de energia (EDS), espectroscopia de infravermelho (FTIR), bem como sua área superficial específica e distribuição de tamanho de poro por análises de BET/BJH. A capacidade de remoção dos corantes Azul Ácido 161 (AB-161) e Preto Ácido 210 (AB-210) em soluções aquosas foi estudada emfaixas de pH de 1,0 a 10,0 e também a dosagem ótima de adsorvente. Nas isotermas de adsorção,o modelo de Liu foi o que melhor apresentou resultados para os dois corantes estudados em todas as temperaturas analisadas (30, 40 e 50ºC) No estudo cinético, o modelo de ordem-geral apresentou o melhor ajuste dos dados, com menor tempo de contato para remoção do corante AB-161 de 600 min com o pelo (CHW) e 90 min com o carvão ativado comercial (CAC), nos valores de pH 3,0 e pH 4,0, respectivamente. Para o corante AB-210 o menor tempo de contato para atingir o equilíbrio foi de 120 min e 90 min para CHW e o CAC, nos valores ótimos de pH de 2,0 e 4,0, respectivamente. O carvão produzido (AC-CHW) a partir do pelo residual foi ativado com H3PO4, caracterizado e testado em efluentes reais para remoção dos corantes Laranja Ácido 142 (AO-142) e Marrom Ácido 414 (AB-414). O carvão produzido apresentou um elevado diâmetro de poro (140,70 A), o que favoreceu a adsorção de moléculas maiores e mais complexas, como as presentes nos efluentes reais. Através do MEV e do FTIR observou-se a presença dos compostos estudados no AC-CHW após aadsorção, onde os resultados indicaram que os grupos funcionais de -CH=CH- participaram ativamente do processo de remoção. O pHzero obtido do AC-CHWfoi de 3,65, o que favoreceu a remoção desses compostos já que o efluente real apresenta um pH inferior a 4,0. Os percentuais de remoção obtidos de área sob as curvas de adsorção indicam uma remoção de 51,94% e 49,73% dos efluentes contendo AB-414 e AO-142, respectivamente. / In the stages of leather processing, skin cleansing, trimming and leather thickness adjustment, different types of solid waste are generated. Among these residues, hairs from the depilation stage are discarded. In addition, in the final stages of the wet finishing of leather, in particular in dyeing, dyes and other chemical products are added with the aim of giving the leather surface characteristics, such as color and texture, thus generating effluents that are difficult to treat due to the potential recalcitrant of chemicals. The objective of this work is to present an alternative to the use of hair from the depilation stage, thus allowing an extension in the life cycle of this residue as an alternative adsorbent for the removal of dyes used in the leather industry. The hair (CHW) was characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), infrared spectroscopy (FTIR), as well as its specific surface area and pore size distribution by analysis of BET/BJH. The ability to remove Acid Blue 161 (AB-161) and Acid Black 210 (AB-210) dyes in aqueous solutions was studied in pH ranges from 1 to 10 and also the optimum dosage of adsorbent. In the adsorption isotherms, Liu model presented the best results for the two dyes studied at all temperatures (30, 40 and 50ºC). In the kinetic study, the general-order model presented the best fit of the data, with a lowest contact time to remove the AB-161 dye of 600 min with the hair (CHW) and 90 min with the commercial activated charcoal (CAC) at pH 3.0 and pH 4.0, respectively For the dye AB-210, the lowest contact time to reach equilibrium was 120 min and 90 min for CHW and CAC, at the optimum pH values of 2.0 and 4.0, respectively. The charcoal produced (AC-CHW) from the residual was activated with H3PO4, characterized and tested in actual effluents to remove the Acid Orange 142 (AO-142) and Acid Brown 414 (AB-414) dyes. The carbon produced had a high pore diameter (140,70 A), which favored the adsorption of larger and more complex molecules, such as those present in the actual effluents. The presence of the compounds studied in the AC-CHW after adsorption was observed through the SEM and the FTIR, where the results indicated that the functional groups of -CH = CH- actively participated in the removal process. The obtained pHzero of AC-CHW was 3.65, which favored the removal of these compounds since the actual effluent had a pH lower than 4.0. The percentages of removal obtained from area under the adsorption curves indicate a 51.94% and 49.73% removal of the effluents containing AB-414 and AO-142, respectively.

Orientador: Sérgio Augusto Mello da Silva / Resumo: Um dos grandes desafios da última década é o aproveitamento de subprodutos objetivando-se proteger o meio ambiente e agregar valor ao produto final. A fabricação de painéis com madeira reconstituída vem registrando constante crescimento, sendo o Eucalipto a espécie de madeira exótica de reflorestamento mais utilizada no Brasil para a produção de painéis aglomerados. Considerando-se que na Cidade de Franca, no interior do Estado de São Paulo, a indústria calçadista gera grande quantidade de resíduos durante o processo de corte de couro para a montagem de calçados com um significativo volume de resíduos descartados em aterros sanitários. Na maioria dos casos, não ocorre seu reaproveitamento; sendo assim, considerou-se, nesse trabalho, o aproveitamento desses resíduos na produção de painéis aglomerados. Para produção dos painéis e avaliação das propriedades físicas e mecânicas, propuseram-se três tratamentos com proporções diferentes entre partículas de eucalipto e partículas provenientes de resíduos de couro aglutinadas com resina poliuretana bicomponente à base de óleo de mamona em prensa hidráulica, com controle de temperatura e pressão. Após avaliação das propriedades físicas e mecânicas dos painéis, com base no documento normativo brasileiro ABNT NBR 14810/2013, realizou-se a Análise de Variância (ANOVA) e Teste de Tukey. De modo geral, os valores obtidos para as propriedades dos painéis atenderam aos valores mínimos propostos pela NBR; entretanto, com base nos resultados o... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: One of the biggest challenges of the last decade is the use of by-products aiming to protect the environment and add value to the final product. The manufacture of panels with reconstituted wood has been steadily growing, with Eucalyptus being the most commonly used exotic reforestation wood in Brazil for the production of particle board. Considering that in the city of Franca, in the interior of the state of São Paulo, the footwear industry generates a large amount of waste during the leather cutting process to assemble footwear with a significant volume of waste disposed of in landfills. In most cases, reuse does not occur; Thus, this research considered the use of these residues in the production of particle board. For the production of panels and evaluation of physical and mechanical properties, It was proposed three components with different proportions between eucalyptus and waste residues bonded with bicomponent castor oil-based polyurethane resin in hydraulic press, with temperature and pressure control. After evaluating the physical and mechanical properties of the panels, based on the Brazilian normative document ABNT NBR 14810/2013, it was performed the analysis of variance (ANOVA) and Tukey test. In general, the values obtained for the properties of the panels met the minimum values proposed by the NBR; However, based on the results obtained by the statistical analysis, it was found that there was a need for adjustments in the parameters for making the panels. / Mestre

Nas etapas de processamento do couro, de limpeza da pele, de recortes e ajuste da espessura do couro, diferentes tipos de resíduos sólidos são gerados. Dentre esses resíduos, os pelos provenientes da etapa de depilação são descartados. Além disso, nas etapas finais do acabamento molhado do couro, em especial no tingimento, são adicionados corantes e outros produtos químicos com o objetivo de dar ao couro características superficiais, como cor e textura, gerando, consequentemente, efluentes de difícil tratamento devido ao potencial recalcitrante dos produtos químicos. O objetivo deste trabalho é apresentar uma alternativa ao uso do pelo proveniente da etapa de depilação, possibilitando assim uma extensão no ciclo de vida deste resíduo como um adsorvente alternativo para remoção de corantes empregados na indústria do couro. O pelo (CHW) foi caracterizado através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios X dispersiva de energia (EDS), espectroscopia de infravermelho (FTIR), bem como sua área superficial específica e distribuição de tamanho de poro por análises de BET/BJH. A capacidade de remoção dos corantes Azul Ácido 161 (AB-161) e Preto Ácido 210 (AB-210) em soluções aquosas foi estudada emfaixas de pH de 1,0 a 10,0 e também a dosagem ótima de adsorvente. Nas isotermas de adsorção,o modelo de Liu foi o que melhor apresentou resultados para os dois corantes estudados em todas as temperaturas analisadas (30, 40 e 50ºC) No estudo cinético, o modelo de ordem-geral apresentou o melhor ajuste dos dados, com menor tempo de contato para remoção do corante AB-161 de 600 min com o pelo (CHW) e 90 min com o carvão ativado comercial (CAC), nos valores de pH 3,0 e pH 4,0, respectivamente. Para o corante AB-210 o menor tempo de contato para atingir o equilíbrio foi de 120 min e 90 min para CHW e o CAC, nos valores ótimos de pH de 2,0 e 4,0, respectivamente. O carvão produzido (AC-CHW) a partir do pelo residual foi ativado com H3PO4, caracterizado e testado em efluentes reais para remoção dos corantes Laranja Ácido 142 (AO-142) e Marrom Ácido 414 (AB-414). O carvão produzido apresentou um elevado diâmetro de poro (140,70 A), o que favoreceu a adsorção de moléculas maiores e mais complexas, como as presentes nos efluentes reais. Através do MEV e do FTIR observou-se a presença dos compostos estudados no AC-CHW após aadsorção, onde os resultados indicaram que os grupos funcionais de -CH=CH- participaram ativamente do processo de remoção. O pHzero obtido do AC-CHWfoi de 3,65, o que favoreceu a remoção desses compostos já que o efluente real apresenta um pH inferior a 4,0. Os percentuais de remoção obtidos de área sob as curvas de adsorção indicam uma remoção de 51,94% e 49,73% dos efluentes contendo AB-414 e AO-142, respectivamente. / In the stages of leather processing, skin cleansing, trimming and leather thickness adjustment, different types of solid waste are generated. Among these residues, hairs from the depilation stage are discarded. In addition, in the final stages of the wet finishing of leather, in particular in dyeing, dyes and other chemical products are added with the aim of giving the leather surface characteristics, such as color and texture, thus generating effluents that are difficult to treat due to the potential recalcitrant of chemicals. The objective of this work is to present an alternative to the use of hair from the depilation stage, thus allowing an extension in the life cycle of this residue as an alternative adsorbent for the removal of dyes used in the leather industry. The hair (CHW) was characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), infrared spectroscopy (FTIR), as well as its specific surface area and pore size distribution by analysis of BET/BJH. The ability to remove Acid Blue 161 (AB-161) and Acid Black 210 (AB-210) dyes in aqueous solutions was studied in pH ranges from 1 to 10 and also the optimum dosage of adsorbent. In the adsorption isotherms, Liu model presented the best results for the two dyes studied at all temperatures (30, 40 and 50ºC). In the kinetic study, the general-order model presented the best fit of the data, with a lowest contact time to remove the AB-161 dye of 600 min with the hair (CHW) and 90 min with the commercial activated charcoal (CAC) at pH 3.0 and pH 4.0, respectively For the dye AB-210, the lowest contact time to reach equilibrium was 120 min and 90 min for CHW and CAC, at the optimum pH values of 2.0 and 4.0, respectively. The charcoal produced (AC-CHW) from the residual was activated with H3PO4, characterized and tested in actual effluents to remove the Acid Orange 142 (AO-142) and Acid Brown 414 (AB-414) dyes. The carbon produced had a high pore diameter (140,70 A), which favored the adsorption of larger and more complex molecules, such as those present in the actual effluents. The presence of the compounds studied in the AC-CHW after adsorption was observed through the SEM and the FTIR, where the results indicated that the functional groups of -CH = CH- actively participated in the removal process. The obtained pHzero of AC-CHW was 3.65, which favored the removal of these compounds since the actual effluent had a pH lower than 4.0. The percentages of removal obtained from area under the adsorption curves indicate a 51.94% and 49.73% removal of the effluents containing AB-414 and AO-142, respectively.

O processo de transformação da pele em couro envolve uma seqüência complexa de reações químicas e processos mecânicos, no qual o curtimento representa fundamental estágio, por propiciar à pele características como qualidade, estabilidade hidrotérmica e excelentes propriedades para uso. O sulfato básico de cromo trivalente é o agente curtente predominantemente empregado no curtimento de peles em todo o mundo. É produzido a partir do cromato de sódio, industrialmente obtido do minério de cromo. Consideráveis quantidades de resíduos sólidos contendo cromo são geradas pelas indústrias coureira e calçadista. Estes resíduos tem sido motivo de preocupação constante, uma vez que são considerados perigosos devido a presença do cromo. O processo de incineração destes resíduos é uma importante alternativa a ser considerada, em decorrência de suas características de redução de massa, volume e possibilidade de aproveitamento da energia térmica dos gases de combustão. O processo de incineração dos resíduos das indústrias coureira e calçadista dá origem a cinzas contendo cerca de 40% de cromo que pode ser submetida a um processo de recuperação. Este trabalho apresenta os resultados da pesquisa sobre a utilização das cinzas, provenientes da incineração dos resíduos sólidos da indústria coureira e da indústria calçadista, para a produção de cromato de sódio(VI). No processo de planejamento e de condução dos experimentos foram utilizadas as técnicas de Planejamento Fatorial 2k, Metodologia de Superfície de Resposta e Análise de Variância na avaliação da produção de cromato de sódio(VI). Os fatores investigados foram: temperatura, taxa de aquecimento, tempo de reação, vazão de ar e quantidade de dolomita. A partir das variáveis selecionadas identificaram-se como parâmetros importantes a temperatura e a taxa de aquecimento. As superfícies de resposta tridimensionais obtidas a partir dos modelos de segunda ordem ajustados aos dados experimentais, apresentaram o comportamento do efeito conjugado dos fatores temperatura e taxa de aquecimento sobre a variável resposta grau de oxidação, desde a temperatura de inicio da reação química até a temperatura limite utilizada industrialmente. As condições de operação do processo de produção de cromato de sódio(VI) foram otimizadas. Os níveis ótimos dos fatores de controle aplicados as cinzas dos resíduos da indústria calçadista, geradas em uma planta piloto com incinerador de leito fixo, com tecnologia de gaseificação e combustão combinadas, apresentaram um grau de oxidação superior a 96% para as cinzas coletadas no ciclone e de 99,5% para as cinzas coletas no reator de gaseificação. Os resíduos sólidos, as cinzas e o produto de reação foram caracterizados por análises químicas, fluorescência de raio-X, microscopia eletrônica de varredura e difração de raio-X. / The transformation process of hides and skins in leather involves a sequence of complex chemical reactions and mechanical processes. Amongst these, tanning is the fundamental stage, which gives these leather characteristics: top handling quality, high hydrothermal stability and excellent properties of use. Trivalent chromium salts, typically hydrated basic chromium sulfate, are the most widely used tanning agent in the world. It is derived from Sodium Chromate that is industrially derived from ore chromate. Most quantity of solid wastes with chromium comes from leather and leather shoes industries. These leather wastes have been being the reason of constant worry because chromium makes it dangerous. The leather waste incineration process is an important alternative to be considered, because it results in reduction of mass, volume and allow make use of thermal energy. The incineration process waste residues, of leather and leather shoes industries, origins ashes with 40% of chromium that can pass through a process of recuperation. This paper presents the research results about ashes utilization, deriving from waste residues incineration of leather and shoes industry to produce Sodium Chromate (VI). The process of experimental and the process of planning were established according to statistical design of experiments. It was utilized techniques of 2k factorial designs, Response Surface Methodology and Analysis of Variance in the production evaluation of sodium chromate (VI). The factors studied were: temperature, heating rate, time reaction, flow rate of air and quantity of dolomite. Based on selected variables were identified as important parameters: temperature and heating rate. A second order polynomial regression equation was derived to plot 3-D response surface that clearly illustrate the relationship between the temperature and the rate heating of oven on chromium oxidation degree, since the beginning temperature of the chemical reaction until the limit temperature used at industries. The operating condition of the production process of sodium chromate (VI) was optimized. Using the great levels of the controlling factors on waste ashes residues of shoes industries, created at a pilot plant with fixed bed reactor with integrated gasification combined cycle, presented an oxidation degree of over 96% of ashes collected from cyclone, and of 99,5% of ashes collected from gasification chamber. The leather waste, ashes and reaction product were characterized by chemical analysis, fluorescence X-ray, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD).

A indústria calçadista gera uma significativa quantidade de resíduos, sendo uma alternativa para destino destes o tratamento térmico, que reduz o volume e estabiliza componentes perigosos. Por conseguinte, isto vai ao encontro dos novos desafios na busca de fontes de energias alternativas pelo fato da combustão destes resíduos ser bastante convidativa em função do seu alto poder calorífico. Este estudo está focado na análise de uma planta piloto para o processamento de resíduos sólidos da indústria calçadista (biomassa) e posterior aproveitamento térmico na geração de energia elétrica. A planta é constituída basicamente de um sistema de gaseificação e combustão combinadas e um sistema de controle de poluição do ar. O detalhamento do comportamento do gaseificador é fundamental para a maximização da eficiência do processo, sendo assim, abordado neste estudo. Para análise do gaseificador, foi desenvolvida a sua modelagem matemática. Entretanto, sabe-se da indisponibilidade, muitas vezes, do maior ou menor detalhamento de dados experimentais (geometria do sistema, identificação de espécies intermediárias, etc.) para a simulação numérica satisfatória do processo. Neste sentido, são apresentados neste trabalho, dois modelos matemáticos: um modelo rigoroso e um modelo simplificado, com diferentes abordagens e detalhamento de dados a serem informados. O modelo rigoroso considera a cinética química e os fenômenos de transferência envolvidos; já o modelo simplificado, limita-se a um modelo de equilíbrio químico e termodinâmico do sistema. Os modelos foram implementados no simulador de processos genéricos baseado em equações, EMSO. Depois de validados com dados de literatura, os modelos foram aplicados para simulações de condições reais de operação da planta e análise de sensibilidade frente a parâmetros de operação. Ambos modelos conseguiram representar razoavelmente bem o sistema experimental, dentro das limitações de cada abordagem, o que foi possível identificar condições teóricos ideais para operação a fim de se conseguir a máxima eficiência da planta. / The footwear industries generate an expressive amount of solid wastes. So that the thermal treatment technologies are an alternative destination to these wastes, once their filled volume are reduced and dangerous components are stabilized. Consequently, it can be related to new challenge on alternative energy resources due to combustion of these wastes is attractive in reason of their high calorific value. This study is focalized in the analysis of a pilot plant to process solid wastes (biomass) of footwear industries and using of its thermal capacity to generate electrical energy. The pilot unit is basically formed of one combined gasifier-combustor and one air pollution control system. The analysis of gasifier operation is fundamental to improve the process performance, so that evaluated here. To this task, the mathematical modeling of gasification system was developed. However it is well-known that practical data (geometric measures, identification of intermediary compounds, etc.) are oftentimes available on high or low detailed levels to satisfactory process simulation. In this sense, two mathematical models are presented: one rigorous model and one simplified model based on the level of details and input data. The rigorous model takes into account the chemical kinetics and the involved transfer phenomena; on the other hand the simplified model is limited to thermochemical equilibrium of the system. The models were implemented in an equation-based simulator of generic processes, EMSO. After validation with data from literature, the models were applied for simulation of actual operating conditions of pilot plant and sensitivity analyses regarding to operating parameters. Both models compare reasonably well with experimental system, inside of limitations of each approach. This makes possible to predict the ideal operating conditions in order to reach the maximum efficiency of the pilot plant.

A indústria calçadista gera uma significativa quantidade de resíduos, sendo uma alternativa para destino destes o tratamento térmico, que reduz o volume e estabiliza componentes perigosos. Por conseguinte, isto vai ao encontro dos novos desafios na busca de fontes de energias alternativas pelo fato da combustão destes resíduos ser bastante convidativa em função do seu alto poder calorífico. Este estudo está focado na análise de uma planta piloto para o processamento de resíduos sólidos da indústria calçadista (biomassa) e posterior aproveitamento térmico na geração de energia elétrica. A planta é constituída basicamente de um sistema de gaseificação e combustão combinadas e um sistema de controle de poluição do ar. O detalhamento do comportamento do gaseificador é fundamental para a maximização da eficiência do processo, sendo assim, abordado neste estudo. Para análise do gaseificador, foi desenvolvida a sua modelagem matemática. Entretanto, sabe-se da indisponibilidade, muitas vezes, do maior ou menor detalhamento de dados experimentais (geometria do sistema, identificação de espécies intermediárias, etc.) para a simulação numérica satisfatória do processo. Neste sentido, são apresentados neste trabalho, dois modelos matemáticos: um modelo rigoroso e um modelo simplificado, com diferentes abordagens e detalhamento de dados a serem informados. O modelo rigoroso considera a cinética química e os fenômenos de transferência envolvidos; já o modelo simplificado, limita-se a um modelo de equilíbrio químico e termodinâmico do sistema. Os modelos foram implementados no simulador de processos genéricos baseado em equações, EMSO. Depois de validados com dados de literatura, os modelos foram aplicados para simulações de condições reais de operação da planta e análise de sensibilidade frente a parâmetros de operação. Ambos modelos conseguiram representar razoavelmente bem o sistema experimental, dentro das limitações de cada abordagem, o que foi possível identificar condições teóricos ideais para operação a fim de se conseguir a máxima eficiência da planta. / The footwear industries generate an expressive amount of solid wastes. So that the thermal treatment technologies are an alternative destination to these wastes, once their filled volume are reduced and dangerous components are stabilized. Consequently, it can be related to new challenge on alternative energy resources due to combustion of these wastes is attractive in reason of their high calorific value. This study is focalized in the analysis of a pilot plant to process solid wastes (biomass) of footwear industries and using of its thermal capacity to generate electrical energy. The pilot unit is basically formed of one combined gasifier-combustor and one air pollution control system. The analysis of gasifier operation is fundamental to improve the process performance, so that evaluated here. To this task, the mathematical modeling of gasification system was developed. However it is well-known that practical data (geometric measures, identification of intermediary compounds, etc.) are oftentimes available on high or low detailed levels to satisfactory process simulation. In this sense, two mathematical models are presented: one rigorous model and one simplified model based on the level of details and input data. The rigorous model takes into account the chemical kinetics and the involved transfer phenomena; on the other hand the simplified model is limited to thermochemical equilibrium of the system. The models were implemented in an equation-based simulator of generic processes, EMSO. After validation with data from literature, the models were applied for simulation of actual operating conditions of pilot plant and sensitivity analyses regarding to operating parameters. Both models compare reasonably well with experimental system, inside of limitations of each approach. This makes possible to predict the ideal operating conditions in order to reach the maximum efficiency of the pilot plant.