Um dos grandes desafios tecnológicos deste século é encontrar fontes alternativas de energia. A utilização de resíduos de couro (biomassa) para a geração de energia torna-se atraente em função do seu poder calorífico, bem como pelas características das cinzas geradas, que podem ser utilizadas em outros processos produtivos, entre eles, a produção de sulfato básico de cromo. A partir de uma parceria entre agências de fomento e empresas foi projetada e construída a planta piloto (350 kWtérmico) para processar resíduos de couro. A operação da planta piloto iniciou em agosto de 2003. Ao longo deste período foram tratados em torno de 200 toneladas de resíduo em mais de 2.500 h de operação. Os resíduos de couro gerados pela indústria calçadista são considerados perigosos devido à presença de cromo trivalente, oriundo do sal utilizado no curtimento das peles. No Brasil a maior parte destes resíduos são dispostos em aterros, sendo que somente 3% são reciclados. Em 2005 a produção brasileira de calçados, destinada ao mercado interno, foi de 755 milhões de pares, enquanto o setor produziu 212 milhões de pares para a exportação. O estado do Rio Grande do Sul, localizado na região sul do Brasil, concentra 40% da produção nacional de calçados, sendo responsável por 75% das exportações brasileiras de calçados. O setor calçadista Brasileiro gerou 166 mil toneladas de resíduos em 2005, sendo que, em torno de 50% são de produtos que possuem cromo. Em 2004 o Brasil foi responsável por 5 % da produção e de 2,5% das exportações mundiais de calçados. A gaseificação é um processo de conversão térmica para produzir, a partir de combustíveis fósseis, biomassa e resíduos, um gás combustível ou um gás de síntese para posterior utilização. No processo podem ser usados diferentes tipos de agentes de gaseificação, entre eles o ar, O2 e uma mistura ar-vapor de água. Atualmente existem em torno de 160 plantas de gaseificação operando no mundo e cerca de 35 em estágio de planejamento. Cerca de 22% das plantas em operação e 71% das plantas em fase de planejamento são para a produção de eletricidade. Além de eletricidade pode-se produzir hidrogênio, amônia, metanol, entre outros produtos nestas plantas. A gaseificação é um processo atrativo por diminuir a possibilidade de formação de PCDD/F devido às condições redutoras (subestequiométrica). Em gaseificadores cocorrente o conteúdo de alcatrão no gás combustível é reduzido, pois os produtos da pirólise são parcialmente oxidados na zona de reação. Pesquisas a respeito da gaseificação de diversos tipos de combustíveis vêm sendo desenvolvidas nos últimos anos, principalmente em relação a carvão, resíduos, e biomassa, porém são raros os estudos em relação à gaseificação de resíduos de couro. O objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho de uma planta piloto para o processamento de resíduos de couro. A planta piloto constitui-se basicamente de um reator de gaseificação, um reator de oxidação e um sistema de controle de poluição do ar. Neste trabalho foi feita a avaliação das emissões do gaseificador e a caracterização das cinzas e das emissões atmosféricas. Paralelamente foi realizada a avaliação da taxa de corrosão de diferentes materiais metálicos em contato com o gás efluente da planta piloto. / One of the great technological challenges of this century is to identify alternative energy sources. The utilization of leather wastes (biomass) to generate energy becomes interesting due to its heating value, as well as for the characteristics of the ash generated, which could be used in other processes such as the production of basic chromium sulfate. Resulting from a partnership between research agencies and private businesses, a semi-pilot unit (350 kWth) was designed and built to process leather wastes. The operation of this semi-pilot unit started in August, 2003. During this period, approximately 200 tons of wastes were treated in over 2,500 h of processing. The leather wastes generated by the footwear industry are considered dangerous due to the presence of trivalent chromium, derived from the salt utilized to tan the hides. In Brazil, the majority of these wastes are disposed of in landfills and only about 3% are recycled. In 2005, the Brazilian production of footwear for the domestic market was 755 million pairs, while 212 million pairs were produced for export. The state of Rio Grande do Sul, located in Brazil’s southern region, concentrates 40% of the country’s footwear production, and is responsible for 75% of its footwear exports. The Brazilian footwear sector generated 166 thousand tons of wastes in 2005, of which nearly 50% are products that contain chromium. In 2004, Brazil was responsible for 5% of the world’s footwear production and for 2.5% of its footwear exports. Gasification is a thermal conversion process to produce, from fossil fuels, biomass and wastes, a combustible gas or a synthesis gas for subsequent utilization. In the process, several different types of gasification agents may be utilized, among these are air, O2 and air/steam. There are currently approximately 160 gasification plants in operation in the world, and another 35 are being planned. Approximately 22% of the operating plants and 71% of those being planned are for the production of electricity. Aside from electricity, it is possible to produce in these plants hydrogen, ammonia, syngas and methanol, among other products. The gasification is an attractive process for reducing the possibility of the formation of PCDD/F due to the reducing conditions (substequiometric). In downdraft gasifiers, the tar content in the combustible gas is reduced by a factor of nearly 100, because the pyrolysis products are partially oxidized in the hearth zone. Researches on the gasification of several types of fuels have been conducted in recent years, mostly related to coal, wastes and biomass. However, there are rarely any studies related to leather wastes gasification. The objective of this paper is to evaluate the performance of a semi-pilot unit for the processing of footwear leather wastes. The unit is basically composed of a downdraft gasifier, an oxidation reactor and an air pollution control system. In this work the gasifier’s emissions were evaluated and the ash and the flue gas were characterized. Besides was evaluated the oxidation rate of different metallic materials in contact with the flue gas of the pilot plant.

O couro é um produto que tem uma crescente demanda mundial. O Brasil possui o maior rebanho comercial bovino do mundo, sendo um dos principais produtores e exportadores de couro a nível mundial. Assim, esse setor é um dos motores da economia do país. No estado do Rio Grande do Sul, essa indústria tem particular importância no desenvolvimento socioeconômico da região. No processo produtivo, a etapa de tingimento é importante para o acabamento do produto, empregando-se uma variedade de corantes para conferir cor uniforme e tonalidade de interesse aos artigos. No entanto, apenas uma porcentagem do corante fixa-se no couro, e uma quantidade residual fica no efluente. Nos ecossistemas, os corantes podem virar uma ameaça para o meio ambiente e a saúde humana. Os tratamentos físicos e químicos usuais desses efluentes são muitas vezes caros e complexos e têm limitações para o tratamento de certos compostos que, algumas vezes, não são totalmente removidos. Isso pode gerar problemas ambientais posteriores. No presente estudo, foi avaliado o potencial de fungos de podridão branca coletados na cidade de Santa Cruz do Sul, RS, para descolorir corantes para couro. O isolado SC10, caracterizado morfologicamente dentro do gênero Trametes, demonstrou a sua capacidade para produzir enzimas ligninolíticas extracelulares e para descolorir quatro corantes em meio sólido. Numa avaliação secundária em meio de cultura líquido, o isolado removeu 96,07 ± 0,56%, 90,96 ± 0,49%, 83,90 ± 0,57% e 95,88 ± 0,61% dos corantes Azul 161, Marrom 414, Preto 210 e Vermelho 357, respectivamente. Ensaios adicionais com o corante Vermelho 357, realizados para elucidar os mecanismos de descoloração, mostraram níveis notáveis de lacase durante o tratamento (2327,4 ± 144,0 UL-1), o que sugere o envolvimento dessa enzima na remoção do corante. Contudo, o mecanismo de biossorção também esteve associado à descoloração. Avaliações do efeito das condições operacionais mediante métodos monovariáveis demonstraram que os melhores rendimentos de descoloração obtiveram-se com maior agitação, 150-200 rpm, menor concentração de corante, 100-300 mg L-1, e na faixa de temperatura entre 25 a 30 Cº. O pH ideal esteve na faixa de 4,5 a 5,5, entretanto, um pH alcalino não influenciou nos rendimentos de descoloração. O uso de um planejamento experimental Delineamento Composto Central Rotacional e a aplicação da Metodologia de Superfície de Resposta, confirmaram os efeitos significativos da temperatura, da agitação e da concentração inicial de corante. A aplicação do ponto ótimo (25 °C, 100 mgL-1 de corante, pH 4,5 e 200 rpm) permitiu atingir 96,58 ± 0,61% de descoloração e 2549,63 ± 61,49 UL-1 de atividade lacase. Finalmente, o isolado SC10 foi identificado como Trametes villosa, mediante uma análise molecular da região ITS1-5.8S-ITS2. Esse fungo é considerado um bom candidato para o tratamento de águas residuais poluídas com corantes e banhos de tingimento da indústria coureira. / Leather is a product with growing global demand. Brazil has the largest herd in the world and is one of the leading manufacturers and exporters of leather in the world. So this sector is an economic engine for this country. In State of Rio Grande do Sul, this industry has particular importance in the socioeconomic development of the region. Dyeing is an important step in leather manufacture process, in which different classes of dyes are used to provide a uniform color and a variety of hues in the product. However, many dyes suffer from incomplete exhaustion and a portion does not get fixed to the leather and is discharged with the effluent, which can become a threat to the environment and human health. Dye-containing wastewater is regularly treated by chemical and physical-chemical treatment processes but, due to the low biodegradability of dyes, these systems are usually complex, increase costs and/or present limited applicability. Sometimes, the dyes are not totally removed or degraded, which can lead to further environmental problems. Hence in the present study, an attempt has been made to assess the potential of native white-rot fungi, collected in Santa Cruz do Sul – RS, to decolorize tannery dyes. An isolate, strain SC10, was identified as a member of genus Trametes based on the morphological characteristics. In a first screening, this strain showed their ability to produce extracellular ligninolytic enzymes and decolorize four leather dyes in solid medium. In a secondary screening in liquid culture, the isolated removed 96.07 ± 0.56%, 90.96 ± 0.49%, 83.90 ± 0.57% and 95.88 ± 0.61% of Acid Blue 161, Acid Brown 414, Acid Black 210 and Acid Red 357, respectively. Additional tests with Acid Red 357, conducted in order to elucidate the mechanism involved in the dye decolorization process, showed remarkable levels of laccase activity (2327.4 ± 144.0 UL-1), suggesting the involvement of this enzyme on dye removal. However, the mechanism of biosorption was also associated with the decolorization process. Assessments of the effects of operating conditions, by single-variable method, indicated that the higher decolorization was reached with initial dye concentration at 100-300 mgL-1, pH at 4.0-5.0, temperature at 25-30 °C and agitation speed at 150-200 rpm. These, except initial pH, were all found to be important from dye removal. Actually, alkaline pH values did not affect the decolorization. Additionally, these operational factors were studied and optimized by using a Central Composite Design (CCD) and Response Surface Methodology (RSM). The maximum decolorization of 96,58 ± 0,61% and laccase activity of 2549,63 ± 61,49 UL-1 were obtained at optimum conditions: concentrations initial of dye 100 mgL-1, pH 4,5, temperature 25 °C and agitation 200 rpm. Further, the SC10 strain was identified as Trametes villosa based on ITS2-ITS1-5.8S rDNA gene sequence analysis. This fungus is considered a good candidate for the treatment of dye polluted wastewater from leather industry.

A transformação da pele animal em couro é uma atividade bastante antiga e que gera uma grande quantidade de resíduos, líquidos e sólidos, com alto potencial poluidor devido à presença de cromo. Parte considerável dos resíduos gerados pelos curtumes se constitui de serragem de rebaixamento; resíduo este gerado na etapa de ajuste de espessura da pele curtida, cromado e potencialmente agressivo ao meio ambiente. Com o objetivo de se determinar alternativas para descromagem da serragem de rebaixamento, foram avaliadas duas rotas: uma através de hidrólise enzimática, visando determinar as melhores condições para redução da quantidade de resíduo e reaproveitamento da proteína e do cromo presentes na serragem; e outra através de remoção biológica do cromo presente na serragem de rebaixamento, utilizando-se a espécie bacteriana gram-negativa e aeróbia Pseudomonas aeruginosa, espécie esta já utilizada na remoção de cromo de solos e águas contaminadas. No estudo de hidrólise enzimática, foram testadas as condições ótimas de temperatura, tempo de operação, pH e concentração. Foi constatado que, com a enzima utilizada e nas condições ótimas, obtém-se uma redução de 73,0% em média na massa de resíduo em uma torta rica em cromo e um líquido protéico. Segundo estudos anteriores, o cromo pode ser recuperado como sal (re)curtente e o líquido pode ser utilizado como fertilizante ou no recurtimento de couros. Já na etapa de remoção do cromo da serragem de rebaixamento pela ação bacteriana foram testadas condições variadas de incubação da bactéria com a serragem, dentre as quais: pH, adição de sacarose e período de incubação visando à segregação do metal. Constatou-se que as melhores condições de processo são as de pH original da serragem (ácido) com adição de fonte de carbono para o maior desenvolvimento bacteriano. Obteve-se uma fase líquida com baixa concentração de cromo e uma torta com redução de até 57% do cromo inicial presente na serragem. Estudos posteriores para otimização da ação de P. aeruginosa sobre a serragem de rebaixamento, visando a maior remoção do cromo contido neste resíduo, além de opções para a disposição dos subprodutos deste processo, em especial do lodo biológico, são necessários. / The transformation of animal skin into leather is a long time known activity. This activity generates a large amount of residues, liquids and solids, with high polluting potential due to chromium presence. Considerable part of the residues generated by tanneries is the chromed leather shaving; this residue is generated in the thickness adjustment of tanned hides. This chromed residue is potentially aggressive to the environment. In order to establish routes for dechroming the shaving, two routes had been evaluated: one through enzymatic hydrolysis, aiming to determine the best conditions for mass (and volume) reduction and the reuse the protein residues and the chromium cake; and another one through biological removal of the chromium, using a gram-negative aerobic bacterial species Pseudomonas aeruginosa, species which is already used in the chromium removal of soil and contaminated waters. In the study of enzymatic hydrolysis the best conditions of temperature, running time, pH and concentration had been tested. The obtained results evidenced that, using the selected enzyme in the previously determinated excellent conditions, it's possible to obtain an average reduction of,73,0% in the residue's mass in a chromium concentrate cake and a chromium free protein liquid. According to previous studies, the chromium can be recovered as (re)tanning salt and the liquid can be used as fertilizer or in the retanning of leathers. In the study of chromium removal from the chromed sawdust via Pseudomonas aeruginosa, varied incubation conditions of the bacterium and leather shaving had been tested, as pH, addition of sacarose (sucrose) and period of incubation for the metal segregation. It was evidenced that the best conditions for this process are taken in the original shaving (acid) pH with addition of carbon source for larger bacterial development. A liquid phase with low chromium concentration and a cake with reduction of even 57% of initial chromium in the shaving were obtained. Subsequent studies for the optimization of the action of P. aeruginosa on the chromium removal from the sawdust, aiming this residue's chromium removal. In addition, options for the disposal of byproducts of this process, especially for the biological mud has to be carried on.

Na etapa de tingimento do couro em curtumes, é necessário fazer a aplicação de corantes para obter uniforme e intensa coloração da superfície e, muitas vezes, para que a textura fibrosa do couro seja tingida em profundidade. Esta etapa do processamento do couro pode resultar em efluentes coloridos. A presença de corantes dificulta o tratamento de efluentes através de métodos convencionais e sua reutilização no processo produtivo, pois causaria o tingimento de uma nova partida com cor indesejada. A adsorção é uma operação de tratamento avançada utilizada para aumentar a qualidade final ou viabilizar o reuso de efluentes. Uma de suas maiores vantagens é a possibilidade de uso de materiais de baixo custo no tratamento de efluentes. Neste estudo, resíduos sólidos de curtumes, farelos de couro curtido ao cromo, foram utilizados como adsorvente para tratar um efluente contendo o corante Vermelho Ácido 357 gerado na operação de acabamento molhado, que foi realizada em um fulão em escala piloto. Todos os experimentos de adsorção foram realizados em fulões em escala laboratorial para simular as condições dos curtumes e para facilitar a futura reprodução deste método no curtume. Para otimizar os parâmetros da adsorção foi feita uma otimização multi-resposta. Inicialmente foi utilizado um planejamento fatorial Plackett–Burman para eliminar alguns fatores dos sete importantes parâmetros selecionados: concentração de adsorvente, pH, temperatura, concentração de corante, velocidade de rotação, tempo e diâmetro de partícula. Com este procedimento de triagem, quatro importantes fatores, que tiveram efeito significativo na adsorção, foram selecionados para o próximo passo: concentração de adsorvente, pH, concentração de corante e velocidade de rotação. Posteriormente, foi utilizada uma metodologia de superfície de resposta (MSR) com delineamento composto central rotacional (DCCR). Com base nesses resultados utilizou-se a função desirability para alcançar as condições ótimas de operação e para determinar a capacidade máxima de adsorção no equilíbrio (qe) e a remoção de corante (R). As respostas otimizadas encontradas foram R = 87,37% e qe = 24,74 mg·g-1, nas condições de pH de 2,3; concentração de adsorvente de 12,34 g·L-1; concentração de corante de 131,25 mg·L-1 e velocidade de rotação de 27,5 rpm. / In the leather dyeing step in tanneries, it is necessary to make the application of dyes to obtain uniform and intense color in the surface and often till the fibrous texture of leather is deeply colored. This stage of leather processing results in colored wastewaters. The presence of dyes complicates the treatment of effluents by conventional methods and their reuse in the production process, as it would cause the dyeing of new batch with unwanted color. Adsorption is an advanced treatment operation that is used to increase the final quality or to enable the reuse of wastewater. One of its biggest advantages is the possibility of using low cost materials in wastewater treatment. In this study, solid waste from tanneries, i.e., chromium-tanned leather shaving waste, was used as the adsorbent to treat effluents containing Acid Red 357 dye generated through a wet end process, carried out in a pilot-scale tannery drum. All the adsorption trials were conducted in laboratory-scale tannery drums to simulate the tannery conditions and to facilitate the future industrial reproduction of this method. Multiresponse optimization was used to optimize the adsorption parameters. Plackett–Burman factorial design was used to initially eliminate some factors from the seven selected important parameters: adsorbent concentration, pH, temperature, dye concentration, rotation speed, time, and particle size. Using this screening procedure, four important factors, which had significant effects on the adsorption, were selected for the next step: adsorbent concentration, pH, dye concentration, and rotation speed. Thereafter, a central composite rotatable design (CCRD) experiment was performed as response surface methodology (RSM) with desirability functions to achieve the optimal conditions, and to determine the maximum adsorption capacity at equilibrium (qe) and dye removal (R). The optimized responses were determined to be R = 87.37% and qe = 24.74 mg·g-1, in the following conditions: pH of 2.3, adsorption concentration of 12.34 g·L-1, dye concentration of 131.25 mg·L-1, and rotation speed of 27.5 rpm.

Na gestão dos resíduos sólidos prioriza-se o emprego de técnicas capazes valorizarem os resíduos. Dentre as tecnologias para recuperação energética de resíduos (waste-to-energy), a gaseificação com posterior combustão dos gases vem sendo investigada para o tratamento térmico de resíduos de couro curtidos com sais de cromo, que possibilita a reciclagem do cromo contido nas cinzas. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo geral de contribuir com a qualificação, valorização e viabilização do emprego desta tecnologia. Foram realizados testes experimentais de gaseificação de aparas de couro acabadas curtidas ao cromo (resíduos perigosos da indústria calçadista) em um reator piloto de leito fixo, atmosférico, co-corrente. Os resultados possibilitaram uma caracterização completa das operações, servindo de base para o planejamento de formas para o aproveitamento energético. Foram determinadas as concentrações de material particulado (MP), alcatrão e gases leves, bem como os parâmetros característicos de reatores de gaseificação (produtividade de gás, conversão de carbono, poder calorífico inferior, eficiência de gás frio, eficiência de gás quente e potência térmica do gás e do reator), sob a influência de diferentes razões de equivalência de ar. A caracterização do MP oriundo do gaseificador mostrou que 90% das partículas possuem tamanhos menores que 10 μm, com elevadas concentrações de carbono (68,67%) e cloro (8,27%). Foram obtidos valores do poder calorífico inferior do gás ente 0,69e 5,96 MJ/Nm3, correspondendo a eficiências de gás frio de 23 até 55%. A partir dos resultados experimentais obtidos no gaseificador piloto, foram investigadas, através de simulações, as condições operacionais adequadas ao reator de combustão da planta piloto, visando controlar a emissão de poluentes atmosféricos através da adição de combustível auxiliar (GLP). As condições adequadas de temperatura, tempo de residência e turbulência (os três T’s da combustão) para prevenir a formação de dioxinas e furanos foram atingidas com alimentações de no máximo 0,3 kg de GLP/kg de resíduo. O gás efluente do reator de combustão nestas condições, possui potência térmica de até 365 kWth. Foram ainda analisadas as condições necessárias ao emprego do gás proveniente do gaseificador em turbinas e motores de combustão interna, tendo como principais limitantes as concentrações de alcatrão e de MP. Para tanto, foi investigada a filtração de MP em um filtro granular de fluxo cruzado com leito móvel intermitente, com a utilização de ar em condições ambiente. Obtiveram-se eficiências totais de remoção na faixa entre 82,0 e 99,8%, em diversas condições experimentais. Com base em uma descrição macroscópica do sistema, foram determinados modelos para a queda de pressão média relativa e o coeficiente de filtro médio relativo em função do depósito específico. Foi proposta com sucesso uma estratégia para a simulação das situações de renovação parcial do material granular do filtro. Os resultados experimentais obtidos no gaseificador piloto foram utilizados para simular a operação do filtro granular em elevadas temperaturas. Foi possível obter uma operação de 120 h sem saturação do material granular, com 12 renovações parciais do material granular, na qual as concentrações de MP e alcatrão obtidas na saída permitem a utilização do gás em motores de combustão interna e turbinas. Neste trabalho foi ainda proposta a utilização das cinzas oriundas do processo de gaseificação dos resíduos (com alto teor de cromo) como matéria-prima para a produção de ligas ferro-cromo de baixo teor de carbono (Fe-Cr-LC). A redução aluminotérmica foi investigada através de um planejamento fatorial completo 24, a partir do qual um modelo de superfície de resposta foi validado e o processo foi otimizado, resultando em: conversão de cromo de 76,8 ± 12,3% e margem bruta de lucro de 1,65 ± 0,52 USD/(kg de cinzas). A qualidade da liga obtida em alguns experimentos foi investigada: o principal problema foram os níveis de P e S. A partir disto, foi investigado um método para desfosforação seletiva da cinza através lixiviação com solução de ácido sulfúrico. A investigação foi conduzida com um planejamento composto central de face centrada para ajuste de um modelo linear de segunda ordem, cujas condições ótimas (remoções de 99,2 ± 2,5% do fósforo, com pequenas perdas de cromo) mostraram-se suficientes para obtenção de Fe-Cr-LC com teores adequados de P. Assim, foi possível elaborar um processo para a reciclagem do cromo proveniente das cinzas do gaseificador, que consiste em duas etapas gerais: preparação/purificação das cinzas e redução aluminotérmica do Cr2O3. / In the management of the solid waste, the priority is the use of techniques that could add value to the waste. Among the waste-to-energy technologies, the gasification with subsequent combustion of the gasses has been investigated for the thermal treatment of leather waste tanned with chromium salts, which also allows the recycling of chromium contained in the ashes. This work was developed with the overall objective of contributing to the qualification, valorization and feasibility of using this technology. There were performed experimental runs for gasification of finished leather shavings tanned with chromium (hazardous waste from footwear industry) in an atmospheric, co-current, fixed-bed pilot reactor. The results allowed a complete characterization of the operations, serving as the basis for energy recuperation planning. There were determined the concentrations of particulate matter (PM), tar and light gasses, as well as the characteristic parameters of gasification reactors (gas yield, carbon conversion, net calorific value, cold gas efficiency, efficiency of hot gas, thermal power of the gas and thermal power of the reactor) under different air equivalence ratios. The characterization of the PM from the gasifier shows that 90% of the particles are smaller than 10 μm and contains high concentration of carbon (68.67%) and chlorine (8.27%). There were obtained lower heating values of the gas in the range from 0.69 to 5.96 MJ/Nm3, bs, that corresponds to cold gas efficiencies of 23 to 55%. From the experimental results obtained in the pilot gasifier (through simulations), the appropriate operating conditions for an efficient combustion in the pilot plant reactor were investigated in order to prevent the emission of atmospheric pollutants by adding auxiliary fuel (LPG). Appropriate temperature, residence time and turbulence conditions – to prevent the formation of dioxins and furans – were obtained with a maximum feed of 0,3 kg of LPG/kg of waste. The effluent gas from the combustion reactor, under these conditions, has a thermal power up to 365 kWth. Also, the requisites to the use of gas from the gasifier to feed a turbine and an internal combustion engine were analyzed. The main limiting factors are the tar and PM concentrations. Thus, the filtration of PM was investigated using a cross-flow intermittent moving granular bed filter with air at ambient conditions. Total removal efficiencies in the range between 82.0 and 99.8% were obtained. Based on a macroscopic description of the system, models were determined for the average relative pressure drop and for the relative filter coefficient in function of the average mass specific deposit. It was successfully proposed a strategy for the simulation of different situations of partial replacement of the granular filter material. The experimental results obtained in the pilot gasifier were used to simulate the operation of the granular filter at hight temperatures. It was possible to obtain an operation for 120 h without saturation of the granular material, with 12 partial renewals of the granular material in which the MP and tar concentrations allowed to use of gas in internal combustion engines and turbines. In this work, it was also proposed the use of the ashes from the gasification of footwear leather waste (with high chromium content) as feedstock for the production of ferroalloys - low carbon ferrochromium alloy (Fe-Cr-LC). The Aluminothermic reduction was investigated using a 24 full factorial design, from which a model of response surface has been validated and the process was optimized, resulting in: chrome conversion of 76.8 ± 12.3% and gross margin of 1.65 ± 0.52 USD/(kg of ash). The quality of the obtained alloy was investigated in some experiments: the main problem was the concentration of P and S. From this, it was investigated a method for the selective dephosphorization by leaching the ash with sulfuric acid. The investigation was conducted with a face-centered central composite design to fit a linear second-order model. Under the optimum conditions, 99.2 ± 2.5% of phosphorus was removed with small chromium loss. This value is sufficient to obtain Fe-Cr-LC with suitable phosphorus contents. From these investigations it was possible to develop a process for recycling chromium from the ashes of the gasifier, which consists of two general steps: preparation/purification of ashes and aluminothermic reduction of Cr2O3.

Este trabalho teve como objetivo principal investigar o processo de imobilização do íon cromo, oriundo da cinza de incineração da serragem de couro curtido ao cromo (CSC), em corpos cerâmicos vitrificados. Para tanto, foram desenvolvidas formulações com adição de vidro sodocálcico a CSC, que foram submetidas a diferentes temperaturas de queima. Para o aprofundamento da investigação dos fenômenos atuantes no processo de imobilização do íon cromo, foram formuladas massas cerâmicas com a adição de óxidos puros de Na2O, TiO2, MgO e CaO, à composição CSC e vidro sodo-cálcido. As massas cerâmicas foram conformadas por prensagem uni-axial de duplo efeito e queimadas em forno elétrico tipo mufla, nas temperaturas de 750, 800, 950 e 1000ºC. Posteriormente, foram caracterizadas quanto às propriedades físicas e composição mineralógica, bem como, avaliadas quanto à imobilização do cromo através de ensaios de lixiviação, segundo a Norma NBR 10.005. O controle de fases formadas resultante do processamento cerâmico foi investigado com o auxílio de difração de raios X e mapeamento por microssonda EDS. Os resultados obtidos indicam que é possível obter a imobilização do íon cromo da CSC, de acordo com o limite máximo estabelecido pela NBR 10.004 (5mg/L), utilizando vidro e agentes de vitrificação/densificação, como o óxido de titânio e óxido de magnésio. Quanto mais elevada a temperatura de queima, mais efetiva foi a imobilização de cromo nos corpos cerâmicos investigados. O aumento da temperatura de queima diminui a porosidade aberta, via formação de fase vítrea, levando desse modo a uma diminuição da lixiviação do cromo. No entanto, a adição somente de vidro a CSC aumentou a lixiviação do cromo dos corpos cerâmicos, embora sempre menor para temperaturas de queima crescentes. Deve-se isso, ao aumento de fases lixiviáveis, como cromatos de sódio, a partir da reação do sódio, do vidro sodo-cálcico e do cromo da CSC. Os corpos cerâmicos que apresentaram a fase cromato de sódio, apresentaram deficiente imobilização do íon cromo, em todas as formulações investigadas.

Submitted by Felipe Lapenda (felipe.lapenda@ufpe.br) on 2015-03-10T14:52:29Z No. of bitstreams: 2 TESE Alex Silva de Moura.pdf: 1567889 bytes, checksum: dbd249df239f3931b5e923b4656d83e5 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T14:52:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Alex Silva de Moura.pdf: 1567889 bytes, checksum: dbd249df239f3931b5e923b4656d83e5 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-08-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Foi na tentativa de melhor compreender as dinâmicas de outros produtos na complexa capitania de Pernambuco que este trabalho se propôs a aprofundar questões sobre o beneficiamento, produção e o comércio dos couros. O objetivo desta investigação foi identificar os principais comerciantes de couro do Recife, suas estratégias de atuação e as rotas de circulação desta mercadoria na capitania de Pernambuco. Com a finalidade de demonstrar a importância do beneficiamento coureiro para o comércio e como indicativo da complexa dinâmica mercantil colonial. Vimos como, progressivamente, ao longo da primeira metade do século XVIII, essa atividade na Capitania de Pernambuco foi se fortalecendo. Os comerciantes, envolvidos no beneficiamento coureiro, buscaram controlar o contrato do subsídio das carnes para potencializar a produção de seus curtumes. Igualmente utilizaram-se do privilégio de construção de fábricas de atanados. Por meio da ocupação de espaços de poder, como as câmaras de vereadores, foi possível obliterar a ação de grupos rivais e controlar o comércio dos couros na Capitania de Pernambuco. O envolvimento no beneficiamento coureiro serviu como alternativa de inversão lucrativa dos capitais auferidos na capitania de Pernambuco. Para descrever a organização do beneficiamento coureiro, quantificação da produção e comércio do couro utilizamos os documentos avulsos do Arquivo Histórico Ultramarino, os códices do Arquivo Histórico Ultramarino, a coleção do Conde dos Arcos, Documentos Históricos da Biblioteca Nacional relativos a Pernambuco e os Anais Pernambucano de Pereira da Costa. Metodologicamente, este trabalho se insere na linha de análise de trajetórias. Foram escolhidos indivíduos como exemplos para descrever o perfil do universo de curtidores.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7364_1.pdf: 1857118 bytes, checksum: 6dc7dcbc746a732cbb24e3d0f8de802b (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / O fenômeno da Globalização tem como característica básica a criação de mercados regionais e internacionais. Apoiado no progresso tecnológico, surge um novo Paradigma econômico que imprime um outro perfil às empresas e ao desenvolvimento regional. Este trabalho tem como finalidade realizar uma análise das características do arranjo produtivo de couro e calçados do município de Campina Grande no estado da Paraíba. O objetivo fundamental é formular um diagnóstico sobre a sua competitividade. Os conceitos teóricos que dão suporte a este estudo estão associados à Teoria de Michael Porter (1993), descrita no seu livro Vantagem Competitiva das Nações . O objeto em estudo é o arranjo produtivo da indústria de calçados daquele município, conforme citado, e os agentes externos (atributos), que exercem influência sobre o seu desempenho. No desenvolvimento da análise é utilizado o modelo do Diamante de Porter (op. cit.). Através desse Instrumento, são analisados cada um dos atores: o arranjo produtivo e os Atributos que determinam o seu desempenho. A raiz ou causas de um estudo dessa natureza fundamenta-se na discussão de ordem macro-econômica: como promover o desenvolvimento de regiões periféricas? . Nesse sentido, a proposta de Cluster surge como a alternativa mais eficiente. Após uma análise detalhada das condições do Arranjo Produtivo em Campina Grande, observa-se que as empresas locais, dificilmente, alcançarão um crescimento satisfatório sem o apóio dos Governos ou Instituições Privadas. Atualmente, são várias as Instituições que, através de Programas ou Projetos, trabalham no apoio ao desenvolvimento do arranjo produtivo de couro e calçados campinense. Através dessa pesquisa, chegou-se à conclusão de que aquele arranjo detém, potencialmente, as pré-condições básicas para a constituição de um Cluster. No entanto, os agentes que estão empenhados no trabalho de implementação dos Planejamentos para o arranjo, precisam operar de forma sistêmica e integrada nos objetivos comuns, para garantir a eficiência e eficácia dos resultados

Na gestão dos resíduos sólidos prioriza-se o emprego de técnicas capazes valorizarem os resíduos. Dentre as tecnologias para recuperação energética de resíduos (waste-to-energy), a gaseificação com posterior combustão dos gases vem sendo investigada para o tratamento térmico de resíduos de couro curtidos com sais de cromo, que possibilita a reciclagem do cromo contido nas cinzas. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo geral de contribuir com a qualificação, valorização e viabilização do emprego desta tecnologia. Foram realizados testes experimentais de gaseificação de aparas de couro acabadas curtidas ao cromo (resíduos perigosos da indústria calçadista) em um reator piloto de leito fixo, atmosférico, co-corrente. Os resultados possibilitaram uma caracterização completa das operações, servindo de base para o planejamento de formas para o aproveitamento energético. Foram determinadas as concentrações de material particulado (MP), alcatrão e gases leves, bem como os parâmetros característicos de reatores de gaseificação (produtividade de gás, conversão de carbono, poder calorífico inferior, eficiência de gás frio, eficiência de gás quente e potência térmica do gás e do reator), sob a influência de diferentes razões de equivalência de ar. A caracterização do MP oriundo do gaseificador mostrou que 90% das partículas possuem tamanhos menores que 10 μm, com elevadas concentrações de carbono (68,67%) e cloro (8,27%). Foram obtidos valores do poder calorífico inferior do gás ente 0,69e 5,96 MJ/Nm3, correspondendo a eficiências de gás frio de 23 até 55%. A partir dos resultados experimentais obtidos no gaseificador piloto, foram investigadas, através de simulações, as condições operacionais adequadas ao reator de combustão da planta piloto, visando controlar a emissão de poluentes atmosféricos através da adição de combustível auxiliar (GLP). As condições adequadas de temperatura, tempo de residência e turbulência (os três T’s da combustão) para prevenir a formação de dioxinas e furanos foram atingidas com alimentações de no máximo 0,3 kg de GLP/kg de resíduo. O gás efluente do reator de combustão nestas condições, possui potência térmica de até 365 kWth. Foram ainda analisadas as condições necessárias ao emprego do gás proveniente do gaseificador em turbinas e motores de combustão interna, tendo como principais limitantes as concentrações de alcatrão e de MP. Para tanto, foi investigada a filtração de MP em um filtro granular de fluxo cruzado com leito móvel intermitente, com a utilização de ar em condições ambiente. Obtiveram-se eficiências totais de remoção na faixa entre 82,0 e 99,8%, em diversas condições experimentais. Com base em uma descrição macroscópica do sistema, foram determinados modelos para a queda de pressão média relativa e o coeficiente de filtro médio relativo em função do depósito específico. Foi proposta com sucesso uma estratégia para a simulação das situações de renovação parcial do material granular do filtro. Os resultados experimentais obtidos no gaseificador piloto foram utilizados para simular a operação do filtro granular em elevadas temperaturas. Foi possível obter uma operação de 120 h sem saturação do material granular, com 12 renovações parciais do material granular, na qual as concentrações de MP e alcatrão obtidas na saída permitem a utilização do gás em motores de combustão interna e turbinas. Neste trabalho foi ainda proposta a utilização das cinzas oriundas do processo de gaseificação dos resíduos (com alto teor de cromo) como matéria-prima para a produção de ligas ferro-cromo de baixo teor de carbono (Fe-Cr-LC). A redução aluminotérmica foi investigada através de um planejamento fatorial completo 24, a partir do qual um modelo de superfície de resposta foi validado e o processo foi otimizado, resultando em: conversão de cromo de 76,8 ± 12,3% e margem bruta de lucro de 1,65 ± 0,52 USD/(kg de cinzas). A qualidade da liga obtida em alguns experimentos foi investigada: o principal problema foram os níveis de P e S. A partir disto, foi investigado um método para desfosforação seletiva da cinza através lixiviação com solução de ácido sulfúrico. A investigação foi conduzida com um planejamento composto central de face centrada para ajuste de um modelo linear de segunda ordem, cujas condições ótimas (remoções de 99,2 ± 2,5% do fósforo, com pequenas perdas de cromo) mostraram-se suficientes para obtenção de Fe-Cr-LC com teores adequados de P. Assim, foi possível elaborar um processo para a reciclagem do cromo proveniente das cinzas do gaseificador, que consiste em duas etapas gerais: preparação/purificação das cinzas e redução aluminotérmica do Cr2O3. / In the management of the solid waste, the priority is the use of techniques that could add value to the waste. Among the waste-to-energy technologies, the gasification with subsequent combustion of the gasses has been investigated for the thermal treatment of leather waste tanned with chromium salts, which also allows the recycling of chromium contained in the ashes. This work was developed with the overall objective of contributing to the qualification, valorization and feasibility of using this technology. There were performed experimental runs for gasification of finished leather shavings tanned with chromium (hazardous waste from footwear industry) in an atmospheric, co-current, fixed-bed pilot reactor. The results allowed a complete characterization of the operations, serving as the basis for energy recuperation planning. There were determined the concentrations of particulate matter (PM), tar and light gasses, as well as the characteristic parameters of gasification reactors (gas yield, carbon conversion, net calorific value, cold gas efficiency, efficiency of hot gas, thermal power of the gas and thermal power of the reactor) under different air equivalence ratios. The characterization of the PM from the gasifier shows that 90% of the particles are smaller than 10 μm and contains high concentration of carbon (68.67%) and chlorine (8.27%). There were obtained lower heating values of the gas in the range from 0.69 to 5.96 MJ/Nm3, bs, that corresponds to cold gas efficiencies of 23 to 55%. From the experimental results obtained in the pilot gasifier (through simulations), the appropriate operating conditions for an efficient combustion in the pilot plant reactor were investigated in order to prevent the emission of atmospheric pollutants by adding auxiliary fuel (LPG). Appropriate temperature, residence time and turbulence conditions – to prevent the formation of dioxins and furans – were obtained with a maximum feed of 0,3 kg of LPG/kg of waste. The effluent gas from the combustion reactor, under these conditions, has a thermal power up to 365 kWth. Also, the requisites to the use of gas from the gasifier to feed a turbine and an internal combustion engine were analyzed. The main limiting factors are the tar and PM concentrations. Thus, the filtration of PM was investigated using a cross-flow intermittent moving granular bed filter with air at ambient conditions. Total removal efficiencies in the range between 82.0 and 99.8% were obtained. Based on a macroscopic description of the system, models were determined for the average relative pressure drop and for the relative filter coefficient in function of the average mass specific deposit. It was successfully proposed a strategy for the simulation of different situations of partial replacement of the granular filter material. The experimental results obtained in the pilot gasifier were used to simulate the operation of the granular filter at hight temperatures. It was possible to obtain an operation for 120 h without saturation of the granular material, with 12 partial renewals of the granular material in which the MP and tar concentrations allowed to use of gas in internal combustion engines and turbines. In this work, it was also proposed the use of the ashes from the gasification of footwear leather waste (with high chromium content) as feedstock for the production of ferroalloys - low carbon ferrochromium alloy (Fe-Cr-LC). The Aluminothermic reduction was investigated using a 24 full factorial design, from which a model of response surface has been validated and the process was optimized, resulting in: chrome conversion of 76.8 ± 12.3% and gross margin of 1.65 ± 0.52 USD/(kg of ash). The quality of the obtained alloy was investigated in some experiments: the main problem was the concentration of P and S. From this, it was investigated a method for the selective dephosphorization by leaching the ash with sulfuric acid. The investigation was conducted with a face-centered central composite design to fit a linear second-order model. Under the optimum conditions, 99.2 ± 2.5% of phosphorus was removed with small chromium loss. This value is sufficient to obtain Fe-Cr-LC with suitable phosphorus contents. From these investigations it was possible to develop a process for recycling chromium from the ashes of the gasifier, which consists of two general steps: preparation/purification of ashes and aluminothermic reduction of Cr2O3.

A procura por tecnologias que minimizem o consumo de água e o potencial poluidor da indústria do couro tem aumentado. O uso de enzimas em diversas etapas produtivas deste processo é uma alternativa cada vez mais comum, pois além de ser considerada tecnologia limpa, acelera o processo produtivo. O objetivo deste trabalho foi analisar o desempenho de oito enzimas comerciais (A1, B1, B2, B3, C1, C2, C3 e C4) fornecidas por três empresas do setor (A, B e C) em processos chamados coenzimáticos, com teores reduzidos de produtos químicos, nas etapas de remolho, depilação/caleiro e purga, por meio da comparação com processos tradicionais puramente químicos. Na etapa de remolho foi verificada a influência do tempo de processamento, tipo e concentração de enzima, sendo a pele analisada quanto ao teor de gorduras e matéria volátil e o banho analisado com relação à concentração de cloretos, sólidos totais, fixos e voláteis. Na etapa de depilação/caleiro foi estudada a influência do tempo, tipo e concentração de enzima, em comparação com dois processos químicos (tradicional e reduzido), sendo analisada a pele em diferentes tempos de processo (via análise de MEV). Na etapa de purga, o processo foi avaliado com relação ao tipo de enzima aplicada e ao tempo de processamento. Ao todo foram realizados 24 testes (12 de remolho, 6 de depilação/caleiro e 6 de purga) e em todos eles, além das análises citadas anteriormente, foram feitas análises de Carbono Orgânico Total (COT) e Proteína Solúvel (método de Lowry) nos banhos. Adicionalmente, foi determinada a atividade das enzimas A1, B3 e C3 frente ao colágeno e das enzimas A1, B3, C3 e B1 frente a lipídeos. Em geral, os resultados apontam que os processos coenzimáticos alcançam um maior potencial de remoção de matéria orgânica, quando comparado aos processos puramente químicos, destacando-se as enzimas C1 no remolho e B1 e B2 na depilação/caleiro. Na purga as enzimas apresentaram desempenho semelhante, destacando-se as enzimas B3 e C3. Os testes de determinação da atividade enzimática demonstraram que a enzima B3 não apresenta atividade frente ao colágeno, enquanto que as enzimas A1 e C3 possuem atividade frente a este substrato. Já para a atividade lipolítica, o maior desempenho foi verificado para a enzima A1. A utilização de enzimas em curtumes tem sua eficácia comprovada na etapa de purga, recentemente na depilação/caleiro e remolho também apresentou resultados positivos. / The search for technologies that minimize water consumption and pollution potential of the leather industry has increased. The use of enzymes in various productive stages of this process is a common alternative, since it is a clean technology and accelerates the process. The aim of this study was to analyze the performance of eight commercial enzyme (A1, B1, B2, B3, C1, C2, C3 and C4) provided by three companies in the sector (A, B and C) in processes appointed co-enzymatic, with reduced levels chemicals on the steps of soaking, dehairing/liming and bating, by comparison with the traditional purely chemical. In the stage of soaking was seen from the influence of processing time, type and enzyme’s concentration, being the skin analyzed for fat content and volatile matter and bath analyzed with respect to the concentration of chloride, total solids, fixed and volatile. In step dehairing/liming was studied the influence of time, type and enzyme’s concentration, compared with two chemical processes (traditional and reduced) and the skin was treated at different process times (by SEM analysis). In the bating step, the process was evaluated for the type of enzyme used and the processing time. Altogether 24 tests were performed (12 of soaking, 6 of dehairing/liming and 6 of bating) and all of them, besides the previously mentioned tests were analyzed for Total Organic Carbon (TOC) and Soluble Protein (Lowry method) in baths. Additionally, it was determined the activity of enzymes A1, B3 and C3 against the collagen and enzymes A1, B3, C3 and B1 front of lipids. In general, the results indicate that the co-enzymatic processes reach a greater potential for removal of organic matter when compared to purely chemical processes, especially the enzymes in the soaking C1, B1 and B2 in dehairing/liming. In bating, the enzymes showed similar performance, especially enzymes B3 and C3. Tests for determination of enzyme activity showed that the enzyme has no activity against B3 to collagen, while the A1 and C3 enzymes have activity against this substrate. As for the lipase activity, the greatest effects were observed for the enzyme A1. The use of enzymes in leather processing has proven effective in purging step recently in soaking and dehairing/liming also had positive results.