SOUSA, J. R. Produção de biossurfactantes a partir da glicerina obtida da produção de biodiesel. 94 f. 2008. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-28T18:05:47Z No. of bitstreams: 1 2008_dis_jrsousa.pdf: 884154 bytes, checksum: 7d4891674837b2ed16c374b5b2b14697 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-28T19:25:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_dis_jrsousa.pdf: 884154 bytes, checksum: 7d4891674837b2ed16c374b5b2b14697 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-28T19:25:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_dis_jrsousa.pdf: 884154 bytes, checksum: 7d4891674837b2ed16c374b5b2b14697 (MD5) Previous issue date: 2008-02-28 / The aim of this work was analysing the glycerine from castor oil transesterification as a source of carbon and nutrients to P. aeruginosa LAMI. Nutrients concentration and environmental conditions were studied using two complete factorial planning, with cellular growth, biosurfactant production and product surface active properties as response variables. The statistic analysis was done using the software Statistica 6.0. First of all, inoculum size and concentrations of glycerine and NaNO3 were analysed with a 23 factorial planning. The increase in nitrate concentration and a decrease in glycerine concentration favored biosurfactants production, reaching a maximum rhamnose concentration of 1.6 g/L. A complete 24 factorial planning was planned based on these results. Nitrate and phosphate concentrations, pH and temperature were selected factors. Results showed that a decrease in carbon/nitrogen ratio, with an optimum of 12, and phosphate concentration favored rhamnolipid production by P. aeruginosa LAMI at pH 7,0 and 37 ºC. A rhamnose concentration of 2.3 g/l was obtained, with product yields on substrate and biomass of 0.103 and 3.13g/g,respectively. The volumetric productivity was 31.94 mg/L.h. The influence of carbon/nitrogen ration, from 21 to 86, on growth kinetics and biosurfactant production was studied. Biomass and rhamnolipids production behavior suggest a mixed kinetics, semi-associated to growth. The biosurfactant produced using the optimized conditions formed emulsions with kerosene, soybean oil, methyl esters (biodiesel) and naphtenic oil, with emulsification index of about 60%. An emulsification activity of 3.25 units was also obtained, showing that the biosurfactant may be used to forme oil-water emulsions. Finally, the biosurfactant was extracted from a free-cell fermented medium and submited to chromatographic purification. The analytical thin layer chromatography showed the presence of two mainly products. The H1 nuclear magnetic spectra showed characteristic signals of chemical groups that are typical of a dirhamnolipid Rha-Rha-C10C10 molecule. However, a complete explanation of the rhamnolipid structure must be completed by high resolution spectroscopy analysis / O objetivo deste trabalho foi avaliar a glicerina resultante da transesterificação do óleo de mamona como fonte de carbono e nutrientes para P. aeruginosa LAMI. O efeito da concentração de nutrientes e de condições ambientais foi avaliado de acordo com dois planejamentos fatoriais completos sobre o crescimento celular, produção de biossurfactante e propriedades tensoativas do surfactante produzido. A análise estatística dos dados foi realizada pelo software Statistica 6.0. Avaliou-se o efeito da concentração de glicerina e de nitrato de sódio e do tamanho do inóculo, de acordo com um planejamento fatorial 23. Uma análise dos efeitos mostrou que o aumento da concentração de nitrato e a redução da concentração de glicerina favoreceram a produção de biossurfactantes atingindo-se uma concentração máxima de 1,6 g/L de ramnose. A partir deste resultado, realizou-se um planejamento fatorial completo 24 avaliando-se os fatores concentração de nitrato e de fosfato, pH e temperatura. Os resultados mostraram que a redução da razão carbono/nitrogênio (C/N), com um ótimo equivalente a 12, favoreceu a produção de ramnolipídeos por P. aeruginosa LAMI, bem como a redução da concentração de fosfato em pH 7,0 e temperatura de 37 ºC. Nestas condições obteve-se 2,3 g/L de ramnose, atingindo-se coeficientes de rendimento em termos de substrato (YP/S) e de biomassa (YP/X) de 0,103 g/g e 3,13 g/g,respectivamente. A produtividade volumétrica máxima foi 31,94 mg/Lh. A cinética de crescimento celular e produção de biossurfactantes foi avaliada, variando-se a razão C/N de 21 a 86. Os perfis de produção de biomassa e de ramnolipídeos sugeriram uma cinética mista, semiassociada ao crescimento. O biossurfactante obtido de acordo com a melhor condição de cultivo foi capaz de formar emulsões com querosene, óleo de soja, éster metílico e óleo naftênico, com índice de emulsificação de, aproximadamente, 60 %. Uma atividade emulsificante equivalente a 3,25 unidades mostrou que o biossurfactante foi capaz de formar emulsões óleo-água. O biossurfactante foi extraído do meio de cultivo livre de células e submetido a purificação por cromatografia. A cromatografia em camada delgada mostrou a presença de dois produtos majoritários. O espectro de ressonância magnética nuclear H1 apresentou deslocamentos químicos característicos de grupamentos químicos que constituem uma molécula de diramnolipídeo tipo Rha-Rha-C10C10. Entretanto, a elucidação completa da estrutura do ramnolipídeo deve ser complementada por análises espectroscópicas de maior resolução

SOUSA, M. Bioconversão do glicerol para produção de biossurfactantes: aplicação no preparo de emulsões. 120 f. 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-30T11:54:41Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_msousa.pdf: 1738023 bytes, checksum: 89ec24a2badc64edd76637d06afaa722 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T14:08:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_msousa.pdf: 1738023 bytes, checksum: 89ec24a2badc64edd76637d06afaa722 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T14:08:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_msousa.pdf: 1738023 bytes, checksum: 89ec24a2badc64edd76637d06afaa722 (MD5) Previous issue date: 2011-02-22 / Biosurfactants are amphipathic molecules, which possess in their chemical structure hydrophobic and hydrophilic segments, separated spatially, that favor the formation of emulsions and improve the availability of compounds to microbial cell. Given these characteristics, emulsifiers reduce surface tension at the interface of immiscible phases, thereby allowing them to blend in, forming an emulsion. Thus, this study was divided into six stages: the first stage aimed at studying the biosurfactant producers using glycerol, a co-product of biodiesel production from soybean oil, the commercial strain of Bacillus subtilis ATCC 6633, a known biosurfactant-producing was selected due their ability to synthesize biosurfactants from different carbon sources; the second stage aimed at studying the potential of Bacillus sp. strains, isolated from the tank of chlorination, at the Wastewater Treatment Plant on the “Campus do Pici” (WWTP-PICI), at the Federal University of Ceará, in producing biosurfactants; the third step was to experimentally evaluate and optimize the production of biosurfactant in shaker, using the strains selected during the screening; the fourth step was the process by using a 4 L batch bioreactor; the fifth step was to characterize the biosurfactant produced by determining the functional groups through studies of conformation and structure of compounds; and the sixth, to study the emulsifying power of the biosurfactant produced by the construction of phase diagrams for a subsequent application of the surfactant. Initially, a biosurfactant-producing strain of Bacillus subtilis (ATCC 6633) was cultived in a culture medium containing glycerin, a residue of the biodiesel industry, as carbon and energy source, in order to evaluate the viability of this raw material in the synthesis of biosurfactants. A maximum concentration of surfactin of 158.14 mg. L-1 was achieved. Next, a screening with seven strains of Bacillus sp. was performed aiming to study growth and biosurfactant production from glycerin. Only two strains (LAMI005 and LAMI009) were selected through two indirect methods, surface tension reduction and the ability to emulsify three hydrophobic sources (kerosene, soybean oil and n-hexadecane). Kinetics of growth and biosurfactant production was evaluated for the selected strains and best results in Erlenmeyer flasks was achieved with Bacillus subtilis LAMI005, 441.06 mg.L-1 of surfactin concentration and the surface tension remained stable in the range of 28.8 ± 0.05 mN.m-1 with a critical micelle concentration (CMC) of 19.8 mg.L-1. Later, tests were conducted in 4L bioreactor, but the concentration of surfactin obtained during grothw in shaker flasks were not achieved probably due to different aeration condition. The surfactin produced in bioreactor was subjected to analysis of the vibrational spectroscopy of Fourier transform infrared (FTIR), the spectra confirmed that the biosurfactant produced had similar characteristics to a standard of surfactin from Sigma. The behavior of phase diagrams showed the potential of the biosurfactant produced for emulsification, which is very encouraging regarding the possibility of biosurfactant applications in many industrial sectors. / Os biossurfactantes formam moléculas anfipáticas, que possuem em sua estrutura química segmentos hidrofóbicos e hidrofílicos, espacialmente separados que auxiliam a formação de emulsões e disponibilizam compostos à célula microbiana. Em função dessas características, os emulsificantes reduzem a tensão superficial na interface das fases imiscíveis, permitindo, portanto, que elas se misturem, formando a emulsão. Com isso, este trabalho foi dividido em seis etapas: a primeira tendo como objetivo avaliar a produção de biossurfactante a partir da glicerina, proveniente da produção do biodiesel de soja, pela cepa comercial de Bacillus subtilis ATCC 6633, possível produtora de biossurfactante que foi selecionada devido a sua habilidade em sintetizar biossurfactantes a partir de diferentes fontes de carbono; a segunda, resolveu-se avaliar o potencial de produção de surfactina por cepas de Bacillus sp. não patogênicas isoladas da Estação de Tratamento de Efluentes da Universidade Federal do Ceará, com propósito de avaliar o maior potencial de produção do biossurfactante; a terceira, avaliar e otimizar experimentalmente a produção de biossurfactante em mesa agitadora, utilizando a cepa selecionada durante o screening; a quarta, produção do biossurfactante utilizando biorreator de 4 L; a quinta, caracterizar o biossurfactante produzido, determinando os grupos funcionais, os estudos de conformação e estrutura dos compostos; a sexta, estudar o poder de emulsificação do biossurfactante através da construção de diagramas de fases para uma posterior aplicação do emulsificante. Inicialmente, foi analisada uma cepa produtora de biossurfactante de Bacillus subtilis (ATCC 6633), cultivada em meio de cultura contendo glicerina, um resíduo da indústria do biodiesel, como fonte de carbono e energia, a fim de avaliar a viabilidade desta matéria-prima na síntese de biossurfactante. Uma concentração máxima de surfactina de 158,14 mg.L-1 foi obtida. Posteriormente, um screening com sete cepas isoladas de Bacillus sp. foi realizado quanto ao crescimento e produção de biossurfactante a partir da glicerina. Apenas duas cepas (LAMI005 e LAMI009) foram selecionadas através de dois métodos indiretos, quanto a redução da tensão superficial e a capacidade de emulsionar três fontes hidrofóbicas (querosene, óleo de soja e n-hexadecano). Foi avaliada a cinética de crescimento e a produção de biossurfactante para as cepas selecionadas e o melhor resultado em frascos de Erlenmeyer foi realizado com Bacillus subtilis LAMI005, com concentração de surfactina de 441,06 mg.L-1 e tensão superficial que manteve-se numa faixa estável de 28,8 ± 0,05 mN.m-1 com uma concentração micelar crítica (CMC) de 19,8 mg.L-1. Posteriormente, ensaios foram realizados em biorreator de 4L, porém não se atingiu a concentração de surfactina produzida em mesa agitadora, devido, provavelmente, a condições de aeração, que não foi monitorada quando os ensaios foram realizados em frascos agitados. A surfactina produzida em biorreator foi submetida a análises de espectroscopia vibracional no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), através destes espectros foi confirmado que o biossurfactante produzido tinha características similares a surfactina padrão da Sigma. O comportamento dos diagramas de fases demonstrou o potencial de emulsificação do biossurfactante produzido nestes experimentos, que é bastante positivo em relação à possibilidade de aplicações do biossurfactante analisado em diversos setores industriais.

CARVALHO, D. C. Propriedades catalíticas de nanotubos de titanatos aplicados na reforma seca do metano. 2016. 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-04-20T12:11:37Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_dccarvalho.pdf: 2671745 bytes, checksum: 57dd38023e94a3a604f14c41138f11b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-22T14:33:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_dccarvalho.pdf: 2671745 bytes, checksum: 57dd38023e94a3a604f14c41138f11b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-22T14:33:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_dccarvalho.pdf: 2671745 bytes, checksum: 57dd38023e94a3a604f14c41138f11b6 (MD5) Previous issue date: 2016-03-02 / Dry reforming of methane reaction was conducted in the presence of titanate nanotubes (TNTs) modified with Co, Ni and Pt. TNTs were synthesized by hydrothermal treatment and than these solids were either submitted to ion exchange for Ni and Co using hexahydrate nitrate solutions, or they were submitted to wet impregnation with H2Ptl6.6H2O (1% w/w of Pt) solution. The solids were characterized before and after the dry reforming of methane by elemental chemical analysis (CHN), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, nitrogen adsorption-desorption isotherms, thermoprogrammed reduction (TPR), CO2 thermoprogrammed desorption (CO2-TPD), transmission electronic microscopy (TEM), scanning electronic microscopy (SEM-EDS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Raman and XRD results showed the presence of Na2Ti3O7 phase to all sodic nanotubes, while that the nanotubes modified displayed peaks and vibrational modes relative to CoTi3O7, NiTi3O7 and PtOx/Na2Ti3O7 phases. TEM images exhibited tubular morphology composed by multi-walls, as observed by XRD and Raman. SEM-EDS results showed the nanotubes composition with M/Ti ratio lower than the theoretical (value of 0,33), due to the presence of structural water. The XPS results confirmed the presence of M(OH)2 phase (M=Co, Ni or Pt) present on nanotubes surface. TPR patterns suggested the formation of M0/MTiO3 (M = Co, Ni and Pt) after the reduction of the nanotubes at 650 ºC. The nitrogen adsorption-desorption isotherms of sodic and modified TNTs showed isotherms type IV with an essentially mesoporous structure. CO2-TPD patterns suggested the presence of weak and moderate basic sites in all catalysts, indicating phase transformation due to the decomposition, in situ, of as-prepared nanotubes. The catalyst NiTNT exhibited the highest CO2 and methane conversion at 600 ºC, with about 43 and 25%, respectively, and H2/CO ratio equal 1, without deactivation over time. PtTNT was lesser susceptible to coking, although sintering remarkably decreased the performance of this solid. On the other hand, PtTNT and CoTNT showed formation of coke over the PtOx/PtTiO3 and Co0/CoTiO3 active phase, respectively, so that the latter solid deactivated during the dry reforming of methane. / A reação da reforma seca do metano foi conduzida na presença de nanotubos de titanatos (TNTs) modificados com Co, Ni e Pt. Os TNTs foram sintetizados via tratamento hidrotérmico e, posteriormente, foram submetidos à troca iônica por Ni e Co, utilizando soluções de nitrato hexahidratado, ou foram submetidos à impregnação via-úmida com solução de H2PtCl6.6H2O (1% m/m de Pt). Os catalisadores foram caracterizados antes e após reação de reforma seca do metano por análise química (CHN), difração de raios-X (DRX), espectroscopia Raman, isotermas de adsorção-dessorção de nitrogênio, redução termoprogramada (TPR), dessorção termoprogramada de CO2 (TPD-CO2), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), microscopia eletrônica de varredura (MEV-EDS) e espectroscopia fotoeletrônica de raios-X (XPS). Os resultados de Raman e DRX evidenciaram a presença da fase Na2Ti3O7 para os nanotubos sódicos, enquanto que para os nanotubos modificados foram identificados picos e modos vibracionais referentes às fases CoTi3O7, NiTi3O7 e PtOx/Na2Ti3O7. As imagens de TEM exibiram morfologia tubular composta por multiparedes, corroborando com os resultados de DRX e Raman. Os resultados de MEV-EDS mostraram a composição dos nanotubos com razão M/Ti menor que o teórico (0,33), devido à presença de água estrutural. Os resultados de XPS confirmaram a existência da fase M(OH)2 (M=Co, Ni ou Pt) presentes na superfície dos nanotubos. As curvas de TPR sugeriram a formação da fase M0/MTiO3 (M = Co, Ni e Pt), após a redução dos nanotubos a 650 ºC. As isotermas de adsorção-dessorção de nitrogênio dos TNTs sódicos e modificados apresentaram isotermas do tipo IV com estrutura essencialmente formada por mesoporos. Os perfis de TPD-CO2 sugeriram a presença de sítios básicos fracos e moderados em todos os catalisadores, indicando mudança de fase devido à decomposição in situ dos nanotubos como sintetizados. O catalisador NiTNT apresentou os melhores resultados de conversão de CO2 e metano a 600 ºC, com aproximadamente 43 e 25%, respectivamente, e razão H2/CO igual a 0,5, sem desativação ao longo do tempo. PtTNT foi menos susceptível à formação de coque, embora o fenômeno de sinterização tenha desfavorecido o desempenho do sólido. Por outro lado, os sólidos PtTNT e CoTNT apresentaram formação de coque sobre as fases ativas PtOx/PtTiO3 e Co0/CoTiO3, respectivamente, de modo que este último sólido desativou durante a reação da reforma seca do metano.

MAIA, D. L. H. Reações de maleinização do óleo de mamona na presença de iniciadores de radicais livres. 2016. 82 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-04-20T12:17:37Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_dlhmaia.pdf: 1936979 bytes, checksum: 6b106f7576f0a9d42dffe443e7fb67e6 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-22T14:40:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_dlhmaia.pdf: 1936979 bytes, checksum: 6b106f7576f0a9d42dffe443e7fb67e6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-22T14:40:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_dlhmaia.pdf: 1936979 bytes, checksum: 6b106f7576f0a9d42dffe443e7fb67e6 (MD5) Previous issue date: 2016-02-22 / The maleate castor oil is used in drying oils, water-soluble paints, personal care products, synthetic lubricants, etc. Initially, maleate castor oil production was studied from of maleinization reaction between castor oil and maleic anhydride. Then, maleinization reactions of castor oil were carried out using benzoyl peroxide (BPO) and di-tert-butyl peroxide (DTBP) as reaction initiator to maleate castor oil production. Reactions were carried out in a batch-type reactor. The performance of the free-radical reaction was evaluated by comparing it with the reaction carried out in absence of initiator. The response surface methodology (RSM) was used to evaluate the influence of temperature and initiator concentration on castor oil conversion into maleate castor oil in the presence of BPO and DTBP. Analysis of operating conditions by RSM showed that the most significant variable the reaction was temperature, and that the initiator concentration had little significance on the conversion of castor oil. Maleate castor oil was characterized by FTIR and NMR spectroscopy. The best conversion obtained in maleinization reaction with BPO was 94.7%, at 120 °C and 176.6 °C, when initiator concentration was 0.010% in a reaction time of 180 min. The use of BPO and DTBP was most significant on increasing castor oil conversion in 30 min and 60 min reaction, respectively. After 90 min, the use of the initiator BPO and DTBP had little influence on increasing the conversion of castor oil. Besides, it was analyzed the influence of six initiators: benzoyl peroxide (BPO), di-tert-butyl peroxide (DTBP), dicumyl peroxide (DCP), tert-butyl peroxybenzoate (TBPB), sodium persulfate (PSNA) and potassium persulfate (PSK). The use of these initiators in the reaction has contributed to reduction of reaction time. The reduction was of approximately 30 min. Sodium persulfate was shown very promising in reaction at 140 °C to have reached 90% conversion in only 70 min, besides the initiator of lowest cost among the studied. / O maleato de óleo de mamona é utilizado em óleos secantes, tintas solúveis em água, produtos de cuidados pessoais, lubrificantes sintéticos, entre outros. Inicialmente, a produção do maleato do óleo de mamona foi estudada a partir da reação de maleinização entre o óleo de mamona e o anidrido maleico. Em seguida, reações de maleinização do óleo de mamona foram realizadas utilizando o peróxido de benzoíla (BPO) e o peróxido di-terc-butil (DTBP) como iniciadores de reação para a produção do maleato de óleo de mamona. As reações ocorreram num reator batelada. O desempenho das reações por radicais livres foi avaliado comparando com as reações realizadas na ausência de iniciador. A metodologia de superfície de resposta (MSR) foi utilizada para avaliar a influência da temperatura e da razão mássica de iniciador na conversão do óleo de mamona em maleato de óleo de mamona na presença do BPO e do DTBP. A análise das condições operacionais pelo MSR mostrou que a variável que mais influenciou a reação foi a temperatura, e que a razão mássica de iniciador foi pouco significante na conversão do óleo de mamona. A caracterização do maleato de óleo de mamona foi analisada pelo espectrômetro de infravermelho por Transformada de Fourier (IV) e por Ressonância Magnética Nuclear (RMN). A melhor conversão obtida na reação de maleinização com o BPO foi de 94,7%, a 120 e 176,6 °C, quando a razão mássica deste iniciador foi de 0,010%, em um tempo reacional de 180 min. O uso do BPO e do DTBP foi mais relevante no aumento da conversão do óleo de mamona em 30 min e 60 min da reação, respectivamente. Após 90 min da reação de maleinização, a presença dos iniciadores BPO e DTBP pouco influenciou no aumento da conversão do óleo de mamona. Também foi analisada a influência de seis iniciadores de reação na maleinização do óleo de mamona, são eles: peróxidos de benzoila (BPO), de di-terc-butil (DTBP), de dicumila (DCP) e de terc-butil-peroxibenzoato (TBPB), além dos persulfatos de sódio (PSNa) e de potássio (PSK). O uso destes iniciadores na reação contribuiu para redução do tempo de reação. A redução foi de aproximadamente 30 min. O persulfato de sódio se mostrou bastante promissor na reação a 140 °C por ter atingido 90% de conversão em apenas 70 min, além de ser o iniciador de menor custo dentre os estudados.

RODRIGUES, A. K. O. Produção de ácido lático a partir da conversão hidrotérmica do glicerol via catálise homogênea e heterogênea. 87 f. 2016. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-04-27T16:06:08Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_akorodrigues.pdf: 11465656 bytes, checksum: b1858f658f65a177db3850975e08edad (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-29T17:29:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_akorodrigues.pdf: 11465656 bytes, checksum: b1858f658f65a177db3850975e08edad (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-29T17:29:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_akorodrigues.pdf: 11465656 bytes, checksum: b1858f658f65a177db3850975e08edad (MD5) Previous issue date: 2016-01-29 / The use of alternative energy sources is a of the major current priorities, that appears to circumvent the serious problems caused by technological development. Accordingly, biodiesel arises as an alternative fuel to petroleum. However, high biodiesel production generates a large quantity of glycerin (10 wt%) which is considered an unwanted byproduct. To increase the market values of the biodiesel byproduct, it is necessary to convert glycerin into other chemicals, such as in lactic acid, which is becoming increasingly important due to their promising polymers applications - eg.: poly(lactic acid) (PLA) - as an alternative to replace petrochemical plastics. In the present study the hydrothermal process was used for lactic acid production, replacing the fermentation process that is currently used to obtain this product. For hydrothermal conversion of glycerol into lactic acid by homogeneous catalysis, NaOH and KOH catalysts were used. And for hydrothermal glycerol lactic acid by heterogeneous catalysis, Cu/SiO2 catalyst was used. Initial glycerol concentration (0.51-17.1 M), temperature (160-280 °C), pressure (2-43 bar), water/glycerol volumetric ratio (0.8 to 31), catalyst/glycerol molar ratio (0.01 to 1.02) and total reaction time (3-4 hours) were the variables studied with temperature and water/glycerol volumetric ratio having the major influence. In addition, a first-order kinetic model for glycerol concentration versus time was developed and verified experimentally under conditions with different temperatures. Comparing the results obtained from hydrothermal conversion by homogeneous and heterogeneous catalysis, it was observed that KOH was catalyst with the best performance. The highest yield obtained was 87.5% at 220 °C and 28.8 bar, after 3 h, from a solution water/glycerol volumetric ratio equal to 0.8 and KOH/glycerol molar ratio equal to 0.03. From this result, hydrothermal process can be seen as a promising method to add value to glycerol. / A utilização de fontes alternativas de energia é uma das grandes prioridades atuais, que surge para contornar os graves problemas ocasionados pelo desenvolvimento tecnológico. Neste sentido, o biodiesel surge como um combustível alternativo ao petróleo. No entanto, a elevada produção de biodiesel gera uma grande quantidade de glicerina (10% em massa) que é considerada um coproduto. Para aumentar o valor de mercado da glicerina, faz-se necessário convertê-la em outros produtos químicos, como por exemplo, em ácido lático, que está se tornando cada vez mais importante, devido a aplicações promissoras de seus polímeros – ex.: poli(ácido lático) (PLA) – como uma alternativa para substituir os plásticos petroquímicos. O presente estudo teve como objetivo utilizar o processo hidrotérmico para a produção de ácido lático, em substituição ao processo fermentativo que é, atualmente, utilizado para a obtenção deste produto. Para conversão hidrotérmica do glicerol em ácido lático, via catálise homogênea, NaOH e KOH foram os catalisadores utilizados. E para a conversão hidrotérmica do glicerol em ácido lático, via catálise heterogênea, Cu/SiO2 foi o catalisador usado. Concentração inicial de glicerol (0,51-17,1 M), temperatura (160-280 °C), pressão (2-43 bar), razão volumétrica de água/glicerol (0,8-31), razão molar catalisador/glicerol (0,01-1,02) e tempo total de reação (3-4 horas) foram as variáveis estudadas. A temperatura e a razão volumétrica de água/glicerol foram as variáveis de maior influência. Além disso, um modelo cinético de primeira ordem para determinação da concentração de glicerol em função do tempo foi desenvolvido e verificado experimentalmente em diferentes temperaturas. Comparando os resultados obtidos a partir das conversões hidrotérmicas, via catálise homogênea e heterogênea, foi possível observar que o KOH foi o catalisador com o melhor desempenho. O maior rendimento obtido foi de 87,5%, a 220 °C e a 28,8 bar, em um tempo total de reação de 3 h, a partir de uma solução de razão volumétrica água/glicerina igual a 0,8 e razão molar KOH/glicerol igual a 0,03. A partir deste resultado, processo hidrotérmico pode ser visto como sendo um processo promissor para agregar valor ao glicerol.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017 / Made available in DSpace on 2017-09-05T04:12:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347263.pdf: 3051665 bytes, checksum: d21a769592e518b6fafa3ce9852c94a0 (MD5) Previous issue date: 2017 / Tintas fotocatalíticas são aquelas capazes de remover substâncias indesejáveis na sua superfície através da simples incidência de luz. Essa atividade fotocatalítica, entretanto, não é seletiva e pode degradar, além dos poluentes, a própria matriz polimérica da tinta. Portanto, para desenvolver uma formulação de tinta fotocatalítica adequada é necessário encontrar um equilíbrio entre a atividade não seletiva e a degradação do filme. Neste estudo, fotoacatalisadores à base de microesferas de TiO2 (µTiO2) e grafeno (µTiO2Gr) foram sintetizados, caracterizados e incorporados numa formulação de tinta acrílica à base de água com o objetivo de modular o efeito fotocatalítico e aumentar a durabilidade da tinta. Além dos fotocatalisadores sintetizados, o TiO2 comercial P25 da Evonik também foi avaliado e utilizado como referência ao longo do trabalho. Os fotocatalisadores foram caracterizados por DRX, TGA/DTA/DSC, ERD, DLS, MEV/EDS, MET, FTIR e área superficial específica BET. A atividade fotocatalítica das partículas em suspensão foi determinada através da degradação do corante azul de metileno. As tintas foram avaliadas quanto ao pH, a quantidade de sólidos secos e a densidade. Em seguida foram realizados testes para determinar a atividade fotocatalítica e avaliar a estabilidade dos filmes de tinta contendo 10% (m/m) dos fotocatalisadores (P25, µTiO2 e µTiO2Gr) durante 10 ciclos de adsorção e degradação fotocatalítica de uma solução contendo azul de metileno. Comparativamente avaliou-se a atividade fotocatalítica de uma tinta comercial contendo TiO2 rutilo como pigmento. De acordo com os resultados de caracterização, as microesferas de TiO2 sintetizadas possuem uma estrutura mesoporosa de anatase com alta área superficial e boa atividade fotocatalítica sob luz UV. A adição de 1% de grafeno as microesferas de TiO2 melhorou em 30% a fotoatividade das partículas em suspensão tornando-a semelhante à do P25. A incorporação dos fotocatalisadores nos filmes de tinta reduziu, aproximadamente cinco vezes, a atividade fotocatalítica devido as limitações relacionadas com o acesso dos poluentes e da luz as partículas de TiO2. Ainda assim, o filme de tinta contendo as partículas de P25 apresentou atividade fotocatalítica muito próxima ao filme de tinta contendo o compósito µTiO2Gr. A tinta com as microesferas µTiO2 apresentou uma atividade 30% menor que os filmes com P25 e µTiO2Gr. Nos testes cíclicos, a atividade fotocatalítica da tinta contendo µTiO2 e da tinta com µTiO2Gr se manteve estável nos últimos ciclos, enquanto a atividade fotocatalítica da tinta contendo nanopartículas de P25 reduziu indicando a perda de partículas de fotocatalisador ao longo dos ciclos. Finalmente, a partir das análises de MEV verificou-se que as tintas contendo as microesferas de TiO2 e o compósito µTiO2Gr, após os testes cíclicos, apresentaram menor degradação da matriz polimérica quando comparadas com a tinta contendo TiO2 P25 nas mesmas condições extremas. / Abstract: Photocatalytic paints are those capable of removing undesirable substances on their surface through the simple incidence of light. This photocatalytic activity, however, is not selective and can degrade, in addition to pollutants, the polymer's own paint matrix. Therefore, to develop a suitable photocatalytic paint formulation it is necessary to find a balance between the non-selective activity and the degradation of the film. In this study, TiO2 (µTiO2) and graphene (µTiO2Gr) microspheres based photoacatalysts were synthesized, characterized and incorporated into a water-based acrylic paint formulation with the aim of modulating the photocatalytic effect and increase the paint durability. Besides the synthetized photocatalysts, the commercial P25 TiO2 by Evonik was also evaluated and used as reference throughout the work. The photocatalysts were characterized by XRD, TGA/DTA/DSC, ERD, DLS, SEM/EDS, TEM, FTIR and specific BET surface area. The photocatalytic activity of the suspended particles was determined by methylene blue dye degradation. The paints were evaluated for pH, dry solids content and density. In sequence, tests were performed to determine the photocatalytic activity and to evaluate the stability of the paint films containing 10 wt % of the photocatalysts (P25, µTiO2 and µTiO2Gr) during 10 cycles of adsorption and photocatalytic degradation of a solution containing methylene blue. Comparatively it was evaluated the photocatalytic activity of a commercial paint containing rutile TiO2 as pigment. According to the characterization results, the synthesized TiO2 microspheres have an anatase mesoporous structure with high surface area and a good photocatalytic activity under UV light. The addition of 1 wt % of graphene to the TiO2 microspheres improved in 30% the photoactivity of the suspended particles making it similar to the P25 TiO2. The incorporation of the photocatalysts in the paint films reduced, in approximately five times, the photocatalytic activity due to limitations related to the access of the pollutants and the light to the particles of TiO2. Still, the paint film containing the P25 particles presented a photocatalytic activity very close to the paint film containing the µTiO2Gr composite. The paint with the µTiO2 microspheres showed an activity 30% lower than the films with P25 and µTiO2Gr. In the cyclic tests, the photocatalytic activity of both paints with µTiO2 and µTiO2Gr remained stable over the last few cycles while the photocatalytic activity of the paint with P25 TiO2 nanoparticles reduced indicating the loss of photocatalyst particles over the cycles. Finally, from the SEM analyzes, it was verified that the paint containing the TiO2 microspheres and the µTiO2Gr composite, after the cyclic tests, presented lower degradation of the polymer matrix when compared to the paint containing P25 TiO2 under the same extreme conditions.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-12-05T03:15:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348923.pdf: 2804148 bytes, checksum: 9a6c2a7cfeb930a1bdb5f39f390eef90 (MD5) Previous issue date: 2017 / A presente Dissertação, ao realizar um estudo de caso para pesquisar a utilização de polieletrólitos nas matérias-primas para a fabricação de papel, teve por objetivo geral: ?Propor o desenvolvimento de metodologia para predizer a qualidade do produto final, de acordo com a utilização de polieletrólitos na celulose para a fabricação de papel, a partir de fibras virgens?. Os objetivos específicos definidos foram: ?Avaliar os parâmetros e a metodologia de controle?; e ?Analisar a utilização de polieletrólitos?. Os polieletrólitos são polímeros originários de proteínas e polissacarídeos e podem ser divididos em catiônico, aniônico, não iônico, de acordo com a carga da cadeia polimérica. Apesar de os polieletrólitos serem usados nas matérias-primas para a fabricação de papel, por serem polímeros hidrossolúveis e solubilizarem-se em meios aquosos, ainda há ausência de uma metodologia para predizer a qualidade do produto final. Os resultados apontaram que uma alternativa para a fabricação de papel é que este seja produzido a partir de matérias-primas confiáveis, pois os avanços tecnológicos que vêm ocorrendo nos sistemas de limpeza e no fracionamento de fibras têm possibilitado, cada vez mais, a fabricação de papéis de alta qualidade, principalmente, pelo uso de polieletrólitos sintéticos, que apresentam menor custo, e não representam risco de danos à saúde humana. Como resultado, a pesquisa apontou que, na fabricação de papel, diversos parâmetros de controle, tais como: distribuição granulométrica, compactação, morfologia, porosidade, densidade das partículas, efeito parede e efeito de afastamento, devem ser seguidos e respeitados, a fim de se obter um empacotamento de partículas desejável. O estudo apontou, também, que há a necessidade de se validar o método, a fim de se garantir que o produto seja sempre fabricado da mesma forma, com a mesma qualidade, e dentro dos limites de tolerância, rigorosamente preestabelecidos. Essa validação deve demonstrar os seguintes parâmetros: seletividade; linearidade e faixa de aplicação; precisão; exatidão; limite de detecção; limite de quantificação; e a robustez do método. Assim, os produtos serão consistentemente produzidos e controlados, com padrões de qualidade apropriados para o uso pretendido e requerido. Para a utilização de polieletrólitos, existem diversos mecanismos de atuação, como por exemplo, os modelos tipo patch e tipo mosaico; modelo de floculação tipo pontes; modelos de floculação complexos; floculação com dois polímeros de cargas opostas (dual flocculation); floculação com nano ou micropartículas; modelo de floculação por rede com polímero não iônico; e polieletrólitos enxertados. Conclui-se que a metodologia para predizer a qualidade do produto final, com a utilização de polieletrólitos na matéria-prima para a fabricação de papel, deve seguir algumas ações e passos para a avaliação dos produtos químicos, dentre eles: diluição da amostra de celulose até a consistência desejada; adição da amostra do agitador; com a amostra homogeneizada, adicionar o polieletrólito; agitação da amostra até nova homogeneização; coleta do volume necessário para formação de uma folha; adição do volume de amostra no formador de folhas; após a formação da folha, a folha deve ser colocada no secador; após seca, realizar testes físicos. / Abstract : The present Dissertation, to conduct a case study to investigate the use of Polyelectrolyte in the raw materials for the manufacture of paper, had as general objective: "to propose the development of methodology to predict the quality of the final product, according to the use of Polyelectrolyte in pulp for papermaking, from virgin fibres". The specific objectives defined were: "Evaluate the parameters and the methodology of control"; and "Analyze the use of Polyelectrolyte". The Polyelectrolyte polymers originating from proteins and polysaccharides and can be divided into cationic, anionic, nonionic, according to the charge of the polymer chain. Although the Polyelectrolyte use on raw materials for the manufacture of paper, because they are water-soluble polymers and solubilizarem in aqueous media, there is still the absence of a methodology to predict the quality of the final product. The results showed that an alternative to the paper- making is that it is produced from raw materials, because the technological advances that have been taking place in the cleaning systems and the fractionation of fibres have enabled increasingly manufacturing high quality papers, mainly by the use of synthetic Polyelectrolyte, lower cost, and do not represent a risk of damage to human health. As a result, the survey pointed out that, in the manufacture of paper, various control parameters such as particle size distribution, compaction, morphology, porosity, particle density, wall effect and effect of removal, should be followed and respected, in order to achieve a desirable particles packaging. The study pointed out, also, that there is a need to validate the method, in order to ensure that the product is always manufactured in the same way, with the same quality and within the limits of tolerance, accurately pre-set. This validation must demonstrate the following: selectivity; linearity and range of application; precision; accuracy; limit of detection; limit of quantification; and the robustness of the method. Thus, the products are consistently produced and controlled to the quality standards appropriate for the intended use and required. For the use of Polyelectrolyte, there are several mechanisms of action, e.g., models type patch and mosaic type; flocculation model type bridges; flocculation complex models; flocculation with two opposite charges polymers (dual flocculation); flocculation with nano or micro-particles; flocculation model for network with nonionic polymer; and Polyelectrolyte grafted. It is concluded that the methodology to predict the quality of the final product, with the use of Polyelectrolyte in raw material for papermaking, must follow some actions and steps for the evaluation of chemicals, including: sample dilution of pulp until the desired consistency; addition of sample of the agitator; with the homogenized sample, add Polyelectrolyte; stirring up new sample homogenization; collection of the volume required for formation of a leaf; addition of the sample volume on the trainer of leaves; After the formation of the sheet, the sheet should be placed in the dryer; After drought, perform physical tests.

Submitted by Flasleandro Oliveira (flasleandro.oliveira@cprm.gov.br) on 2014-03-26T12:24:05Z No. of bitstreams: 1 diss_ana_peixoto.pdf: 4416151 bytes, checksum: e5a85aa097917517c0d64dfbc7372ecf (MD5) / Approved for entry into archive by Flasleandro Oliveira (flasleandro.oliveira@cprm.gov.br) on 2014-03-26T12:24:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 diss_ana_peixoto.pdf: 4416151 bytes, checksum: e5a85aa097917517c0d64dfbc7372ecf (MD5) / Approved for entry into archive by Flasleandro Oliveira (flasleandro.oliveira@cprm.gov.br) on 2014-03-26T12:24:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 diss_ana_peixoto.pdf: 4416151 bytes, checksum: e5a85aa097917517c0d64dfbc7372ecf (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-26T12:24:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 diss_ana_peixoto.pdf: 4416151 bytes, checksum: e5a85aa097917517c0d64dfbc7372ecf (MD5) / A liberação controlada de medicamentos destaca-se entre as aplicações poliméricas na área biomédica. Particularmente, a liberação in situ por meio de partículas poliméricas sinalizadas e capazes de serem reconhecidas por receptores nas células alvo, potencializa a eficiência dos sistemas de liberação. O objetivo deste trabalho foi desenvolver partículas poliméricas funcionalizadas e com a capacidade de interagir com biomoléculas. A funcionalização foi realizada adicionando-se grupos químicos por intermédio de copolimerização em miniemulsão entre o MMA e os comonômeros AA, AMA, HEMA, DMAEMA e MAM. Os comonômeros concentram-se na superfície da partícula de polímero devido à afinidade pelo meio aquoso, levando à funcionalização. Para avaliar a vetorização, foram feitos estudos de adsorção de BSA nas superfícies das partículas. A técnica utilizada foi capaz de promover com sucesso a funcionalização das nanopartículas. Observou-se que os materiais, de forma geral, apresentaram-se como bons adsorventes, capazes de imobilizar de 15% a 35% da solução de proteína inicial, o que corresponde a aproximadamente 100 mg/g ou 4 mg/m². As interações presentes são favoráveis à adsorção, que é bem ajustada pelo modelo de isoterma de Freundlich. Um estudo da influência dos iniciadores e surfactante na adsorção mostrou que o aumento da concentração inicial destes componentes promove um aumento na adsorção e influencia na dessorção em diferentes meios. Ensaios de viabilidade celular in vitro foram realizados, confirmando a não-toxicidade das partículas de PMMA produzidas à linhagem celular MCF-7

Submitted by Teresa Cristina Rosenhayme (teresa.rosenhayme@cprm.gov.br) on 2015-08-31T12:38:23Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Pedro Veillard BANCA.pdf: 9503622 bytes, checksum: 99e7b5818a232423f9a9d10a14f4638f (MD5) / Approved for entry into archive by Roberta Silva (roberta.silva@cprm.gov.br) on 2015-08-31T13:50:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Pedro Veillard BANCA.pdf: 9503622 bytes, checksum: 99e7b5818a232423f9a9d10a14f4638f (MD5) / Approved for entry into archive by Roberta Silva (roberta.silva@cprm.gov.br) on 2015-08-31T13:50:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Pedro Veillard BANCA.pdf: 9503622 bytes, checksum: 99e7b5818a232423f9a9d10a14f4638f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-31T14:32:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Pedro Veillard BANCA.pdf: 9503622 bytes, checksum: 99e7b5818a232423f9a9d10a14f4638f (MD5) Previous issue date: 2015

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-23T04:04:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337594.pdf: 3935498 bytes, checksum: a2ac9a3d0095a113d0a386cdb6154360 (MD5) Previous issue date: 2015 / Embora identificados há 150 anos, os astrócitos ainda suscitam discussões na comunidade científica a respeito das funções que desempenham no processamento da informação cerebral. Estudos do início da década de 90 apontaram que essas células poderiam não só atuar como suporte estrutural e homeostático aos neurônios, mas também modular a transmissão sináptica. A principal evidência que suportou essa hipótese foi a constatação de que o aumento da concentração intracelular de cálcio nos astrócitos, fenômeno denominado ?sinalização de cálcio?, desencadeia a liberação de transmissores químicos no meio extracelular, podendo alterar a dinâmica das sinapses. Observou-se também que essa sinalização não se restringe a uma célula, mas que ela avança ao longo da rede de astrócitos dando origem às ?ondas de cálcio?. Deste modo, constatou-se que essa sinalização é uma peça chave no debate a respeito das funções dos astrócitos. A discrepância observada nos resultados experimentais disponibilizados na literatura impossibilita uma conclusão absoluta sobre o assunto. Nessa perspectiva surge a proposta de se abordar o tema por meio da modelagem matemática. Alguns modelos que visam descrever a sinalização de cálcio nos astrócitos já foram propostos na literatura, todavia, eles são de cunho empírico e não levam em conta a complexa geometria dessas células. Diante desse cenário propõe-se o presente trabalho, que visa elaborar um modelo matemático fenomenológico, biologicamente coerente, para ondas de cálcio em astrócitos. Posteriormente, esse modelo pode ser aperfeiçoado para a predição da liberação dos transmissores químicos no meio extracelular e, deste modo, contribuir para a discussão sobre a possível modulação sináptica realizada pelos astrócitos. Após a definição dos fenômenos a serem considerados e da geometria celular a ser adotada, formulou-se o modelo matemático, que foi resolvido numericamente utilizando-se o método das diferenças finitas. Desenvolveu-se um aplicativo computacional que permite simular diversas geometrias de células e de redes de astrócitos. O modelo apresentou um comportamento coerente, semelhante a um resultado experimental disponibilizado na literatura para astrócitos em cultura. O período de oscilação, 16,5 s, e a máxima concentração de cálcio na célula, 0,7 µM, foram coerentes com os resultados experimentais. Foi possível também estudar a dinâmica da sinalização em redes de astrócitos, demonstrando que o modelo e o aplicativo propostos são adequados para descrever o fenômeno em estudo.<br> / Abstract : Astrocytes have been identified 150 years ago, but they still raise discussions in the scientific community about the role they play in brain information processing. Early 90?s studies showed that these cells could not only act as structural and homeostatic support to the neurons, but they also modulate synaptic transmission. The main evidence that supported this hypothesis was the finding that the increase in intracellular calcium concentration in astrocytes, a phenomenon called "calcium signaling", triggers the release of chemical transmitters in the extracellular fluid, may change the synapses dynamics. It was also observed that this signaling is not limited to one cell but it spreads along the astrocytes network like "calcium waves". Thus, it was found that this signaling is a key in the debate about the astrocytes functions. A discrepancy observed in the experimental results available in the literature precludes an absolute conclusion about it. From this perspective comes the proposal to approach the issue through mathematical modeling. Some models that aim to describe the calcium signaling in astrocytes have been proposed in the literature, however, they are empirical and they do not take into account the complex geometry of these cells. Facing this scenario this work is proposes to develop a phenomenological model, biologically consistent, to calcium waves in astrocytes. This model might later predict the release of chemical transmitters in the extracellular fluid and to contribute to the discussion on the possible synaptic modulation performed by astrocytes. After defining the phenomena to be considered and cell geometry to be adopted, the mathematical model was formulated and solved numerically using the finites differences method. A computer application was developed to simulate different cells geometries and astrocytes networks. The model showed a consistent behavior, similar to an experimental result in the available literature for astrocytes in culture. The period of oscillation, 16.5 s, and the maximum cell calcium concentration, 0.7 µM, were consistent with the experimental results. It was also possible to study the dynamics of signaling in astrocytes networks, showing that the model and the proposed application are suitable to describe the phenomenon under study.