CORREIA, J. A. C. Estudo do pré-tratamento do bagaço de caju com peróxido de hidrogênio alcalino para a produção de etanol. 2013. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-06-13T12:46:15Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_jaccorreia.pdf: 2141098 bytes, checksum: 0bfb9d4b3261f62e85be024a3b78e32e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-06-13T17:25:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_jaccorreia.pdf: 2141098 bytes, checksum: 0bfb9d4b3261f62e85be024a3b78e32e (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-13T17:25:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_jaccorreia.pdf: 2141098 bytes, checksum: 0bfb9d4b3261f62e85be024a3b78e32e (MD5) Previous issue date: 2013-02-22 / Alkaline H2O2 pretreatment (AHP) and enzymatic saccharification were evaluated for conversion of cashew apple bagasse (CAB) cellulose and hemicellulose to fermentable sugars. First, the effects of the concentration of hydrogen peroxide at pH 11.5, the biomass loading and the pretreatment duration performed at 35 °C and 250 rpm were evaluated after the subsequent enzymatic saccharification of the pretreated biomass using a commercial cellulase enzyme with low load. The CAB used in this study contained 20.56 ± 20.19% cellulose, 10.17 ± 0.89% hemicellulose and 35.26 ± 0.90% lignin. The pretreatment resulted in a reduced lignin content in the residual solids. The best condition pretreatment from CAB was obtained with alkaline hydrogen peroxide (4.3% v/v H2O2), pH 11.5, 35 °C, 5% w/v CAB for 6 h, these solids were named of CAB-AHP. After, the effect of the combination of four commercial enzymes were evaluated. The combination of the enzymes, cellulase complex and β-glucosidase, on the proportion of 0.61:0.39 with load of 30 FPU/gCAB-AHP and 66 CBU/gCAB-AHP, respectively, was found to achieved high monomeric sugar release. The higher sugar yield was in the assays with 4 gcellulose/100 mL obtained glucose yield of 511.68 mg/gCAB-AHP (36 g/L) and xylose yield of 237.8 mg/gCAB-AHP (13 g/L). The liquid obtained after hydrolysis enzymatic was used in separate hydrolysis and fermentation (SHF) process with Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus ATCC 36907 and K. marxianus CCA510 at 30 ºC and 150 rpm. The ethanol concentration was similar for all microorganism (approx 15 g/L). However the yeast S. cerevisiae showed higher productivity. Also, the solid fraction obtained of pretreatment was used in the study of simultaneous saccharification and fermentation (SSF). SSF was conducted using cellulose complex enzyme (30 FPU/gCAB-AHP) and β-glucosidase enzyme (66 CBU/gCAB-AHP) at 45 ºC and 150 rpm and evaluated the yeasts K. marxianus ATCC 36907 and K. marxianus CCA510. The ethanol concentration in SSF from CAB-AHP using K. marxianus ATCC36907 reached 18 g/L with 48 h, corresponding to an ethanol yield of 98% based on cellulose content. The results show that alkaline hydrogen peroxide is effective for the pretreatment of CAB and this solid can be used on the ethanol production by SSF. / O pré-tratamento do bagaço de caju (BC) com peróxido de hidrogênio alcalino (PHA) e a hidrólise enzimática do BC-PHA foram avaliados visando a conversão de celulose e hemicelulose em açucares fermentescíveis. Primeiramente foram avaliados os efeitos da concentração de peróxido de hidrogênio a pH 11,5, a carga de biomassa e o tempo do pré-tratamento a 35 °C e 250 rpm, na hidrólise enzimática, da biomassa pré-tratada, com celulase comercial a uma carga de 11,4 FPU/gcelulose. O BC utilizado neste estudo continha 20,56 ± 20,19% de celulose, 10,17 ± 0,89% de hemicelulose e lignina 35,26 ± 0,90%. O pré-tratamento resultou numa redução no teor de lignina dos sólidos residuais. A melhor condição de pré-tratamento com peróxido de hidrogênio alcalino obtida foi 4,3% v/v de H2O2, pH 11,5, 5% m/ v de BC a 35 °C por 6 h, os sólidos resultantes dos pré-tratamentos foram denominados de BC-PHA. Após a melhor condição do pré-tratamento ser encontrada, foi avaliado o efeito da combinação de quatro enzimas comerciais na hidrólise enzimática. A combinação das enzimas complexo celulase e β-glicosidase, na proporção de 0,61:0,39, com carga de 30 FPU/gCAB-PHA e 66 CBU/gCAB-PHA, respectivamente, proporcionou a maior concentração de açúcares. O maior rendimento de açúcar foi obtido com a carga de celulose de 4 gcelulose/100 mL, com rendimento de glicose de 511,68 mg/gCAB-AHP (36 g/L) e rendimento de xilose de 237,8 mg/gCAB-AHP (13 g/L). O líquido obtido após hidrólise enzimática foi utilizado para avaliar a produção de etanol utilizando os micro-organismos Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus ATCC 36907 e K. marxianus CCA510 a 30 ºC e 150 rpm. A concentração de etanol foi semelhante para todos os micro-organismos (aproximadamente 15 g/L). No entanto, a levedura S. cerevisiae apresentou maior produtividade. A fração sólida obtida após o pré-tratamento foi utilizada no estudo de sacarificação e fermentação simultâneas (SFS), realizado utilizando as enzimas complexo celulase (30 FPU/gCAB-AHP) e β-glicosidase (66 CBU/gCAB-AHP) a 45 ºC e 150 rpm avaliando as leveduras K. marxianus ATCC 36907 e K. marxianus CCA510. A concentração de etanol obtida por SFS do BC-PHA por K. marxianus ATCC36907 atingiu 18 g/L com 48 h de processo, correspondendo a um rendimento de 98% de etanol com base no teor de celulose disponível. Os resultados mostram que o peróxido de hidrogênio em meio alcalino é eficaz para o tratamento prévio de BC e o sólido obtido pode ser utilizado na produção de etanol por SFS.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-04-29T21:06:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328255.pdf: 1672868 bytes, checksum: 2dc4c5721b1a1009c3b778e510516d8b (MD5) Previous issue date: 2014 / A queima de combustíveis fósseis tem liberado uma grande quantidade de poluentes na atmosfera. A chuva ácida é extremamente prejudicial para a fauna e flora; acelera os processos de corrosão de prédios e monumentos; e gera graves problemas de saúde para o ser humano. Outro fato preocupante é a redução da qualidade do petróleo, os poços de petróleo leve estão se esgotando. Considerando esses fatores muitos países estão reformulando sua legislação a fim de exigir a comercialização de combustíveis com menores teores de impurezas. Os processos de dessulfurização e desnitrogenação existentes não são capazes de remover o enxofre e nitrogênio a níveis tão baixos. Com esse contexto tem-se desenvolvido um novo processo denominado biorremediação, o qual surge o interesse em desenvolver um processo no qual ocorre à degradação dos compostos através da ação de micro-organismos que atuam como catalisadores. A bactéria Rhodococcus erythropolis vem despontando como uma das mais promissoras na remoção e degradação de compostos indesejados do petróleo. Um estudo sobre o meio de crescimento e condições de cultivo torna-se necessário no sentido de se obter um meio nutritivo eficiente e ao mesmo tempo economicamente viável aos processos industriais. Nesse trabalho buscou-se analisar a capacidade da cepa nacional Rhodococcus erythropolis ATCC4277 de remover enxofre e nitrogênio de gasóleo pesado (GOP) em reator descontínuo utilizando concentrações de fase orgânica, com frações variando de 10 a 100% (m/m). As melhores condições de cultivo para o crescimento do R. erythropolis ATCC4277 foram temperatura de 23,7 °C, agitação de 180 rpm e com uma concentração de extrato de levedura de 6,15 g.L-1, CaCO3 de 1,1 g.L-1, glicose 2,0 g.L-1 e malte 5,0 g.L-1. O R. erythropolis ATCC4277 foi capaz de degradar os compostos de enxofre e nitrogênio presentes no gasóleo pesado, com uma remoção de 26,70 e 51,74%, respectivamente, para a fração óleo/água de 90%, resultado superior ao obtido na fração de 10%, a qual remoção foi de 7,64 e 39,02%.<br> / Abstract : The burning of fossil fuels has released a large amount of pollutants in the atmosphere. Acid rain is extremely harmful for fauna and flora; accelerates the corrosion processes of buildings and monuments; and creates serious health problems for humans. Another concerning fact is the reduction on the quality of the oil, the light oil well are being depleted. Considering these factors many countries are reformulating their laws in order to require the commercialization of fuels with lower levels of impurities. The processes of desulfurization and denitrification existing aren t capable of removing the sulfur and the nitrogen at such low levels. In this context a new process has been developed, called bioremediation, which appears into interest to develop a process in which occurs the degradation of compounds through the action of micro-organisms that act as catalysts. The bacteria Rhodococcus erythropolis has been emerging as one of the most promising agents in the removal and degradation of unwanted components of oil. A study about the growth medium becomes necessary in order to obtain not only a nutritive and efficient medium but also economically viable for the industrial processes. This work is looking for to analyze the capacity of the national strain Rhodococcus erythropolis ATCC4277 of removing sulfur and nitrogen of heavy crude oil (HCO) in a batch reactor using concentrations of the organic phase, with fractions varying from 10 to 100% (m/m). The best cultivation conditions for the growth of R. erythropolis ATCC4277 were temperature of 23,7°C, agitation of 180 rpm and with concentrations of 6,15 g.L-1 yeast extract, 1,1 g.L-1 CaCO3, 2,0 g.L-1 glucose and 5,0 g.L-1 malt. The R. erythropolis ATCC4277 was capable of degrading the components of sulfur and nitrogen present in the heavy crude oil, with a removal of 26,70 and 51,74%, respectively, for the fraction oil/water of 90%, higher result than the obtained with 10% fraction, which removal was of 7,64 and 39,02%.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:08:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334780.pdf: 1774651 bytes, checksum: 3a00463e83b14f409708530ff3bdd778 (MD5) Previous issue date: 2015 / Os polissacarídeos provenientes das plantas são uma fonte interessante de aditivos para diversas indústrias, principalmente para a indústria alimentícia, farmacêutica e química. A mucilagem é composta quimicamente por água, pectinas, açúcares e ácidos orgânicos. O jaracatiá [Carica quercifolia (A. St.-Hil) Hieron] pertence à família Caricaceae e ao gênero Vasconcellea, sua caracterização é importante, visto que os dados referentes à espécie são escassos na literatura. A partir deste estudo foi possível propor aplicações, contribuindo, assim, com a preservação da espécie e o aproveitamento de novas fontes vegetais (biodiversidade brasileira). Foi determinada sua composição proximal, bem como análise dos grupos funcionais, composição mono e polisssacarídica, comportamento reológico e térmico. Após a caracterização, a reticulação da mucilagem foi proposta com o intuito de obter um adsorvente para proteínas. As características da mucilagem antes e após a reticulação foram determinadas, sendo identificados os grupos funcionais antes e após a reticulação, bem como a capacidade de adsorção das mucilagens reticuladas. A mucilagem liofilizada do jaracatiá apresentou em torno de 10,14 % de cinzas, 5,51 % de fibra alimentar, 37,52 % de carboidratos totais, 16,49 % de açúcares redutores, 3,66 % de lipídeos e a 16,04 % de proteína total; a atividade antioxidante foi de 27,46 % DPPH sequestrado e o teor de fenólicos de 173,19 mg·L-1 EAG. Com a pré-purificação a maior mudança foi em relação aos carboidratos totais, que diminuíram para 15,23 %, devido a eliminação dos açúcares redutores. O efeito antimicrobiano foi mais acentuado frente a Staphylococcus aureus do que para Escherichia coli. Os monossacarídeos identificados foram Rha, Ara, Xyl, Gal, Glc, GalA. A análise para RMN indicou que os polissacarídeos principais são compostos por uma porção de arabinogalactanas do tipo I. Os espectros FTIR mostraram que houve mudança química com a reticulação e, devido à multiplicidade de grupos funcionais o material apresenta superfície reativa. A mucilagem reticulada pode ser utilizada em processos de separação de proteínas. O mecanismo cinético que controla o processo de adsorção foi melhor representado pelo modelo de pseudo-segunda ordem e em relação a isoterma de adsorção o modelo que melhor se ajustou foi o de Freundlich. Na análise termogravimétrica, observou-se que acima de 523 K (250 ºC) o uso do material se torna inviável.<br> / Abstract : Polysaccharides from plants are an interesting source of additives for various industries, mainly for the food, pharmaceutical and chemical industries. Mucilage is chemically composed of water, pectins, sugars and organic acids. The jaracatiá [Carica quercifolia (A. St.-Hil) Hieron] belongs to the Caricaceae family and Vasconcellea genus. Its characterization is important since data on the species is scarce. With this study, it was possible to propose applications, contributing to the preservation of the species and the use of new plant sources (Brazilian biodiversity). Its proximate composition as well as the analysis of functional groups, mono and polysaccharide composition, rheological and thermal behavior were determined. After the characterization, the mucilage crosslinking was proposed in order to obtain a protein adsorbents. The characteristics of mucilage before and after crosslinking were measured, identifying functional groups before and after crosslinking, as well as the adsorption capacity of the crosslinked mucilage. The freeze-dried mucilage of the jaracatiá presented around 10.14% ash, 5.51% dietary fiber, 37.52% of total carbohydrates, 16.49% of reducing sugars, 3.66% lipids and 16.04% total protein. The antioxidant activity was 27.46% sequestered DPPH and the phenolic content of 173.19 mg L-1 GAE. With the pre-purification, the biggest change was observed for total carbohydrates, which decreased to 15.23% due to elimination of reducing sugars. The antimicrobial effect was more pronounced against Staphylococcus aureus than Escherichia coli. The monosaccharides identified were Rha, Ara, Xyl, Gal, Glc and GalA. The NMR spectra indicated that the major polysaccharides are composed of a portion of type I arabinogalactans. The FTIR spectra showed that there was a chemical change with the crosslinking and because of the multiplicity of functional groups the material has a reactive surface. The crosslinked mucilage may be used in protein separation processes. The kinetic mechanism that controls the adsorption process was best represented by the pseudo-second-order model. The model that best fit the sorption isotherm was the Freundlich. The thermogravimetric analysis showed that it is unfeasible the processing of this material above 523 K (250 °C).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:08:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334679.pdf: 1632031 bytes, checksum: be8912e802b9511389c4343c93dd1804 (MD5) Previous issue date: 2015 / A fotocatálise heterogênea é um Processo Oxidativo Avançado (POA) que ocorre através da irradiação de luz com comprimentos de onda específicos na superfície de um semicondutor gerando radicais livres altamente reativos que são capazes de oxidar não seletivamente diversos compostos orgânicos. Os principais fotocatalisadores utilizados, como o TiO2, são ativados apenas em comprimentos de onda dentro da região do ultravioleta. Logo, torna-se inviável utilizar radiação solar como fonte de irradiação, pois apenas uma faixa de 3% a 5% desta radiação corresponde à região do ultravioleta. Além disso, os fotocatalisadores estão propensos a sofrer o efeito de recombinação eletrônica, o que reduz a geração de radicais livres e torna o processo menos efetivo. Na literatura, relata-se que o fotocatalisador compósito formado pelo TiO2 e o óxido de grafeno (GO) é capaz de ser ativado em comprimentos de onda mais próximos da região do espectro visível e que este é menos propenso ao efeito da recombinação eletrônica. No presente trabalho, foram produzidos diferentes compósitos fotocatalisadores, os quais foram avaliados por meio de cinéticas de degradação do azul de metileno e suas caracterizações foram feitas por meio das técnicas de Difração de Raio-X (DRX), Termogravimetria (TGA), Espectroscopia Raman, Espectroscopia de Refletância Difusa UV-Vis, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Área BET e Voltametria de Varredura Linear. Os compósitos apresentaram um tamanho de cristalito entre 218 Å e 424 Å e as suas energias de band-gap foram menores do que a do P25, podendo ser ativados em comprimentos de onda mais próximos da região do visível. As análises de voltametria de varredura linear mostraram que os compósitos são menos suscetíveis à recombinação eletrônica e, além disso, as cinéticas feitas na presença dos compósitos apresentou um aumento de pelo menos 20% em relação à cinética feita com o P25, produto comercial à base de TiO2.<br> / Abstract : The heterogeneous photocatalysis is an Advanced Oxidative Process (AOP) that happens through light irradiation with specific wavelengths onto the surface of a semiconductor generating highly reactive free radicals that are able to oxidize many organic compounds by a non selective way. The main photocatalysts used, such as TiO2, are activated only at wavelengths within the ultraviolet region. Therefore, it becomes impractical to use solar radiation as a source of irradiation, since only a range of 3% to 5% of this radiation corresponds to the ultraviolet region. In the literature, it is reported that the composite formed by the TiO2 photocatalyst and graphene oxide (GO) can be activated at closer wavelength region of the visible spectrum and that is less susceptible to the effect of the electronic recombination. In this study, different composite photocatalysts were produced, which were assessed by methylene blue degradation kinetics and their characterizations were made through diffraction techniques of X-ray (XRD), thermogravimetry (TGA), Raman Spectroscopy spectroscopy, diffuse reflectance UV-Vis, Scanning Electron Microscopy (SEM), BET area and Voltammetry Linear Sweep. The composites had a crystallite size of 218 Å and 424 Å and their band-gap energy were lower than that of P25, being activated at wavelengths closer to the visible region. The analysis of linear sweep voltammetry showed that the composites are less susceptible to the electronic recombination and besides the kinetics done in the presence of the composites showed an increasing of at least 20% in the rate in relation to the kinetic done with P25, trade product based on TiO2.

CAMPELO, C. S. Avaliação da coagulabilidade e da calcificação em filmes de quitosana sulfonatada e carragenana . 2014. 102 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-19T13:26:07Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_cscampelo.pdf: 4430942 bytes, checksum: 129fdffd121ce6e497a602ddad69c32a (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-20T12:15:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_cscampelo.pdf: 4430942 bytes, checksum: 129fdffd121ce6e497a602ddad69c32a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-20T12:15:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_cscampelo.pdf: 4430942 bytes, checksum: 129fdffd121ce6e497a602ddad69c32a (MD5) Previous issue date: 2014-09-26 / Various strategies have been proposed to reduce the plasma proteins adsorption and consequently the probability of thrombus formation on materials when contacted with blood. Furthermore, another problem associated with biomaterials is the calcification process, which is described as calcium phosphate formation, which is the primary cause of failures in soft tissues and implants. Chitosan and carrageenan are two polymers that show properties that make them promising for use as biomaterials. Chitosan, due to amino groups in its structure, may promote platelet adhesion, being necessary to perform a chemical modification on it, such as sulfonation reactions, in order to reduce plasma protein adsorption. The presence of sulfate groups in carrageenan structure may contribute to obtain surfaces with antithrombogenic properties without the need of chemical modification on its structure. The formation of polyelectrolyte complexes (PECs) combines the high biocompatibility of chitosan with the charge density of carrageenan, generated by the presence of sulfate groups. This work aimed to study the effects of calcification and thrombogenicity of chitosan and carrageenan films, characterizing them by microscopy and spectroscopy techniques. We also conducted the study of metal surfaces coating using these polymers. A reduction in the effects of calcification for chitosan and carrageenan blends and for sulfonated chitosan films (Ca/P 0.11 or phosphate absence) was observed, reducing the formation and deposition of calcium salts when compared with pristine chitosan (Ca/P 2.78). Assays of platelet adhesion for chitosan surfaces when modified by sulfonation reaction or when blended with carrageenan, showed adhesion on average of 1 to 2 platelets/0.01mm2 against thrombus formation on chitosan film. For the coating essays, the modification on metal surface was characterized by the changing of carbon and oxygen percentage amount on the chemical composition surface, comparing the raw electropolished steel and grafted chitosan. The successive changes observed in the contact angle reinforce the success of the grafting of polymers, forming a hydrophilic layer both for pristine and sulfonated chitosan. From the results obtained, it can be inferred that the sulfonated chitosan and chitosan/carrageenan blends are promising for use as biomaterials in blood contact. / Várias estratégias têm sido utilizadas para que materiais, quando em contato com sangue, possam reduzir a adsorção de proteínas do plasma e, consequentemente, a probabilidade de formação de trombos. Além disso, outro problema associado é a calcificação, descrita como um processo de formação de fosfato de cálcio, que é a causa primária de falhas em tecidos moles e implantes devido à deposição destes sais. A quitosana e a carragenana são dois polímeros que apresentam propriedades que os tornam promissores para utilização como biomateriais. A quitosana, em função dos grupos amino em sua estrutura, pode promover a adesão plaquetária, sendo necessária uma modificação química, como reações de sulfonatação, que visam diminuir a adsorção de proteínas plasmáticas. A presença de grupos sulfato na carragenana pode contribuir para a obtenção de superfícies com propriedades antitrombogênicas sem a necessidade de modificação química da estrutura. A formação de complexos polieletrolíticos (PECs) alia a biocompatibilidade superior da quitosana com a densidade de carga da carragenana, gerada pela presença dos grupos sulfato. Esse trabalho teve por objetivo estudar os efeitos da calcificação e da trombogenicidade de filmes de quitosana e carragenana caracterizando-os através de técnicas de microscopia e espectroscopia, assim como realizar estudo de revestimento de superfície metálica utilizando estes polímeros. Observou-se uma diminuição nos efeitos de calcificação para as blendas de quitosana e carragenana e nos filmes sulfonatados (Ca/P 0,11 ou ausência de fósforo), reduzindo a formação e deposição de sais de cálcio quando comparados com a quitosana natural (Ca/P 2,78). Ensaios de adesão plaquetária mostraram melhoria das superfícies de quitosana quando modificadas pela sulfonatação, ou quando misturadas com carragenana, apresentando adesão, em média, de 1 a 2 plaquetas/0,01 mm², contra a formação de trombos em filme de quitosana. No ensaio de revestimento, a modificação da superfície metálica foi evidenciada pela alteração da quantidade percentual de carbono e oxigênio na composição química da superfície quando comparado o aço eletropolido bruto e após a inserção da quitosana. As sucessivas mudanças sofridas pelo ângulo de contato reforçam o sucesso do grafting dos polímeros, através da formação de uma camada hidrofílica tanto para quitosana natural quanto para a sulfonatada. Pelos resultados obtidos, pode-se inferir que a quitosana sulfonatada e as blendas de quitosana/carragenana mostram-se promissoras para serem utilizadas como biomateriais em contato com sangue.

MILEO, P. G. M. Utilização da simulação molecular na predição da acumulação de alcanos em estruturas metalorgânicas. 2014. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-25T12:40:47Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_pgmmileo.pdf: 6430139 bytes, checksum: 2fbf7affa468f0666338504ce9ca36c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-26T14:46:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_pgmmileo.pdf: 6430139 bytes, checksum: 2fbf7affa468f0666338504ce9ca36c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-26T14:46:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_pgmmileo.pdf: 6430139 bytes, checksum: 2fbf7affa468f0666338504ce9ca36c7 (MD5) Previous issue date: 2014-04-28 / Natural gas, which consists mostly of methane, is a fuel that has been expanding in the global energy market by having a cleaner burning than other petroleum derivatives and are more energy efficient. However, it has a great disadvantage compared to other fuels: it is difficult to be stored due to its low energy density. Microporous materials have been used to increase the energy density by adsorption. However, one of the problems encountered in using these materials it comes to the decrease in adsorption capacity after charge and discharge cycles of the storage tanks. The study of this problem, however, requires a large number of experiments and a relatively sophisticated equipment. This paper proposes themolecular simulation as a valid methodology to study the retention of alkanes in activated carbon, and eight metalorganic structures: IRMOF - 1, ZIF - 8, CuBTC, PCN- 11, PCN -14, UiO -66, MIL -100 and MIL- 101. We considered the natural gas as a mixture of methane (C1), ethane (C2), propane (C3) and butane (C4) in the proportions respectively 84,7:10:0,9:0,1. For the validation of the models used in the simulations, the simulated isotherms of C1, C2, C3 and C4 were adjusted to fit the experimental ones, obtained from the literature data for every material. Multicomponent isotherms were then performed, the retention of hydrocarbons were studied as well as the influence of compositional and structural factors to this phenomenon. We noticed that the MOFs MIL-100 and ZIF-8 are the most recommended to use in GNA tanks according to the criteria of capacity, adsorption efficiency and stability. We verified as well that MOFs that have adsorption sites too localized present a larger tendency to the accumulation of hydrocarbons. / O gás natural, cuja maior parte é constituída de metano, é um combustível que vem se expandindo no mercado energético global por possuir uma queima mais limpa que outros derivados petrolíferos e por ser mais eficiente energeticamente. No entanto, ele possui como grande desvantagem frente a outros combustíveis a dificuldade em ser armazenado devido a sua baixa densidade. Materiais microporosos vêm sendo utilizados para aumentar tal densidade por meio da adsorção. No entanto, um dos problemas encontrados na utilização desses materiais se trata da diminuição da capacidade adsortiva após ciclos de carga e descarga de tanques de armazenamento. O estudo desse problema, porém, demanda um grande número de experimentos e uma aparelhagem relativamente sofisticada. Este trabalho propôs a simulação molecular como uma metodologia válida a ser utilizada para o estudo da retenção de alcanos em carbono ativado e em oito estruturas metalorgânicas: IRMOF-1, ZIF-8, CuBTC, PCN-11, PCN-14, UiO-66, MIL-100 e MIL-101. Considerou-se o gás natural como uma mistura de metano (C1), etano (C2), propano (C3) e butano (C4) nas proporções de, respectivamente, 84,7:10:0,9:0,1. Para a validação dos modelos utilizados nassimulações, as isotermas simuladas de C1, C2, C3 e C4 foram ajustadas às experimentais obtidas da literatura para cada um dos materiais. Foram então realizadas isotermas multicomponentes e estudo de sítios de adsorção para o estudo da retenção de hidrocarbonetos e da influência de fatores composicionais e estruturais nesse fenômeno. Observou-se que as MOFs MIL-100 e ZIF-8 são as mais recomendadas para uso em tanques de GNA por critérios de capacidade, eficiência adsortiva e estabilidade. Verificou-se ainda que MOFs que apresentam sítios de adsorção pouco dispersos apresentam uma maior tendência à acumulação de hidrocarbonetos.

NASCIMENTO, E. S. Extrato de algaroba como fonte alternativa para produção de celulose bacteriana. 2014. 66 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-25T13:07:51Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_esnascimento.pdf: 2022452 bytes, checksum: 86ebbff91d2b69486c57864c21cca0e4 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-26T14:58:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_esnascimento.pdf: 2022452 bytes, checksum: 86ebbff91d2b69486c57864c21cca0e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-26T14:58:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_esnascimento.pdf: 2022452 bytes, checksum: 86ebbff91d2b69486c57864c21cca0e4 (MD5) Previous issue date: 2014-02-25 / Bacterial cellulose (BC) is a naturally nanoscale biomaterial with high purity and excellent chemical and mechanical properties. There are several sugar-rich renewable sources and wastes that can be used as alternative media for bacterial cellulose production.The aim of this study was to evaluate the suitability of an extract of mesquite pods as an alternative carbohydrate source for the production of BC through fermentation by Gluconacetobacter hansenii. The amount of sugars, soluble solids, and pH of the extract was characterized. The influence of the initial sugar concentration, pH, and the source of supplementary nitrogen on the fermentation were evaluated. The best production of bacterial cellulose was achieved in the medium with a sugar concentration of 30 g /L, pH 4.0, and supplemented with 10 g /L of yeast extract. The films from the optimized medium were oven dried and characterized by x-ray diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), thermal gravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and electron microscopy (SEM). The results were similar to typical bacterial cellulose films produced in the reference medium HS. Thus, it was possible to demonstrate the suitability of mesquite pod aqueous extract to produce BC. / A celulose bacteriana (CB) é um biomaterial naturalmente nanométrico, com elevado grau de pureza e excelentes propriedades químicas e mecânicas. Existem na natureza fontes renováveis e resíduos ricos em açúcares que despertam um crescente interesse como meios alternativos em substituição aos tradicionalmente empregados na produção de celulose. O objetivo deste estudo foi avaliar o extrato de vagens de algaroba (Prosopis juliflora) como fonte alternativa para produção de CB através de fermentação por Gluconacetobacter hansenii. O extrato foi caracterizado quanto à quantidade de açúcares, pH e sólidos solúveis. Através da fermentação do extrato foram realizados testes de influência da concentração inicial de açúcares, influência do pH e efeito da variação da suplementação com fonte de nitrogênio sobre a produção de CB. A melhor produção foi proveniente da fermentação do extrato de algaroba diluído a uma concentração de açúcares de 30 g/L com pH 4,0 suplementado com 10 g/L de extrato de levedura. As películas obtidas do extrato com condições melhoradas foram secas em estufa e caracterizadas por difração de raios x (DRX), espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), e apresentaram resultados típicos de celulose bacteriana quando comparados à CB produzida no meio de referência HS. Assim, foi possível mostrar a viabilidade de produção de CB com extrato aquoso de vagens de algaroba.

CRUZ, M. R. Filmes de gelatina e galactomanana incorporados com nanocelulose de fibra de algaroba (Prosopis juliflora). 2014. 58 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-25T13:14:07Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_mrcruz.pdf: 4515754 bytes, checksum: d3241a561e699ad5be9437b37f45a8f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-03-03T14:26:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_mrcruz.pdf: 4515754 bytes, checksum: d3241a561e699ad5be9437b37f45a8f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-03T14:26:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_mrcruz.pdf: 4515754 bytes, checksum: d3241a561e699ad5be9437b37f45a8f0 (MD5) Previous issue date: 2014-04-15 / This work seeks developing biodegradable films from gelatin obtained from waste tilapia (Oreochromis niloticus) and galactomannan extracted from Mesquite (Prosopis juliflora). An experimental design type simplex centroid was used to assess the effect of the ratios between the two components - gelatin (GE) and galactomannan (GA) – on the properties of the formed films. The results of the films obtained from the mixture design indicated that the film containing a GE:GA of 1:1 showed the best results for water vapor permeability and mechanical tests, being this film later submitted to the incorporation of cellulose nanocrystals extracted from the leguminous of the mesquite. The formulation of the films of gelatin and galactomannan was performed using glycerol 25% (on a dry basis of gelatin and galactomannan) varying the amount of nanocellulose from mesquite fiber on concentrations of 2.5, 5 and 7, 5% (dry basis of gelatin and galactomannan). The films were obtained by casting and were characterized in terms of their water vapor permeability (WVP), mechanical properties (tensile strength, elongation and elastic modulus), optical scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy (OM), Fourier Transform Infrared (FTIR), opacity, thermal gravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). The nanocellulose at 5% was effective to reduce the WVP. Nanocellulose increased the tensile strength and modulus with a slight decrease at the highest concentration (7.5 %). Nanocellulose did not affect significantly the film elongation. TGA analysis showed that increasing nanocellulose concentrations increased the film thermal stability, and the DSC analysis proved the formation of blends. The microscopy images revealed the formation of clusters of nanocrystals as their concentration increased. FTIR analysis revealed no major changes in the film structure apart from offset or reduction of some bands. The opacity increased with the incorporation of nanocellulose, although it did not increase with increasing nanocellulose concentrations. / Este trabalho busca o desenvolvimento de filmes biodegradáveis a partir de gelatina obtida de resíduos de tilápia (Oreochromis niloticus) e galactomanana extraída da Algaroba (Prosopis juliflora). Foi utilizado um delineamento experimental do tipo centróide simplex para avaliar o efeito das proporções entre os dois componentes – gelatina (GE) e galactomanana (GA) - sobre as propriedades dos filmes formados. Os resultados dos filmes obtidos a partir do delineamento de misturas indicaram que o filme de GE e GA nas mesmas proporções apresentaram os melhores resultados de permeabilidade ao vapor de água e ensaios mecânicos, sendo posteriormente esse filme, submetido à incorporação de nanocelulose extraída da vagem da algaroba. A formulação dos filmes de gelatina e galactomanana foi feita utilizando 25% de glicerol (em base seca de gelatina e galactomanana) variando a quantidade de nanocristais de celulose da fibra da algaroba nas concentrações de 2,5, 5 e 7,5% (em base seca de gelatina e galactomanana). Os filmes foram obtidos por casting e caracterizados quanto à permeabilidade ao vapor de água (PVA), propriedades mecânicas de resistência à tração, elongação e módulo elástico, microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), opacidade, análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os nanocristais de celulose foram efetivos para reduzir a PVA quando adicionados a 5%. A adição de nanocelulose incrementou a resistência à tração e o módulo a partir de 2,5%, com um pequeno decréscimo na concentração de 7,5%. Não houve efeito significativo com a adição de nanocelulose na elongação dos filmes. A análise de TGA mostrou que crescentes concentrações de nanocelulose aumentaram a estabilidade térmica dos filmes, e a análise de DSC comprovou a formação de blenda. As imagens de microscopia permitiram observar aglomerações de nanocristais à medida que se aumentou as concentrações. Na análise de FTIR não houve modificação na estrutura dos filmes, ocorrendo apenas deslocamento ou redução de algumas bandas. A opacidade aumentou com a incorporação de nanocelulose, porem não aumentou com a variação das concentrações.

BEZERRA, D. P. Modifying state-of-art adsorbents for CO2 capture by amine incorporation and ion-exchange. 2014. 109 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-25T13:28:37Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_dpbezerra.pdf: 1987921 bytes, checksum: 789a879eb43b19b70f1c2ad184e6ed4b (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-03-03T13:24:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_dpbezerra.pdf: 1987921 bytes, checksum: 789a879eb43b19b70f1c2ad184e6ed4b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-03T13:24:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_dpbezerra.pdf: 1987921 bytes, checksum: 789a879eb43b19b70f1c2ad184e6ed4b (MD5) Previous issue date: 2014-05-08 / CO2 is the major Greenhouse Gas (GHG), which may cause undesired consequences to the environment, such as global warming. There are many options for CO 2 separation, among which adsorption on porous materials is highlighted in this work. Activated c arbons and zeolites have been proposed as potential adsorbents due to their natural affinity for CO 2 and to the possibility of tailoring textural properties and surface chemistry to enhance capacity and selectivity under specific capture scenarios. This th esis focuses on changing the surface chemistry of conventional adsorbents, by means of amine impregnation and ion - exchange, so as to examine the effect of such modifications on their performance for CO 2 capture. The experimental section was divided into th ree distinct studies. Initially, CO 2 adsorpti on isotherms were obtained on X zeolite functionalized with increasing concentrations of 2 - aminoethanol ( monoethanolamine , abbreviated as MEA ) . Subsequently, activated carbon was investigated as a support for a min e impregnation for CO 2 capture. Lastl y, a study of ion exchange in X z eolite was conducted in order to investigate the influence of different compensation cations in CO 2 capture. In general, MEA impregnation led to a deterioration in the textural proper ties of the examined adsorbents, which are essentially microporous. It seems the amine s fill completely the micropores , as the concentration of impregnating solution increases. There is experimental evidence that part of the loaded amine covalently bonds t o the zeolitic framework. CO 2 adsorption capacity is always lower for MEA impregnated solids than for the pristine support at 298 K, but the same is not true at 348 K. X zeolite keeps texture and crystalline structure intact upon ion - exchange. CO 2 adsorpti on is enhanced for smaller and lighter compensating cations, such as Li , reaching 4.82 mmol/g at 348 K and 1 bar . In terms of working capacity (between 0. 1 and 1 bar) at 298 K, Ba exchanged X zeolite performs better than the other solids . It remains to be studied in future work the CO 2 /N 2 and CO 2 /CH 4 selectivity of such materials in dry and humid conditions / CO2 é o principal Gás de Efeito Estufa (GEE), que pode causar consequências indesejáveis ao meio ambiente, como o aquecimento global. Há muitas opções para a separação de CO2, entre as quais a adsorção em materiais porosos é destaque neste trabalho. Carbonos ativados e zeólitos têm sido propostas como potenciais materiais adsorventes, devido à sua afinidade natural com o CO2 e para a possibilidade de adaptar as propriedades texturais e química de superfície para aumentar a capacidade e seletividade em cenários de captura específicos. Esta tese se concentra em modificar a química da superfície de adsorventes convencionais, por meio de impregnação de amina e troca-iônica, de modo a avaliar o efeito de tais modificações sobre o seu desempenho de captura de CO2. A secção experimental foi dividida em três estudos distintos. Inicialmente, isotermas de adsorção de CO2 foram obtidos em zeólito X funcionalizado com concentrações crescentes de 2-aminoetanol (Monoetanolamina, MEA). Subsequentemente, o carbono ativado, foi investigado como um suporte para a impregnação de amina para a captura de CO2. Por último, um estudo de troca iônica em zeólito X foi realizada a fim de investigar a influência de diferentes cátions de compensação na captura de CO2. Em geral, MEA impregnação conduziu a uma deterioração nas propriedades texturais dos adsorventes estudados, que são essencialmente microporosos. Quanto maior a concentração da solução de impregnação aumenta, maior é o preenchimento dos microporos por aminas. Há evidências experimentais de que parte da amina carregada liga covalentemente à estrutura zeolítica. A capacidade de adsorção de CO2 é sempre menor para amostras impregnadas do que para o suporte puro a 298 K, contudo em temperatura maiores, 348 K, é possível observar melhorias. Zeólito X mantém textura e estrutura cristalina intacta nas amostras de troca-iônica. Adsorção de CO2 é reforçada por cátions de compensação menores e mais leves, como Lítio, atingindo 4,82 mmol/g a 348 K e 1 bar. Em termos de capacidade de trabalho (entre 0,1 e 1 bar) a 298 K, o Ba em zeólito X tem um desempenho melhor do que os outros sólidos. Ele continua a ser estudado em trabalhos futuros a CO2/N2 e CO2/CH4 seletividade de tais materiais em condições secas e úmidas.

RAMOS, J. E. T. Carbono ativado com metais suportados como adsorventes para dessulfuração profunda da gasolina comercial. 2013. 161 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-25T16:15:19Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_jetramos.pdf: 2760258 bytes, checksum: 8c6a0e753f072613dbe060ad43c95fdd (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-26T13:27:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_jetramos.pdf: 2760258 bytes, checksum: 8c6a0e753f072613dbe060ad43c95fdd (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-26T13:27:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_jetramos.pdf: 2760258 bytes, checksum: 8c6a0e753f072613dbe060ad43c95fdd (MD5) Previous issue date: 2013-02-25 / In this study, modified carbonaceous materials were prepared by metals impregnation (copper, silver and palladium) for removing sulfur from synthetic solutions of benzothiophene in iso-octane solutions and also in commercial gasoline. Benzothiophene adsorption of iso-octane solutions (mixture model) was measured by fixed bed experiments filled with activated carbons with and without metal impregnation in three different temperatures: 30, 45 and 60°C. Breakthrough curves were simulated according to a mathematical model that considers operation nonlinear isothermal adsorption equilibrium, axial dispersion flow and mass transfer described by Linear Driving Force model (LDF). The LDF model for gas adsorption kinetics is frequently and successfully used for analysis of adsorption column dynamic data and for adsorptive process designs because it is simple, analytic, and physically consistent. The results confirmed the efficiency of activated carbons used in sulfur compounds adsorption, especially when its surface is modified with metals. Adsorption capacities, qm, were significant obtained for materials used, values in order of 1.08 mmol S/gads for GF45 activated carbon, 2.00 mmol S/gads for GF45/CuCl2 activated carbon, 2.38 mmol S/gads for GF45/AgCl activated carbon and 2.71 mmol S/gads to GF45/PdCl2 activated carbon to the mixture model and 0.14 mmol S/gads for GF45/AgCl activated carbon, 0.23 mmol S/gads to GF45 activated carbon, 0.30 mmol S/gads for GF45/CuCl2 activated carbon and 1.00 mmol S/gads for GF45/PdCl2 activated carbon, showing an improvement when working with materials impregnated with metals. In terms of selectivity, there was a better value for this parameter studies in material impregnated with palladium. With respect to process reversibility, it was observed that adsorption area was twice value of desorption area for all materials. This demonstrates that activated carbon has no good reversibility, ie, activated carbon retains part of adsorbate even after purging, which will ultimately decreasing the amount of same active sites over successive cycles of adsorption/desorption. Adsorptive processes for removing sulfur components can be a viable alternative to complement the HDS process. / No presente estudo foram preparados materiais carbonosos modificados mediante a impregnação de metais (cobre, prata e paládio) para a remoção de enxofre a partir de soluções sintéticas de benzotiofeno numa concentração de 50 a 400ppm em iso-octano e em amostras de gasolina comercial. A adsorção do benzotiofeno em solução de iso-octano (mistura modelo) foi avaliada através de experimentos em coluna de leito fixo recheada com carbonos ativados com e sem impregnação de metais em três temperaturas distintas: 30, 45 e 60°C. Curvas de breakthrough foram simuladas de acordo com um modelo matemático que considera operação isotérmica, equilíbrio de adsorção não linear, fluxo com dispersão axial e transferência de massa descrita por uma aproximação de força motriz linear (LDF). Os resultados confirmaram a eficiência da utilização dos carbonos ativados em processos de adsorção de compostos sulfurados, principalmente quando se modifica sua superfície com metais. Foram obtidas capacidades máximas de adsorção significativas para os materiais utilizados de 1,08 mmol S/gads para o carbono ativado GF45; 2,00 mmolS/gads para o carbono ativado GF45/CuCl2; 2,38 mmolS/gads para o carbono ativado GF45/AgCl e 2,71 mmolS/gads para o carbono ativado GF45/PdCl2, quando se utilizou a mistura modelo. Para a gasolina real, obtiveram-se 0,14 mmolS/gads para o carbono ativado GF45/AgCl, 0,23 mmolS/gads para o carbono ativado GF45, 0,30 mmolS/gads para o carbono ativado GF45/CuCl2 e 1,00 mmolS/gads para o carbono ativado GF45/PdCl2, evidenciando uma melhoria ao se trabalhar na adsorção com materiais impregnados com metais. Em termos de seletividade foi observado um maior valor para este parâmetro nos estudos realizados com o carbono impregnado com paládio. Com relação à reversibilidade do processo foi observado que a quantidade adsorvida foi, em geral, o dobro da quantidade dessorvida quando da passagem de solvente puro sem mudança da temperatura para todos os materiais estudados. Este fato demonstra que o carbono ativado não possui uma boa regenerabilidade, ou seja, o carbono ativado retém parte do adsorbato mesmo após a purga, o que acaba diminuindo a quantidade de sítios ativos do mesmo ao longo de ciclos sucessivos de adsorção/dessorção, embora se espere uma melhor recuperação a temperaturas mais elevadas. O modelo de transporte dispersivo foi empregado para reproduzir o comportamento das curvas breakthrough e estimar parâmetros de transferência de massa, utilizando o solver comercial gPROMS. Assim, processos adsortivos para a remoção de componentes sulfurados a baixas concentrações podem ser uma alternativa viável como complemento à unidades de hidrodessulfuração (HDS).