Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-18T05:23:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T22:06:40Z : No. of bitstreams: 1 180245.pdf: 5675570 bytes, checksum: 0e52bbf5dea61333f1e5561af0a42825 (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo identificar e quantificar os ácidos graxos presentes em frangos de corte, quando submetidos a diferentes dietas com rações enriquecidas com gorduras e óleos. Análises experimentais foram realizadas objetivando a identificação e melhorias na composição quantitativa dos ácidos graxos Mirístico, Palmítico, Palmitoléico, Esteárico, Oléico, Linoléico e principalmente do ácido Linolênico em frangos de corte para alimentação humana, a partir da adição de Gordura Industrial, Óleo de Soja e Óleo Comercial na ração em quantidades diferentes. Os teores de ácidos graxos foram analisados na Gordura, nos Óleos, nas rações e na carcaça do frango inteiro. A ração com adição de gordura Industrial foi utilizada como prova testemunha nos ensaios realizados. Com a adição dos óleos de soja e comercial, houve uma absorção significativa de ácidos graxos nas carcaças de frango com um aumento considerável do ácido graxo ômega-3. Os frangos foram alimentados com ração com adição de 2% de gordura industrial, 2% de óleo de soja, 2% de óleo comercial, 4% de óleo de soja e 4% de óleo comercial. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que ocorre uma expressiva absorção de ácido linolênico e diminuição do colesterol total no frango alimentado com ração com a adição de 4% de óleo comercial.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T13:31:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274068.pdf: 890785 bytes, checksum: 4bad2188d63937e3d95e26d758359231 (MD5) / A criação de suínos em confinamento tem potencial poluidor e para reduzi-lo a biodigestão anaeróbia é uma alternativa muito utilizada, pois esta permite obter o biogás e um biofertilizante. O processo de melhoria ambiental tende a incentivar à suinocultura em fazer um trabalho na atividade sustentável, pois há a possibilidade de obtenção de créditos de carbono (Certificados de Redução de Emissões) produzindo melhores resultados à atividade nos aspectos social, econômico e ambiental. Baseado nisto, este trabalho teve por objetivos estudar as emissões de CH4 provenientes da produção e queima incompleta do biogás de dejetos suínos em uma granja situada em Iomerê - SC; e quantificar os créditos de carbono que poderiam ser adquiridos. Os dejetos na entrada e saída do biodigestor tiveram como parâmetros analisados sólidos totais (ST), sólidos totais voláteis (STV) e sólidos totais fixos (STF), e o biogás teve quantificadas as concentrações de CO2, CH4, NH3 e H2S. Os gases de exaustão do flare foram analisados utilizando um analisador de gases de exaustão. A estimativa do total de redução de emissão de metano foi fundamentada na linha de base para sistemas de manejo de dejetos, referendado como ACM0010, versão 2, apresentada pela UNFCCC (2006). A composição média do biogás medida foi de 62% de metano, 27% de dióxido de carbono, zero ppmv de NH3 e superior a 1020 ppmv de H2S. Os dejetos suínos brutos que alimentaram o biodigestor, com uma vazão de 8m3 por dia, apresentaram, em média, STV = 20.204,91 mg/L, e na saída do biodigestor apresentaram STV = 7.083,80 mg/L com um eficiência de remoção de matéria orgânica de 68,87% e uma produção média de biogás de 189,83m3 por dia. Pôde-se observar que o total de redução de emissões de CH4 atingiu 83,13% o equivalente a 1595,39 toneladas de CO2eq por ano em créditos de carbono representando um valor de 1.595,39 por ano. / The breed confined swine have pollution potential and reduce it the biodigestion anaerobic is a alternative more utilized because it permit to obtain the biogas and a manure. The process of environmental improvement tend to encourage culture of swine to do a work at activity sustainable because there is a possible to obtain of carbon credit for production better results in the aspects socials, economic and environmental. Based on this, the aim of this work was to study the emissions of CH4 from the production and incomplete burn of the biogas produced from pig manure in a swine farm in Iomerê - SC; and to quantify the carbon credits that could be acquired. The manure from the inlet and outlet of the biodigestor were analyzed in terms of total solids (ST), total volatile solids (STV) and total fixed solids (STF), and the biogas had the CO2, CH4, NH3 and H2S concentrations quantified. The exhaust gases from the flare were analyzed using an exhaust gas analyzer. The methane total reduction estimative was based on the line base for manure systems, known as ACM0010, version 2, presented by UNFCCC (2006). The biogas composition was 62% of methane, 27% of carbon dioxide, zero ppmv of NH3 and more than 1020 ppmv of H2S. The manure that inlet the biodigestor, with rate of flow 8m3 for day, presented, STV = 20.204,91 mg/L, and in outlet STV = 7.083,80 mg/L, with efficience to remove average organic matter 68,87% and production average biogas was189,83m3 for day. It was observed an emission reduction of CH4 of 83,13% that is equivalent of 1.595,39 ton CO2eq for year in carbon credits, and this represent a value of for 1.595,39year.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T17:54:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Em processos biológicos de remoção de nutrientes, a matéria orgânica pode ser um fator limitante para a desnitrificação, especialmente em se tratando de efluentes com altas concentrações de nitrogênio e baixas relações DQO/N. Deste modo, os processos que lançam mão da nitrificação parcial vêm sendo amplamente estudados para o tratamento deste tipo de efluente, tendo em vista algumas vantagens como a economia de fonte de carbono possibilitada por este processo. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo estudar a influência da forma de alimentação sobre o tratamento de efluente sintético com baixa relação DQO/N, utilizando períodos intermitentes de aeração em SBR (Reator operado em Bateladas Seqüenciais) para obter a nitritação/desnitrificação via nitrito. Foram obtidas remoções de nitrogênio de 86%, para o sistema operando com alimentação distribuída ao longo do ciclo sendo elevada para 96% com a alimentação realizada de forma breve (pulsos) e com a adição de matéria orgânica em fases anóxicas. Medidas de atividade da biomassa mostraram que a exposição da biomassa a baixas concentrações de amônio constitui uma desvantagem para o processo realizado em SBR. Deste modo, alimentações realizadas em pulsos proporcionaram operações com 250 mg N-NH4.L-1 no reator sendo alcançada velocidade específica de consumo de amônio elevada de 3,7 mg N-NH4.gSST-1.L-1 para de 18 mgN-NH4.gSST-1.L-1. Foram encontradas eliminações de nitrogênio de cerca de 30% em condições de plena aeração, sugerindo a possibilidade de eliminação do nitrogênio por processo de nitrificação e desnitrificação simultânea (SND). Ensaios desnitrificantes mostraram que inicialmente cerca de 50% do consumo de matéria orgânica em fase anóxica é destinado a outros fins que não a desnitrificação, sendo 30 a 40 % destinado ao acúmulo de poli-3-hidroxibutirato. A mudança na forma de alimentação permitiu a formação de aglomerados de célula maiores e mais compactos, favorecendo a existência de zonas anóxicas internas e auxiliando o processo de eliminação de nitrogênio em fase aeróbia. Ainda neste trabalho, em estudo acerca da composição da DQO residual foi verificado que a maior parte desta é decorrente da presença de ácido etilenodiamino tetra acético (EDTA) e que, compostos como cloreto de sódio e ácido clorídrico, são interferntes na metodologia adotada. / In biological processes of nutrient removal, organic matter can be a limiting factor for denitrification, especially in the treatment of wastewater containing high nitrogen and low carbon concentrations. Thus, recently, considerable attention has been given to processes that favor the partial nitrification focusing on some benefits as the economy of carbon source made possible by these processes. This study investigates the influence of the feeding pattern on the treatment of synthetic effluent with low COD/N ratio, using intermittently aeration in a SBR (sequencing batch reactor) to obtain a partial nitrification. Nitrogen removals increased from 86% to 96% when the feeding was carried out in a pulse form, with addition of organic matter at the beginning of anaerobic periods. Activity measurements show that a biomass exposure to low ammonium concentrations was a disadvantage to nitrification process on SBR. By introducing higher substrate concentrations in the reactor (lower distribution of the medium) the activity of ammonium oxidizing bacteria was increased from 3.7 mg NNH4 . gSST-1.L-1 to 18 mgN-NH4.gSST-1.L-1. A Nitrogen removal around 30% was found during fully aerobic periods (DO. 4mgO2.L-1), without any addition of COD in these phases, suggesting the occurrence of simultaneous nitrification and denitrification processes (SND). Denitrification assays verified that initially, around 50% of organic source was intended to other process than denitrification and that around 30-40% of it was forwarded for a polyhydroxybutyrate accumulation. The feeding carried out in pulses propitiated formation of biggest and compact flocs in the system favoring the existence of internal anaerobic zones and contributing to nitrogen elimination during aerobic stages. In addition a residual COD investigation shows that the presence of ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) on synthetic wastewater and interferences on methodology by compounds as sodium and hydrochloric acid.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-24T20:07:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 264424.pdf: 1544801 bytes, checksum: fb2f84e399cae0e641982e7165c986fa (MD5) / Polímeros naturais e sintéticos são amplamente usados no desenvolvimento de sistemas para liberação controlada e direcionada de fármacos e diversas técnicas podem ser utilizadas para produção de nanocápsulas poliméricas. A síntese de nanocápsulas via polimerização em miniemulsão apresenta como vantagem a possibilidade de se obter nanocápsulas em uma única etapa de reação e se baseia nas diferenças de tensão interfacial e do processo de separação de fases durante a polimerização. Neste trabalho foi realizado um estudo das reações de polimerização em miniemulsão visando a formação de nanocápsulas poliméricas biocompatíveis e avaliando a possibilidade de nanoencapsulação da quercetina, um antioxidante forte com capacidade de reagir com radicais livres. Inicialmente foram comparadas as reações para síntese de nanocápsulas e de nanoesferas poliméricas de poli(metacrilato de metila), respectivamente, com e sem núcleo de Miglyol 812, realizadas a diferentes temperaturas e com diferentes concentrações de iniciador. Foi observado que as reações para síntese de nanocápsulas apresentam velocidades de reação iguais as das reações para formação das nanoesferas, porém o diâmetro médio destas últimas é consideravelmente menor. Além disso, foi verificado que o aumento da temperatura e da concentração de iniciador levam a um aumento da velocidade de reação sem afetar o diâmetro médio e o número de partículas poliméricas, indicando que a formação das partículas poliméricas ocorre predominantemente pelo mecanismo de nucleação das gotas submicrométricas de monômero. Em seguida foi realizado um estudo comparativo entre as reações de polimerização de metacrilato de metila e de acetato de vinila em miniemulsão usando Miglyol 812 ou óleo de rícino como coestabilizador e como núcleo das nanocápsulas poliméricas biocompatíveis. Foi observado que, apesar da constante cinética de propagação do acetato de vinila ser dez vezes maior que a constante cinética de propagação do metacrilato de metila, as velocidades de reação das reações com acetato de vinila foram muito menores do que as das reações com metacrilato de metila. As reações na presença do óleo de rícino foram mais lentas do que na presença de Miglyol 812 e não resultaram na formação de partículas com a formação preferencial da morfologia de nanocápsulas. As reações com Miglyol 812 chegaram a formar em torno de 75% de partículas com a morfologia de nanocápsulas. Na etapa seguinte foi estudado o efeito do uso de diferentes tipos de iniciadores: 2,2'- azo-bis-isobutironitrila (solúvel na fase orgânica), persulfato de potássio e o par redox (peróxido de hidrogênio e ácido ascórbico), os dois últimos solúveis na fase aquosa, sobre a morfologia das partículas formadas nas reações de polimerização de metacrilato de metila, usando lecitina como sufatante e miglyol 812 como coestabilizador. Foi observado que a formação preferencial da morfologia de nanocápsulas foi alcançada com os três sistemas de iniciação avaliados. As reações realizadas com Quercetina apresentaram velocidades de reação inferiores àquelas realizadas com formulações análogas, porém sem Quercetina, indicando que provavelmente a presença da Quercetina inibe e/ou retarda as reações de polimerização e, consequentemente, pode estar sendo parcialmente consumida nas reações. Nas reações realizadas com o par de oxi-redução composto por peróxido de hidrogênio e ácido ascórbico na presença de Quercetina foi observado que o incremento da concentração de ácido ascórbico resulta num aumento considerável da velocidade de reação sem afetar outras propriedades como o diâmetro médio, visto que o ácido ascórbico age como um redutor da oxidação da Quercetina. Este resultado é um indicativo da possibilidade de incorporação de Quercetina nas nanocápsulas sintetizadas via polimerização de metacrilato de metila miniemulsão, usando Miglyol 812 como coestabilizador das nanocápsulas e como carreador da Quercetina e o sistema de iniciação via reações de oxi-redução composto por peróxido de hidrogênio e ácido ascórbico peróxido. Natural and synthetic polymers are widely used in the development of controlled and targeted drug release systems and several techniques might be used for the production of the polymeric nanocapsules. The synthesis of nanocapsules via miniemulsion polymerization shows as advantage the possibility of forming nanocapsules in one single reaction step and is based on the differences of the interfacial tensions and on the phase separation process during the polymerization. In this work a study of miniemulsion polymerization reactions aiming the formation of biocompatible polymeric nanocapsules was carried out and the possibility of nanoencapsulation of quercetin, a strong antioxidant and radical scavenger, was verified. Initially reactions for the synthesis of poly(methyl metacrylate) nanocapsules and nanospheres, respectively, with and without a core of Miglyol 812, were compared. These reactions were conducted at different temperatures and with different initiator concentrations. It was observed that the reactions for the synthesis of nanocapsules showed the same reaction rates as the reactions for the formation of the nanoespheres, but the latter had a substantially lower average diameter. Furthermore, it was verified that the increase of temperature and of initiator concentration enhance the reaction rate without affecting the average particle diameters and numbers, indicating that the formation of polymer particles occurs predominantly by the nucleation of the submicrometric monomer droplets. In sequence, a comparative study between methyl methacrylate and vinyl acetate miniemulsion polymerization reactions using miglyol 812 or castor oil as costabilizer and as the core of biocompatible polymeric nanocapsules was carried out. It was observed that despite the kinetic propagation constant of vinyl acetate being ten times higher than that of methyl methacrylate, the reaction rates of the vinyl acetate reactions were much smaller than those of methyl methacrylate. Reactions in the presence of castor oil were slower than those with Miglyol 812 and did not result in the preferential formation of particles with the nanocapsule morphology. Reactions with Miglyol 812 resulted in the formation of around 75% of particles with the nanocapsule morphology. In the following step the effect of different types of initiator: 2,2'-azo-bis-isobutironitrile (soluble in the organic phase), potassium persulfate and a redox initiation pair (hydrogen peroxide and ascorbic acid), these last two soluble in the aqueous phase, on the morphology of the nanoparticles formed in methyl methacrylate miniemulsion polymerization reactions, using lecithin as surfactant and miglyol 812 as costabilizer was studied. The preferential formation of the nanocapsule morphology was achieved with all the three evaluated initiation systems. Reactions conducted in the presence of quercetin showed lower reaction rates than those carried out with similar formulations, but without quercetin, indicating that probably the presence of quercetin inhibits and/or retards the polymerization reaction and, consequently, quercetin may be partially consumed in the reactions. In the reactions using the redox pair composed by hydrogen peroxide and ascorbic acid in the presence of quercetin it was observed that the increment of the concentration of ascorbic acid resulted in a considerable increase of the reaction rate without influencing other properties as average diameter, due of the fact that ascorbic acid acts as a reducer of the oxidation of quercetin. This result is an indicative of the possibility of incorporating quercetin in nanocapsules synthesized via methyl methacrylate miniemulsion polymerization, using miglyol 812 as costabilizer and as quercetin carrier and the redox initiation system composed by hydrogen peroxide and ascorbic acid.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T21:17:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269302.pdf: 7568708 bytes, checksum: 5cb88cac4ce2c685e3c05e515e00af6e (MD5) / O processo de destilação é amplamente utilizado em refinarias de petróleo porém, a maioria dos estudos que envolvem colunas de destilação estão fundamentados por modelos macroscópicos de conservação de massa e de energia, como por exemplo, os modelos de estágios de equilíbrio e não equilíbrio, nos quais os aspectos fluidodinâmicos do escoamento são restritos e orientados a medição de parâmetros macroscópicos. Neste trabalho é estudada a habilidade da fluidodinâmica computacional em modelar a complexa hidrodinâmica de pratos perfurados em colunas de destilação, afim de analisar o processo com uma abordagem microscópica. Para tanto objetiva-se a proposição de um modelo microscópico de conservação de quantidade de movimento, em condições de escoamento turbulento sob a influência da fase vapor, para representar a fluidodinâmica do escoamento líquido-vapor em prato perfurado de uma unidade piloto de destilação, com validação através da correlação experimental de Bennett et. al., (1983), e então analisar qual a influência, que as resistências utilizadas para controle com aquecimento distribuído da unidade piloto de destilação que estão sobre as superfícies dos pratos, tem sobre a fluidodinâmica do escoamento, além de um estudo sobre os fenômenos de transferência de calor e massa para uma mistura binária de etanol e água. A metodologia numérica consistiu em iniciar com o estudo de escoamento monofásico, passado para o multifásico em um prato perfurado, utilizando-se um modelo homogêneo e tridimensional. Após a validação deste modelo a partir da correlação experimental de Bennett et. al., (1983), estudou-se a influência que as resistências tem na sua hidrodinâmica, além de estudar os fenômenos de transferência de calor e massa para a mistura binária. Na análise dos resultados obtidos concluiu-se primeiramente que o modelo homogêneo, tridimensional, multifásico apresenta uma boa concordância com a correlação experimental de Bennett et. al., (1983), além de observar-se a ocorrência de diferentes padrões de escoamento na superfície do prato no interior de uma coluna de destilação de acordo com a vazão de vapor e a presença das resistências sobre a superfície dos pratos, sendo o escoamento não uniforme. Além disto, o fluxo de líquido próximo a parede tem uma tendência de retroceder, o que resulta no fenômeno de circulação que ocorre devido ao componente radial de velocidade sofrer um maior impacto do campo de pressão em comparação ao componente axial. Os efeitos de borbulhamento provocados pela fase vapor aumentam a energia cinética turbulenta do líquido fluindo horizontalmente. Também observou-se que a presença das resistências sobre a superfície do prato influenciam nos padrões de fluxo sobre o mesmo.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Quimica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-24T23:28:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 293902.pdf: 3016173 bytes, checksum: 8388be21f737fe927efe08c560a666ae (MD5) / Neste trabalho foram investigadas as propriedades de borrachas vulcanizadas sob a ação de solventes adulterantes de gasolina tipo C. Esta pesquisa visou obter dados experimentais e análise de modelos para o estudo do fenômeno de inchamento de borrachas vulcanizadas quando em contato com solventes. O objetivo é obter uma nova metodologia de análise da qualidade da gasolina utilizando borrachas como sensores. O inchamento das borrachas mostrou experimentalmente depender e ser uma função do tempo de exposição ao solvente e da composição do solvente, tanto em termos de quais tipos de compostos estão presentes quanto da concentração destes. A sensibilidade do método e a aplicabilidade do método em tempos curtos de análise foram testadas realizando-se um planejamento experimental de mistura. Os componentes do planejamento são a % v/v de gasolina C, heptano e tolueno e a borracha SBR, analisando-se o inchamento mássico e volumétrico para os tempos de 5 e 15 min. A análise da variância revelou que o método é eficiente e que existe uma alteração bastante significativa dos inchamentos em função do teor de tolueno na mistura. Foi verificado que a magnitude dos valores de inchamento é maior em termos volumétricos do que em mássicos. Também foi feito um estudo da influência do tipo de solvente sobre os perfis de inchamento das borrachas neoprene, nitrílica, natural, SBR, SBR alim. e silicone. Os resultados obtidos com silicone em relação ao inchamento com etanol mostraram-se extremos ao apresentado pelos solventes heptano, gasolina C e tolueno, o que demonstrou que esta borracha apresenta grande capacidade para o seu uso como um meio de detecção de excesso de etanol na gasolina. Foram obtidas equações polinomiais do inchamento do silicone e do SBR em função do teor de etanol anidro na mistura com gasolina A. Através dos altos coeficientes de correlação linear obtidos verificou-se uma boa capacidade de predição do teor de etanol anidro na gasolina através das medidas de inchamento, revelando também que a metodologia proposta apresenta sensibilidade suficiente para a verificação da adulteração da gasolina com excesso de etanol. / In this work, we investigated the properties of vulcanized rubber under the action of adulterant solvents of gasoline type C. This research aimed to obtain experimental data and analysis models to study the phenomenon of swelling of vulcanized rubbers in contact with solvents. The purpose of this work is to obtain a new methodology for assessing the quality of the gasoline using rubber as sensors. The swelling of the rubbers showed experimentally to depend and be a function of time of exposure to solvent and solvent composition, both in terms of that type of compounds are present as their concentration. The sensitivity and the applicability of the method for short times of analysis were tested by performing an experimental design of mixture. The components of planning are the % v / v gasoline type C, heptane and toluene and SBR rubber, analyzing the mass and volumetric swelling for up to 5 and 15 min. The analysis of variance, backed by high values of R2-adjusted (higher than 0.98 and 0.97 for mass and volume swells, respectively), showed that the method is efficient and that there is a very significant change in the swelling mass and volume due to changes in the content of toluene in the mixture. It was found that the magnitude of the swelling values are larger in terms of volume than mass, which indicates that the accuracy of the data obtained on the basis of volume measurement is more appropriate to study. It was also studied the influence of solvent on the profiles of swelling with rubber neoprene, nitrile, natural, SBR, SBR food grade and silicon. The results obtained with silicon in relation to swelling with ethanol proved to be the extremes presented by the solvent heptane, toluene and gasoline type C, demonstrating that this rubber has a great capacity for its use as a means of detecting excessive ethanol in gasoline. Polynomial equations were obtained from swelling of the silicone and SBR as a function of content in the mixture of anhydrous ethanol with gasoline, resulting in a coefficient R2 equal to 0.993. Through the high correlation coefficients obtained it was verified a good capability of predicting the content of anhydrous ethanol in gasoline by measuring the swelling, what also reveals that the proposed methodology was sufficiently sensitive to check the adulteration of gasoline with excessive ethanol.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T01:57:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 286259.pdf: 1259361 bytes, checksum: 966468f25e3000b6d56a8241bb6c9ee6 (MD5) / Compósitos e nanocompósitos poliméricos são materiais que agregam propriedades mecânicas e de barreira à permeabilidade de gases, diferenciadas de seus precursores polímeros. O Poliestireno de Alto Impacto (HIPS) é um termoplástico de poliestireno modificado através da adição de um elastômero. Essa fase borrachosa agrega propriedades mecânicas únicas à matriz e por esse motivo, o HIPS é considerado um commodity de grande utilização. Para várias aplicações, em particular transportes e materiais elétricos, existem regulamentações contra incêndios e regras para o uso de aditivos Retardantes de Chama, que aumentam a resistência de polímeros à ignição. Materiais responsáveis por conferirem essas propriedades, são incorporados a matriz polimérica utilizando diferentes rotas. No presente estudo, foram desenvolvidos compósitos e nanocompósitos poliméricos através da incorporação de filmes secos de argila em látex de poliestireno e retardantes de chama. Foram analisadas metodologias de incorporação, propriedades de flamabilidade, degradação térmica e propriedades mecânicas dos compósitos, bem como a morfologia através de microscopia eletrônica de transmissão para os nanocompósitos. A investigação preliminar através de teste de flamabilidade na vertical permitiu selecionar e caracterizar compósitos e nanocompósitos que apresentaram bom desempenho. As análises estruturais morfológicas dos nanocompósitos, comparadas com o HIPS, confirmaram a obtenção de estruturas intercaladas/esfoliadas na presença de diferentes teores de látex de poliestireno/argila e retardantes de chama. Análises térmicas constataram diminuição da taxa de liberação de calor apesar de alta liberação de fumaça, devido à combustão incompleta do material. Os ensaios mecânicos indicaram que a presença de argila torna os materiais menos resistentes à tração e ao impacto. Os compósitos produzidos apresentaram bons resultados a teores de retardantes de chamas significativamente menores do que os geralmente encontrados na literatura. As análises térmicas mostraram menores tempos de ignição com referencia ao HIPS puro e também menor taxa de liberação de calor. Apesar da baixa resistência ao impacto os compósitos apresentaram pouca variação quanto às propriedades do HIPS original, tais como tensão de tração e força de ruptura. / Composites and nanocomposites of polymers are materials that aggregate mechanical and barrier properties differently from their conventional polymer. High Impact Polystyrene (HIPS) is a polystyrene thermoplastic modified by the addiction of an elastomer. This rubber phase aggregates unique mechanical properties to the matrix and for this reason, HIPS is considered a widely used commodity. For many applications, particularly electrical materials and transports, there exist regulations against fires and rules for the use of fire retardant additives that improve resistance to ignition of polymers. Materials responsible for providing these properties are incorporated to the polymeric matrix by using different routes. In this study, polymeric composites and nanocomposites were developed through the incorporation of dry clay films in polystyrene latex and flame retardants. Incorporation methodologies were analyzed and its effect on flammability properties, thermal degradation and mechanical properties was verified. In addition, electronic transmission microscopy analyses were also performed. The preliminary investigation through vertical flammability test fallowed to select and characterize composites and nanocomposites that showed good performance. orphologycal analyses of the nanocomposites, compared to pure HIPS, confirmed the formation of intercalated/esfoliated estructures having different contents of clay/polystyrene latex and flame retardants. Thermal analysis showed the decrease of heat release rate, despite high smoke release, due to the incomplete combustion of the material. Mechanical tests proved that the clay content turns the materials less resistance to impact and tension. The produced composites showed good results with lower flame retardant contents than those reported in literature. Thermal analysis presented less time to ignition compared to pure HIPS and lower heat release rates. Despite the low resistance to impact, the composites showed few changes in relation to the original HIPS properties, such as tensile stress and rupture tension.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T02:14:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308280.pdf: 1174456 bytes, checksum: 0e1de2cf4b2279477978f931ec78b88b (MD5) / O poliestireno expansível (EPS) é amplamente utilizado em diferentes áreas da engenharia, pois se trata de uma das matérias primas mais importantes, sendo utilizado em diversas aplicações. Contudo, o EPS apresenta alguns inconvenientes quanto a sua aplicação em altas temperaturas. Quando exposto a uma fonte de calor o material polimérico se decompõe formando produtos voláteis combustíveis, tornando o EPS um material facilmente inflamável. Esta elevada flamabilidade impulsiona o constante estudo em relação à retardância à chama do EPS. Durante muito tempo os compostos retardantes à chama contendo halogenados em sua formulação têm sido incorporados como aditivos em diferentes classes de materiais poliméricos e apresentam uma boa eficiência. Atualmente a indústria de plástico vem sendo pressionada por organizações ambientais e sanitárias, as quais são contra o uso de compostos contendo halogenados como retardantes à chama. A combustão de retardantes à chama halogenados resulta na formação de fumaça com diversas espécies prejudiciais à saúde. Na busca de um composto retardante à chama seguro ao meio ambiente, vem sendo desenvolvidos diversos estudos com diferentes tipos de compostos livres de halogenados. Neste trabalho foram empregados em um estudo inicial cinco tipos de retardantes à chama. Foram realizados ensaios e caracterizações dos produtos obtidos entre o poliestireno e os retardantes à chama com objetivo de verificar a eficiência dos compostos. Após esta classificação prévia dos compostos quanto a sua eficiência, o trifenilfosfato (TFF) foi considerado o mais eficiente. O TFF foi então utilizado na segunda parte do trabalho, onde mais um composto retardante à chama, o enxofre, foi adicionado ao poliestireno. Sabe-se que estes dois compostos, quando utilizados juntos no poliestireno apresentam boa retardância à chama; estudos demonstram que essa eficiência pode ser tão boa quanto a eficiência apresentada pelo hexabromociclododecano. O bom desempenho se dá através da sinergia que existe entre os compostos, onde cada molécula atua por meio de mecanismos complementares. A técnica mais utilizada atualmente para adicionar retardantes à chama ao poliestireno consiste da mistura física dos compostos, formando blendas de polímero e retardantes à chama. Este trabalho propõe uma nova metodologia de adição, onde um dos retardantes à chama será agregados ao polímero in situ, ou seja, durante a polimerização e o outro logo após o término da reação, com o material polimérico ainda dentro do reator. A polimerização em suspensão é muito utilizada pela indústria no preparo do EPS. A elaboração de uma nova metodologia de adição de compostos retardantes à chama, sendo estes retardantes livres de halogenados pode ocasionar em uma melhora do processo utilizado atualmente pela indústria, resultando em um produto em conformidade com as novas regulamentações sanitárias e ambientais

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T02:36:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 287037.pdf: 1118690 bytes, checksum: 36652b2fce8b1bdb72cdd0ac1217384b (MD5) / As interações existentes entre argilas montmoriloníticas e metais pesados são de grande importância industrial devido, principalmente, à alta toxicidade dos íons metálicos de grande peso atômico. Com isto, são numerosos os trabalhos que aplicam o poder adsortivo destas argilas, naturais ou modificadas, ao tratamento de efluentes industriais. Entretanto, a capacidade de reter espécies metálicas tem despertado um novo interesse, que consiste na produção de materiais antimicrobianos. O poder bactericida de alguns íons metálicos, como o Ag+, o Cu2+ e o Zn2+, associado ao suporte e estabilidade dados pela argila, forma um material de excelente ação contra os mais diversos microorganismos. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um material com atividade antimicrobiana a partir da bentonita nacional do município de Quatro Barras e de seu tratamento com AgNO3. Para a modificação da bentonita, foram realizados alguns pré-tratamentos de natureza mecânica e química que visavam o beneficiamento da argila natural, para facilitar a posterior troca dos cátions interlamelares pelos íons de prata. Foi avaliada, desta forma, a influência de processamentos mecânicos de atrição/peneiramento e sedimentação, e de reações de ativação alcalina com NaOH e Na2CO3 sobre o processo. As amostras de bentonita in natura e as obtidas pelos diferentes tratamentos foram caracterizadas inicialmente através de técnicas de Difração de Raios-X, Fluorescência de Raios-X e Microscopia Eletrônica de Varredura com Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X. Ensaios tecnológicos, que analisam propriedades como a Capacidade de Troca Catiônica, Área Superficial e Índice de Inchamento da argila foram aplicados para avaliar as alterações causadas pelos pré-tratamentos. Análises de Absorção Atômica foram executadas sobre as amostras modificadas com prata, para quantificação dos íons trocados e adsorvidos pela argila. As amostras antimicrobianas, por sua vez, foram avaliadas segundo os testes microbiológicos de Disco-Difusão em Ágar e de Concentração Mínima Inibitória (CIM), executados sobre as bactérias Escherichia coli e Staphylococcus aureus. / Interactions between montmorillonites and heavy metals are of great industrial importance, mainly due to the toxicity of metallic ions of high atomic weight. With this, numerous works apply the adsorptive power of such clays, natural or modified, to waste disposal treatments. However, the capacity of retain metallic species is causing a new interest, consisting on the production of antimicrobial materials. The bactericidal power of some metallic ions, such as Ag+, Cu2+ and Zn2+, associated to the suport and stability given by the clay, forms a material of excelent action against the most different microorganisms. The present work had the objective of developing a material with antimicrobial activity from the national bentonite of Quatro Barras# city, and its treatment with AgNO3. For the bentonite modification, some pretreatments of mechanical and chemical nature were made in order to beneficiate the natural clay, and allow better conditions for the posterior ion exchange between the interlayer cations and the silver ions. Hence, the influence of mechanical processings of atriction/sieving and sedimentation, and alkaline activation reactions with NaOH and Na2CO3 on the process were evaluated. Samples of natural bentonite, and the samples obtained after each treatment, were initially characterized through techniques of X-Ray Diffraction, X-Ray Fluorescence and Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy. Technological runnings that analyse properties as Cation Exchange Capacity, Superficial Area and Swelling Index of the clay, were applied to evaluate the alterations caused by all pre-treatments. Atomic Absorption Spectroscopy was executed on the samples impregnated with silver, to quantify the exchanged and adsorbed ions. The antimicrobial samples, by its turn, were tested according to microbiological techniques of Disk Susceptibility Test and Minimum Inhibitory Concentration (MIC), executed on Escherichia coli and Staphylococcus aureus bacteria.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:47:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Estudos reportados na literatura indicam que a Clostridium acetobutylicum ATCC 824 não cresce em meio contendo apenas glicerol como fonte de carbono. Este indicativo foi reportado para situações onde o objetivo é a produção de biossolventes, por exemplo, biobutanol. Não há registro de obtenção de biohidrogênio a partir desta bactéria cultivada apenas em glicerol. A presente pesquisa teve como objetivo estudar o potencial de produção de hidrogênio por C. acetobutylicum ATCC 824, aproveitando um resíduo industrial da produção de biodiesel, o glicerol. Ferramentas de engenharia metabólica foram utilizadas para explorar a capacidade da C. acetobutylicum ATCC 824 de crescer e produzir hidrogênio a partir de glicerol como única fonte de carbono. Foi utilizado um modelo metabólico simplificado de 20 reações e 25 metabólitos. Com o resultado da Análise de Balanço de Fluxo (FBA), foi possível prever crescimento e produção de biohidrogênio. Foi estabelecido um protocolo experimental elaborado a partir da literatura e pela primeira vez foi demonstrado que, dadas as condições adequadas, é possível obter crescimento bacteriano e produção de hidrogênio a partir de glicerol como única fonte de carbono pela C. acetobutylicum ATCC 824. A comparação entre os processos de produção de hidrogênio através de glicose e glicerol mostrou que o rendimento da produção de hidrogênio a partir de glicerol nas condições estudadas é inferior à produção a partir de glicose. Uma avaliação dos perfis de produção de hidrogênio, consumo de substrato, e variação do pH do meio de cultura, indicou uma inibição que conduziu a bactéria a apresentar um comportamento predominantemente solventogênico durante as fermentações, o que indica que, apesar de terem permitido crescimento bacteriano, as condições operacionais definidas não são ótimas para esse processo. Podemos concluir também que a capacidade de produção de biohidrogênio a partir de glicerol poderá ser aumentada através da realização de otimização de parâmetros de operação e composição do meio de cultura. O glicerol bruto proveniente da fabricação do biodiesel por rota ácida mostrou-se um substrato adequado para promover o crescimento da C. acetobutylicum ATCC 824 sem tratamento prévio. A produção de energia elétrica #in situ# através da utilização direta de uma célula a combustível do tipo PEM foi demonstrada. Este é um resultado qualitativo, porém de grande interesse, uma vez que possibilita a aplicação direta da tecnologia aqui desenvolvida sem a necessidade do armazenamento de hidrogênio, que ainda é uma questão problemática cujo processo ainda está em aberto. / Hydrogen is being projected as an important component of the new world energetic matrix as a clean efficient energy carrier. The use of low-priced glycerol streams generated in the production of biodiesel represents a promising route to improve its economic viability. Clostridium has been extensively studied for hydrogen generation with many substrates and these studies imply that C. acetobutylicum ATCC 824 only metabolizes glycerol in the presence of glucose. In this work we provide evidence and describe anaerobic batch fermentations of C. acetobutylicum utilizing glycerol as the only carbon source, and compared growth and product formation with glucose fermentations. In silico FBA studies were carried out considering glycerol as carbon source and they indicated that would be possible to grown a culture using only such substrate. It was described and shown the results of an anaerobic batch fermentation of C. acetobutylicum utilizing glycerol as the only carbon source. The maximum yield of hydrogen produced from pure glycerol was up to 0,133 mol/mol. This yield was obtained from a non-optimized (preliminary) experiment and possibly will be increased when the operational parameters are optimized. The experiments compared growth and product formation of C. acetobutylicum ATCC 824 utilizing both glucose and glycerol as the sole carbon source in batch cultures. Semiquantitative tests were also conducted with raw glycerol from biodiesel production and integrating a PEM fuel cell for online electricity generation. Results show that, although the production of biohydrogen from glycerol is lower when compared with glucose fermentations, it#s possible to produce hydrogen from pure glycerol and directly from biodiesel byproducts. The online electricity generation also show positive results. These results indicated that biodiesel derived glycerol is a promising low-cost renewable feedstock for hydrogen production.