Resumo: A gaseificação integrada ao ciclo combinado (IGCC) é uma associação de processos que permite gerar vapor d’água, eletricidade e hidrogênio. Estes insumos são de grande importância para diversas plantas industriais, especialmente para as refinarias de petróleo. Isto ocorre em função da necessidade de unidades industriais que produzam derivados de petróleo menos poluentes. Tipicamente a geração destas matérias primas em refinarias de petróleo ocorre em plantas de potência (eletricidade e vapor d’água) e em unidades de reforma a vapor (hidrogênio). Do ponto de vista energético, a associação destas unidades em um IGCC torna o sistema mais eficiente e, consequentemente, menos impactante ao meio ambiente. Outra vantagem das plantas de gaseificação integradas ao ciclo combinado é o uso de matérias primas residuais (óleos combustíveis pesados, coque, entre outras), as quais possuem baixo valor agregado. Um IGCC que utiliza estas matérias primas tem maior facilidade de abatimento de emissões do que uma planta de potência típica. Contudo, as vantagens energéticas e ambientais de um IGCC podem ser prejudicadas pelo elevado custo de implantação da unidade. Para avaliar em detalhes as vantagens e desvantagens deste tipo de tecnologia, foi realizado um estudo comparativo entre plantas de potência tradicionais e IGCCs. Dados de processo da planta de gaseificação da refinaria Pernis (Shell) foram utilizados para subsidiar o estudo. Esta análise comparativa, associada a diversos cenários econômicos, mostrou que o elevado custo construtivo dos IGCCs e o menor know-how desta tecnologia os tornam menos competitivos do que as tecnologias atualmente utilizadas. Todavia, alguns cenários econômicos como, por exemplo, o de elevação do custo do gás natural, podem viabilizar a implantação de um IGCC.

Orientador : Oswaldo E. S. Godinho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-16T16:17:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RaimundoJunior_IvoMilton_M.pdf: 3578327 bytes, checksum: 005ed43688101e128c8f4be9bc35d173 (MD5) Previous issue date: 1989 / Mestrado

Orientador: Paulo A. Bobbio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-17T05:45:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reyes_FelixGuillermoReyes_M.pdf: 2599181 bytes, checksum: 3ba330ebc69b88c2016bc2e301d5f9e3 (MD5) Previous issue date: 1973 / Resumo : Foi estudada a hidrolisa da lactose e da sacarose a pH 6,20 e 3,00 era água desionizada en tampão citrato e em tarapao fosfato a 50°C. Cem os mesmos disacarideos a nas mesmas condições da hidrolise, foi também escudada a reação de Maillard com glicina. Os resultados obtidos indicam que a ligação hemiacetalíca da sacarose e triais facilmente hídrolizada do que a da lactose. Foi demonstrado o efeito catalítico de pti e de anions tanto na reação de hidrolise como na reação de Maillard da lactose e da sacarose. A sacarose só participa da reação de Maillard através dos seus produtos de hidrolise. Dos resultados obtidos foram feitas correlações entre a velocidade de hidrólise e reação de Maillard dos disacarideos / Abstract: The hydrolysis of sucrose and lactose vas studied at pH 6,20 and 3,00 in model systems in water. citrate and phosphate buffers at 50ºC The Maillard reaction of lactose arid sucrose with glycine was investigated under the above conditions. The catalytic effect of pH and of the anions present was demonstrated for the hydrolysis as well as for the Maillard reaction. Sucrose was hydrolyzed faster than lactose and the Halliard reaction with sucrose is due to the products of its hydrolysis. The effect of hydrolysis, anions and pH on the Maillard reaction with the two model disaccharides was discussed / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Maria Valnice Boldrin Zanoni / Banca: Raquel Fernandes Pupo Nogueira / Banca: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza / Banca: Germano Tremiliosi Filho / Banca: Carlos Alberto Martinez Huitle / Resumo: O presente trabalho tem por objetivo explorar o uso de sistemas fotoeletroquímicos baseados em semicondutores bicomponentes nanoestruturados de Ti/TiO2/WO3 preparados por moldes de poliestireno (templates) e Si/TiO2/Pt preparado por junção metalica. A sintese desses materiais foi realizada por anodização e deposição eletroquímica e a presença do TiO2 na fase anatasio e WO3 monoclínico foi confirmada por difração de raios-X e EDS. Analises de espectroscopia de reflectancia difusa (DRS) mostraram que o material bicomponente possui absorção na região do visível pela observação do red shift. A caracterização eletroquímica foi realizada por medidas de voltametria linear sob irradiação UV e visível por diferentes lâmpadas: de vapor de mercúrio de alta pressão de 125 W e xenônio de 150 W com filtros que isolam a contribuição UV e visível. Maior fotocorrente foi obtida pela irradiação com a lâmpada de Hg de 11,0 mA cm-2 enquanto que na presença da lâmpada de Xe os valores obtidos foram de cerca de 0,4 mA cm-2. Posteriormente, os eletrodos de TiO2/WO3 foram aplicados na oxidação fotoeletrocatalítica do corante têxtil preto reativo 5 (RB5) e concomitante geração de hidrogênio em um reator de dois compartimentos. Seu desempenho foi comparado ao dos eletrodos de Ti/TiO2 e W/WO3. As melhores condições experimentais levaram a 100% de descoloração do corante para os eletrodos de Ti/TiO2, W/WO3 e Ti/TiO2/WO3 sob iluminação pela lâmpada de vapor de Hg, mineralização de 73, 80 e 85% e a produção de hidrogênio também revelou rendimentos estimados satisfatórios de 43, 34 e 46%, respectivamente. A natureza do gás H2 foi confirmada por cromatografia gasosa (CG-TCD). Completa remoção do corante RB5 também foi obtida para o fotoanodo de Si/TiO2/Pt e eficiencia estimada da geração de H2 foi de 30% com valores de fotocorrente da ordem de 0,5 mA cm-2 sob irradiação pela lâmpada de vapor de Hg nas melhores... / Abstract: The present project meets the challenge of exploring the use of photoelectrochemical devices based on Ti/TiO2/WO3 bicomponent nanostructured semiconductors prepared by templates and Si/TiO2/Pt prepared by microgrid heterojunction. The synthesis was performed by anodization and electrochemical deposition and the presence of anatese TiO2 and monoclinic WO3 was confirmed by X ray and EDS analysis. Difuse reflectance spectroscopy (DRS) analysis indicated Ti/TiO2/WO3 extension of optical absorption spectrum into the visible light region (red shift). Electrochemical characterisation was performed by linear sweep voltammetry under UV and visible light irradiation by two different lamp sources: 125 W high pressure mercury lamp and 150 W xenon lamp coupled to filters which isolte UV and visible light contribuition. Enhanced photocurrent response was obtained under high pressure mercury lamp 11,0 mA cm-2 and under xenon lamp irradiation the observed values are close to 0,4 mA cm-2. The Ti/TiO2/WO3 were used as photoanodes on the Reactive Black 5 (RB5) photoelectrochemical oxidation and simultaneous hydrogen generation in a two compartment PEC reactor. The photoanode's performance was compared to the pure Ti/TiO2 nanotubes and W/WO3 nanoporous electrodes. The best experimental conditions leaded to 100% dye discoloration in the presence of TiO2, WO3 e TiO2/WO3 under mercury lamp irradiation, 73, 80 and 85% mineralization and satisfactory hydrogen generation estimated efficiencies of 43, 34 and 46%, respectively. Hydrogen generation was confirmed by gas chromatography analysis (CG/TCD). Complete dye degradation was obtained under UV and visible light irradiation of Si/TiO2/Pt photanodes and 30% of estimated hydrogen generation efficiency and 0,5 mA cm-2 photocurrent response under mercury lamp irradiation under the best experimental conditions. Dye removal and by-products generation were confirmed by LC-MS/MS by the detection of m/z 137, 280, 210, 297... / Doutor

Orientador: Julio Santana Antunes / Coorientador: José Luz Silveira / Banca: Pedro Magalhães Sobrinho / Banca: Ederaldo Godoy Junior / Resumo: O desenvolvimento de projetos de geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis apresenta cada vez mais destaque no cenário energético. Nesse quesito, o Brasil apresenta um grande potencial para geração de energia oriunda de fontes renováveis, destacando-se a energia solar, energia eólica e as centrais hidrelétricas. Outra fonte de energia em evidência é o hidrogênio, uma vez que a utilização desse combustível não causa a formação de gases causadores do efeito estufa. Entretanto, o hidrogênio só pode ser considerado como fonte renovável se sua produção ocorrer a partir de outras fontes renováveis. Uma forma de produção de hidrogênio é a eletrólise da água, essa reação consiste no processo de dissociação das moléculas da água através da utilização de energia elétrica. Esse dissertação tem como objetivo caracterizar a produção de hidrogênio a partir da eletrólise e expor os principais aspectos técnicos, econômicos e ambientais que influenciam na implantação de uma central de produção de hidrogênio. Com relação aos aspectos econômicos, foi empregada a metodologia proposta por Braga (2014), sendo apresentados gráficos com a finalidade de ilustrar o custo de produção do hidrogênio em função de cada uma das fontes estudadas. Para a análise ambiental, foi utilizada a ferramenta para análise multicritérios AHP proposta por Saaty (1980), associando os aspectos ambientais aos econômicos. Os resultados foram satisfatórios e sugerem que as tecnologias empregadas atualmente sejam significativamente mais atrativas quanto aos aspectos econômicos, entretanto, conforme os aspectos ambientais são ponderados, as alternativas renováveis começam a se destacarem / Abstract: The development of power generation projects from renewable sources has increasingly highlighted in the energy scenario. In this aspect, Brazil has great potential for power generation coming from renewable sources, especially solar energy, wind energy and hydropower. Another source of energy in evidence is the hydrogen, since the use of this fuel does not cause the formation of gases causing the greenhouse effect. However, hydrogen can only be considered as a renewable source if its production occurs from other renewable sources. One form of hydrogen production is the electrolysis of water, this reaction consist in the process of water dissociation through the use of electrical energy. This work aims to characterize the production of hydrogen from electrolysis and expose the main technical, economic and environmental factors that influence the implementation of a central of hydrogen production. With regard to economic aspects, it was used the methodology proposed by Braga (2014), and graphs were presented in order to illustrate the cost of hydrogen production due to each of the sources studied. For environmental analysis, the AHP tool was used to a multiple criteria analysis as proposed by Saaty (1980), and it were associated the environmental aspects to economics. The results were satisfactory and suggest that the currently technologies employed are significantly more attractive when the economic aspects are analyzed, however according to the environmental aspects start to be considered, the renewable alternatives stand out / Mestre

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.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:31:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225665.pdf: 1375070 bytes, checksum: f27c2c64648ba73f3c468028eaa1d122 (MD5) / A quantificação da magnitude de cada um dos fluxos celulares sempre foi um importante objetivo na engenharia metabólica, principalmente com relação à produção de metabólitos de interesse comercial ou científico. Uma ferramenta poderosa para determinação das taxas dos fluxos em vias metabólicas é a análise de fluxo metabólico (MFA), onde taxas de fluxos intracelulares são calculadas usando modelos estequiométricos de uma gama de reações intracelulares e aplicação de balanços de massa. No entanto, MFA por si só não fornece qualquer medida quantitativa do controle de fluxo, que é importante para manter as taxas de síntese e conversão diante de uma grande gama de condições externas. Além disso, o entendimento dos controles de fluxo é importante para modificação racional dos fluxos metabólicos, que é um dos objetivos centrais da engenharia metabólica. Tal informação é fornecida pela análise de controle metabólico (MCA). O MATLAB® apresenta uma família de funções que servem a aplicações específicas, chamadas toolboxes. Toolboxes são coleções de funções do MATLAB® (arquivos .M) que estendem o ambiente do MATLAB® para resolver classes particulares de problemas. O presente trabalho tem como objetivo principal a apresentação de um toolbox para o MATLAB® que integra a maioria das ferramentas e cálculos em análise de fluxo metabólico (MFA) e análise de controle metabólico (MCA), o ME Toolbox. A versão atual do ME Toolbox permite a obtenção de fluxos intracelulares, melhoria dos fluxos por reconciliação estatística, análise de sensibilidade, análise de fluxo metabólico usando métodos de marcadores isotópicos, e análise de controle metabólico para redes lineares e bifurcadas, abrangendo assim uma grande gama de possibilidades em engenharia metabólica. O ME Toolbox foi aplicado para produção de hidrogênio por Clostridium butyricum, um potencial substituto para combustíveis à base de carbono, e para produção de violaceína por Chromobacterium violaceum, pigmento de cor violeta que apresenta atividade antimicrobiana, antiviral, e antitumoral.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T15:55:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 235671.pdf: 1788216 bytes, checksum: f0a76106447bed9c9cab228a4e1a6fec (MD5) / O 8-dimetilaminonaftil-1-fosfato (MANEP) foi estudado como um modelo de catálise enzimática do tipo ácida geral intramolecular com a transferência do grupo fosforila, a partir da quebra da ligação P-O(C), facilitada por um grupo +NH vizinho. As reações de hidrólise do MANEP são consistentes com um mecanismo do tipo SN2(P). Na região de pH entre 5 e 9, o MANEP se hidrolisa numa velocidade constante, com um fator catalítico de 2,4×105 a 60°C. Este efeito está associado à reação da forma dianiônica do MANEP, onde o grupo dimetilamônio (pKa3 = 9,31 ± 0,05) atua como catalisador ácido geral. Na presença de HCl entre 1 e 12 M, há um efeito catalítico significativo, mostrando um valor de pKa1= 1,47 ± 0,04 a 60ºC, que indica que a forma ácida do MANEP é a espécie reativa. Na reação entre a hidroxilamina e o MANEP, a constante de velocidade é cerca de 3 vezes maior que a reação de hidrólise. Os cálculos realizados para investigação da geometria do MANEP com a combinação dos modelos contínuo e discreto para comparação entre as estruturas do MANEP, e os monoesteres (metil e 1-naftilfosfato) otimizadas na presença de 15 moléculas de água, foi encontrado que a ligação P-O(C) é alongada significativamente, favorecendo uma reatividade maior desse éster se comparado ao metil e 1-naftilfosfato. Foi constatada a existência de um estado de transição onde a quebra da ligação do grupo abandonador é adiantada e há um pequeno grau de formação de ligação. Os resultados são consistente com os dados cinéticos, parâmetros termodinâmicos e cálculos ab initio de orbitais moleculares, os quais se corroboram mutuamente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-22T22:38:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 255208.pdf: 2089796 bytes, checksum: dd59b911ffb4c24b6cfbd914bab5e8d7 (MD5) / A utilização do hidrogênio como combustível requer desenvolvimento tecnológico nas áreas de produção, transporte e aplicação. Devido às dificuldades na implantação de infraestrutura para a sua distribuição, aliado à baixa densidade energética volumétrica obtida no armazenamento do hidrogênio gasoso, um considerável esforço de pesquisa tem sido direcionado para o desenvolvimento de tecnologia de processamento de combustíveis, convertendo-os em gás rico em hidrogênio, diretamente no ponto de utilização. Esta tecnologia é conhecida como reforma e é uma opção viável para permitir o desenvolvimento e teste em escala comercial da aplicação das células a combustíveis na geração distribuída de energia elétrica. O objetivo deste trabalho é analisar a produção do hidrogênio a partir da reforma de gás natural em um reator compacto. Para isso, desenvolve-se uma concepção de reator de reforma, e analisam-se as condições da reforma a vapor do gás metano. Na reforma a vapor do metano, uma mistura de vapor de água e metano escoa ao longo de um reator catalítico e deseja-se que as reações químicas favoreçam a decomposição do metano e do vapor de água em gás hidrogênio e dióxido de carbono. O monóxido de carbono é um produto indesejável, pois causa envenenamento irreversível de células a combustível tipo membrana de troca de próton (PEM). O reator catalítico apresenta em geral um leito de partículas porosas ou um monolito como suporte do catalisador, o qual é usualmente um metal ou um óxido metálico de elementos do grupo VIII da tabela periódica. Como a reação de reforma a vapor é endotérmica, uma fonte externa de calor distribuída é necessária para obter condições ótimas de distribuição de temperatura e fluxo de calor ao longo do reator. O trabalho inicia-se com uma análise termodinâmica de equilíbrio químico que visa determinar as concentrações em equilíbrio dos produtos da reforma como função das condições de temperatura e pressão no reator. A partir da verificação das condições de operação ótimas, um modelo numérico para a transferência de calor e massa com reação química em um leito catalítico suportado em uma matriz monolítica porosa é desenvolvido. O modelo de reator é acoplado a uma fonte de calor externa que fornece calor de forma distribuída por radiação e convecção superficial. O modelo fornece os valores limites de geometria e parâmetros de operação, como vazões e potências, e as condições necessárias para máxima produção do hidrogênio em relação ao metano e seletividade em relação ao monóxido de carbono.

Resumo: Neste trabalho foi realizado o estudo da fragilização pelo hidrogênio em um tubo de aço API 5L X65 de alto grau de limpidez para uso em dutos de condução para aplicação em ambientes que contém gás sulfídrico. Ensaios normalizados foram realizados com o objetivo de caracterizar as propriedades do material em estudo, através de análise química, análise microestrutural, ensaios mecânicos - dureza, tração, impacto e drop weight (DWTT), ensaios de corrosão - ensaios de HIC e SSC - e ensaios eletroquímicos - curvas de polarização potenciodinâmica, voltametria cíclica e medições de corrente de permeação de hidrogênio. Os resultados apresentaram: a) microestrutura refinada predominante de ferrita acicular, b) caracterização mecânica com resultados dentro do especificado pela norma de fabricação, c) análise química e ensaios de corrosão com resultados superando os requisitos da norma de fabricação e d) nos ensaios eletroquímicos foi evidenciado que o aço em estudo apresentou uma baixa corrente de permeação e uma maior resistência à corrosão em meio de NaCl 3,5% em relação a um aço padrão. Os resultados indicam que o material em estudo atende os critérios da norma de fabricação do tubo (API 5L), sendo evidenciado que o mesmo é adequado para utilização ao ambiente que lhe é proposto / Abstract: In this paper, it was carried out a study of a hydrogen embrittlement in a pipe API 5L X65 with high level of cleanness for linepipe used in sour service environment.. It was performed standardized testing in order to perform an assessment of the material properties, through the chemical analysis and microstructural analysis, mechanical tests - hardness, tensile, impact and drop weight tear test (DWTT), corrosion tests - HIC and SSC tests - and electrochemical tests - potentiodynamic polarization curves, cyclic voltammetry and hydrogen permeation current measurements. The results presented: a) refined microstructure predominant of acicular ferrite, b) mechanical characterization with results that fulfilled with the pipe fabrication standard, c) chemical analysis and corrosion tests with results exceeding the requirements of the standard and d) electrochemical tests showing the studied steel presenting a low permeation current and a higher corrosion resistance in a environment of NaCl 3,5% in relation of standard steel. The results indicate that the studied material complies with the acceptance criteria of the pipe fabrication standard (API 5L), and it was evidenced that the material is suitable for use in sour service environment / Orientador: Roberto Zenhei Nakazato / Coorientador: Eduardo Norberto Codaro / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Danieli Aparecida Pereira Reis / Mestre