PINHEIRO, A. D. T. Fermentação alcoólica do suco de caju (anacardium occidentale L.): influencia de condições operacionais. 2011. 107 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-08-31T16:55:48Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_adtpinheiro.pdf: 1236891 bytes, checksum: a95c7d90564811d02fc4512c704d77f7 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-08-31T17:39:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_adtpinheiro.pdf: 1236891 bytes, checksum: a95c7d90564811d02fc4512c704d77f7 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-08-31T17:39:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_adtpinheiro.pdf: 1236891 bytes, checksum: a95c7d90564811d02fc4512c704d77f7 (MD5) Previous issue date: 2011-02 / Despite its big biodiversity, Brazil has a great variety of agriculturists and agroindustrials which its bioprocess has a lot of economic and social interest. Among all the ethanol produced all over the world, the ethanol produced in Brazil made of cane of sugar has great distinction. Its evolution on the last decade is remarkable reaching its maturity and consistency. Within all it is estimated that the ethanol produced with that material is not enough to be spread and supply worldwide. The object of this article is to evaluate the production of the ethanol made with cashew apple juice. In this stage, it was observed that it is not necessary to supplement the cashew apple juice to posterior fermentation because the juice already shows all the nutrients necessary for the growth of the microorganism. Later there was a study showing that the temperature in the production of ethanol evaluating its fermentation between 26 and 42°C. The best results of revenue (0,5 g.g-1), productivity (4,9 g.L-1.h-1), efficiency (92,8%) and the maximum production of ethanol (49,3 g.L-1), It was gained when the fermentation was conducted between 30 to 38°C. The models of Monod and Arrhenius were used to describe the dependence of the kinetic parameter with the temperature, showing the results to be satisfactory. The potential of the cashew apple juice being a source of sugar for the production of ethanol was evaluated by different sources of the genders Saccharomyces and Kluyveromyces. The results showed that the strains of Saccharomyces were higher when compared to the Kluyveromyces to the maximum production of ethanol. The strain that showed the best results for the kinetic parameter that was evaluated was Saccharomyces cerevisiae CCA008. At last, to determine the effect of the initial concentrate substratum in the production of ethanol, it was studied the range of 70, 90, 110, 130 and 170 g.L-1 of initial substratum. The one that showed the best results for the parameters studied was 90 g.L-1. The kinetic model that came closer to the ones experimented and could explain the process best was the model proposed by Ghose & Thyagi. In conclusion, with those results shows that the cashew apple juice used in the production of ethanol will bring great economic benefits because it is a product of low cost and economic as well as to the environment being a agroindustial product deriving from the production of the cashew nut. / Devido à sua vasta biodiversidade, o Brasil dispõe de uma grande variedade de resíduos agrícolas e agroindustriais, cujo bioprocessamento é de grande interesse econômico e social. Entre os biocombustíveis produzidos em todo o mundo, o etanol produzido no Brasil a partir da cana de açúcar possui lugar de destaque, apresentando notável evolução durante as ultimas décadas, alcançando assim maturidade e consistência. Contudo, estima-se que a produção de etanol através dessa matéria-prima não seja suficiente para atender a demanda mundial. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de etanol a partir do suco de caju. Para tal fim, inicialmente, avaliou-se a necessidade de suplementação do suco de caju com nutrientes para a sua posterior fermentação. Nesta etapa, foi observado que não se faz necessária a suplementação do suco de caju, pois o mesmo in natura já apresenta todos os nutrientes necessários para o crescimento do microrganismo. Posteriormente, estudou-se o efeito da temperatura na produção de etanol, avaliando a fermentação na faixa de 26 a 42°C. Os melhores resultados de rendimento (0,5 g.g-1), produtividade (4,9 g.L-1.h-1), eficiência (92,8%) e produção máxima de etanol (49,3 g.L-1), foram obtidos quando se conduziu a fermentação na faixa de 30 a 38°C. Os modelos de Monod e Arrhenius foram utilizados para descrever a dependência dos parâmetros cinéticos com a temperatura, sendo os resultados obtidos satisfatórios. O potencial do suco de caju como fonte de açúcares para a produção de etanol foi avaliado por diferentes cepas de leveduras dos gêneros Saccharomyces e Kluyveromyces. Os resultados mostraram que as cepas de Saccharomyces foram superiores quando comparadas às Kluyveromyces quanto à produção máxima de etanol. A levedura que apresentou melhores resultados para os parâmetros cinéticos avaliados foi a Saccharomyces cerevisiae CCA008. Por ultimo, para determinar o efeito da concentração inicial de substrato na produção de etanol, estudou-se as concentrações de 70, 90, 110, 130 e 170 g.L-1 de substrato inicial. A concentração que apresentou melhores resultados para os parâmetros estudados foi 90 g.L-1. O modelo cinético que conseguiu chegar mais próximos dos dados experimentais e assim descrever o processo mais fielmente foi o modelo proposto por Ghose & Thyagi. Com estes resultados, conclui-se que o suco de caju mostrou-se apto a ser utilizado como substrato para a produção de etanol. A utilização do mesmo não só trará benefícios econômicos ao processo, por se tratar de um substrato de baixo custo, como também trará benefícios ambientais, já que o mesmo é um resíduo agroindustrial proveniente da produção de castanha de caju.

ROCHA, E. M. R. Avaliação de sistemas de pós-tratamento de lixiviados por processos biológicos e oxidativos avançados e o desenvolvimento analítico para detecção e quantificação de compostos recalcitrantes. 2010. 245 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by João silva (jpauloqxb@gmail.com) on 2016-05-04T18:35:35Z No. of bitstreams: 1 2010_tese_emrrocha.pdf: 2921603 bytes, checksum: 02302b0c6b2bd808dd750280a631e459 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-05-25T17:20:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_tese_emrrocha.pdf: 2921603 bytes, checksum: 02302b0c6b2bd808dd750280a631e459 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-25T17:20:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_tese_emrrocha.pdf: 2921603 bytes, checksum: 02302b0c6b2bd808dd750280a631e459 (MD5) Previous issue date: 2010-04-27 / This work assessed the feasibility of using biological and advanced oxidation processes (AOP) as post-treatments for old leachate from stabilization ponds in series. Additionally, an analytical methodology for detection and quantification of aromatic compounds, organochlorides, phthalate esters and hormones, was developed. These compounds are considered as recalcitrant and rarely investigated in treated leachates, mainly in wastewater treatment plants located in the state of Ceará. Initially, a physico-chemical characterization and a metal speciation was carried out, from which it was verified that COD and ammonia were above the limits permitted by environmental legislation, and also some metals. In the development of the analytical methodology for detection and quantification by GC/FID, the solid phase extraction using C-18 was the best technique for extraction and pre-concentration of the recalcitrant compounds and the best results in terms of recuperation were achieved for the aromatic compounds and phthalate esters. In the post-treatment experiments using biological reactors, aerated submerged reactor (ASR) and sequential batch reactor (SBR), both were efficient in the leachate nitrification reaching ammonia removal efficiencies above 90%. However, they were not efficient on phosphorus removal. In terms of recalcitrant compounds removal, SBR presented better results when compared with ASR for the aromatic compounds and phthalate esters. The advanced oxidation process UV/H2O2 reached turbidity and COD removal and decolourisation efficiencies above 90% from a reaction time of 120 minutes by using recirculation batch mode. The UV/H2O2 system was efficient in the removal of aromatic compounds and the phthalate esters benzyl butyl phthalate (BBP) and diethyl hexyl phthalate (DEHP), achieving 100% removal. The photo-Fenton process with solar radiation assessed with the leachate from Portugal showed to be an excellent option for the leachate post-treatment when compared to the other systems studied (UV/H2O2 and TiO2/UV). Mineralization of organic compounds has reached approximately 80% reduction of dissolved organic carbon (DOC), beside aromaticity and decolourisation reductions and increasing leachate biodegradability. The optimal iron concentration for the leachate studied was 60 mg L-1 Fe+2, with H2O2 consumption of 310.6 mM and approximately 110 kJ L-1 of accumulated energy. However, it was not efficient in the removal the ester DEHP, one of most important phthalates, which is considered an endocrine disruptor. The UV/H2O2 and TiO2/UV processes using solar energy were slower than the photo-Fenton process and low COD removals were achieved, which indicated low mineralization of the organic compounds present in the leachate. / Este trabalho avaliou a viabilidade dos processos biológicos aeróbios e oxidativos avançados (POAs) como pós-tratamento de lixiviados antigos provenientes de lagoas de estabilização em série. Paralelamente, desenvolveu-se uma metodologia analítica para detecção e quantificação de compostos aromáticos, organoclorados, ésteres ftalatos e hormônios, considerados como compostos recalcitrantes e raramente investigados em lixiviados tratados, principalmente nas ETEs localizadas no estado do Ceará. Inicialmente foi realizada uma caracterização físico-química e especiação de metais sendo verificado que DQO e amônia estavam acima dos limites permitidos pelas normas ambientais, bem como alguns metais. No desenvolvimento da metodologia analítica para detecção e quantificação por GC/FID verificou-se que a extração em fase sólida empregando C-18 foi a melhor técnica para extração e pré-concentração dos compostos recalcitrantes e que os melhores resultados de recuperação dos compostos foram obtidos para os compostos aromáticos e ésteres ftalatos. Nos experimentos de pós-tratamento empregando os reatores biológicos, reator aerado submerso (RAS) e reator em batelada seqüencial (RBS), todos foram eficientes na nitrificação do lixiviado com percentuais superiores a 90% de remoção da amônia, contudo, não foram eficazes na remoção de fósforo. Em termos de remoção dos compostos recalcitrantes, o RBS apresentou melhores resultados em relação ao RAS para os compostos aromáticos e ésteres ftalatos. No processo de oxidação avançada UV/H2O2 foi obtida remoções de DQO, turbidez e descoloração da amostra superior a 90%, a partir de 120 minutos de reação, em sistema de batelada com recirculação. O sistema UV/H2O2 foi eficiente na remoção dos compostos aromáticos e, eficaz para os ésteres ftalatos benzil-butilftalato (BBP) e dietil-hexilftalato (DEHP) com 100% de remoção. O processo foto-Fenton com radiação solar estudado com o lixiviado de Portugal apresentou-se como uma excelente opção no pós-tratamento do lixiviado em relação aos outros sistemas estudados (UV/H2O2 e TiO2/UV) devido a mineralização dos compostos orgânicos terem sido de aproximadamente 80% de remoção do carbono orgânico dissolvido (COD), redução da aromaticidade e descoloração, além de aumentar a biodegradabilidade do lixiviado. A concentração ótima de ferro para o lixiviado estudado foi de 60 mg L-1 Fe+2, com consumo de H2O2 de 310, 6 mM e aproximadamente 110 kJ L-1 de energia acumulada., mas não foi eficiente na remoção do éster dietil-hexil ftalato (DEHP), um dos principais ftalatos considerado como interferente endócrino. Os processos UV/H2O2 e TiO2/UV utilizando energia solar não foram favoráveis devido a reação ser mais lenta em comparação com o processo foto-Fenton e terem sido obtidos baixos valores de remoção de COD, indicando baixa mineralização dos compostos orgânicos presentes no lixiviado.

Com o aumento da competitividade no mercado nos últimos anos, a busca por alternativas que permitam a redução dos custos de produção tem sido constante. Este fato, aliado aos custos crescentes da energia e a preocupação cada vez maior com o impacto ambiental dos processos, tornam indispensável o controle e o aumento da eficiência dos mesmos, assim como o maior aproveitamento possível da energia. No presente trabalho, uma nova metodologia para a otimização da eficiência energética em colunas de destilação é proposta. A partir de uma simulação estacionária de um processo de separação, desenvolvida em Aspen Plus®, e validada com dados do processo real, foram obtidos modelos empíricos de curvas de operação baseadas na energia requerida para atingir a especificação dos produtos. A metodologia proposta foi avaliada no estudo de caso de uma coluna de separação de benzeno, tolueno e xileno (BTX). Com o modelo de energia requerida identificado para o processo, duas condições operacionais distintas do processo real foram avaliadas com relação à sua eficiência. A partir da redução na vazão de vapor no refervedor, verificou-se um aumento na eficiência energética do processo de 75 para cerca de 100%, indicando a operação muito próxima do ponto ótimo. Para avaliar a utilização do modelo de energia requerida no controle de processos, duas estratégias alternativas foram propostas a partir de uma simulação dinâmica da unidade, desenvolvida em Aspen Dynamics®. A configuração de bloco de cálculo em conjunto com um controlador de composição apresentou o melhor desempenho entre as configurações avaliadas. A utilização do modelo permite que apenas a energia requerida seja efetivamente utilizada, enquanto que o controle de composição garante a especificação do produto de topo nestas situações. Com esta configuração, seria possível obter um incremento na vazão desta corrente da ordem de 92 t/ano a partir da incorporação de inertes. / With the competitive and global business environment, the search for opportunities to reduce the production costs has been constant. This fact associated with higher energy costs and the concern about the environmental impact of the processes, makes it essential to control and increase their efficiency. In this work, a new methodology for optimizing the energy efficiency in distillation columns is proposed. From a steady state simulation of a separation process, implemented in Aspen Plus® and validated against process data, models for the required energy were obtained. The methodology was evaluated for a case study of a benzene, toluene and xylene separation column (BTX). With the required energy model identified, two distinct operational conditions of the real process were evaluated regarding their efficiency. After a vapor flow reduction in the reboiler, there was an increase in process efficiency from 75% to about 100, indicating the operation condition very close to the optimum. To evaluate the use of the energy required model in process control, two strategies were proposed from a dynamic simulation of the process in Aspen Dynamics®. The configuration of a calculation block along with a composition controller showed the best performance among the alternatives tested. The use of the model allows only the required energy to be used, whereas the composition control ensures the top product specification in these situations. With this configuration, it would be possible to obtain an increase in the product flow of 92 t/year.

Técnicas termoanalíticas são comumente utilizadas para caracterizar interações químicas entre reagentes gasosos e substâncias sólidas e particularmente usadas na caracterização de catalisadores sólidos. Os dados apresentados por essa técnica são geralmente interpretados de forma qualitativa, são utilizados modelos empíricos ou métodos cinéticos simples e aproximados. Em contra partida a análise com modelos empíricos é realizada através do uso de curvas Gaussianas para descrever todo o termograma. No entanto, os resultados de experimentos a temperatura programada também podem ser consideradas como técnicas de resposta transitória e para uma análise adequada destes dados, o uso de modelos fenomenológicos dinâmicos é de fundamental importância. Dentre as técnicas termoanalíticas, a Redução à Temperatura Programada é muito utilizada na avaliação da redutibilidade de catalisadores formados por óxidos metálicos, já que em muitas reações é a fase metálica do catalisador que é ativa para catalisar a reação. Neste tipo de análise o ajuste de modelos fenomenológicos não são amplamente utilizados, devido a dificuldades na etapa de estimação dos parâmetros e na determinação de um modelo cinético da reação de redução apropriado para cada tipo de catalisador O objetivo desse trabalho é utilizar modelos fenomenológicos simples para a redução dos catalisadores e mostrar que é possível descrever de forma mais clara e acertiva o modelo de reação cinética para os catalisadores em estudos. Para isso foram usados dados da redução de um catalisador de níquel suportado em sílica e de um catalisador de cobre, zinco e alumínio derivado de Hidróxidos Duplos Lamelares (HDL). Este foi sintetizado pelo método de co-precipitação, variando as concentrações de cobre e submetidos a diferentes condições de redução no equipamento de TPR, também foi analisada suas propriedades físico-químicas, tais como composição, área específica. A análise dos perfis de redução identificou, de forma qualitativa, a presença de pelo menos dois tipos de sítios redutíveis e através do ajuste do modelo aos dados experimentais identificou-se as melhores ordens de reação, ficando exposto o melhor modelo a ser utilizado para cada caso que o catalisador foi submetido. Os resultados mostraram que é possível descrever com boa qualidade os perfis de redução, mas que o desenvolvimento de modelos cinéticos com mais qualidade pode permitir que resultados ainda melhores sejam alcançados. / Thermoanalytical techniques are commonly used to characterize chemical interactions between gaseous reactants and solid substances and are particularly used in the characterization of solid catalysts. The data presented by this technique are generally interpreted qualitatively. In contrast an analysis with empirical models is done through the use of Gaussian curves to describe the whole thermogram. However, the results of programmed temperature experiments can also be considered as transient response techniques and for an appropriate analysis of the data, the use of dynamic phenomenological models is of fundamental importance. Among the thermoanalytical techniques, Programmed Temperature Reduction is widely used in evaluating the reducibility of catalysts formed by metal oxides, whereas many reactions it is the metal phase of the catalyst that is active to catalyze the reaction. In this type of analysis the adjustment of phenomenological models is not widely used, due to difficulties in the parameter estimation step and in the determination of a kinetic model of the appropriate reduction reaction for each type of catalyst The objective of this work is to use simple phenomenological models for the reduction of the catalysts and to show that it is possible to describe in a clearer and more accurate way the kinetic reaction model for the catalysts in studies. For this, data were used for the reduction of a silica supported nickel catalyst and a copper, zinc and aluminum catalyst derived from Lamellar Double Hydroxides (HDL). This was synthesized by the coprecipitation method, varying the copper concentrations and subjected to different conditions of reduction in the TPR equipment, its physicochemical properties, such as composition, specific area, were also analyzed. The analysis of the reduction profiles qualitatively identified the presence of at least two types of reducible sites and by adjusting the model to the experimental data the best reaction orders were identified and the best model to be used for each in which case the catalyst was subjected. The results showed that it is possible to describe the reduction profiles with good quality, but that the development of higher quality kinetic models may allow even better results to be achieved.

O objetivo principal da otimização de processos é a obtenção de alta produtividade e lucro, seja em processos químicos ou bioquímicos. Para alcançar isto, se faz necessária a utilização de técnicas e estratégias de controle, individualizadas e apropriadas para cada situação. Uma vez que se dispõe de atuadores e manipuladores de variáveis para as mais diversas aplicações (desde extremos de temperatura e pressão, até casos onde as características do meio o tornam inapropriado à utilização de sondas), a restrição na utilização de controle avançado recai sobre o déficit de coleta e caracterização dos estados do processo frente à suas variáveis de interesse. Muitas vezes, as características do meio inviabilizam a utilização de sensores, como em casos com alto risco de contaminação. Também existem os casos onde apenas técnicas laboratoriais são viáveis para a caracterização de certas variáveis, e nestes casos, usualmente, o tempo de resposta dos métodos é muito elevado, limitando a ação de controle e impossibilitando a operação do processo em ramos de maior produtividade. Neste contexto, sensores óticos associados a métodos quimiométricos são considerados a evolução natural das técnicas para caracterização de processos. Baixo tempo morto, medidas não intrusivas, baixo custo, simples manutenção, alta sensibilidade e seletividade, são algumas das características inerentes a este tipo de sensor. Neste trabalho, são estudadas e associadas técnicas de espectroscopia vibracional (Infravermelho Próximo e Fluorescência 2D) com metodologias quimiométricas baseadas em elementos espectrais puros. É apresentada a metodologia de caracterização denominada Modelagem Quimiométrica com Componentes Espectrais Puros (PSCM), onde modelos multilineares são ajustados para predição de determinadas variáveis de interesse, através de elementos constituintes de medidas de espectroscopia, selecionados com a utilização do método de otimização de Colônia de Formigas. Como casos de estudo são utilizados o procedimento de determinação do teor de proteínas em amostras de farinha de trigo e centeio utilizando Espectroscopia de Infravermelho Próximo (NIR), e a caracterização das variáveis de estado do processo fermentativo de glicose com a levedura Saccharomyces cerevisiae, através de medidas de Espectroscopia de Fluorescência 2D. A metodologia apresentada é comparada com as técnicas quimiométricas usuais (Análise de Componentes Principais (PCA), Regressão de componentes Principais (PCR), Regressão por Mínimos Quadráticos Parciais (PLSR), Regressão PLS com Janela Móvel (MWPLSR) e PLS com Janela Móvel Variada (CSMWPLS)), permitindo incrementos significativos na qualidade de predição das variáveis de interesse, para ambos os processos, além de apresentar uma nova opção para a seleção e filtragem de dados espectrais, baseada em informações qualitativas do ajuste de modelos, denominada trilha de feromônios. / The aim of process optimization is obtaining higher productivity and profit in chemical or bio-chemical process. For that, one must apply control techniques specially designed for each situation. Once there actuators are available for several applications (from extremes of temperature and pressure, even cases where the medium characteristics are not suitable for probes), the restriction on advanced control is due to the lack of measurements. In some applications, measurements are difficult because of high contamination risks. In other cases, only laboratory methods are available, resulting in big time delay, limiting automatic control and, therefore, operation on regions of high production and profit. At this context, optical sensors associated with chemometric methods are the natural evolution for process characterization tools. Low time delay, non-intrusive measurements, low costs, easy maintenance, high sensibility and selectivity, are some examples of the characteristics usually associated with those sensors. In this work, it is studied and associated techniques of vibrational spectroscopy (Near Infrared and 2D Fluorescence) with chemometric methodologies based on pure spectral elements. This work presents the method called Pure Spectral Chemometric Modeling (PSCM), where multi linear models are adjusted for infer specific interest variables through spectral elements, selected using the optimization algorithm ACO (Ant Colony Optimization). Study cases are: (i) determination of protein content amount presented by wheat and rye flour samples using Near Infrared; and, (ii) characterization of significant variables of Saccharomyces cerevisiae fermentative process with glucose as substrate, measured with 2D Fluorescence Spectroscopy. Presented methodology is compared with usual chemometric methodologies (Principal Component Analysis (PCA), Principal Component Regression (PCR), Partial Least Squares (PLS), Moving Window Partial Least squares Regression (MWPLSR) and Changeable Size Moving Window Partial Least Squares (CSMWPLS)), showing significant improvement on prediction, for both cases. The proposed method is also a new option for pre-selection of spectral data, only based on qualitative information of assisted modeling process, called pheromone trail.

A busca por fontes renováveis de energia é uma das prioridades nas pesquisas na área de engenharia na atualidade, dando-se preferência principalmente para uma alternativa aos derivados de petróleo. A produção de biodiesel com lipídeos extraídos de microalgas é um assunto muito promissor, visto as inúmeras vantagens deste processo. Pesquisas apontam que a diminuição da concentração de nitrogênio presente no meio de cultivo aumenta o acúmulo de lipídeos pelas microalgas, mas a produção de biomassa fica prejudicada. Para mensurar a importância desse nutriente e melhorar a eficiência da extração de óleos, no presente trabalho, foi proposta a avaliação da influência do íon nitrato no cultivo de Chlorella sp., focando o estudo na concentração de biomassa e no acúmulo de lipídeos. Para tal, foram testadas diferentes concentrações iniciais de NaNO3; o melhor perfil de adição de NaNO3 no meio de cultivo (em etapas ou em uma dose única); o desempenho da microalga em um cultivo semicontínuo; e quatro tipos de tratamentos para a quebra da parede celular das microalgas Chorella minutissima e Chlorella sp., a fim de realizar uma extração de lipídeos mais efetiva. A concentração inicial de 300 mg L-1 de NaNO3 apresentou melhores resultados em relação à concentração final de biomassa (2,48 g L-1) e acúmulo de lipídeos totais (12,0 % em peso seco). A adição de NaNO3 em apenas uma etapa obteve os resultados mais satisfatórios, com concentração final de biomassa de 1,92 g L-1 e 6,02 % de lipídeos totais em peso seco de biomassa. No cultivo semicontínuo, o melhor resultado para a o acúmulo de lipídeos foi volume de corte de 1/6 a cada 24 h, resultando em 9,02 % de lipídeos em biomassa seca e produtividade lipídica de 214 mg L-1d-1. Como pré-tratamento para quebra da parede celular da microalga Chlorella minutissima, não houve diferença significativa entre os métodos testados; para a Chlorella sp., as técnicas com resultados mais satisfatórios foram autoclave e micro-ondas. / Nowadays, the search for renewable energy sources is a high priority topic in engineer research, with preference to an alternative to petroleum derived energy spurces. Biodiesel production from microalga lipid is very promising, since the several advantages of this process. Many studies have shown that, to increase the microalga lipid accumulation, low nitrogen concentration is necessary; however, this condition has an opposite effect on biomass production. To measure the effect of this nutrient and improve oil extraction efficiency, in the present work, the nitrate ion influence was evaluated over the microalga Chlorella sp. cultive, measuring biomass concentration and lipid accumulation. This work tested the effect of the initial NaNO3 concentration and different NaNO3 pulse feeding profiles along the culture. A semicontinuous culture was carried out with renewal rate of 1/3 and 1/6 (v/v) in 24 h and 48 h, to improve biomass nad lipid productivity. It was also tested four pre-treatments in order to break the microalga (Chlorella minutissima and Chlorella sp.) cell wall: microwave, autoclave, bead beating and sonication. The highest biomass and lipid concentration were found when used initial NaNO3 concentration of 300 mg L-1, with 2,48 g L-1 and 12,04 %, respectively. Adding NaNO3 all at once (one time at the culture start off ) showed the best results for biomass concentration (1,92 g L-1) and lipid accumulation (6,02 %). In semicontinuous culture, the microalga Chlorella sp. presented good results for lipid production (9,02 %) and lipid productivity (214 mg L-1d-1) at 1/6 renewal rate every 24 h, however. The best pre-treatment for cell wall tested for Chlorella sp were microwave and autoclave; for Chlorella minutissima, there was no difference between the tested pre-treatments and the ones without it.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:07:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 101278.pdf: 19505987 bytes, checksum: 1882ca90e3b430fd008c9b085a0ca83c (MD5) Previous issue date: 1995 / Utilizou-se uma rede do tipo Feedforward Multicamadas para controlar o nível de um tanque simples e dois tanques acoplados. Os testes experimentais foram realizados em uma unidade piloto controlada por microcomputador. Na estratégia de controle proposta, usou-se redes neurais para modelar o processo, juntamente com uma estratégia de controle preditivo baseado na minimização de um critério de custo quadrático. Os resultados mostraram que o esquema de controle implementado foi capaz de controlar com sucesso os sistemas, apresentando boa performance.

O sistema de reconciliação de dados trata de um problema advindo da evolução das técnicas de medição, aquisição e armazenamento de dados. Este tem o papel de garantir a consistência destes dados, utilizando a redundância das variáveis medidas e um modelo estatístico da medição para aumentar a precisão dos dados. O procedimento completo tem por objetivo que as equações de conservação sejam satisfeitas, tratando dos erros aleatórios inerentes ao processo de medição e que eventuais erros grosseiros sejam detectados e corrigidos. Estas duas últimas atribuições referem-se aos dois problemas tratados neste trabalho: avaliação de técnicas de reconciliação de dados e para a detecção de erros grosseiros. O objetivo deste trabalho é comparar diferentes técnicas por meio de um estudo completo de reconciliação de dados e detecção de erros grosseiros. Este foi baseado em simulações determinísticas e simulações Monte Carlo para verificar o desempenho das estratégias frente aos parâmetros que influenciam cada etapa do procedimento. Em reconciliação de dados foi avaliada a influência da topologia e do pré-tratamento de dados na qualidade final da estimação. Já para etapa de detecção de erros grosseiros foram avaliadas sete estratégias diferentes, realizando uma comparação entre as mesmas com base em um estudo combinatorial completo. Avaliou-se a influência da topologia e foram levantadas as curvas de poder de detecção. Com base nestes resultados escolheu-se um critério para que os algoritmos fossem sintonizados de maneira que a comparação entre eles fosse justa. Após a sintonia avaliou-se a utilização do pré-tratamento de dados. Além das estratégias de detecção tradicionais utilizaram-se também técnicas de reconciliação robusta. O desempenho destas foi comparado com os resultados obtidos nas etapas anteriores. Como conseqüência deste estudo completo, foi proposta uma nova estratégia de detecção de erros grosseiros, baseada em estatística robusta. O seu desenvolvimento foi demonstrado e a validação foi realizada por comparação com os resultados obtidos neste trabalho e com um caso reportado na literatura. / The data reconciliation system deal with a problem originated from the evolution of measurement techniques, data acquisition, and data storage. This system plays the role of guaranteeing the data consistency; it uses the measured variables redundancy and a statistical measurement model to improve accuracy. The main goal of the complete procedure is to satisfy the conservation equations, treating the random errors inherent of the measurement process and detecting eventual gross errors. The last two attributes are the issues of this work: the evaluation of data reconciliation techniques and the problem of gross error detection. The goal of this work is to compare different techniques by a complete data reconciliation and gross error detection study, based on deterministic and Monte Carlo simulations to verify the performances of the strategies as functions of the parameters that influence each step of the procedure. In data reconciliation, the influence of the topology and data pre-treatment in the quality of the estimates were investigated. Furthermore, dealing with the gross error detection step, seven different strategies were compared by means of a complete combinatorial study. The influence of topology was studied and the power curves were obtained. Based on these results, a criterion to tune the algorithms was chosen in the manner of guaranteeing a fair comparison between them. After the tuning step, the use of data pre-treatment was investigated. To complete the study, robust data reconciliation techniques were also used, and their performances were compared with the results attained in the precedent sections. As a product of this study, a new gross error detection strategy was proposed, based on robust statistics. The development steps were showed and the new method was validated based on comparison with the results obtained in this work and with a case study from the literature.

Reações de polimerização em reatores fase gás é o processo mais utilizado atualmente na produção de poliolefinas. Entretanto, existe grande dificuldade de reproduzir um reator em fase gás em escala laboratorial, devido à presença de uma fase sólida e uma fase gasosa em ausência de solvente, a agitação e remoção de calor. O presente trabalho visa uma melhor compreensão dos processos de copolimerização de eteno e buteno, com catalisadores Ziegler-Natta em reatores fase gás e fase líquida a fim de aplicar os resultados obtidos em um reator fase líquida de laboratório em um reator fase gás industrial. A possibilidade de aplicação destes resultados é estudada através da modelagem matemática fenomenológica dos processos. O processo estudado é a copolimerização de eteno e buteno com catalisadores Ziegler-Natta para produção de polietileno linear de baixa densidade em reatores tipo Spherilene. Após ajuste dos modelos para o reator fase líquida e o reator fase gás, efetuaram-se análises de sensibilidade paramétrica para verificar o comportamento das variáveis de saída. A metodologia utilizada para determinação dos critérios de comparação dos dois modelos foi estabelecer um planejamento experimental no processo fase gás, baseado na análise de sensibilidade, utilizando-se as variáveis de saída desse modelo para se obter as condições de operação do reator fase líquida. Essas condições foram relacionadas com as propriedades finais do polímero do reator em fase gás através da temperatura e relações de C4/C2 e H2/C2. A metodologia apresentada permite avaliar as condições adequadas para operar o reator laboratorial em fase líquida e obter dados que podem ser utilizados no estudo do reator fase gás. Os valores obtidos para as constantes cinéticas estão diretamente ligados ao tipo de processo utilizado, utilização ou não de solvente, remoção de calor e outros critérios que diferenciam o processo em fase líquida do processo em fase gás. Logo, aplicando os fatores de correção às constantes cinéticas obtém-se, no reator em fase líquida, um polímero com propriedades finais muito semelhantes ao produto obtido no reator em fase gás de leito fluidizado, considerando as diferenças de processo. / Polymerizations reactions in gas-phase reactors are the utmost process used nowadays for the production of polyolefin. However, it is very difficult to reproduce a gas-phase reactor in a laboratorial scale, due to the presence of solid and gas phases and absence of diluents, the mixing and heat removal. The present work seeks a better understanding of the copolymerization processes of etene/1-butene with Ziegler-Natta catalyst in phase-gas and liquid-phase reactors in order to apply the results obtained in a liquid-phase laboratory reactor in a gas-phase industrial reactor. The possibility of application of these results is studied through the phenomenological mathematical modeling of the processes. The polymerization process studied is the copolymerization of etene/1-butene with Ziegler-Natta catalyst for the production of low density linear polyethylene in a Spherilene reactor. After adjustment in the liquid and gas-phase model, parametric sensitivity analysis were made to evaluate the behavior of the output variables. The methodology used to determinate the comparison criteria was established by experimental design in the gas-phase model, based on the sensitivity analysis results. The output variables of the gas-phase model were used in order to obtain the operating conditions of the liquid-phase reactor. These operating conditions were linked to the final polymer properties through variables such as temperature, C4/C2 and H2/C2 ratios. The presented methodology allows the evaluation of the operating conditions of the laboratory-scale liquid-phase reactor and the collection of data to be used in gas-phase reactors studies. The value obtained to the kinetic constants is directly connected to the kind of process used, presence or absence of diluents, heat removal and other criteria that differentiate both processes. Therefore, the application of correcting factors to the kinetic constants produce, in the laboratory-scale liquid-phase reactor, polymers with final properties very similar to the polymer obtained in the industrial gas-phase reactor, considering all the differences in the process.

O trabalho proposto apresenta um novo método analítico para a resolução da equação de Schrödinger dependente do tempo. Esse método é empregado na simulação de reações químicas envolvendo compostos orgânicos, a fim de estimar o impacto ambiental decorrente do lançamento de substâncias químicas em corpos hídricos. O método é baseado no emprego de transformações de Bäcklund, que fornecem soluções em forma fechada expressas como funções arbitrárias de argumentos conhecidos. Essa formulação proporciona uma redução significativa no tempo de processamento requerido para a obtenção de resultados numéricos, permitindo a simulação de sistemas químicos contendo até 200 átomos. Simulações simbólicas são apresentadas. / This work presents a new analytical method for solving the time dependent Schrödinger equation. This method is employed to simulate chemical reactions involving organic compounds, in order to estimate environmental damages due to the disposal of chemicals in water bodies. The method is based on Bäcklund transformations, which supply closed form solutions as arbitrary functions of known arguments. This formulation provides a significant reduction on the time processing required to obtain numerical results, allowing to carry out the simulation of chemical systems containing up to 200 atoms. Symbolic simulations are reported.