Navegando por Autor "Kramer, Carlos Augusto Cabral"
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Tese Avaliação da oxidação da Lignina do pseudocaule da bananeira catalisada por Co3O4: uma investigação experimental e teórica das propriedades da ligação BO4 com abordagem DFT, QTAIM e NCI(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-12-13) Kramer, Carlos Augusto Cabral; Santos, Luciene da Silva; Souto, Carlos Roberto Oliveira; 28467809949; http://lattes.cnpq.br/5481020781565211; http://lattes.cnpq.br/7591795264528020; Albuquerque, Anderson dos Reis; http://lattes.cnpq.br/4983201442276288; Santos, Anne Gabriella Dias; Fonseca, Saulo Gregory Carneiro; Silva, Ámison Rick Lopes daA lignina é uma macromolécula natural que, em geral, é formada pelas unidades aromáticas siringuila (S), guiacila (G) e hidroxifenil (H). A partir de sua estrutura é possível a obtenção de moléculas de alto valor agregado, entretanto, os processos esbarram na necessidade da quebra da ligação que une estas unidades aromáticas, a ligação βO4, que, em geral, exige condições agressivas sob altas temperaturas e pressões. Focando no desenvolvimento de um método eficiente para oxidação da lignina, porém em condições brandas, experimentalmente foi estudada a oxidação da lignina de bananeira, na presença de gás oxigênio atmosférico e Co3O4 como catalisador heterogêneo, sob temperatura de 80°C e pressão ambiente. A concentração ideal do catalisador verificada foi de 1% (mol/mol), que após 54 horas de reação foi suficiente para a oxidação. Na avaliação pela modelagem computacional com uso dos orbitais de fronteira de Kohn-Sham, observou-se que a oxidação altera abruptamente a topologia eletrônica, reduzindo a energia de ligação em βO4 para todos os modelos considerados e os torna mais reativos. Através da Teoria Quântica de Átomos em Moléculas e da análise de Interações Não Covalentes, investigou-se as principais interações intramoleculares e suas propriedades relacionadas a ligação βO4. Foi observado que ligninas formadas por unidade G e S apresentam menor gap HOMO-LUMO e, portanto, são menos estáveis em comparação com os modelos formados por unidades H. Assim, como possuem mais interações de caráter repulsivo e desestabilizador que tornam a ligação βO4 mais fraca, porém, em algumas conformações específicas ligações de hidrogênio são observadas e fazem o efeito inverso. Isto permite concluir que, ligninas derivadas de madeira de lei (hardwood), naturalmente, são mais reativas e possuem menor energia de dissociação da ligação βO4, em comparação às ligninas derivadas de madeira macia (softwood) e de biomassa de plantas herbáceas. Contudo, todos os tipos de lignina se tornam mais reativas e tem a ligação βO4 mais fraca após a oxidação. Os resultados alcançados neste trabalho contribuíram para a construção de um entendimento a nível micro e macroscópio sobre as propriedades da lignina.TCC Desenvolvimento de metodologias baseadas em ferramentas quimiométricas associadas à espectroscopia IR e imagens digitais para a identificação e quantificação da adulteração do óleo diesel S10B11(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-07-26) Silva, Natanny Kelly do Nascimento; Santos, Luciene da Silva; Câmara, Anne Beatriz Figueira; http://lattes.cnpq.br/9992329938705159; 0000-0002-8047-8471; http://lattes.cnpq.br/3708397190255027; 0000-0003-3229-3584; http://lattes.cnpq.br/0453960215558322; Santos, Luciene da Silva; 0000-0002-8047-8471; http://lattes.cnpq.br/3708397190255027; Câmara, Anne Beatriz Figueira; http://lattes.cnpq.br/9992329938705159; Kramer, Carlos Augusto Cabral; http://lattes.cnpq.br/7591795264528020Atualmente, no cenário nacional, o consumo e custo do óleo diesel vêm aumentando gradativamente, sendo utilizado principalmente para uso rodoviário. A adulteração desse combustível com produtos de baixo custo torna-se um dos maiores problemas para o consumidor, uma vez que a utilização destes produtos de baixa qualidade acarretam inúmeros prejuízos, tanto financeiros, quanto ambientais. Assim, se faz necessário o desenvolvimento de metodologias rápidas e eficientes para a identificação e quantificação de possíveis adulterantes, uma vez que os métodos convencionais nem sempre são eficientes, demorados, custosos, e pouco práticos. Por esse motivo, no presente trabalho, métodos espectroscópicos foram associados a ferramentas quimiométricas para a quantificação de óleos lubrificantes residuais, adicionados como adulterantes ao óleo diesel comercializado. As amostras adulteradas foram preparadas em uma faixa de concentração de 0 a 60% do lubrificante residual, para posterior análise por espectroscopia na região do infravermelho médio (FT-MIR) e próximo (FT-NIR). Além disso, foram obtidas propriedades físico-químicas especificadas pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), tais como, ponto de fulgor, viscosidade cinemática e densidade, de acordo com normas American Society for Testing and Materials (ASTM). Os dados de infravermelho foram aplicados para a construção de dois modelos utilizando o algoritmo resolução de curva multivariada com mínimos quadrados alternados (MCR-ALS). A decomposição de imagens digitais capturadas pela câmera de um smartphone nas cores vermelho, verde e azul (RGB, do Inglês, Red,Green,Blue) foi combinada ao modelo de regressão linear múltipla (MLR), para o desenvolvimento de um novo método para quantificação do adulterante estudado, com um equipamento portátil e mais acessível. Os resultados das propriedades físico-químicas não foram eficientes para a identificação da adulteração em concentrações do lubrificante residual, abaixo de 15%, uma vez que nessas condições os resultados ainda permaneceram dentro das especificações. O modelo criado com o MCR-ALS, utilizando os dados de FT-MIR, carregados no Matalab, mostrou-se eficiente na identificação e quantificação do adulterante nas misturas, uma vez que apresentou baixos erros (RMSEC < 4%, erro relativo < 11%) e um coeficiente de correlação próximo a 1 (R2 > 0,9975), indicando um bom ajuste linear dos dados. O modelo MCR-ALS, foi capaz de recuperar os espectros das amostras puras através de duas componentes utilizadas mostrando que é eficiente para identificação de adulterantes em combustível. O método utilizando imagens digitais, associados ao modelo de MLR, assim como a utilização do aplicativo photometrix, também foram eficientes para a identificação e quantificação da adulteração, apresentando R2 0,9934 e 0,9780, respectivamente, o que indica um bom comportamento linear das concentrações, e valores de RMSEC < 4%. Desta forma, os modelos utilizando imagens digitais mostraram-se bastante viáveis, uma vez que foram eficazes para a quantificação do lubrificante residual no óleo diesel visto que é uma técnica simples, apresenta uma boa exatidão e podem ser realizadas para análises em campo.Dissertação Estudo da adsorção dos corantes sintéticos azul de metileno e vermelho do congo e do antibiótico tetraciclina utilizando o argilomineral haloisita(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-03-22) Silva, Mariana Raquel de Lima; Santos, Luciene da Silva; Câmara, Anne Beatriz Figueira; https://orcid.org/0000-0002-4135-5639; http://lattes.cnpq.br/9992329938705159; http://lattes.cnpq.br/5799115716149386; Fonseca, José Luis Cardozo; Kramer, Carlos Augusto Cabral; Castellón, Enrique Rodríguez; Campos, Leila Maria AguileraA haloisita (Hal) é um argilomineral com possibilidade de aplicação em diversas áreas da indústria, principalmente devido a sua morfologia tubular. A utilização desse material como adsorvente no processo de remoção de fármacos, como a tetraciclina, e para a remoção de corantes sintéticos, como o vermelho Congo (VC) e azul de metileno (AM) em meio aquoso é considerada um método eficiente, atóxico e de baixo custo. O uso da Hal para remoção de corantes e fármacos mostrou-se economicamente e ambientalmente viável para a aplicação industrial. Neste trabalho, a caracterização desse material, na sua forma natural (Hal) e após tratamento ácido (Hal-A), foi realizada a partir da aplicação das técnicas de fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análises termogravimétricas (TGA), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), e a adsorção/dessorção de N2. As análises pelo MET mostraram a formação de nanotubos de 60 a 600 nm de comprimento e a adsorção/dessorção de N2 indicou que o argilomineral é mesoporoso com área superficial de 38,10 m2.g-1 para Hal-A. A determinação da concentração dos adsorbatos foi realizada a partir de espectrofotometria de ultravioleta-visível (UV-Vis). Diversos modelos cinéticos e de equilíbrio foram aplicados para a obtenção do mecanismo de adsorção e o ajuste dos dados experimentais ao modelo cinético de pseudo-segunda (R2 = 0,9999) ordem ocorreu para todos os adsorbatos utilizados, indicando que o mecanismo para esse processo se baseia na quimissorção. A capacidade máxima de adsorção da tetraciclina calculada a partir da isoterma de equilíbrio de Langmuir (R2 = 0,9909) foi de 4,08 mg.g-1 para Hal-A, com remoção aproximadamente de 92% (Hal) e 98% (Hal-A). O adsorvente também apresentou potencial para remover os corantes VC (> 98%) e AM (> 85%) em 180 min, utilizando 0,3 g de adsorvente e concentração inicial de corante de 250 mg.L-1. O argilomineral haloisita apresentou elevada eficiência como material adsorvente para a remoção tanto dos corantes VC e AM, quanto do fármaco tetraciclina, destacando-se por ser um material natural, de baixo custo e ambientalmente amigável.Dissertação Otimização da síntese de Carboximetilcelulose advinda de biomassas da coroa do abacaxi e do caroço da manga via planejamento experimental(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-02-27) Souza, Elaine Cristina de; Santos, Luciene da Silva; Moura, Heloise Oliveira Medeiros de Araújo; https://orcid.org/0000-0003-1132-5751; http://lattes.cnpq.br/1743478795941955; http://lattes.cnpq.br/3282909531884437; Kramer, Carlos Augusto Cabral; Campos, Leila Maria Aguilera; Castro, Pollyana SouzaA biomassa lignocelulósica advinda de resíduos agroindustriais tem se destacado em pesquisas sobre o seu reaproveitamento e a conversão dos seus componentes, principalmente a celulose, para o setor da biorrefinaria. Dentre os polímeros de alto valor agregado provenientes da celulose, a carboximetilcelulose (CMC) se destaca, com aplicações em diversos ramos da indústria. Este trabalho apresenta contribuições para a indústria de biorrefinaria, através do aproveitamento de resíduos de abacaxi (AB) e de manga (MA) visando a produção de celuloses de alta reatividade, ABCel e MACel, respectivamente, para a conversão em CMC de alta qualidade. As celuloses ABCel e MACel foram extraídas através do tratamento combinado ácido/peróxido-alcalino (APA), e, posteriormente, convertidas em CMC através do processo de eterificação heterogênea em diferentes condições, selecionadas por um planejamento experimental do tipo D-Optimal de 28 experimentos, onde foram variados os fatores: Tempo de Ativação (TA), Tempo de Reação (TR), Concentração de NaOH (NaOH%), Massa de ácido monocloroacético (Ác. HAcCl) e Celulose (ABCel ou MACel). Técnicas analíticas, tais como espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TG/DTG), difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ressonância magnética nuclear (RMN) foram utilizadas para caracterizar os materiais estudados, a fim de avaliar a eficiência dos tratamentos e a reatividade das celuloses produzidas. As caracterizações comprovaram a extração eficiente de celulose de alta pureza, bem como a sua carboximetilação bem-sucedida, especialmente devido ao aparecimento das bandas e picos característicos de CMC nos espectros de FTIR e RMN. Modelos de avaliação das respostas Rendimento Mássico e Solubilidade foram construídos através da análise de variância (ANOVA) com alta precisão (F = 36.36, p-valor< 0,0001, R2 = 0.9655); além disso, a otimização via metodologia de superfície de resposta (RSM) demonstrou que é possível gerar produtos com boa solubilidade em água e rendimentos significativos (até 244% m/m) a partir de 135 min de carboximetilação, sendo as concentrações de NaOH, massa de ácido monocloroacético, e tipo de celulose, os fatores mais significativos na variação das respostas. Estes resultados reafirmam o potencial do uso de resíduos agroindustriais como matéria-prima sustentável para a produção de CMC, com altos rendimentos mássicos e solubilidade em água, em um processo mais ambientalmente amigável e pautado nos princípios da Química Verde.Dissertação Oxidação da parede celular da microalga Chlamydomonas sp. para extração de lipídios e avaliação da sua qualidade para síntese de biodiesel(2017-03-09) Kramer, Carlos Augusto Cabral; Pontes, Ana Cristina Facundo de Brito; Costa, Marta; ; http://lattes.cnpq.br/7623147392470166; ; ; http://lattes.cnpq.br/7591795264528020; Braga, Tiago Pinheiro; ; http://lattes.cnpq.br/9170391410490804; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira; ; http://lattes.cnpq.br/8804303821523487A produção de microalgas para fins energéticos tem se tornado um caminho alternativo à industria do petróleo por oferecer biocombustíveis renováveis como o bioálcool, bio-óleo e o biodiesel. Este último é produzido através da reação de transesterificação do material lipídico que em geral as microalgas produzem naturalmente. Contudo, uma das grandes dificuldades na produção do biodiesel de microalgas em grande escala é a ausência de métodos eficientes e pouco onerosos para extração de lipídios. Assim, o presente trabalho estudou a eficiência da oxidação da parede celular da microalga do gênero chlamydomonas sp. com peróxido de hidrogênio (H2O2) na extração de lipídios, avaliando também os impactos na qualidade dos lipídios extraídos. Percebendo que aumento da concentração de H2O2 promove um aumento de 60% no rendimento lipídico, um indicativo da facilitação do rompimento da parede celular, que foi comprovado pelo perfil termogravimétrico da biomassa residual e pela mudança do formato da célula por microscopia óptica. Porém, percebeu-se que os parâmetros de qualidade diminuíram após aplicação do método, provocando um aumento dos índices de acidez e de peróxidos orgânicos, além de uma queda no índice de iodo. Contudo, o perfil espectroscópico na região de infravermelho do material lipídico extraído com e sem ação oxidante praticamente são idênticos, indicando que a diminuição dos parâmetros de qualidade não afeta significantemente os principais grupos funcionais que compõe os extratos. O material lipídico obtido após uso do método oxidativo foi transesterificado, ou seja, convertido em biodiesel, atingindo conversões a cima de 96% comprovadas via análise de cromatografia gasosa.Tese Produção sustentável de Biodiesel: desenvolvimento de catalisadores verdes, transesterificação de óleo de cozinha residual e conversão do Glicerol em Triacetina(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-08-26) Oliveira, Keverson Gomes de; Santos, Luciene da Silva; https://orcid.org/0000-0001-7688-5982; http://lattes.cnpq.br/9781372495659775; Castro, Pollyana Souza; https://orcid.org/0000-0001-6768-1865; http://lattes.cnpq.br/4538444915937772; Kramer, Carlos Augusto Cabral; Castellón, Enrique Rodríguez; Campos, Leila Maria Aguilera; Teixeira, Leonardo Sena GomesDevido às preocupações ambientais, diversas pesquisas despontam na busca de alternativas energéticas ao uso de combustíveis fósseis. Entre as possibilidades, tem-se o biodiesel, que permite a redução do uso de diesel, contribuindo com a mitigação dos impactos ambientais, por ser de fonte natural e renovável. Este trabalho propôs um processo mais verde e sustentável de produção do biodiesel decorrente do óleo de cozinha residual (OCR), utilizando catalisadores de fontes naturais e/ou residuais, advindos das cinzas de cascas da banana (BPC) e da tangerina (TPC), além de silicatos de sódio e potássio (SPS) originários da areia da praia. Finalizando o ciclo de aproveitamento de resíduos, foram sintetizadas acetinas a partir do glicerol residual, produzido na reação de transesterificação. Os catalisadores produzidos foram caracterizados através das técnicas, difração de raios X (DRX), espectroscopia de fluorescência de raios X (FRX), análises termogravimétricas (TG/DTG), dessorção à temperatura programada de CO2 (TPD-CO2) e análise pelo método de deconvolução das curvas de DTG e TPD-CO2. O biodiesel produzido foi caracterizado por espectroscopia de ressonância magnética nuclear 1H e 13C (RMN 1H e 13C), TG/DTG aplicando-se método de deconvolução nas curvas de DTG, densidade a 20 °C, viscosidade cinemática a 40 °C e índice de acidez. Para melhor avaliação do rendimento das reações de obtenção do biodiesel de OCR com os catalisadores, foram aplicadas variações nos seguintes parâmetros de síntese: tempo (3-9 h), concentração do catalisador (2,5-10%) e razão molar álcool/óleo (A/O) (9:1-18:1). Os materiais sólidos BPC e TPC apresentaram composição majoritária de carbonato de potássio, e no SPS foi encontrado, principalmente, silicato de potássio e silicato de sódio. As análises de TPD-CO2 indicaram maior quantidade de sítios básicos nos materiais SPS e BPC, com forças na faixa de moderada a forte. No caso do catalisador TPC foi observado a presença de sítios fracos. O biodiesel de OCR formado com os catalisadores TPC, SPS e BPC apresentaram conversões de 91,3%, 93,9% e 90,9%, respectivamente. O glicerol foi convertido, principalmente, em triacetato de glicerina (triacetina) com aplicação de catalisadores a base de óxidos de metais de transição. Os espectros de RMN 13C confirmaram a síntese, através da identificação dos picos de carbonila de acetato presentes nas acetinas sintetizadas. O processo desenvolvido neste trabalho, é considerado uma rota ambientalmente mais sustentável para conversão do óleo de cozinha residual em derivados de maior valor agregado. Desta forma, é uma alternativa de menor impacto ambiental para as rotas convencionais para obtenção do biodiesel e triacetina.