PPGEQ - Doutorado em Engenharia Química
URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/12013
Navegar
Submissões Recentes
Tese Estudo da síntese de carvões ativados a partir do bagaço de cana-de-açúcar e análises estatísticas e termodinâmicas no processo de adsorção de corantes(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-21) Soares, Larissa Azevedo; Souza, Carlson Pereira de; Moriyama, André Luís Lopes; https://orcid.org/0000-0001-7611-2074; http://lattes.cnpq.br/5552878900145656; http://lattes.cnpq.br/1030834608582624; http://lattes.cnpq.br/8522512153728494; Araújo, Camila Pacelly Brandão de; Gomes, Mayara Feliciano; Dantas, Suylan Lourdes de AraújoDiversas metodologias são encontradas na literatura atual para a síntese de carvões ativados, começando pelas variedades disponíveis de precursores, os tipos processos, podendo ser físicos e/ou químicos, além de uma infinidade de agentes de ativação, que podem apresentar diferentes funções químicas que vão desde cloretos, ácidos e hidróxidos. Nesse contexto, este trabalho tem como primeiro objetivo estudar a influência do processo e agentes químicos empregados na produção do carvão ativado (CA), tendo como precursor o bagaço de cana-de-açúcar, bem como avaliar os impactos de cada processo nas características finais deste produto. Para tanto, foram utilizados dois processos de sínteses dos carvões ativados, o primeiro utilizando como precursor o bagaço de cana in natura e o segundo na forma carbonizado, variando também os agentes de ativação química, um com função ácida e outro básica (H3PO4 e KOH), ao final obtiveram-se 4 carvões ativados os quais foram caracterizados pelas técnicas de DRX, FRX, MEV e Volumetria de N2, Potencial Zeta e capacidade de remoção do corante azul de metileno (AM). Os melhores resultados foram obtidos para o carvão ativado CA1A (produzido por meio do processo 1 utilizando o agente químico ácido) chegando a valores de área superficial específica de cerca de 1200 m2.g-1. Na sequência do trabalho, tendo como um segundo objetivo a otimização do processo de adsorção com CA1A, foi realizado um estudo com um corante de característica aniônica, o Erionyl Yellow A-R (EY). Os ensaios de adsorção para o EY foram realizados variando-se o pH e a temperatura do meio. Através dos dados obtidos estatisticamente, verificou-se que as variáveis estudadas apresentaram efeitos significativos e que o ensaio a 30°C e pH 2 obteve a maior quantidade de corante adsorvido (q), atingindo um valor de 61,1 mg/g. Na busca de um processo de características também preditivas, foi estudado um outro processo de adsorção, desta vez com o corante de características catiônico, o Azul de Metileno (AM). Para este estudo de adsorção, verificou-se que as variáveis estudadas apresentaram efeitos significativos e preditivos, dentro da faixa de níveis experimentais estudada para o intervalo de confiança de 95%. Constatou-se também que a maior quantidade de corante adsorvido pelo carvão ativado (q) foi de 288,4 mg/g sendo o ensaio, utilizando 10mg de CA, a 27°C e pH 2. Ainda para o Azul de Metileno, foram estudados o equilíbrio, cinética e fatores termodinâmicos, nas condições otimizadas pelo planejamento experimental.Tese Síntese de nanopartículas de lignina do bagaço da cana-de açúcar para aplicação na estabilização de emulsões pickering água/água e encapsulamento de bioativos(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-07-30) Pedro, Marcelo da Silva; Oliveira, Jackson Araújo de; Padilha, Carlos Eduardo de Araújo; http://lattes.cnpq.br/5058617634570704; http://lattes.cnpq.br/4210209303947439; Santos, Everaldo Silvino dos; Rios, Nathalia Saraiva; Jesus, Anderson Alles de; Lira, Daniel SilveiraA lignina, apesar de ser o segundo biopolímero mais abundante do globo terrestre, ainda é um material pouco aproveitado na preparação de produtos de valor agregado. Em vista disso, estudos têm buscado explorar aplicações de lignina em diversas áreas, sendo a produção de nanopartículas uma alternativa promissora para a valorização da lignina. Nanopartículas de lignina já foram testadas na estabilização de emulsões Pickering óleo/água (O/A) ou água/óleo (A/O ), incluindo o encapsulamento de bioativos, como por exemplo a quercetina, que é um bioflavonoide com propriedades antioxidantes e anticancerígenas. Após ser consumida por via oral, a quercetina se decompõe rapidamente no início do sistema digestivo, sendo o encapsulamento uma opção de garantia da sua biodisponibilidade. Entretanto, as emulsões Pickering O/A ou A/O apresentam limitações, devido à fase hidrofóbica, especialmente em aplicações de encapsulamento de probióticos, produção de alimentos de baixo teor calórico e formulação de fármacos com propriedades hidrofílicas. Por outro lado, as emulsões Pickering água/água (A/A) podem imitar ambientes biológicos e sua estabilidade é garantida pela adição de nanopartículas capazes de adsorver em interfaces líquido-líquido. Nesse sentido, o presente estudo investigou o uso da lignina extraída do bagaço de cana-de-açúcar como fonte de nanopartículas na estabilização de emulsões Pickering A/A formada de Maltodextrina (MD) e Polietilenoglicol (PEG) e, também, na estabilização de emulsões Pickering O/A para o encapsulamento da quercetina. A escolha do sistema MD e PEG é devido seu baixo custo, formar duas fases em ampla faixa de concentração e possibilitar aplicações alimentícias. As nanopartículas foram preparadas a partir de lignina obtida por pré-tratamento alcalino e alcalino oxidativo. As nanopartículas de lignina alcalina oxidada - NPLOs (327,8 nm) apresentaram tamanho menor que as nanopartículas de lignina alcalina - NPLs (689,8 nm). A estabilidade de emulsões Pickering A/A formada de MD e PEG foi avaliada na presença de NPLs e NPLOs sob diferentes concentrações (0%, 0,1%, 0,3%, 0,5% e 1%, m/m). Os sistemas com NPLOs apresentaram melhores índices de emulsificação e menores tamanhos de gotas que os sistemas com NPLs. Os resultados mais significativos de estabilização foram obtidos na concentração de 1% m/m de NPLOs com índice de emulsificação de até 63%, mesmo após duas semanas. As NPLs e NPLOs também foram aplicadas na estabilização de emulsões Pickering O/A, objetivando o encapsulamento da quercetina. Neste caso, os resultados indicaram uma tendência da quercetina ficar aprisionada nas gotículas da fase óleo. Em pH inferior a 3, ambos os tipos de nanopartículas formaram aglomerados na fase superior. As NPLs apresentaram melhor interação com a fase hidrofóbica, favorecendo o encapsulamento da quercetina dispersa nessa fase. A quercetina encapsulada foi incorporada em sistemas alimentares e, após 24h, a análise por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) mostrou que a concentração de quercetina adicionada ao suco de cajá, na presença de NPLs, foi superior a condição sem nanopartículas. Estes resultados sugerem que a lignina pode ser uma importante fonte de nanopartículas na estabilização de emulsões Pickering A/A e O/A, com capacidade de aplicação no encapsulamento de bioativos, como a quercetina, para o caso de emulsão Pickering O/A.Tese Avaliação de dano em meios porosos decorrentes da reinjeção de água produzida(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-08-16) Araújo, Elayne Andrade; Dantas, Tereza Neuma de Castro; Aum, Pedro Tupã Pandava; http://lattes.cnpq.br/0676872399141537; https://orcid.org/0000-0002-3322-8517; http://lattes.cnpq.br/7106697546956681; Santos, Adriano dos; Deus, Katherine Carrilho de Oliveira; Sabadini, Edvaldo; Carvalho, Márcio da SilveiraO aumento na produção de petróleo tem proporcionado um incremento na geração de água produzida, que pode ser reutilizada como fluido de injeção em reservatórios de óleo para aumentar a recuperação de petróleo. No entanto, essa água contém gotículas de óleo, sólidos dispersos e dissolvidos, bactérias e outros contaminantes, que podem impactar negativamente a permeabilidade da formação na região próxima ao poço. Muitos estudos relatam uma redução na permeabilidade da rocha devido à retenção de gotículas de óleo emulsionado durante a reinjeção da água produzida, mas os mecanismos de dano à formação, causados por cada contaminante, ainda não são completamente compreendidos. Para uma análise acurada desses processos, é fundamental que as emulsões mantenham sua estabilidade durante o teste de injeção em meios porosos. Portanto, este trabalho teve como objetivo investigar a estabilidade dessas emulsões e propor uma nova abordagem para avaliar o impacto de cada componente na redução da permeabilidade das rochas. As emulsões foram preparadas variando a concentração de tensoativo (0,0025 a 0,0100 wt%), velocidade de agitação (9.000 a 21.000 rpm) e concentração de óleo (0,0050 a 0,0500 wt%). Posteriormente, os testes de coreflooding foram realizados em amostras de arenitos Berea com diferentes permeabilidades e emulsões com concentrações volumétricas de óleo variando de 0,01 a 0,05 wt%, avaliando a perda de permeabilidade em três estágios de injeção: (I) salmoura; (II) salmoura + tensoativo; (III) estágio II + óleo. Emulsões com tensões interfaciais superiores a 10,6 mN/m, permaneceram estáveis e unimodais ao longo do tempo analisado. Os testes de coreflooding mostraram que a injeção de salmoura resultou em uma redução na permeabilidade de 7% a 20% em rochas com permeabilidades, aproximadamente, de 20 mD e 120 mD, respectivamente. Em seguida, a injeção de tensoativo mostrou uma diminuição na permeabilidade, variando de 30% a 37% na primeira seção. Os testes com emulsões contendo concentrações de óleo de 0,05 wt% e 0,01 wt% provocaram uma redução para cerca de 65% da permeabilidade em rochas de baixa permeabilidade. Os danos provenientes da retenção de gotículas de óleo foram mais significativos em todos os cenários estudados, especialmente em rochas com baixa permeabilidade. Os resultados mostraram que os componentes da emulsão contribuíram para a redução da permeabilidade da rocha, ressaltando a importância de considerá-los para aprimorar a modelagem experimental e matemática do dano causado por diferentes mecanismos de redução da permeabilidade.Tese Energia solar térmica para fins de dessalinização: pesquisa e desenvolvimento de destiladores solares aplicáveis ao semiárido brasileiro(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-05-20) Leite, Wildson Ursulino; Moriyama, André Luís Lopes; https://orcid.org/0000-0001-7611-2074; http://lattes.cnpq.br/5552878900145656; http://lattes.cnpq.br/9758747023052656; Pereira, André Anderson Costa; Araújo, Camila Pacelly Brandão de; Sousa, Magna Angélica dos Santos Bezerra; Gomes, Mayara Feliciano; Melo, Raffael Andrade Costa deNeste estudo, foi desenvolvido e testado um modelo de destilador solar para atender à demanda de água dessalinizada para consumo humano no semiárido brasileiro. O projeto incluiu a análise de modelos matemáticos de incidência solar no ambiente real e a otimização do desenho dos destiladores para aumentar a captação de radiação. Foi realizado um estudo computacional preliminar para determinar a geometria mais adequada às condições locais de teste. Com o objetivo de tornar o dessalinizador solar uma tecnologia viável para comunidades descentralizadas no semiárido, o projeto priorizou a simplicidade do sistema e a seleção cuidadosa de materiais de construção acessíveis economicamente, seguros quimicamente e ambientalmente responsáveis. A metodologia construtiva proposta visa a escalabilidade dos destiladores, utilizando uma plataforma modular com peças pré-moldadas de concreto leve de poliestireno expandido para proporcionar resistência e isolamento térmico adequados. Os testes realizados usando tinta preta como elemento fotocoletor demonstraram uma produção acumulada de destilado de 4,38 kg/m²/dia, superando em 72,1% a produção do sistema de referência. Com apenas 4% de carvão ativado comercial como elemento fotocoletor, a produção alcançou 3,35 kg/m²/dia, o que representa um aumento de 74,4% em relação ao sistema de referência. A remoção média de sais foi de aproximadamente 99,4%. Outra característica vantajosa do dessalinizador desenvolvido é a capacidade de operação semibatelada sem afetar a produção de destilado, o que contribui significativamente para reduzir os custos com sistemas de controle de processo. Devido às suas características únicas, o dessalinizador solar modular demonstra potencial para se tornar uma alternativa socialmente relevante, eficaz na mitigação dos impactos da seca no semiárido brasileiro.Tese Encapsulação de compostos bioativos da acerola (Malpighia emarginata DC) por spray drying e nanoprecipitação usando carreadores proteicos: avaliação das partículas de acerola, estabilidade de armazenamento e aplicação em produtos alimentares(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-06-27) Ribeiro, Dayene Nunes; Hoskin, Roberta Targino; https://orcid.org/0000-0003-0900-4983; http://lattes.cnpq.br/7098666299806958; http://lattes.cnpq.br/6032005266788441; Pedrini, Marcia Regina da Silva; Matsui, Katia Nicolau; Passos, Thais Souza; Silva, Flávio Luiz Honorato da; Medeiros, Fábio Gonçalves Macêdo deO Brasil é o maior produtor e exportador mundial de acerola (Malpighia emarginata DC.), uma das mais ricas fontes naturais de ácido ascórbico. No entanto, a alta perecibilidade dos frutos e o fato do ácido ascórbico ser facilmente degradado quando submetido a condições normalmente encontradas durante o processamento e armazenamento de alimentos, tais como exposição à luz, presença de oxigênio, altas temperaturas e pH extremos, comprometem seu aproveitamento comercial. Dessa forma, o uso de técnicas de processamento para preservar os compostos bioativos da acerola, criar alternativas lucrativas de maior valor agregado e proporcionar a diversificação de produtos derivados dessa fruta são de especial interesse para a indústria. A presente tese de doutorado tem como objetivo investigar as técnicas de encapsulamento por spray drying e nanoprecipitação em solvente orgânico aplicadas ao suco e ao resíduo agroindustrial da acerola usando carreadores proteicos. O trabalho foi dividido em duas abordagens distintas. Inicialmente, as micropartículas de acerola foram produzidas por spray drying usando proteína isolada de soro de leite, proteína isolada de soja e colágeno hidrolisado (isolados ou combinados) como carreadores de secagem. Seis grupos experimentais foram investigados nesse estudo: suco de acerola com proteína isolada de soja – ASP; suco de acerola com proteína isolada de soro de leite - AWP, suco de acerola com colágeno – ACO; suco de acerola com uma mistura de proteína isolada de soja/colágeno 1:1 – ASC; suco de acerola com uma mistura de proteína isolada de soro de leite/colágeno 1:1 – AWC; e suco de acerola com uma mistura de proteína isolada de soro de leite/proteína isolada de soja 1:1 - AWS). Os grupos foram avaliados quanto ao desempenho do processo (recuperação de sólidos e retenção de polifenóis) e qualidade do produto (teor e solubilidade de polifenóis totais) e o melhor tratamento foi selecionado para o estudo de estabilidade de armazenamento e posterior incorporação em filmes à base de amido usando a técnica casting. Micropartículas AWC obtiveram boa recuperação de sólidos (> 50%) e retenção de polifenóis e conteúdo de compostos fenólicos totais (CFT) (> 70% e 128,45 mg EAG/g, respectivamente), além de alta solubilidade em água (85,2%). Dessa forma, as partículas AWC foram selecionados para produzir filmes biodegradáveis. Filmes de amido de mandioca desenvolvidos com AWC apresentaram permeabilidade ao vapor de água de 0,29 g mm/m2 h kPa e atividade antioxidante medida por 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH) de 6,57 μM ET/g, além de maior migração de polifenol para água (6,30 mg EAG/g filme) comparada com acético acetico. Na segunda parte desse estudo, partículas de acerola foram produzidas por spray drying e nanoprecipitação a partir de compostos bioativos recuperados do resíduo agroindustrial (casca, sementes e polpa) usando proteína isolada de soro de leite. Micropartículas de acerola foram desenvolvidas na temperatura de entrada de 150 ºC através da técnica de spray drying. Nanopartículas foram preparadas pela técnica de nanoprecipitação utilizando proporção núcleo: agente encapsulante 1:4 (m:m), surfactante Tween 80 e velocidade de agitação (17.000 RPM) durante a evaporação do solvente orgânico etanol. As influências dos dois processos de encapsulação foram avaliadas quanto a recuperação de sólidos e eficiência de encapsulação dos processos, além das características físico-químicas (microscopia eletrônica de varredura (MEV), diâmetro do tamanho de partícilas, potencial Zeta, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), solubilidade, higroscopicidade) concentração de bioativos (compostos fenólicos totais (CFT) e ácido ascórbico (AA)) e atividade antioxidante. Além disso, as partículas foram avaliadas quanto a estabilidade de armazenamento sob condições controladas e a fortificação em iogurtes naturais. As duas técnicas de encapsulação apresentaram recuperação de sólidos superior a 50%. A eficiência de encapsulamento de fenólicos por nanoprecipitação (79,7 ± 4,1%) e spray drying (66,5 ± 2,5%) foi determinada. As partículas apresentaram formato esférico, sendo observado superfície lisa com tamanho físico na escala nanométrica (178,37 ± 39,70 nm) para partículas produzidas por nanoprecipitação e superfície enrugada na escala micrométrica (1,87 ± 0,63 μm) quando produzidas por spray drying. O potencial Zeta apresentou partículas moderadamente estáveis (pH < 3,5) e altamente estáveis (pH > 6,9) quando produzidas por nanoprecipitação, enquanto as partículas produzidas por spray drying são moderadamente estáveis (pH > 7,5). O FTIR demonstrou as interações da proteína do soro do leite com o extrato de resíduo de acerola por meio de interações eletrostáticas e novas ligações químicas, sugerindo a encapsulação. As nanopartículas apresentaram maior conteúdo de polifenóis (52,24 ± 2,42 mg EAG/g) e ácido ascórbico (671,3 ± 294 mg AA/100 g) em relação as micropartículas (CFT = 39,72 ± 0,61 mg EAG/g e AA = 358,74 ± 77,85 mg AA/100 g) (p<0,05). O iogurte fortificado com partículas de acerola mostrou ser estável por 14 dias, e a concentração final de CFT no iogurte fortificado com micropartículas de acerola (36,25± 2,96 mg EAG/100 g) foi maior em comparação ao iogurte com nanopartículas (22,02 ± 0,3 mg EAG/100 g). Os resultados mostram que técnicas de encapsulação são estratégias eficientes para produzir ingredientes e produtos com características fitoquímicas preservadas e com atributos melhorados a partir da acerola, tanto do suco quanto do resíduo agroindustrial.Tese Geração de bioenergia com captura intríseca de CO2 via processo de iG-CLC em planta piloto contínua(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-07-15) Oliveira, Gislane Pinho de; Braga, Renata Martins; Adánez-rubio, Iñaki; https://orcid.org/0000-0002-6232-0945; http://lattes.cnpq.br/4603529162393328; http://lattes.cnpq.br/0670520594680554; Alves, José Luiz Francisco; Melo, Marcus Antônio de Freitas; Melo, Dulce Maria de AraújoO aumento contínuo das emissões de CO2 e seu efeito na intensificação do aquecimento global impõe a necessidade de ações colaborativas entre cientistas e governo a fim de implementar estratégias que visam reduzir as emissões de CO2. Dentre estas estratégias, se destacam tecnologias de captura e armazenamento de carbono que quando associadas ao uso de biocombustíveis podem atingir balanço negativo de emissões de CO2. A tecnologia de chemical looping (CL) é reconhecida como uma abordagem energeticamente eficiente para capturar e armazenar CO2 e que possui elevada maturidade tecnológica. Nestes processos, a busca por transportadores sólidos de oxigênio (TSO) de baixo custo é motivada pela perda de TSO incorrida quando biocombustíveis sólidos são empregados. A mistura de cinzas e TSO dentro do leito dificulta a recuperação do transportador e sua reutilização. Neste contexto, este estudo tem como objetivo a seleção, caracterização e avaliação do potencial energético de diferentes biomassas e avaliação da reatividade de materiais minerais de baixo custo como TSO para aplicação em processo de combustão com gaseificação in situ (iG-CLC) em uma planta piloto de CL com alimentação contínua (Technology readiness level - TRL 4). As biomassas foram caracterizadas por meio de análises imediata, elementar, termogravimétrica, pirólise flash analítica e determinação do poder calorífico. Os TSOs foram caracterizados utilizando técnicas de difração e fluorescência de raios X, microscopia eletrônica de varredura, determinação da dureza e da taxa de atrição; e as suas reatividades com CH4, H2 e CO foram avaliadas em termobalança de ciclos químicos a 900 °C e em um reator semicontínuo de leito fluidizado (RLF) a 850, 900 e 950 °C.A reatividade do TSO em processo de iG-CLC foi avaliada em RLF a 900°C com alimentação do carvão da biomassa selecionada e em planta piloto de 0,5 kWh com alimentação contínua da biomassa. A biomassa selecionada apresentou alto poder calorífico (18 MJ/kg), alto teor de matéria volátel + carbono fixo (67%) e cinzas com alto teor de K e Ca, que podem atuar catalisando as reações de gaseificação. Todos os TSOs apresentaram boa taxa de atrito e dureza, exceto o minério de manganês (Mn) e por isso foi submetido à calcinação. Dos 6 TSOs avaliados, os minérios de ferro (Fe2 e Fe3) e o minério de manganês calcinado a 1000°C (MnT1000) demonstraram atributos favoráveis como dureza adequada (>1 N), taxa mínima de atrição (<7%), boa capacidade de transporte de oxigênio (3,3%, 1,7% e 3,4%, respectivamente) e alta reatividade em termobalança. Também apresentaram excelente desempenho em RLF com CO e H2, sem aglomeração, boa taxa de reoxidação e vida útil variando de 3000 a 10500 horas. Notavelmente, devido ao excelente desempenho do MnT1000 com CO e H2, é um candidato promissor para aplicação em processo de iG-CLC. Os testes de iG-CLC em RLF indicam que uma razão oxigênio– biomassa acima de 30 promove combustão completa dos produtos da gaseificação, enquanto valores inferiores promovem a combustão incompleta. Os testes de iG-CLC em planta piloto contínua indicam que aumentar a temperatura do reator de combustível ou diminuir a razão oxigênio- biomassa aumenta a eficiência de captura de CO2 (>87%) e a eficiência de combustão (>85%) enquanto o excesso de oxigênio pouco influencia no processo. O MnT1000 se destacou como TSO de melhor performance por apresentar maior reatividade, alta performance, não sofrer aglomeração em nenhum dos testes, resistência à atrição, por ser de baixo custo e ambientalmente amigável. A aplicação de um TSO de baixo custo altamente reativo em processos de iG-CLC com alimentação de biomassa se destaca como uma alternativa energética eficaz para produzir energia com captura intrínseca de CO2 com balanço negativo de emissões de CO2.Tese Argilas organofílicas aplicadas à remoção de carbamazepina visando a remediação de águas subterrâneas contaminadas(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-02-26) Viegas, Rayanne Macêdo Aranha; Chiavone Filho, Osvaldo; Furtini, Josy Anteveli Osajima; http://lattes.cnpq.br/2621516646153655; http://lattes.cnpq.br/8095792689248890; Silva Filho, Edson Cavalcanti da; Bezerra, Italla Medeiros; Magalhães, Vivian Maria de ArrudaNos últimos anos, tem crescido a preocupação com a contaminação das águas por contaminantes emergentes, como os fármacos. A carbamazepina (CBZ), um psicotrópico amplamente utilizado, tem sido frequentemente detectada em corpos hídricos, inclusive em águas subterrâneas. Argilas organofílicas têm sido utilizadas como adsorventes eficientes para poluentes farmacêuticos. Nesse estudo, quatro tipos de argilas organofílicas foram preparados a partir da modificação de argila bentonita com dois surfactantes catiônicos: brometo de hexadeciltrimetilamônio (HDTMA) e brometo de octadeciltrimetilamônio (ODTMA). Os materiais sintetizados foram amplamente caracterizados. Análises de difrações de raios-X mostraram que o espaçamento basal das argilas organofílicas variou de 1,54 a 2,93 nm, sugerindo a intercalação dos cátions orgânicos no espaço interlamelar da montmorillonita. Inicialmente, as argilas sintetizadas foram avaliadas como adsorventes para a sorção de CBZ por meio de experimentos de equilíbrio em batelada, nos quais foram variados o pH, o tempo de contato, a dosagem de adsorvente e a concentração inicial do fármaco. A variação de pH não mostrou influência na adsorção. A sorção de CBZ pelas argilas organofílicas seguiu uma cinética de pseudo-segunda ordem. O melhor desempenho de sorção foi obtido para a argila BCN1-HDTMA100, com capacidade de 34,34 ± 1,41 mg/g, cerca de dez vezes maior que a bentonita não modificada nas mesmas condições. Isto foi atribuído ao tipo e maior teor de surfactante. A isoterma de adsorção a 25 ºC apresentou um comportamento linear. As análises de FTIR e TG nos híbridos argila organofílica-CBZ confirmaram a incorporação do medicamento. A interação hidrofóbica foi a contribuição dominante para a adsorção de CBZ nas argilas. Além disso, foram realizados testes de toxicidade das argilas organofílicas e do meio na presença de CBZ antes e após o tratamento. A maioria das argilas organofílicas não apresentou toxicidade contra Artemia salina nas condições avaliadas e a toxicidade do meio após o tratamento foi eliminada. Após esse estudo em batelada, duas argilas organofílicas sintetizadas (BCN1-HDTMA100 e BCN1-ODTMA100) foram selecionadas para o estudo de adsorção contínua de CBZ através de ensaios em coluna de leito fixo preenchida com uma mistura de areia e argila organofílica visando aplicação como meio reativo de Barreiras Reativas Permeáveis (BRPs) para remediação de águas subterrâneas. Nessa etapa, o desempenho das argilas sintetizadas foi comparado ao de uma argila organofílica comercial, a Spectrogel Tipo C. O desempenho da adsorção foi avaliado por meio de curvas de ruptura. Os efeitos da concentração inicial do fármaco, da quantidade e do tipo de argila no leito foram avaliados. De modo geral, as argilas sintetizadas apresentaram desempenho superior à argila comercial Spectrogel Tipo C. A menor capacidade de adsorção de CBZ pela argila comercial pode estar associada a efeitos relacionados com a densidade de empacotamento dos cátions orgânicos no espaço interlamelar. Nas condições de 1,0g de argila no leito, 95 mg/L de concentração inicial de CBZ e taxa de fluxo de 1,0 mL/min, as argilas BCN1-HDTMA100 e BCN1-ODTMA100 apresentaram tempos de ruptura de 505 e 525 min e capacidades de adsorção de 46,6 e 50,1 mg/g, respectivamente. Portanto, as argilas organofílicas demonstraram um potencial promissor em serem utilizadas em aplicações de remediação de águas subterrâneas.Tese Produção de biodiesel em reator de atomização(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-10-27) Deus, Marcell Santana de; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Oliveira, Jackson Araújo de; http://lattes.cnpq.br/5058617634570704; https://orcid.org/0000-0002-1594-6814; http://lattes.cnpq.br/7400460833577257; http://lattes.cnpq.br/0836742195451577; Jesus, Anderson Alles de; Padilha, Carlos Eduardo de Araújo; Ruiz, Juan Alberto ChavezO biodiesel é uma alternativa bastante utilizada em substituição parcial ou total dos combustíveis fósseis. Nesse sentido, vários métodos de intensificação vêm sendo estudados com o intuito de consolidar a produção de biodiesel. Os reatores de atomização são amplamente utilizados na indústria e podem intensificar diversos tipos de processos. Além disso, a modificação de reatores batelada para semibatelada por atomização é de fácil execução. Assim, o presente estudo investigou a produção de biodiesel pela esterificação de ácido oleico com etanol e pela transesterificação de óleo de girassol com etanol em um reator não convencional do tipo spray. Foi construído um sistema de atomização para avaliação dos efeitos da vazão de ácido oleico e óleo de girassol, pressão, temperatura e concentração de catalisador. Um modelo matemático foi desenvolvido para descrever a transformação do ácido oleico em éster etílico como função da concentração molar dos componentes e das condições operacionais do reator e do bico atomizador. Foi realizada a estimação dos parâmetros do modelo (energia de ativação, fator pré-exponencial, constantes de equilíbrio e dissolução). Na esterificação, a análise de Pareto mostrou que o aumento da temperatura no reator e da pressão de atomização melhoraram os valores de conversão. Por outro lado, o aumento da vazão de ácido oleico limitou os valores de conversão. Na transesterificação, foi observado que a vazão teve efeito negativo e a pressão efeito positivo na conversão do óleo de girassol. A análise de distribuição de tamanho das gotículas mostrou que o aumento de pressão na câmara de atomização levou a uma redução no tamanho das gotículas, o que explica os efeitos sobre a conversão em éster etílico. As condições reacionais que obtiveram a maior conversão de ácido oleico em éster etílico (86,7%) foram: 70 ◦C, 1,5 bar e 1,3 g/min utilizando 0,6% de catalisador e 2 h de tempo reacional. Na transesterificação, obteve-se conversões de 98,3% com vazão de 3 g/min de óleo de girassol a 50 ◦C, 1,5 bar e 1,0% de catalisador em 1 h. O modelo matemático apresentou bom ajuste aos resultados de experimentos independentes e os parâmetros obtidos pela estimação foram comparáveis àqueles da literatura. Assim, os resultados mostraram que a produção de biodiesel em reator de atomização é uma boa alternativa para intensificação desse processo.Tese Modificações em espumas de poliuretano pós-comercializadas para sorção de óleos derramados em água do mar(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-03-14) Rocha, Keslei Rosendo da; Oliveira, Humberto Neves Maia de; Chiavone Filho, Osvaldo; http://lattes.cnpq.br/2621516646153655; http://lattes.cnpq.br/7302633941782540; http://lattes.cnpq.br/5593337707941382; Araújo, Alessandro Alisson de Lemos; Pereira, Andre Anderson Costa; Medeiros, Gilson Gomes de; Fernandes, Manoel ReginaldoA exploração, o transporte e o refino do petróleo são fundamentais na movimentação da economia global. Ocasionalmente, derramamento de óleos são registrados em alto mar. A rápida contenção e remediação são fundamentais para evitar que, pela ação do vento e das ondas, os óleos sejam levados para os litorais. Os métodos atualmente empregados para remoção dos óleos em água não são isentos de falhas e carecem de constantes pesquisas para o desenvolvimento de métodos alternativos. Neste contexto, este trabalho propôs o uso de espumas de poliuretano pós-comercializadas para recuperação de óleos derramados em água do mar. Modificações superficiais foram realizadas para aumentar a seletividade das espumas por óleos e resultaram em aumentos de até 611% e 991% para as modificações com dissulfeto de molibdênio (MoS2) e óxido de zinco (ZnO) nos sistemas com óleo lubrificante S46 e óleo motor 20W40, respectivamente. Estes resultados explicitam o sucesso da hidrofobização e lipofilicidade agregadas às espumas por meio das modificações realizadas. Os testes de reúso e resistência à compressão mecânica mostraram que, mesmo após 10 ciclos de sorção/dessorção, as espumas mantiveram a capacidade de recuperação dos óleos sem diferença estatisticamente significante. Este resultado demonstra a potencialidade econômica das espumas modificadas graças à alta capacidade de reusabilidade apresentada. Os estudos cinéticos em sistemas água do mar-óleo mostraram que a velocidade de saturação depende da viscosidade do óleo, mas que os poros das espumas se saturam com os fluidos quase que instantaneamente e atingem o equilíbrio em menos de 40 s de exposição. Os modelos cinéticos de pseudosegunda ordem (Ho e McKay) e logístico (Richards e Verhulst) foram os que mais adequadamente descreveram o comportamento dos dados experimentais em todos os casos. Na sorção contínua, as modificações favoreceram a seletividade pelos óleos, porém o modo de operação do bombeamento de vácuo foi o fator de maior relevância, atingindo recuperações de até 99% dos óleos inicialmente derramados.Tese Estudo da otimização do processo de hidrogenação catalítica do ácido fumárico(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-03-25) Figueredo, Adolfo Lopes de; Courtial, Camila Gambini Pereira; Gomes, Pedro Miguel Vidinha; https://orcid.org/0000-0003-2472-9755; http://lattes.cnpq.br/8055289812908100; https://orcid.org/0000-0002-2685-2223; http://lattes.cnpq.br/2681922036812736; Braga, Tiago Pinheiro; Lopes, Francisco Wendell Bezerra; Garcia, Marco Aurélio Suller; Moura, Maria Carlenise Paiva de AlencarA produção seletiva de produtos do interesse da indústria química como γbutirolactona (GBL), tetrahidrofurano (THF) e 1,4-butanodiol (BDO) a partir da hidrogenação catalítica do ácido fumárico (Ac.FUM) é uma reação interessante no domínio da valorização da biomassa, uma vez que estes produtos podem ser considerados bioplataformas de construção molecular, funcionado como ponto de partida para inúmeros processos de síntese. Do ponto de vista da química verde, água e CO2 seriam solventes ideais, embora alcançar boas taxas de conversão e seletividade nesses meios reacionais possa ser um desafio para essa reação de hidrogenação, mesmo quando um catalisador adequado é empregado. Neste contexto, esse processo foi estudado e otimizado, primeiramente através de planejamento fatorial utilizando um catalisador a base de paládio-rênio em sílica (Pd-Re/SiO2), e um segundo catalisador a base de irídiorênio em sílica (Ir-Re/SiO2), pouco utilizado na literatura, para hidrogenação seletiva em meio aquoso de Ac.FUM em GBL. Os catalisadores foram sintetizados por impregnação úmida sequencial, e caracterizados por técnicas de DRX, TPR, ICP, TEM e análise de área superficial e volume de poros. Os produtos das reações foram identificados por GCFID e HPLC-RI. Em um segundo momento, CO2 supercrítico foi empregado como meio reacional para otimização do processo, variando a pressão entre 105-300 bar, nas condições de temperatura de 60-250 ºC. Por fim, o solvente foi avaliado considerando a seletividade da reação, onde metanol também foi utilizado nas condições 60-250 ºC e 10300 bar. Os catalisadores apresentaram porcentagem de metal de 3 % para Pd e Ir e 6 % para Re, com área superficial de 257 e 219 m2gcat-1, volume de poros de 1,31 e 1,20 cm3gcat-1 e tamanho médio das partículas de 2 e 1,5 nm, para Pd-Re e Ir-Re, respectivamente. As análises de TPR, DRX e TEM sugerem que os metais estão em contato próximo, havendo interação entre eles. Os resultados da hidrogenação do Ac.FUM utilizando os catalisadores Pd-Re/SiO2 e Ir-Re/SiO2 mostraram que GBL foi produzida com 91 e 90 % de seletividade, respectivamente, nas condições otimizadas de pressão e temperatura, previstas pelo modelo empírico, de 188 °C e 41 bar de H2 para PdRe/SiO2 e 210 °C e 25 bar de H2 para Ir-Re/SiO2. Assim, o delineamento experimental permitiu que uma alta seletividade fosse obtida em meio aquoso, proporcionando melhor racionalização do efeito combinado das variáveis temperatura e pressão. Além disso, a análise estatística no planejamento fatorial mostrou que a temperatura apresenta um maior efeito sob a seletividade da GBL em relação a pressão de H2, sendo não linear, para ambos os catalisadores. Nos estudos utilizando CO2 supercrítico foi possível modelar a atividade catalítica, suprimindo a formação de subprodutos e obtendo 89 % e 64 % de seletividade para GBL utilizando Pd-Re/SiO2 e Ir-Re/SiO2, respectivamente, nas condições de operação otimizadas. A adição do metanol como solvente promoveu alteração na composição dos produtos, obtendo THF como produto majoritário, com seletividade máxima de 97 % nas condições de 175 °C, 50 bar de H2 e 150 bar de pressão total para Pd-Re/SiO2, e 89 % nas condições de 175 °C, 50 bar de H2 e 300 bar de pressão total para Ir-Re/SiO2.Tese Dessulfurização de combustíveis via extração líquido-líquido em microdispositivos(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-03-08) Santiago, Luiz Eduardo Pereira; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Padilha, Carlos Eduardo de Araújo; https://orcid.org/0000-0002-9532-3026; http://lattes.cnpq.br/1186888955341616; https://orcid.org/0000-0002-1594-6814; http://lattes.cnpq.br/7400460833577257; http://lattes.cnpq.br/8654979200815633; Jesus, Anderson Alles de; Vitor Sobrinho, Eledir; Ruiz, Juan Alberto ChavezMétodos convencionais de remoção de compostos sulfurosos apresentam desempenho insatisfatório, principalmente ao tratar compostos aromáticos. De forma a superar essa dificuldade, estudos atuais têm direcionado esforços ao investigar a extração dessulfurativa (EDS) profunda utilizando microdispositivos. Estas unidades são projetadas com canais de tamanho micrométrico, responsáveis por intensificar fenômenos de transferência de calor e massa. Na utilização da EDS, é essencial uma escolha adequada de um solvente extrator e dentre as possibilidades, um excelente candidato é o polietileno glicol (PEG). O presente trabalho estudou o desempenho extrativo oferecido por microdispositivos, assim como aspectos relacionados à intensificação de transferência de massa, adotando como solvente extrator o PEG 300 e o PEG 400 na remoção de dibenzotiofeno. A identificação dos padrões de escoamento foi realizada por colorimetria digital de imagens, sendo possível a estimação mais exata de área interfacial específica e do coeficiente volumétrico de transferência de massa. Os experimentos seguiram uma lógica experimental que permitiu um entendimento a respeito da dessulfurização profunda. Adicionalmente, os fenômenos de transferência de massa envolvidos e a aplicação das melhores condições experimentais em um combustível real foram devidamente mensurados. Os resultados obtidos com combustível modelo foram capazes de alcançar 99.36% de remoção de DBT em 1,0 minuto de tempo de residência, razão volumétrica de 1:1 e com três ciclos multiestágios, em microcanais com 0,5 mm de diâmetro e 1,0 m de comprimento. Ademais, a aplicação das melhores condições em um combustível real resultou na diminuição da concentração total de enxofre de 1642 ppm para 312 ppm, representando uma eficiência extrativa de 81,04%.Tese Uso de cloreto de colina no pré-tratamento da fibra de coco verde visando à produção de etanol 2G e a valorização da lignina como agente coagulante(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-19) Rocha, Juliene da Câmara; Santos, Everaldo Silvino dos; Padilha, Carlos Eduardo de Araújo; https://orcid.org/0000-0002-9532-3026; http://lattes.cnpq.br/1186888955341616; https://orcid.org/0000-0001-7384-1140; http://lattes.cnpq.br/4330639792072559; http://lattes.cnpq.br/4060616632489375; Sousa Júnior, Francisco Canindé de; Rios, Nathalia Saraiva; Santos, Sharline Florentino de Melo; Oliveira Júnior, Sérgio Dantas deO aproveitamento dos resíduos de coco verde em produtos de valor agregado é um dos meios de aumentar o custo-benefício das empresas de coco, bem como reduzir a dependência das fontes não renováveis de energia. Este estudo submeteu a fibra de coco verde (GCF) ao pré-tratamento usando cloreto de colina ([Cho][Cl]) em meio acidificado com ácido sulfúrico diluído para enriquecer a fração sólida de celulose e a fração líquida de lignina. Buscou-se avaliar os efeitos dos pré-tratamentos na hidrólise enzimática (20FPU/g) e na fermentação simultânea (SSF) e na fermentação semi-simultânea (SSSF). O pré-tratamento foi realizado em autoclave (1 atm, 121 °C) na ausência ou na presença de ácido sulfúrico (1,0%, m/m), sob diferentes concentrações de [Cho][Cl] (50% e 75 %, m/m) e tempos de incubação (25 e 50 min) em autoclave. Além disso, examinou-se a remoção de lignina da fração líquida para aplicação como agente coagulante em água contaminada por óleo. Os resultados mostraram que o pré-tratamento com [Cho][Cl] à concentração de 75% (m/m), em tempo reacional de 50 min, em meio acidificado com ácido sulfúrico 1% (m/m), (C75/50m/H), como melhor pré-tratamento para incrementar a conversão da celulose em glicose; alcançando 22,61 g/L de açúcar livre. A SSFS apresentou a melhor eficiência de 32,43% (23,2 g/L de concentração alcoólica) e uma produtividade de 0,483 g/L.h para a condição de 20% de carga de sólido na obtenção de etanol 2G. Além disso, recuperaram-se 82,6% de lignina da fração líquida desse mesmo pré-tratamento onde a aplicação da lignina no tratamento de água contaminada com óleo alcançou remoção de 99% de óleo da fase aquosa. Portanto, a GCF pré-tratada com [Cho][Cl] apresenta potencial para produção de etanol 2G. Além disso, o aproveitamento da lignina gera um adsorvente com potencial para ser usado em diferentes processos, inclusive na indústria de petróleo.Tese Valorização de resíduos lignocelulósicos como bioadsorventes de íons cobre e desenvolvimento de sensor colorimétrico a base de levulinato de sódio para sua detecção(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-29) Pereira, Jéssyca Emanuella Saraiva; Barros Neto, Eduardo Lins de; http://lattes.cnpq.br/2811639726261017; https://orcid.org/0000-0002-7612-0303; http://lattes.cnpq.br/1917271015016548; Duarte, Lindemberg de Jesus Nogueira; http://lattes.cnpq.br/6800188552647660; Lopes, Francisco Wendell Bezerra; Nascimento, Paula Fabiane Pinheiro do; Melo, Ricardo Paulo FonsecaNos últimos anos, a humanidade avançou em diversos aspectos, mas também causou sérios danos ao meio ambiente. As atividades humanas, como a queima de combustíveis fósseis, o desmatamento e a produção de resíduos, geraram poluentes que afetam a qualidade do ar, da água e do solo. Nesse cenário, a contaminação dos corpos d’água tornou-se um sério problema ambiental devido a questões relacionadas ao descarte inadequado de efluentes contaminados por metais pesados. Com resultado, essa poluição por metais pesados traz graves consequências para saúde das pessoas e dos ecossistemas. À luz desses fatos, essa tese teve como objetivo avaliar o potencial da utilização de bioadsorventes obtidos a partir da folha do cajueiro (CL), palha da carnaúba (CS) e da extração de lignina da fibra de coco verde (FCV) para remoção de íons de cobre presentes em efluentes sintéticos. Não obstante, foi avaliada a viabilidade de utilização de um sensor molecular orgânico obtido a partir da síntese do levulinato de sódio (NaLev) para a detecção colorimétrica de íons de cobre, o que constitui uma alternativa simples e eficiente para análise in loco de íons metálicos em solução aquosa. Para tanto, os estudos de adsorção foram realizados em sistema de batelada e os efeitos do pH, da concentração do adsorvente, do tamanho de partícula e da concentração inicial do adsorbato foram avaliados. Para extração da lignina da FCV, realizou-se um pré-tratamento alcalino com hidróxido de sódio a 2% e, posteriormente, foi realizado uma impregnação com octanoato de sódio a fim de melhorar a capacidade de adsorção desse bioadsorvente. A síntese do NaLev foi realizada a partir da hidratação do ácido levulínico com água destilada e com adição de 20 g de hidróxido de sódio. As concentrações do cobre, NaLev e, posteriormente da mistura Cu-NaLev foram determinadas por espectroscopia de absorção molecular na região do ultravioleta e visível (UV-Vis). Os efeitos de diferentes concentrações de íons de cobre e NaLev na absorbância máxima e no comprimento de onda foram avaliados. Os dados experimentais de CS foram melhor ajustados pelo modelo de monocamada de Langmuir, enquanto os dados de CL foram ajustados pelo modelo de Freundlich. Para as mesmas condições experimentais, a capacidade máxima de adsorção do cobre (II) foi de 9,51 mg.g-1 e 1,73 mg.g-1 para pós CS e CL, respectivamente. Para a lignina FCV impregnada com surfactante, os resultados do estudo de adsorção revelaram que a capacidade de adsorção melhorou devido ao aumento do número de grupos funcionais na superfície do bioadsorvente. Os resultados da avaliação do sensor calorimétrico mostraram que a adição de NaLev aumentou significativamente a absorbância à medida em que o comprimento de onda de diminui de 810 para 575 nm nas amostras sem e com NaLev, respectivamente. Além disso, a intensidade da coloração da solução contendo íons de cobre aumentou à medida que a concentração de NaLev aumentou. Os resultados mostraram que é viável a utilização de biomassas lignocelulósicas para remoção de íons de cobre uma vez que a capacidade de remoção é semelhante a outras fontes tradicionais de adsorventes. Observou-se ainda que pré-tratamento alcalino e a impregnação usando o surfactante realizado na FCV foi eficaz na obtenção de um bioadsorvente com adequada capacidade de remoção de íons de cobre. Por fim, o sensor colorimétrico NaLev para detecção de íons cobre surge como uma classe promissora de sensores colorimétricos sem metais pesados de base biológica.Tese Desenvolvimento de um simulador em linguagem Visual Basic for Applications para processos fotocatalíticos de transformação(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-31) Lopes, Herbert Senzano; Souza, Carlson Pereira de; Bezerra, Vanja Maria de França; http://lattes.cnpq.br/7566236243351252; http://lattes.cnpq.br/1030834608582624; http://lattes.cnpq.br/9669152092439524; Araújo, Alessandro Alisson de Lemos; Chiavone Filho, Osvaldo; Carvalho, Patrícia Cristina de Araújo Puglia deO presente trabalho tem como objetivo aplicar a ferramenta de planilhas Excel no desenvolvimento de simuladores aplicados a reatores fotocatalíticos. A degradação do tolueno foi selecionada como estudo de caso para implementação do simulador. A linguagem de programação VBA (Visual Basic for Applications) foi aplicada para os métodos numéricos bem como para a geração dos gráficos e de uma interface eficiente. Cabe também destacar a disponibilidade dos programas da Microsoft®, tornando a ferramenta mais acessível na resolução de problemas de engenharia de processos. Foi simulado um sistema modelo da literatura que descreve a cinética de uma reação de oxidação fotocatalítica do tolueno. O perfil de concentração do contaminante (tolueno) é obtido como função da posição no reator e também dos dados operacionais de entrada, ou seja, as informações do sistema e da reação podem ser alteradas livremente. Desta forma foi permitido o estudo de diferentes dimensões de reator, vazões, concentrações iniciais, taxas de reação e parâmetros de caracterização do catalisador. O sistema reacional foi concebido de forma que o catalisador presente no leito fixo anular recebe radiação adequadamente. A simulação foi realizada considerando o modelo como sendo unidimensional e em estado estacionário. Os resultados obtidos foram satisfatórios para a determinação do perfil de velocidade de degradação do tolueno assim como os valores de dimensionamento do fotoreator. Para as condições operacionais do processo foram realizadas simulações variando as dimensões do fotoreator, comprimento e raio, bem como a intensidade de radiação. Os resultados demonstraram que a ferramenta desenvolvida permite a simulação e análise do processo fotocatalítico de degradação do tolueno como função das principais variáveis e parâmetros envolvidos.Tese Aplicabilidade de resíduos à base de ferro como catalisadores Fenton para degradação de fenol(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-08-31) Hollanda, Luana Rabelo; Chiavone Filho, Osvaldo Chiavone; Foletto, Edson Luiz; https://orcid.org/0000-0003-2443-7445; http://lattes.cnpq.br/6550340290019699; http://lattes.cnpq.br/2621516646153655; http://lattes.cnpq.br/0278440789950629; Mota, Andre Luis Novais; http://lattes.cnpq.br/6655822329418320; Silva, Douglas do Nascimento; https://orcid.org/0000-0001-5934-9491; http://lattes.cnpq.br/0841120842454720; Deus, Katherine Carrilho de Oliveira; http://lattes.cnpq.br/4261532489868408; Silva, Maitê Medeiros de Santana E; http://lattes.cnpq.br/5181350934389542A contaminação de corpos hídricos por compostos orgânicos tem sido motivo de grande preocupação devido aos impactos à saúde humana e ao meio ambiente. O fenol é um composto de alta toxicidade comumente encontrado em efluentes industriais devido à sua elevada utilização em diversos segmentos. Os Processos Oxidativos Avançados (POA), que englobam uma vasta gama de técnicas para geração de radicais reativos, têm apresentado eficiências satisfatórias na degradação de compostos orgânicos recalcitrantes. A reação de Fenton heterogênea é um tipo de POA que emprega peróxido de hidrogênio e catalisadores sólidos contendo ferro para a geração das espécies reativas. Neste estudo, teve-se como objetivo investigar o potencial de aplicação de dois materiais provenientes de resíduos industriais como catalisadores alternativos na reação de Fenton para degradação de fenol em água: cinzas pesadas de carvão provenientes de uma usina termelétrica e resíduo de mineração de ametista (RMA). Os materiais foram caracterizados por meio de diferentes técnicas, como difração de raios-X, fluorescência de raios-X, microscopia eletrônica de varredura acoplada a espectroscopia por energia dispersiva, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier e análise textural. As cinzas foram aplicadas na reação de Fenton, enquanto o RMA foi utilizado no sistema foto-Fenton. Os efeitos de diferentes parâmetros operacionais, incluindo pH da solução, dosagem de catalisador e concentração de H2O2, foram investigados. Os resultados da caracterização indicaram que ambos os materiais possuem estruturas mesoporosas, com espécies ativas de ferro bem distribuídas. No que diz respeito às cinzas, sob as condições ótimas, que envolvem a utilização de 1 g L-1 de catalisador, 6 mM H2O2 e pH = 3, obteve-se uma eficiência de degradação de fenol de 98,7% após 60 min de reação, bem como 71,6% de remoção de carbono orgânico após 150 min. Já o RMA, utilizado na reação de foto-Fenton, apresentou 96,5% de degradação nas condições ótimas (0,75 g L-1 de catalisador, 7,5 mM H2O2 e pH = 3) após 180 min, removendo 42,3% do carbono orgânico após 240 min. Através de ensaios com a adição de isopropanol, foi possível constatar que o radical hidroxila é o principal agente oxidante envolvido na clivagem da molécula de fenol para os dois sistemas estudados. Com relação aos testes de reuso, ambos os catalisadores apresentaram estabilidade e atividade catalítica satisfatória por quatro ciclos consecutivos. Portanto, os resultados obtidos demonstram que os dois rejeitos utilizados apresentaram potencial atividade para aplicação em reações de Fenton para degradação de fenol.Tese Pré-tratamentos aplicados ao amido de arroz vermelho para a produção de nanocristais visando o uso em emulsões pickering Óleo/Água (O/A)(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-02-06) Almeida, Raphael Lucas Jacinto; Santos, Everaldo Silvino dos; https://orcid.org/0000-0001-7384-1140; http://lattes.cnpq.br/4330639792072559; https://orcid.org/0000-0001-7232-2373; http://lattes.cnpq.br/0056534203066666; Padilha, Carlos Eduardo de Araújo; https://orcid.org/0000-0002-9532-3026; http://lattes.cnpq.br/1186888955341616; Rios, Nathalia Saraiva; https://orcid.org/0000-0002-5104-1123; http://lattes.cnpq.br/1800467263737484; Souza Filho, Pedro Ferreira de; https://orcid.org/0000-0002-1711-7294; http://lattes.cnpq.br/3140602874903609; Oliveira Júnior, Sérgio Dantas de; https://orcid.org/0000-0001-5113-4728; http://lattes.cnpq.br/4641007172823726Durante a produção dos nanocristais de amido (SNC), os pré-tratamentos podem ser uma alternativa promissora para quebrar os grânulos de amido e/ou criar poros e rachaduras e, assim, permitir uma melhor difusão do ácido. Esses nanocristais podem ser utilizados para aumentar a estabilidade da emulsão Pickering. Dessa forma, o presente estudo avaliou o uso dos pré-tratamentos não térmico, hidrotérmicos e enzimáticos no amido de arroz vermelho para a produção de SNC. Para isso, foi utilizado o pré-tratamento (I) não térmico com campo elétrico pulsado (PEF: 10 e 30 kV cm-1) no amido e verificado a sua ação quando combinado a α-amilase pré-tratamento (II) (PEF+α). Enquanto que para o pré-tratamento (III) hidrotérmico (HPT: autoclave e cozimento) nos grãos e no amido foi verificado a influência na cinética de secagem, onde posteriormente ambos foram combinados com a hidrólise enzimática usando a α-amilase (IV). Uma nova rota de modificação enzimática do amido foi avaliada após o tratamento com HPT para isso foi usado as enzimas α-amilase e amiloglucosidase de forma semi-simultânea (HSS) em comparação com a técnica usual que é feita de forma consecutiva (CH). Para o pré-tratamento (V) foi testado a estratégia de hidrólise semi-simultânea (HSS) visando otimizar o tempo de processo e reduzir a quantidade de solventes, quando comparado a forma consecutiva (CH) com α-amilase e amiloglucosidase, ambas com carga enzimática de 9 U mg-1. Os resultados mostraram que tanto com o uso do PEF como o do HPT apresentaram uma diminuição do tempo de secagem em até 180 min, sendo que o HPT alcançou os mais altos rendimentos (53,54%). A ordem de aplicação do PEF afetou as características estruturais do amido, sendo que PEF30+α foi mais eficaz na redução da sinérese e retrogradação, por conta do aumento de 83,30% no grau de digestão. O HPT quando aplicado no amido foi viável para modificar a estrutura e a susceptibilidade enzimática com α-amilase, resultando em mudanças na geometria dos grânulos, ruptura das moléculas de amilose e amilopectina, diminuição da cristalinidade e formação de complexos amilose-lipídeo. Destaca-se ainda que o método HSS (α-amilase e amiloglucosidase) foi mais efetivo apresentando um maior valor de grau de digestão (80,08%) e propriedades tecnológicas otimizadas em relação ao amido nativo. O HPT com autoclave (A3) permitiu a produção eficiente de SNC em apenas 1 dia de hidrólise ácida, reduzindo significativamente o tempo de processo. Quando aplicados em emulsões Pickering, os SNCs (3%) apresentaram eficácia na estabilização para as temperaturas 4, 25 e 40ºC, com tamanho máximo de partículas de 180 µm, que foi reduzido para 138 µm sem quercetina e 98 µm com quercetina (1%) no 21o dia. Apesar da hidrólise ácida, usando ácido sulfúrico, ser o método mais comum para a produção de SNC, devido ao seu baixo custo, há necessidade de melhorar o processo, por meio de pesquisa neste campo, pois o baixo rendimento e o tempo longo na produção de SNC impedem o progresso. Explorar novas rotas para modificar o amido nativo é importante, com foco em técnicas ecologicamente corretas, no qual métodos térmicos e não térmicos combinados oferecem a vantagem de alterar a estrutura do amido enquanto minimizam o uso de reagentes tóxicos. Esses métodos emergentes devem ser aplicados para verificar a estabilização das emulsões Pickering, que pode ser viável por melhorar as interações interfaciais.Tese Desenvolvimento e avaliação de soluções ácidas contendo Nonilfenóis Polietoxilaados e etanol para acidificação de carboidratos(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-10-17) Arruda, Guilherme Mentges; Wanderley Neto, Alcides de Oliveira Wanderley; Rodrigues, Marcos Allyson Felipe; https://orcid.org/0000-0002-8936-5705; http://lattes.cnpq.br/5453593230706116; http://lattes.cnpq.br/4896975705563570; http://lattes.cnpq.br/4896975705563570; Silva, Dennys Correia da; https://orcid.org/0000-0002-6280-7606; http://lattes.cnpq.br/8567051112814180; Galvão, Edney Rafael Viana Pinheiro; http://lattes.cnpq.br/3142315953748654; Pinto, Marcio Augusto Sampaio; https://orcid.org/0000-0003-1125-7218; http://lattes.cnpq.br/3705277331954152; Vale, Tulio Yterbio Fernandes; http://lattes.cnpq.br/4911813695252136Durante os diferentes estágios da construção de poço e explotação de reservatório, há a possibilidade de ocorrência de fenômenos indesejados que alteram a permeabilidade da região ao redor do poço (dano à formação), comprometendo a produção no local. As técnicas de estimulação de poços buscam contornar ou reverter esses danos e, consequentemente, aumentar a sua produção. A acidificação de matriz em carbonatos consiste na injeção de um fluido ácido no poço buscando aumentar a sua produção pela dissolução da própria matriz rochosa, criando caminhos conhecidos como buracos de minhoca ou wormholes. O ácido clorídrico (HCl) é a substância mais utilizada para estimular os poços de produção e de injeção nos reservatórios carbonáticos. Contudo, a alta taxa de reação do HCl com o carbonato reduz a sua penetração na formação rochosa, uma vez que o ácido reage excessivamente com a superfície da rocha (dissolução de face). Dessa forma, para minimizar o consumo de ácido e aumentar a profundidade dos wormholes, faz-se necessário o desenvolvimento de fluidos de estimulação contendo aditivos que reduzam a taxa de dissolução da matriz rochosa pelo ácido. O objetivo desse estudo é desenvolver e avaliar soluções ácidas inovadoras contendo tensoativos não-iônicos e etanol para retardar a dissolução do carbonato de cálcio no processo de acidificação de rochas carbonáticas, proporcionando wormholes de maior extensão no reservatório. Para tanto, foram realizadas caracterizações pertinentes aos fluidos desenvolvidos e às amostras de rochas carbonáticas, ensaios de compatibilidade dos componentes do fluido desenvolvido com a rocha e o petróleo, ensaios de fluxo reativo em meio poroso (injeção das formulações em amostras de rocha) e microtomografia computadorizada das rochas acidificadas. Como resultado, constatou-se que os fluidos com tensoativos de maior grau de etoxilação promoveram um aumento mais significativo não apenas da viscosidade, como também do retardo da dissolução da rocha carbonática. Nos ensaios de fluxo reativo em meio poroso, em termos de consumo mínimo de ácido para atravessar a rocha (PVbt ótimo), as formulações obtiveram resultados similares aos do HCl 15%, mas em vazões 4 a 8 vezes menores, sendo essas baixas vazões mais condizentes com as observadas nos tratamentos em campo. Ademais, as formulações produziram padrões de wormhole mais similares ao dominante em um maior intervalo de taxa de injeção. Portanto, as formulações estudadas tanto produziram resultados promissores nos ensaios de fluxo reativo em meio poroso, como também apresentaram algumas características interessantes para a aplicação em tratamentos de estimulação ácida.Tese Produção de biodiesel em reator de membrana com uso de misturador estático e simulação em CFD(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-08-15) Lira, Daniel Silveira; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Oliveira, Jackson Araújo de; http://lattes.cnpq.br/5058617634570704; https://orcid.org/0000-0002-1594-6814; http://lattes.cnpq.br/7400460833577257; http://lattes.cnpq.br/3735828553511978; Jesus, Anderson Alles de; Padilha, Carlos Eduardo de Araújo; Ruiz, Juan Alberto Chavez; Padilha, Liana FrancoO uso de reatores de membrana para produção de biodiesel vêm se apresentando como uma das alternativas mais promissoras para a produção de biocombustíveis face à necessidade de redução do uso de combustíveis fósseis devido aos danos ao meio ambiente. Porém pouco se têm estudado sobre a influência da polarização de concentração em membranas onde há uma reação ocorrendo. Devido à dificuldade de detecção desse fenômeno por meios experimentais, a fluidodinâmica computacional se mostra como uma ferramenta robusta para o estudo dos fenômenos de transferência de massa em membranas. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a influência da presença de um misturador estático do tipo helicoidal sobre a espessura da camada de polarização de concentração em reator de membrana e por meio de simulações CFD. Foram estudadas experimentalmente a influencia das seguintes condições sobre as conversões e massas de permeado: pressão transmembrana de 1,0, 1,5 e 2,0 bar, razão molar entre metanol/óleo de girassol de 9/1, 12/1 e 15/1, tamanho de poros da membrana cerâmica de 0,05, 0,1 e 0,2 µm, bem como na presença de misturador estático do tipo Kenics. Para as simulações foi utilizada a equação de Navier-Stokes para solucionar os balanços de massa e continuidade do problema, já a equação de Kozeny-Carman foi utilizada para modelar o meio poroso da membrana. Os resultados demonstram que a espessura da camada de polarização aumenta com o tempo de reação, devido à ação da convecção de massa, porém o efeito da permeabilidade sobre a espessura da camada foi negligenciável. As maiores conversões foram atingidas nas condições com razão molar 15/1, pressão transmembrana de 1,0 bar, na presença de misturador estático, atingindo valores de 92,49%, 85,25%, respectivamente, enquanto o tamanho de poros não apresentou influência significativa na conversão. Os resultados também mostraram que a utilização de um misturador estático foi eficiente em reduzir a espessura da camada de polarização da concentração. Dessa forma, a utilização de misturador estático em reator de membrana apresentou grande melhoria em relação à formação da polarização de concentração.Tese Influência do pré-tratamento com etanol na secagem da polpa do abacate em camada de espuma e sua aplicação em produtos de panificação(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-10-17) Santos, Newton Carlos; Pedrini, Marcia Regina da Silva; Medeiros, Maria de Fátima Dantas de; http://lattes.cnpq.br/0028833497936929; http://lattes.cnpq.br/0099275569766870; https://orcid.org/0000-0002-9603-2503; http://lattes.cnpq.br/2693445744050702; Dantas, Thayse Naianne Pires; André, Anastacia Maria Mikaella Campos Nobrega; Florêncio, Isanna Menezes; Pereira, Tamires dos SantosO uso de pré-tratamentos para aprimorar a secagem de alimentos é eficaz, assegurando alta qualidade aos produtos e economia de energia. A secagem em camada de espuma é uma técnica versátil, acessível, e se adequa a obtenção de produtos em pó. Esses pós têm amplas aplicações no desenvolvimento de novas formulações alimentícias. Nesse contexto, a presente pesquisa tem como objetivo avaliar a influência do pré-tratamento com etanol na secagem em camada de espuma da polpa de abacate, visando a aplicação do pó na indústria de panificação. Para isso, a espuma da polpa de abacate foi elaborada utilizando leite de cabra em pó (10, 15 e 20%), Emustab® (4, 6 e 8%) com diferentes tempos de agitação (15, 20 e 25 min). A espuma que apresentou as propriedades físicas mais adequadas foi submetida ao processo de secagem (50, 60 e 70 °C), com ou sem pré-tratamento com etanol (99,5%). Modelos empíricos e difusivos foram usados para descrever a cinética de secagem e determinar a energia de ativação do processo e as propriedades termodinâmicas. Os produtos em pó foram caracterizados quanto aos aspectos físico-químicos, nutricionais, bioativos, antioxidantes, morfológicos, estruturais e térmicos. Também foram determinadas a estabilidade dos carotenoides e obtidas as isotermas de adsorção de água. Para avaliar a possível aplicação do pó na indústria de panificação foi, um pão de forma foi elaborado utilizando diferentes concentrações do pó da polpa de abacate (0, 5, 10, 15, 20 e 25%) como substituto das gorduras hidrogenadas vegetais. Neste estudo, as condições otimizadas para produção de espuma de polpa de abacate foram com 8% de Emustab®, 20% de leite de cabra em pó e 15 min de agitação. A cinética de secagem da espuma foi melhor representada pelo modelo de Lewis, especialmente quando combinada com pré-tratamento com etanol e temperaturas mais elevadas (70 °C). Essas condições também favoreceram várias características do produto final, incluindo as reduções do teor e atividade de água, aumento de cinzas e carboidratos, bem como o conteúdo de compostos fenólicos e atividade antioxidante. As análises morfológicos, estruturais e térmicas evidenciaram partículas irregulares, amorfas, sem formação de novos grupos funcionais e termoestáveis. No entanto, a estabilidade térmica dos carotenoides foi reduzida durante o armazenamento e as isotermas de adsorção de água mostraram uma curva do tipo III, com estimativas satisfatórias pelo modelo de GAB. Níveis de até 25%, mostraram ser adequados para substituírem gorduras hidrogenadas dos pães, resultando em produtos com menor teor de lipídios e carboidratos, maior valor nutricional e maior atividade antioxidante, além de alterações na estrutura e cor dos pães. Em conclusão, este estudo demonstrou que o pré-tratamento com etanol e a secagem em camada de espuma da polpa de abacate são estratégias eficazes para produzir um pó de alta qualidade com amplas aplicações no desenvolvimento de formulações alimentares.Tese Estratégias de processamento e revalorização de matériasprimas alimentares para a produção de ingredientes funcionais e sustentáveis(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-08-25) Silva, Edilene Souza da; Hoskin, Roberta Targino; https://orcid.org/0000-0003-0900-4983; http://lattes.cnpq.br/7098666299806958; https://orcid.org/0000-0002-5403-7461; http://lattes.cnpq.br/1189867826615725; Vasconcelos, Lucicleia Barros de; Nunes, Andrea Oliveira; http://lattes.cnpq.br/7620659413250570; Trindade, Carmen Silvia Favaro; Pedrini, Marcia Regina da Silva; Langassner, Silvana Maria ZucolottoUm volume considerável de resíduos agroindustriais são produzidos diariamente de Norte a Sul do país. Estimativas apontam que resíduos de frutas (constituídos principalmente por peles, sementes e polpa residual) podem representar até 50% do peso da fruta original. Apesar de já ter sido amplamente demonstrado que os resíduos são fontes valiosas de compostos fitoquímicos residuais com potenciais aplicações na produção de alimentos, ainda existem poucos produtos no mercado a partir dessa matéria-prima abundante, especialmente em países em desenvolvimento como o Brasil. Segundo a Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação, a fome e a desnutrição podem ser combatidas através da inovação, a qual diz respeito não apenas ao surgimento de novas tecnologias, mas também ao uso racional de produtos e procedimentos existentes. Dessa forma, a presente tese de Doutorado tem como objetivo estudar estratégias de revalorização de matérias-primas para produzir ingredientes alimentícios derivados de frutas e vegetais e avaliá-los no que diz respeito às propriedades físico-químicas, funcionais e bioativas, bioacessibilidade, assim como a viabilidade ambiental. Especificamente, técnicas de obtenção de extratos aquosos ricos em polifenois recuperados de resíduos agroindustriais de frutas (acerola e jambolão) mediante aplicação de técnicas de extração convencional (extração sólido-líquido) e emergentes (ultrassom) foram avaliados e comparados no que diz respeito a performance e viabilidade ambiental através da ferramenta Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). Além disso, a produção de ingredientes alimentícios do tipo proteína-polifenol foi conduzida por spray drying usando diferentes estratégias: a) polifenois recuperados de resíduo e polpa do sabugueiro (elderberry) americano encapsulados com isolado de proteína de soja (SPI) e amido de tapioca (TS) e b) polifenois extraídos de folhas de alecrim ou recuperados do resíduo da uva muscadine usando a nova proteína de inseto (insect protein) ou a mistura de proteína de inseto e proteína de ervilha (pea protein isolate) como coadjuvantes de secagem. O método UAES (Extração assistida por ultrassom e agitação) após 90 min apresentou o maior teor de polifenois, e a ACV revelou que o UAES teve o menor impacto ambiental entre todos os protocolos de extração. Para as partículas do elderberry, aquelas produzidas com SPI tiveram maior solubilidade e fluidez, bem como foram mais bioacessíveis, enquanto as com o TS apresentaram maiores teores de compostos bioativos (TPC, ANC e PAC). As partículas protéina de inseto-polifenol apresentaram boas características funcionais. O melhor desempenho para a secagem em spray foi obtida para as partículas derivadas da mistura de proteína de inseto e proteína de ervilha, ao passo que as partículas derivadas do alecrim foram mais bioacessíveis. Esse trabalho aborda assuntos de grande interesse mundial na área de ciência e tecnologia de alimentos e produz resultados científicos importantes para avanços na área de processamento de alimentos alternativos, novas matérias-primas e revalorização de resíduos alimentares. Sobretudo apresenta novas aplicações para a produção de ingredientes alimentícios bioacessíveis, com propriedades funcionais desejáveis usando estratégias “amiga” do meio ambiente.