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Aproveitamento de resíduos sólidos contendo metais originado do processo de pirólise de biomassas para adsorção de CO2
(2015-07-24) Nascimento, Paula Fabiane Pinheiro do; Sousa, Joao Fernandes de; Santos, Luciene da Silva; ; ; ; Oliveira, Jackson Araujo de; ; Ruiz, Juan Alberto Chavez;
Tendo em vista o aquecimento global promovido pela emissão de CO2, há grande necessidade de desenvolver pesquisas que elimine esse poluente, principalmente com novos materiais, em particular resíduos sólidos, viabilizando economicamente o processo. O presente trabalho tem como objetivo agregar valor ao carvão rico em óxidos metálicos originado da pirólise do lodo do esgoto doméstico e da serragem da madeira, para aplicação no processo de adsorção de CO2. Também foi avaliada a capacidade de adsorção de CO2 com a zeólita 13X comercial funcionalizada com grupo amina. As atividades experimentais realizadas compreenderam a ativação química dos carvões com KOH e física (atmosfera de nitrogênio), funcionalização da zeólita 13X com MEA, caracterização das amostras pelas técnicas BET, DRX, FRX, MEV e TG. A avaliação da capacidade adsortiva dos sólidos, frente à adsorção do CO2, foi realizada através dos processos estático (com mistura de 4% de CO2 e 96% de gás inerte) e dinâmico, sendo este último, com uma mistura sintética de CO2, CO, CH4, H2 e hidrocarbonetos. No processo estático (utilizando um microadsorvedor acoplado a uma balança de suspensão magnética), realizado na temperatura de 25ºC e pressões de 0,5 a 5,0 bar, foram construídas as isotermas de equilíbrio da adsorção, cuja equação do modelo (Langmuir) foi utilizada no balanço de massa aplicado ao modelo dinâmico. No processo dinâmico de adsorção, utilizando um reator de leito fixo, as curvas de rupturas foram obtidas na temperatura de 25ºC, pressão de 1atm, vazão da mistura gasosa de 50 ml/min e 20 g de massa de adsorvente ativado termicamente. Os resultados mostraram que após o tratamento químico com KOH, os carvões pirolíticos obtiveram uma melhora significativa nas suas propriedades texturais, influenciando positivamente a sua capacidade adsortiva. O carvão da pirólise do lodo de esgoto teve sua área superficial específica aumentada de 8 a 11 vezes, após a etapa de ativação, enquanto que para o carvão da pirólise da serragem da madeira esse aumento foi de 90 vezes. Os adsorventes tratados apresentaram os seguintes percentuais de remoção de CO2: zeólita pura - 63,32%, zeólita funcionalizada com MEA - 67,89%, carvão da pirólise do lodo de esgoto - 41,46% e carvão da pirólise da serragem da madeira - 54,10%. O modelo dinâmico aplicado se ajustou satisfatoriamente as curvas de rupturas com os valores experimentais, permitindo avaliar o coeficiente externo de transferência de massa (1,48 x 10-6 - 1,52 x 10-4 dm/min), o coeficiente de difusão efetiva intrapartícula (1,99 x 10-3 - 4,76 x 10-3 dm2/min) e o coeficiente de dispersão axial do leito (3,54 x 10 -6 - 4,7 x 10-5 dm2/min).
Aproveitamento do pó da casca de coco verde para produção de compostos levulínicos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-10) Silva, Poliana Pinheiro da; Barros Neto, Eduardo Lins de; Nascimento, Paula Fabiane Pinheiro do; https://orcid.org/0000-0002-0930-8656; http://lattes.cnpq.br/9568438570514870; http://lattes.cnpq.br/2811639726261017; http://lattes.cnpq.br/4680359631249875; Oliveira, Humberto Neves Maia de; Silva, Leonete Cristina de Araújo Ferreira Medeiros; Duarte, Lindemberg de Jesus Nogueira
Os resíduos agroindustriais na maioria das vezes são amplamente descartados em aterros sanitários ou de maneira descontrolada. Uma alternativa ambientalmente amigável pode ser o aproveitamento dessa biomassa residual para produção de químicos sustentáveis de alto valor agregado. O ácido levulínico e seus derivados são exemplos desses produtos, que possuem alto valor agregado e podem servir como precursores para diversos produtos industriais e também usados como aditivos de combustíveis. Nesse contexto, a presente tese teve como objetivo estudar a viabilidade da utilização da casca de coco verde in natura em composto levulínicos. Para isso, foram desenvolvidos três estudos, sendo o primeiro a investigação da viabilidade de catalisadores para conversão da biomassa por meio da cinética de degradação; a segunda, foi a síntese de ácido levulínico a partir da casca de coco verde e, por fim, a síntese de etil levunilato, para averiguar as condições da reação de esterificação e viabilidade do emprego do sulfato de alumínio como catalisador. A primeira etapa determinou a composição da biomassa antes e após a esterificação através da análise termogravimétrica; percebeu-se uma redução nas quantidades de celulose (18,18% para 9,77%) e hemicelulose (44,65% para 26,18%) após a reação. Em seguida realizou-se a cinética de degradação do pó da casca de coco pelo método de Ozawa–Flynn–Wall, o qual demostrou que a energia de ativação está diretamente relacionada com a presença de hemicelulose e celulose, passando de 143 kJ.mol-1 para 125 kJ.mol-1. A segunda etapa consistiu na síntese de ácido levulínico gerado a partir do pó da casca de coco verde. As reações ocorreram em reator inox Parr Instruments, com capacidade de 300 mL e as amostras foram analisadas em HPLC. As condições das reações foram determinadas de acordo com um planejamento fatorial com adição de 3 pontos, temperatura, tempo e quantidade de catalisador sendo os três significativos. A variável resposta foi o rendimento de ácido levulínico, o qual chegou ao máximo de 42,94% nas condições centrais (190 ºC, 2h, 1:0,25). O terceiro estudo compreendeu um planejamento Box-Behnken (PBB) de três fatores, tendo como resposta a conversão do ácido levulínico em etil levulinato. A maior conversão se deu no tempo de 1hr, razão molar (etanol: AL) 4:1 e concentração de catalisador 0,04 mol/L. Em seguida, realizou-se uma comparação entre a síntese de metil e etil levulinato, percebeu que o único fator significativo em ambas as reações foi o tempo. Após as analises ficou comprovada a viabilidade da conversão do pó da casca de coco verde em ácido levulínico, sendo o catalisador sulfato de alumínio ideal tanto para a síntese de AL quanto para a síntese de etil levulinato.
Avaliação de ésteres destilados do biodiesel como aditivos ao diesel
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-02-17) Silva, Fernanda Lima Rei Ramos e; Barros Neto, Eduardo Lins de; Andrade, Maria Rosiane de Almeida; https://orcid.org/0000-0003-3079-0587; http://lattes.cnpq.br/1856988565348066; https://orcid.org/0000-0002-1310-7689; http://lattes.cnpq.br/2811639726261017; https://orcid.org/0000-0002-5737-6223; http://lattes.cnpq.br/0466969104736975; Nascimento, Paula Fabiane Pinheiro do; https://orcid.org/0000-0002-0930-8656; http://lattes.cnpq.br/9568438570514870
Esse estudo tem como objetivo a avaliação da aplicação dos destilados leves e pesados do biodiesel como aditivos ao diesel, através de análises dos gases de emissão, de consumo e de caracterização dos combustíveis. Todos os ensaios foram realizados com o diesel comercial (DC) como combustível base, com uma adição de 10% (v/v) dos destilados leves (BL10), pesados (BP10) e também do próprio biodiesel (B10). Os testes de caracterização (densidade e corrosividade) foram realizados de acordo com os métodos ASTM correspondentes, e os resultados das formulações mostraram que todas elas se enquadraram dentro dos padrões estabelecidos para comercialização de acordo com a resolução Nº 50 da ANP. Os dados referentes às emissões foram capturados através de um analisador de gases Testo para a detecção de CO, CO2 e NOx. Os resultados mostraram que os ésteres promoveram uma combustão mais completa do combustível, garantindo menores níveis de emissão de poluentes como o CO, porém aumentando as emissões de CO2 e NOx. O melhor cenário apresentou uma redução de 30,9% (BP10 comparado a DC a 0,6 kW), enquanto que os piores cenários para o aumento de CO2 e NOx foram de 24,7% (B10 comparado a DC a 0,9 kW) e 80,2% (B10 comparado a DC a 0,9 kW), respectivamente. Já o desempenho do motor foi avaliado através dos testes de consumo, que foram realizados em motor a diesel da marca Branco (BD 7.0), variando-se a potência de 0 kW a 1,2 kW enquanto a rotação se mantém constante a 3600 rpm, a fim de se obter as curvas de consumo. Os resultados mostraram que houve uma melhora na eficiência do motor das formulações aditivadas em relação ao diesel comercial, sendo o melhor cenário uma redução de 18,88% na condição de carga 0 kW e 13,27% na condição de carga de 1,2 kW (B10 comparado a DC). Assim, conclui-se que os aditivos foram eficazes em promover uma queima mais limpa do combustível sem comprometer a eficiência do motor.
Descrição do comportamento de fases e volumétrico de sistemas aquosos contendo dióxido de carbono e eletrólitos à altas pressões: dados experimentais e modelagem termodinâmica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-06) Monteiro, Mateus Fernandes; Chiavone Filho, Osvaldo; Nascimento, Paula Fabiane Pinheiro do; Silva, Dannielle Janainne da; Jesus, Anderson Alles de
A modelagem do equilíbrio de fases de sistemas aquosos contendo dióxido de carbono, cloreto de sódio e monoetileno glicol é requerida para a simulação e projeto de processos de tratamento do gás natural. A obtenção de dados experimentais de densidade no equilíbrio de fases é necessária para a parametrização adequada das equações de estado, possibilitando a descrição do comportamento dos sistemas. Para isso, uma célula de equilíbrio de alta pressão com janela de safira, que permite um intervalo de pressões de 6 a 31 MPa e temperaturas até 393 K acoplada a um densímetro digital de tubo oscilatório foi utilizada para a obtenção de dados de densidade no equilíbrio de fases para os sistemas supracitados. Foram realizados experimentos nas temperaturas de 293,15 e 323,15 K. Pra o cloreto de sódio foram feitos ensaios nas concentrações de 1 e 4 molal e saturação. Para o monoetileno glicol foram utilizadas concentrações de 30, 50 e 80% em base mássica. Para a modelagem termodinâmica dos sistemas foram avaliadas as equações de estado de Soave Redlich-Kwong (SRK) e Cubic Plus Association (CPA). A translação de volume de Peneloux no modelo SRK para esses sistemas também foi estudada. Para a CPA foi avaliado a influência do esquema de associação do dióxido de carbono na capacidade descritiva do modelo. Os resultados mostram que a equação de estado SRK não descreve satisfatoriamente o equilíbrio de fases desses sistemas, sendo necessário o acoplamento do termo da CPA. Embora a translação de volume implica a melhora na descrição do comportamento volumétrico, os ganhos observados foram pouco significativos.
Desenvolvimento de biolubrificantes a base de óleo de moringa
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-11-23) Aquino, Carolina Barros; Barros Neto, Eduardo Lins de; Santos, Erinéia da Silva; Nascimento, Paula Fabiane Pinheiro do
Nos últimos anos, os aspectos de poluição e saúde ambiental tornaram-se cada vez mais importantes como questões públicas. Desta forma, desenvolver um produto que se adéque ao meio ambiente é de fundamental importância para minimizar os males causados por lubrificantes provenientes do petróleo. Em um mundo cheio de recursos naturais finitos, os óleos minerais, provenientes do petróleo, trazem consequências ao meio ambiente devido sua baixa biodegradabilidade e toxicidade. Também se deve considerar, os óleos sintéticos possuem um alto custo. O objetivo deste trabalho é analisar o desempenho tribológico do biolubrificante a base do Óleo de Moringa, que foi extraído através do equipamento Soxhlet, e em seguida aditivado com nanopartículas de óxido de ferro. Foram realizadas as análises físico-químicas para caracterizar os biolubrificates a base de óleo de moringa puro e o aditivado, tais como: densidade, índice de acidez, pH, umidade, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier e análise térmica. Para análise de estabilidade do biolubrificante aditivado foram realizadas análise de potencial zeta e tamanho de partícula. O desempenho tribológico dos lubrificantes puro e aditivado foram avaliados pelo equipamento HFRR (High Frequency Reviprocating Rig), que consiste num ensaio de desgaste do tipo esfera-plano. A análise do desgaste foi realizada através de análises a partir da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e analisando o diâmetro da escara a partir do desgaste com um microscópio óptico. Os resultados mostraram que o biolubrificante de moringa foi extraído e aditivado com sucesso como mostra as suas características físico-químicas. Do ponto de vista tribológico, verificou-se que não houve uma diferença significativa no desempenho para o fluido aditivado com nanopartículas de óxido de ferro uma vez que este apresentou um maior coeficiente de atrito quando comparado ao óleo puro.
Determinação de dados experimentais de equilíbrio de fases para sistemas aquosos eletrolíticos contendo monoetileno glicol e modelagem a partir da teoria de soluções
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-06) Moura Neto, Mário Hermes de; Chiavone Filho, Osvaldo; Silva, Dannielle Janainne da; Nascimento, Paula Fabiane Pinheiro do
Durante todo o processo de regeneração do monoetileno glicol (MEG), este composto está em misturas com a água e/ou sais dissolvidos (majoritariamente cloreto de sódio). Por esse motivo é essencial o monitoramento da composição das correntes ao longo do processo a fim de evitar a precipitação de sair nos dutos e garantir a especificação do produto, o MEG. Objetivando estudar o equilíbrio líquido-vapor (ELV) do sistema ternário água+MEG+NaCl nas condições de regeneração do MEG (de 300 a 1000 mbar e temperaturas de até 413,15 K) foram realizados experimentos utilizando um ebuliômetro Othmer modificado. A fim de determinar a composição dos sistemas no ebuliômetro também foram necessários dados experimentais de densidade e condutividade elétrica, submetidos a modelagem termodinâmica utilizando teoria de soluções. A correlação dos dados de densidade e condutividade permitiu relacionar essas propriedades com a composição do sistema, garantindo a obtenção de dados completos (P,T,x,y) nos experimentos ELV. Os dados de ELV do sistema foram, então, correlacionados utilizando o modelo UNIQUAC, com princípio da máximo vero-semelhança, onde seis parâmetros foram ajustados. Os cálculos de densidade e condutividade elétrica do sistema apresentaram erros médio e máximo de, respectivamente, 0,00037 e 0,00213 g/cm³ em densidade e 0,615 e 3,776 mS/cm em condutividade. Com a modelagem ELV foram obtidos desvios médios absolutos da fração molar de vapor: Δy=0,0072 para o sistema água+MEG e Δy=0,0099 para o ternário água+MEG+NaCl, indicando consistência termodinâmica.
Estudo de caso: gerenciamento de projeto de consultoria em indústria alimentícia
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-11-22) Amorim Júnior, Erimar Fernandes de; Lopes, Francisco Wendell Bezerra; Almeida, André Luis Oliveira de; Nascimento, Paula Fabiane Pinheiro do
O presente trabalho tem como objetivo apresentar a teoria do gerenciamento de projetos baseado no guia Project Management Body of Knowledge (PMBOK), criado pelo renomado instituto Project Management Institute (PMI) aplicado em um projeto de consultoria executado numa indústria de laticínios. O gerenciamento de projetos é dividido em cinco fases (iniciação, planejamento, execução, monitoramento e encerramento), além de 10 áreas de conhecimento. Este trabalho tem como foco a parte de planejamento para mostrar como essa teoria pode ser aplicada para planejar projetos de consultoria com a comprovação prática de um projeto que foi planejado e executado com base no PMBOK. No estudo, foram apresentadas as etapas que o PMBOK recomenda e também como essas etapas foram seguidas no planejamento do projeto de consultoria.
Estudo de metodologias de tratamento do pó da casca do coco para adsorção de Cu+2 e Cd+2
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-08-04) Nascimento, Paula Fabiane Pinheiro do; Barros Neto, Eduardo Lins de; Sousa, João Fernandes de; ; ; ; Duarte, Lindemberg de Jesus Nogueira; ; Silva, Alfredo José Ferreira da; ; Lopes, Francisco Wendell Bezerra; ; Possa, Rosangela Dala;
Tendo em vista o problema ambiental da poluição de corpos d'água por metais pesados, causada pelas atividades humanas em geral, e o destino inadequado de certos resíduos agroindustriais sólidos, existe uma grande necessidade de desenvolver pesquisas que melhorem a técnica de remoção desses resíduos poluentes inorgânicos de soluções aquosas. Uma maneira seria aproveitar os resíduos agroindustriais como agentes que removem esses poluentes. Diante disto o presente estudo tem como objetivo avaliar três metodologias de tratamento do pó da casca do coco (PC), a fim de potencializar sua capacidade de adsorção na aplicação da remoção de metais tóxicos do tipo Cu+2 e o Cd+2 muito encontrados em águas residuais de efluentes das indústrias de mineração, metalurgia e corantes. As metodologias aplicadas compreenderam tratamento químico com impregnação de monoetanolamina (MEA), utilizando etanol como solvente, e do tensoativo octanoato de sódio (OS) sob a forma microemulsionada, sobre a superfície do adsorvente e tratamento físico por explosão a vapor (T = 210 °C e P = 5 atm). A eficiência dos tratamentos propostos foi avaliada através das análises de caracterização, onde foram observadas modificações na área especifica de contato, composição química e cristalinidade do material adsorvente. A avaliação da capacidade de adsorção monocomponente dos íons Cu+2 e Cd+2 no PC foi realizada utilizando reator de mistura em batelada das soluções sintética de CuSO4.5H2O e CdSO4.8/3H2O. Após tratamento químico, a inserção de grupos funcionais aumentou a interação metal – adsorvente comprovado pelos valores das constantes cinéticas dos modelos estudados. Foi observado que o pó da casca do coco impregnado com OS (PCµE) adsorveu mais íons de Cu+2 em relação ao impregnado com MEA (PCA). O tratamento com explosão a vapor, despolimerizou o pó da casca do coco (PCD), o que provocou aumento do volume total de poros e cristalinidade, consequentemente, deixou a superfície do adsorvente mais acessível para ocorrer à adsorção. O comportamento das isotermas de equilíbrio é representado satisfatoriamente pelo modelo de Langmuir e as capacidades de adsorção (mg/g) do pó da casca do coco após tratamentos seguem a ordem: PCµE (26,32) > PCD (18,86) > PCA (15,94) > PC (7,88) para os íons Cu+2 e PCD (17,90) > PCA (14,02) > PC (4,91) para os íons Cd+2, respectivamente, ressaltando que a metodologia de impregnação com tensoativos não melhorou significativamente a interação do PC com o Cd+2. A estabilidade da impregnação com MEA e OS foi avaliada a partir do estudo de dessorção. Após os ciclos de adsorção-dessorção, a quantidade de Cu+2 adsorvida no PCµE sofreu uma redução de 36,6 % , enquanto que para o PCA a redução foi de 22,8 %. Em relação à adsorção de Cd+2 foi observada uma redução de 14 % e 10 % para PCµE e PCA, respectivamente. Isso mostra que, após os cinco ciclos de adsorçao-dessorção, a impregnação de monoetanolamina no pó da casca do coco é mais forte, permanecendo com maior remoção que o PCµE e assim, pode ser reutilizado por mais ciclos no processo de adsorção-dessorção.
Formulações diesel B10/butanol/etanol/metanol: equilíbrio de fases e ensaios em motor ciclo diesel
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-10-29) Silva, Edyjancleide Rodrigues da; Oliveira, Humberto Neves Maia de; Nascimento, Paula Fabiane Pinheiro do; http://lattes.cnpq.br/9568438570514870; http://lattes.cnpq.br/7302633941782540; http://lattes.cnpq.br/8484784936986501; Barros Neto, Eduardo Lins de; Melo, Ricardo Paulo Fonseca
Dentre as principais fontes de energia utilizadas no Brasil, o óleo diesel destaca-se em função da sua ampla utilização no modal rodoviário, locomotivas e navios. Apesar da sua relevância para o setor de transportes no âmbito nacional, é inegável a contribuição deste para os desequilíbrios climáticos atualmente observados no mundo. Nesta perspectiva, ainda que seja desafiador conciliar o suprimento das necessidades energéticas globais com a preservação do meio ambiente, a capacidade de reduzir emissões indesejáveis transforma as misturas diesel/álcoois numa opção atrativa. Partindo dessa premissa, o presente estudo tem como objetivo geral desenvolver misturas diesel B10/butanol/metanol (DBM) e diesel B10/butanol/etanol (DBE) para uso em motores. As composições das formulações foram determinadas com base na construção de diagramas de equilíbrio na temperatura de 25 ± 2 °C. Visando encontrar um desenvolvimento matemático capaz de representar os dados experimentais, foram aplicados os modelos NRTL e UNIQUAC com o auxílio da ferramenta computacional TML, sendo este último o que gerou menor desvio quadrático médio (0,34%). As misturas preparadas foram submetidas aos ensaios de densidade (ASTM D4052 a 20, 25 e 40 °C), viscosidades cinemática e dinâmica (ASTM D7042 40°C), corrosividade ao cobre (ASTM D130 a 50 °C por 3 h), ponto de fluidez (ASTM D97), névoa (ASTM D2500), entupimento (ASTM D6371) e pressão de vapor (ASTM D6378), além de empregadas na construção de curvas de potência em um motor de ciclo diesel de acordo com as recomendações do código de ensaio de motores (ABNT – NBR ISO 1585). Em linhas gerais, todas as composições estudadas possuem características que atendem às especificações da ANP para uso rodoviário, embora a mistura com maior percentual de metanol tenha apresentado consumo horário e específico insatisfatórios durante a queima em um motor à diesel.
Potencial de aproveitamento da semente de maracujá na tecnologia de tratamento de efluentes através da técnica de adsorção e floculação iônica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-06-12) Bezerra, Diego Vinicius Fernandes; Nascimento, Paula Fabiane Pinheiro do; Barros Neto, Eduardo Lins de ; Lima, Fernanda Siqueira; Pereira, Jéssyca Emanuella Saraiva; Silva, Alfredo José Ferreira da
O aproveitamento de resíduos agroindustriais tem motivado muitos estudos e aplicações, pois desses materiais pode-se obter componentes com características peculiares os quais podem ser utilizados para diversos fins. Esses subprodutos são matérias-primas disponíveis, geralmente, de baixo custo e seu uso diminui o impacto ambiental gerado pelo seu descarte. Neste contexto, o presente estudo investiga o potencial de aproveitamento da semente de maracujá para remoção de contaminantes orgânicos e inorgânicos por meio de duas técnicas: adsorção e floculação iônica. A tecnologia da adsorção, em comparação com outros processos de separação, oferece uma maneira mais eficiente de remoção de poluentes. O desenvolvimento de adsorventes apropriados pode potencialmente reduzir o custo associado com a remoção de um determinado componente. Nesse aspecto, foi avaliado a eficiência de remoção do corante azul de metileno utilizando a semente de maracujá como bioadsorvente, frente a seu valor econômico que é mais acessível que o carvão ativado, que é o adsorvente mais utilizado nos dias de hoje. A metodologia consistiu em utilizar uma massa fixa de 0,3 g da semente in natura em 15mL de solução do corante Azul de Metileno de concentração 200mg/L. Nos ensaios iniciais de adsorção, a semente in natura atingiu um porcentual de remoção do corante de 35%. Para aumentar essa eficiência de remoção foram realizados testes de impregnação, na semente de maracujá, utilizando seis tipos de tensoativos aniônicos, com concentrações e tamanho da cadeia diferentes. Desta forma, foi obtido uma condição favorável de impregnação de tensoativo no bioadsorvente, o que permitiu alcançar um percentual de remoção de corante em 63%. O segundo estudo de aproveitamento do resíduo agroindustrial consistiu na extração do óleo da semente de maracujá e sua posterior saponificação, obtendo um sabão com propriedades floculantes, o qual foi utilizado para remoção do íon Cu+2. Neste estudo foi obtido, portanto, a partir da semente de maracujá, um bioadsorvente para remoção do corante azul de metileno e um biofloculante para remoção de íons Cu+2 de solução aquosa.
Síntese de metil levulinato: conversão renovável da biomassa, estudo cinético e otimização da produção
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-07-22) Silva, Leonete Cristina de Araújo Ferreira Medeiros; Barros Neto, Eduardo Lins de; http://lattes.cnpq.br/2811639726261017; https://orcid.org/0000-0002-5195-6374; http://lattes.cnpq.br/7743815895959862; Lopes, Francisco Wendell Bezerra; Duarte, Lindemberg de Jesus Nogueira; http://lattes.cnpq.br/6800188552647660; Nascimento, Paula Fabiane Pinheiro do; Melo, Ricardo Paulo Fonseca
O aproveitamento da biomassa lignocelulósica (BLI) é uma alternativa sustentável a indústria petrolífera na produção de químicos sustentáveis. O Ácido Levulínico (ALV) é considerado um bloco de construção química (BCQ) versátil, podendo gerar diversos produtos com aplicações industriais. O Metil levulinato (MLV) é um dos ésteres levulínicos (EVUs) considerado como químico promissor na indústria de biocombustíveis. O desenvolvimento do presente estudo foi dividido em três etapas: revisão bibliográfica de escopo, estudo cinético e otimização da síntese do MLV a partir da esterificação do ALV em metanol utilizando Al2(SO4)3 como catalisador. Na primeira etapa, foram estudadas as possíveis rotas de síntese, os parâmetros de reação e os catalisadores empregados. A literatura aponta que o MLV pode ser produzido desde o aproveitamento de resíduos da biomassa lignocelulósica, com e sem prétratamento; a partir de açúcares C5 e C6, de monossacarídeos (glicose e frutose), de derivados da decomposição dos açúcares e de intermediários das reações (5-hidroximetilfurfural, furfural, álcool furfurílico, furanos, entre outros) e da esterificação do ALV. Os parâmetros investigados que podem afetar as conversões das matérias-primas e o rendimento do ML detectados foram: pré-tratamento da biomassa; tipo de reator; temperatura e tempo da reação; proporção entre solventes e substratos e o catalisador utilizado. Na segunda etapa, foram realizadas reações nas temperaturas de 120 ºC, 140 ºC e 160 ºC. A partir do ajuste dos dados experimentais, o modelo cinético de pseudo primeira ordem foi utilizado para calcular a energia de ativação, cujo valor obtido foi de 10,19 kcal.mol-1 . Na terceira etapa, foi aplicado um planejamento experimental do tipo Box-Behnken (PBB) de três fatores, tendo como resposta a conversão do ALV. O modelo de regressão obtido foi significativo e preditivo com R² igual a 0,86. As reações ocorreram na temperatura de 140 ºC em reator inox Parr Instruments, com capacidade de 300 mL e as amostras foram analisadas em HPLC. Os resultados indicaram que o efeito mais significativo sobre a conversão do ALV foi a interação entre a razão molar e a concentração do catalisador. Os níveis escolhidos para análise forneceram conversões que variaram de 86,83% a 99,27%, demonstrando a eficiência de um catalisador de baixo custo em baixas concentrações.
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 Fonseca
Nos 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.

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Navegando por Autor "Nascimento, Paula Fabiane Pinheiro do"