No presente trabalho, o carvão vegetal obtido após a gaseificação de resíduos de madeira foi testado em batelada para remoção do fármaco clonazepam. Dentre os objetivos específicos/etapas destacam-se: a obtenção dos carvões de gaseificador; a caracterização dos carvões utilizando a microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise de difração de raios-x (DRX), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), determinação de área específica pelo método BET, e ponto de carga zero; realizar ensaios cinéticos e de equilíbrio termodinâmico para cada carvão; avaliar o ajuste dos modelos cinéticos e termodinâmicos propostos na literatura aos resultados obtidos nos ensaios com os adsorventes e realizar um estudo de toxicidade dos efluentes após o tratamento. Foi constatado a eficiência do carvão na remoção do clonazepam, colaborando assim para a sustentabilidade ambiental, tendo foco também na economia circular.

O presente trabalho teve como objetivo geral desenvolver novos materiais compósitos, a base de celulose bacteriana (CB) e íons de Fe²⁺, para serem aplicados na degradação da mistura de corantes têxteis preto direto 22 e azul reativo 21, via processo foto-Fenton, empregando reator sunligth. Os materiais produzidos pelos métodos in-situ e ex-situ foram testados como catalisador nas reações de oxidação, constatando-se que o primeiro método obteve melhor eficiência. Em seguida, o melhor compósito foi caracterizado por diversas técnicas, como FT-IR, TGA, MEV e DRX, a fim de se conhecer as principais propriedades do material obtido. A concentração do agente oxidante foi otimizada em 100 mg.L^-1, atingindo-se uma degradação de 95% para os grupamentos dos cromóforos e 77% para os grupos dos aromáticos, característico da mistura de corantes, após 60 min de tratamento. Já o estudo cinético de degradação atingiu o equilíbrio após 120 min de experimento e seguiu um perfil de pseudo primeira-ordem, ajustando-se bem aos modelos de Chan e Chu (2003) e He e colaboradores (2016). Foi realizado também um estudo de recuperação do nanocompósito para manter a eficiência de degradação após o primeiro ciclo de uso, atingindo 99% e 95% de degradação, após 5 ciclos, para os respectivos grupos supracitados. Por fim, observou-se que o processo foto-Fenton, empregando-se o nanocompósito CB/Fe como catalisador, proporcionou melhores condições de crescimento para os diferentes organismos avaliados, apresentando melhores níveis de toxicidade.

Neste trabalho foram sintetizados os catalisadores Ni/γ-Al₂O₃ e Ni/La₂O₃-γ-Al₂O₃, os quais foram empregados na reforma seca do metano. Os catalisadores frescos foram caracterizados pelas de DRX, MEV, Adsorção-dessorção de N₂, Espectroscopia de absorção atômica e Redução a temperatura programada (RTP). Foram estudados, a partir da aplicação da reação de reforma seca do CH₄, os efeitos de razão de alimentação dos reagentes (CH₄/CO₂), do La como promotor do suporte e da utilização do sistema estruturado (monólitos). Os catalisadores pós-reação foram caracterizados por espectroscopia RAMAN, MEV e DRX. Foram ainda desenvolvidos estudos dos efeitos de desativação e regeneração do catalisador estruturado em conjunto com aplicação de modelagem cinética em termos da atividade catalítica. Para os catalisadores frescos à análise de DRX indicou melhor dispersão para o catalisador Ni/La-Al. Na análise de RTP observou-se que a espécie NiAl₂O₄ foi mitigada devido a adição de La. Nos catalisadores pó de Ni/La-Al reação, o RAMAN mostrou uma diminuiçlao significativa de carbono amorfo. No estudo catalítico, o Ni/La-Al apresentou-se superior ao Ni/Al em cerca de 10% na condição de maior desativação. No sistema estruturado, os catalisadores Ni/La-Al e Ni/Al apresentaram-se, em termos de conversão, superiores em 10% e 20% ao sistema em pó, respectivamente. No estudo de desativação observou-se que o valor da atividade residual diminui no sentido de maior desativação que é o aumento da WHSV (velocidade espacial). Outrossim, na modelagem, foi possível verificar que estatisticamente o modelo proposto MDAR 1 teve bons ajustes. Na regeneração, o CO₂ apresentou melhor desempenho que o H2. Na modelagem de regeneração observou-se que o modelo proposto, MRA1, mostrou-se representativo aos dados experimentais. Além disso, foi possível verificar que o maior valor de 𝜅𝑟 (menor reativação) atribuído a WHSVreg = 20 L.g_cat^-1.h^-1.

Neste trabalho, foram desenvolvidos pontos de carbono utilizando a vinhaça como fonte de carbono inédita para serem aplicados como nanomarcadores de etanol hidratado combustível. Três rotas sintéticas foram avaliadas para a síntese das nanopartículas, sendo elas refluxo, solvotérmica e hidrotérmica. Em seguida, foram realizadas as caracterizações ópticas e estruturais dos pontos de carbono. A síntese hidrotermal demonstrou resultados superiores frente às rotas solvotermal e refluxo, com tempo de reação de 12 horas, demonstrando ser uma rota sintética de baixo custo e ecologicamente correta. O nanomarcador obtido pela via hidrotermal apresentou propriedades ópticas que permitiram sua aplicação em etanol hidratado combustível, e demonstrou que os pontos de carbono podem ser utilizados para a marcação do combustível sem causar mudanças visuais nem alteração do pH. A inovação proposta nesta pesquisa demonstrou que o uso da vinhaça como precursor de pontos de carbono foi satisfatório, gerando desenvolvimento e inovação tecnológica. Assim, foram usados princípios da química verde para a formação de nanopartículas ambientalmente corretas a partir de uma síntese simples, de baixo custo, e com possibilidade de ampliação para a escala industrial.

A hidrólise ácida da biomassa e a hidrogenação de seus produtos sacarídicos foram combinadas visando a conversão catalítica de extratos da fração holocelulosica (hemicelullose, celulose) do vegetal com predominâncias de xilose e glicose estruturadas em polímeros naturais. O bagaço da cana-de-açúcar foi deslignificado em um pré-tratamento de três etapas (extrações ácidas, básicas e orgânicas), em seguida a hemicelullose foi extraída com ácido sulfúrico (2,5 % v/v) obtendo-se xilose (22 g.L^-1 ) em solução, que tratada foi hidrogenada com o catalisador bimetálico (Ni 10% - Ru 1% massa), revelando uma seletividade de 90% em xilitol após uma hora de operação. As evoluções cinéticas do processo foram representadas via modelo matemático que incluiu os valores da velocidade específica de reação envolvendo energia de ativação da ordem de 12,91 kJ mol^-1. Prevendo disponibilidade da celulose, sua conversão foi realizada em meio aquoso com ácido acético e catalisador bimetálico de níquel e rutênio (10% - 1% em massa) suportado em carvão ativado, operando-se em reator de leito de lama. Resultaram uma conversão de 95% da celulose e rendimento em torno dos 90% em sorbitol, em 4 horas de reação. Assumindo etapas de hidrólise e hidrogenação dos oligômeros (celobiose) e da glicose através interações de superfície com o hidrogênio, foi aplicada a abordagem de Langmuir-Hinshelwood para expressar as taxas de reação do processo. Balanços de massa dos sacarideos e do produto sorbitol forneceram equações cujas soluções foram ajustadas às evoluções de suas concentraçoes garantindo a quantificação das constantes de velocidade da reação, de dissociação do ácido acético e de adsorção, nas seguintes ordens de grandeza 𝑘_ℎ=1,040x10-²min^-1 , 𝑘 ′ _1∗=1,425x10^-2min^-1 , 𝐾_𝐴𝐶= 2,124x10^-3 , 𝐾_𝑆= 4,699x10^-3 L.s^-1 , respectivamente.

Os contaminantes farmacêuticos, como a lamivudina e zidovudina, destacam-se dada recalcitrância. Logo, foi projetado e construído um reator de bancada com radiação combinada (UV-C, UV-A e sunlight) para tratar a mistura de fármacos frente a processos oxidativos avançados (POA) homogêneos e heterogêneos. Para os POA homogêneos os ensaios em meio aquoso (MA) evidenciaram maior eficiência para uso isolado de radiação UV-C. Para fotocatálise heterogênea foram realizados ensaios com placas de latão calcinadas e recobertas com dois tipos de TiO₂ (A) e (B) sob irradiação UV-C, atingindo uma degradação máxima de 70,83% para MA a e 37,81% para o efluente sintético (ES), após 300 min de tratamento. Os dados para os POA homogêneos se ajustaram aos modelos cinéticos de Chan e Chu e He et al. com R²> 0,93. Para a fotocatálise heterogênea, os dados também seguem uma cinética de pseudo-primeira ordem. A eficiência dos POA também foi determinada via CLAE, obtendo-se degradações > 96% para os processos homogêneos e na faixa de 75% para a fotocatálise heterogênea (MA) e entre 38 e 42% para o ES. Ensaios de toxicidade envolvendo a aplicação de sementes de alface, cenoura e tomate mostraram uma inibição do crescimento das três sementes para as soluções submetidas aos POA, nas duas matrizes. Tal comportamento não foi verificado para as soluções iniciais, indicando que os intermediários formados durante os POA podem ser mais tóxicos.

A procura por fontes de energias renováveis tem estimulado o desenvolvimento de processos capazes de substituir os produtos energéticos derivados de origem fóssil. A Moringa Oleífera Lam é uma planta importante, já que apresenta elevados teores de vitaminas e minerais, e se adapta aos diferentes tipos de solo, por isso se adaptou muito bem ao Nordeste Brasileiro. O óleo extraído da semente da moringa é utilizado para a fabricação de emoliente cosmético. Após a extração do óleo é gerado um grande volume de resíduo, que pode ser considerado uma ótima opção para produção de produtos energéticos renováveis devido à sua grande disponibilidade e baixo custo. Diante disso, o objetivo desse trabalho é realizar a pirólise térmica e catalítica da casca da vagem e torta da semente da biomassa lignocelulósica Moringa Oleífera Lam, mediante a utilização de catalisadores baseados em óxido de zircônio com modificações em suas propriedades pela adição de alumínio e/ou níquel para produção de hidrocarbonetos. Os catalisadores sintetizados foram caracterizados por EDX, DRX e adsorção/dessorção de N2. O estudo cinético para obtenção da energia de ativação envolvida no processo de degradação térmica e catalítica das biomassas foi realizado utilizando o modelo desenvolvido por Flynn, Wall e Ozawa (FWO). As energias de ativação envolvidas nas degradações térmicas das biomassas casca da vagem e torta da semente foram 170 e 230 kJ/mol respectivamente. Os processos térmicos de pirólise de ambas as biomassas foram realizados em um microrreator Tandem nas temperaturas de 550, 600 e 650 °C e os catalíticos a temperatura de 600 °C. A pirólise da biomassa casca da vagem, nas três temperaturas estudadas, promove um elevado rendimento a aromáticos, já a biomassa torta da semente apresenta um maior rendimento a hidrocarbonetos insaturados. A biomassa torta da semente nas temperaturas de 600 °C e 650 °C apresentam um rendimento a hidrocarbonetos 3 vezes maior que a casca da vagem, devido aos ácidos graxos residuais contidos na torta. Para ambas biomassas o aumento da temperatura favorece a produção de hidrocarbonetos com número de carbonos entre C5-C11 (faixa da gasolina). Para as duas biomassas ocorre um aumento na produção de hidrocarbonetos muito significativo durante a pirólise catalítica, em que são produzidos predominante hidrocarbonetos na faixa da gasolina e querosene, evidenciando que essas biomassas, que possuem alto teor de voláteis e baixos teores de umidade, carbono fixo e cinzas, são promissoras para a obtenção de hidrocarbonetos.

A secagem é uma técnica que tem por objetivo retirar parte da água contida nos alimentos e aumentar o tempo de prateleira deles. O uso de técnicas de pré-tratamento, para acelerar a secagem tem sido bastante estudada por conseguir diminuir o tempo de processo, e também pode minimizar as alterações sensoriais do produto. Esse trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência da secagem infravermelho com e sem pré-tratamento etanólico, em diferentes tempos de imersão, no melão Cantaloupe. As amostras foram imersas em diferentes tempos (10, 20 e 30 min) e em diferentes soluções de etanol (100% e 50%). As secagens foram realizadas em um secador infravermelho a uma temperatura fixa de 60 °C. A condição que obteve o menor tempo de secagem foi a com pré-tratamento de etanol 100% (imersão por 30 min). A secagem resultou uma redução considerável dos valores dos compostos bioativos do melão Cantaloupe. As amostras que foram imersas no etanol 50%, de forma geral, mostraram menores perdas nos teores de fenólicos totais, carotenóides e nos teores de ácido ascórbico. Todas as amostras apresentaram valores abaixo de 0,60, configurando a estabilidade do alimento. Em relação à cor, houve um decréscimo nos valores da luminosidade de todas as amostras, enquanto os parâmetros da cor vermelha (a*) e da cor amarela (b*) foram intensificados.

Foram avaliadas quatro aplicações do biogás produzido através da biodigestão da vinhaça em uma biorrefinaria de cana-de-açúcar de primeira geração: produção de eletricidade a partir do biogás (Cenário 2), substituição do diesel das operações agrícolas por biometano (Cenário 3), comercialização de biometano para injeção na rede de gás natural (Cenário 4) e geração de eletricidade a partir do biometano (Cenário 5). O Cenário 1 representa a biorrefinaria que destina a vinhaça para o solo. Os modelos de cada cenário foram construídos no simulador Aspen Plus e a avaliação econômico-ambiental foi realizada com auxílio da plataforma Biorrefinaria Virtual da Cana (BVC). Os resultados mostraram que todos os cenários foram economicamente viáveis. Como referência, o Cenário 1 teve uma TIR de 19,8% e uma nota de eficiência energético-ambiental de 67,2 gCO2eq/MJ. Dentre os cenários com produção de biocombustível a partir da vinhaça, o Cenário 3 apresentou a melhor TIR (18,2%) e a maior nota de eficiência energético-ambiental do etanol de (69,7 gCO2eq/MJ). Por outro lado, o Cenário 5 resultou nos indicadores econômicos e ambientais mais baixos, com uma nota de eficiência energético-ambiental de 66,5 gCO2eq/MJ e uma TIR de 16,9%. Por fim, o Cenário 4 com CBIOs da venda do biometano resultou em uma TIR de 17,2%, e nota de eficiência energético-ambiental de 67,3 gCO2eq/MJ para o etanol e de 65,3 gCO2eq/MJ para o biometano.

Neste trabalho foi avaliada a eficiência do tratamento de efluentes oleosos em wetlands construídos povoados por Eichhornia crassipes, espécie de macrófita aquática flutuante. Executado em duas etapas, o estudo compreendeu a investigação em laboratório da capacidade de biossorção de óleo combustível pesado pela macrófita in natura e a confecção de um wetland construído onde foi possível realizar experimentos em escala semi-industrial utilizando delineamento composto central rotacional (DCCR) para investigar a influência da vazão volumétrica e concentração do efluente na eficiência do tratamento de efluentes oleosos. Os resultados da caracterização (microscopia eletrônica de varredura, ponto de carga zero, flutuabilidade e molhabilidade) da E. crassipes revelaram o potencial da macrófita como biossorvente, que foi comprovado nos ensaios de biossorção em bancada, onde se atingiu remoção máxima de 94,8% de óleo combustível. Também foi investigada a confecção de briquetes como destinação dos resíduos de macrófitas após tratamento de efluentes oleosos, obtendo-se um poder calórifico de 4022 kcal.kg-1 em testes de queima direta. No wetland construído semi-industrial, foi alcançada 97,8% de eficiência em condições de vazão volumétrica e concentração do efluente próximas da região ótima. Os resultados obtidos nas duas etapas deste estudo comprovam que a capacidade de biossorção da E. crassipes aliada aos wetlands construídos superficiais pode tornar o processo de tratamento de efluentes oleosos altamente eficiente e sustentáve.

A hidrogenólise de carboidratos da biomassa vegetal produtora de álcoois poliídricos (polióis, glicóis, ..) foi avaliada para operações em reator de leito gotejante (1,5m × 3,2x10-2m, LR × dR) com catalisador Ru. Bases experimentais interpretadas em mecanismo de reação de hidrogenólise C-C e C-O, compatível com o desenvolvimento cinético-operacional, permitiram estimar taxas específicas de reação de cada etapa da reação em ordens de grandeza de 10-3m3kg-1h-1. Para melhorar o desempenho do reator de leito gotejante no processamento da biomassa sacaridica solúvel em água, foram adotadas condições operacionais particulares para maximizar rendimento de cada produto, envolvendo sua própria transferência de massa para o escoamento da fase líquida. Simulações foram desenvolvidas para operações usando 50,0 bar do gás nas seguintes composições N2: H2 [1,0 - 0,1% vv], de 453K a 493K, na faixa de velocidade de fluidos [1 - 10] x10-4 m s-1.