Avaliação da acidez de bio-óleos obtidos pela pirólise de óleos vegetais pós-consumo

O descarte irregular do óleo vegetal pós-consumo diretamente na rede de esgoto vem causando grandes problemas para o meio ambiente. Atualmente, essa problemática tem se intensificado devido ao aumento de produção e consumo destes óleos, o que por conseqüência aumenta o despejo desordenado. No presente estudo foi realizada a obtenção do bio-óleo a partir da pirólise térmica em atmosfera de nitrogênio, a 400C, por 20 minutos, do óleo vegetal pós-consumo, provenientes das seguintes oleoginosas: soja, milho, girassol e canola. As pirólises não-catalíticas apresentaram uma geração média entre 40 e 50% de um bio-óleo, de elevado índice de acidez, 81,8 mg NaOH/g. Na pirólise catalítica, a argila ácida K10 foi o catalisador que apresentou melhor eficácia para geração de um bio-óleo de menor índice de acidez. A concentração ótima do catalisador foi de 5%(m/m), gerando 482 % de um bio-óleo com índice de acidez de 43,8 mg NaOH/g. A caracterização dos líquidos pirolíticos obtidos foi realizada através da técnica de espectrofotometria na região do infravermelho (FTIR) e cromatografia em fase gasosa acoplada a espectrômetro de massas (CG/EM) que monstraram que a trioleína, o triglicerídeo do ácido oléico, foi craqueado, gerando o hexadecanoato de octadecila e o oleato de eicosila, ésteres do respectivo ácido graxo

Estudo de pirólise catalítica de biomassa em escala piloto para melhoramento da qualidade do bio-óleo

A pirólise rápida é um processo para conversão térmica de uma biomassa sólida em altos rendimentos de um produto líquido chamado de bio-óleo. Uma das alternativas para geração de um bio-óleo com menor teor de oxigênio é uso de catalisadores nos reatores de pirólise, ao invés de um inerte, num processo chamado de pirólise catalítica. O objetivo deste trabalho foi testar catalisadores comerciais, um ácido e outro básico, em uma unidade piloto de leito fluidizado circulante. O catalisador ácido utilizado foi o Ecat, proveniente de uma unidade industrial de craqueamento catalítico fluido (FCC), e como catalisador básico foi utilizado uma hidrotalcita. Os resultados foram comparados com testes utilizando um material inerte, no caso uma sílica. Uma unidade piloto de FCC do CENPES foi adaptada para realizar os testes de pirólise catalítica. Após fase de modificação e testes de condicionamento, foi comprovada a viabilidade na utilização da unidade piloto adaptada. Contudo, devido a limitações operacionais, maiores tempos de residência tiveram que ser aplicados no reator, configurando o processo como pirólise intermediária. Foram então realizados testes com os três materiais nas temperaturas de 450C e 550C. Os resultados mostraram que o aumento do tempo de residência dos vapores de pirólise teve um impacto significativo nos rendimentos dos produtos quando comparada com o perfil encontrado na literatura para pirólise rápida, pois devido ao incremento das reações secundárias, produziu maiores rendimentos de coque e água, e menores rendimentos de bio-óleo. O Ecat e a hidrotalcita se apresentaram mais efetivos em termos de desoxigenação. O primeiro apresentou maiores taxas de desoxigenação via desidratação e a hidrotalcita apresentou maior capacidade para descarboxilação. Contudo, o uso de Ecat e hidrotalcita não se mostrou adequado para uso em reatores de pirólise intermediária, pois acentuou ainda mais as reações secundárias, gerando um produto com alto teor de água e baixo teor de compostos orgânicos no bio-óleo, além de produzirem mais coque. À temperatura de 450C estes efeitos foram mais pronunciados. Em termos de caracterização química, a condição de pirólise intermediária apontou para a produção de bio-óleos com perfil fenólico, sendo a sílica o que proporcionou os melhores rendimentos, principalmente a temperatura de 550C, sendo superiores aos encontrados na literatura. Analisando as composições dos bio-óleos sob a ótica da produção de biocombustíveis, nenhum dos materiais testados apresentou rendimentos consideráveis em hidrocarbonetos. De maneira geral, a sílica foi o que proporcionou os melhores resultados em termos de rendimento e qualidade do bio-óleo. Sua menor área superficial e sua característica de inerte se mostraram mais adequados para o processo de pirólise intermediária, onde a contribuição das reações secundárias em fase gasosa é elevada em função do tempo de residência no reator

Medição experimental e previsão de velocidade do som de componentes de biocombustíveis

A velocidade do som é uma propriedade que vem sendo cada vez mais utilizada em diferentes áreas tecnológicas. Além disso, a velocidade do som é uma propriedade termodinâmica que está associada a outras propriedades do meio como a compressibilidade isentrópica e isotérmica, entre outras. Neste contexto, muitos estudos foram realizados a fim de obter modelos precisos que possam representar fielmente a velocidade do som, sendo observados desvios absolutos médios entre 0,13 e 24,8%. Neste trabalho, um banco de dados de velocidade do som e massa específica à pressão atmosférica de n-alcanos, alcanos ramificados, n-alcenos, aromáticos, alcoóis, éteres e ésteres, foram compilados da literatura aberta. Utilizando estes dados e baseando-se no modelo de Wada por contribuição de grupo recentemente proposto, foi desenvolvido um novo modelo por contribuição atômica para predizer a velocidade do som de todas as famílias dos compostos investigados neste trabalho. É mostrado que o modelo proposto é capaz de prever a velocidade do som para os compostos destas famílias com desvios próximos da incerteza experimental calculada a partir de diferentes dados da literatura. Este trabalho também discute o efeito da ramificação das cadeias na constante Wada, ressaltando a importância de novas medições para este tipo de compostos. Além disso, observou-se que a literatura necessita de mais dados experimentais de velocidade do som, à pressão atmosférica e diferentes temperaturas para substâncias puras presentes em biodiesel e bio-óleo de pirólise rápida. Neste contexto, o presente trabalho fornece novos dados experimentais de velocidade do som e massa específica de cinco ésteres metílicos de ácidos graxos, também conhecidos como FAMEs, (caprilato de metila, caprato de metila, palmitato de metila, estearato de metila e linoleato de metila), e sete componentes puros presentes em bio-óleo de pirólise à pressão atmosférica, de vários fenóis (fenol, o-, m- e p-cresol), dois éteres fenólicos (2-metoxifenol e eugenol) e um éster fenólico (salicilato de metila), a temperaturas de (288,15-343,15) K. O modelo preditivo de Wada atômico foi utilizado para calcular a velocidade do som dos FAMEs estudados neste trabalho, e os desvios foram comparados com o modelo de Wada por contribuição de grupo. O modelo atômico de Wada foi utilizado para prever a velocidade do som dos componentes puros presentes no bio-óleo de pirólise rápida experimentalmente estudados nesta dissertação. Além disso, os dados de massa específica e velocidade de som foram correlacionados com o modelo de Prigogine-Flory-Patterson (PFP). As propriedades foram bem representadas pelo modelo PFP, no entanto, para a velocidade do som o modelo apresenta desvios sistemáticos na dependência com a temperatura. O desempenho do modelo preditivo de Wada atômico foi considerado satisfatório, devido os desvios observados serem compatíveis ou até menores do que os desvios típicos obtidos na literatura com outros modelos correlativos para o cálculo da velocidade do som de outras substâncias

Equilíbrio líquido-líquido entre ácido acético, água e fenólicos: experimental e modelagem

Com o passar do tempo, a população mundial vem se conscientizando mais sobre problemas ambientais. Isso fez surgir uma demanda por tecnologias novas que possam se encaixar no cenário de sustentabilidade. Instabilidades frequentes no cenário político-econômico global acabam por elevar o preço do barril do petróleo. Assim a indústria química começa a buscar por alternativas que tenham a mesma versatilidade do petróleo. Dentre as opções de combustíveis renováveis, destaca-se o bio-óleo de pirólise. Seu interesse em estudos científicos vem do fato de poder-se utilizar do rejeito de processos como matéria prima, não necessitando competir por espaço com a plantação de alimentos. Sua composição pode ser representada por ácidos e fenóis. Em especial destacamos o ácido acético e fenóis oxigenados como m-cresol, o-cresol, p-cresol e guaiacol por estarem presentes em grandes quantidades. Sua separação das frações menos polares do bio-óleo pode ser realizada por meio de extração com água que é um reagente abundante e de baixo custo. O conhecimento das propriedades desses componentes puros é amplamente disponível na literatura, porém dados de composições das fases corrosivas, como misturas ternárias de água-ácido acético-m-cresol/o-cresol/p-cresol/guaiacol nas temperaturas de (298,15, 310,65 e 323,15) K são escassos. Devido a isso, o uso de modelos termodinâmicos para simulação do comportamento desses sistemas torna-se interessante. Todavia, quando são testadas as capacidades dos modelos clássicos, como o UNIFAC e NRTL, percebe-se que os mesmos não conseguem reproduzir o comportamento da binodal dos componentes corrosivos. Sendo assim, essa dissertação investigou soluções para melhorar a descrição desses sistemas, assim como obteve dados experimentais para tais sistemas de misturas ternárias de água-ácido acético-m-cresol/o-cresol/p-cresol/guaiacol nas temperaturas de (298,15, 310,65 e 323,15) K; desenvolveu-se uma metodologia para estimar parâmetros do modelo NRTL a partir de dados de composição da binodal e verificou-se a possibilidade de utilizar o modelo UNIFAC para prever o comportamento de equilíbrio de fases. Como resultado foram obtidos 314 novos dados experimentais, obtiveram-se parâmetros para o modelo NRTL que conseguem reproduzir com acurácia a forma da binodal com a metodologia proposta e verificou-se a necessidade de aperfeiçoamento no estudo do modelo UNIFAC para otimizar sua utilização na previsão do comportamento dos sistemas estudados

Análise da dinâmica espaço-temporal de culturas agrícolas no Brasil: uma abordagem metodológica.

Atualmente, o Brasil se apresenta como um grande produtor agrícola mundial com finalidade alimentícia e bioenergética. Ano a ano recordes de produção são batidos pelo setor agropecuário. Por outro lado, tem-se uma perspectiva de problemas alimentícios e energéticos no mundo, em especial no continente africano onde muitos vivem na miséria e na fome. Neste contexto, esta dissertação de mestrado apresenta uma proposta para a análise da dinâmica espaço-temporal de culturas agrícolas empregando os conceitos e instrumentos da Geomática em busca do desenvolvimento sustentável. Desenvolveu-se uma metodologia para a geração de indicadores da produção agrícola em diferentes níveis da estrutura territorial brasileira que permite a apresentação sintética, por meio de cartogramas e animações digitais, das dinâmicas espacial e espaço-temporal das principais culturas. Para isto foi criada uma base de dados da produção das principais culturas, desenvolvidos indicadores que representem a dinâmica espacial da produção agrícola e desenvolvidas ferramentas de apresentação destes indicadores através da dinâmica espaço-temporal. Finalmente, foram relacionadas as áreas voltadas à produção de alimentos e de expansão agrícola para a bioenergia (etanol e óleo de palma). Pretende-se, através deste trabalho, contribuir na tomada de decisão com ferramentas de visualização da realidade agropecuária brasileira. O trabalho estabelece ligações com os zoneamentos agroecológicos, os instrumentos de segurança alimentar e a pegada ecológica, com a apresentação da produção agrícola das culturas como cana-de-açúcar, milho, soja, palma de óleo e algodão.

Avaliação de alterações histopatológicas da próstata e séricas do PSA em ratos tratados com N-Metil-N-Nitrosureia e testosterona

A testosterona tem sido cada vez mais usada em homens na fase do envelhecimento como prevenção e tratamento de doenças metabólicas, melhora do desempenho sexual, proteção cardiovascular e manutenção da cognição. Porém ainda há conflito sobre seus efeitos na próstata com relação às doenças benignas e malignas. O presente estudo avaliou o efeito do tratamento com duas formas de testosterona sobre carcinoma de próstata induzido por N-Metil-N-Nitrosureia (NMU) a partir de análises histopatológicas e séricas do antígeno prostático específico (PSA). Para tal foram utilizados 80 ratos Wistar jovens, sadios, divididos em dois grupos (40 animais cada) tratados ou não com NMU intraperitoneal. Cada grupo foi dividido em quatro subgrupos iguais e tratados durante 16 semanas: 1) tratado com cipionato de testosterona a cada sete dias via intramuscular; 2) tratado com cipionato de testosterona a cada 14 dias via intramuscular; 3) tratado com undecanoato de testosterona oral diariamente; 4) tratado com óleo mineral. Após 16 semnanas e tratamento, os níveis do PSA não alteraram em nenhum grupo ou subgrupo e não houve desenvolvimento de tumores em nenhum deles. Portanto, as duas formas distintas de testosterona associada ao uso de NMU em curto espaço de tempo por via intraperitoneal não alteraram as dosagens séricas do PSA e não induziram a formação de tumores na próstata em ratos Wistar jovens e saudáveis. As alterações histopatológicas acinares encontradas nas próstatas foram projeção, secreção, congestão e inflamação, e as epiteliais foram: epitélio normal, redução do epitélio e redução na altura do mesmo. Tais achados colaboram para que outros estudos sejam realizados de maneira a orientar o uso de testosterona na prática clinica diária sem receio de indução do câncer na próstata.

Estudo em Escala Piloto de Parâmetros de Monitoramento e Operação de Biopilhas no Tratamento de Solos Contaminados por Hidrocarbonetos de Petróleo

O objetivo do trabalho foi identificar ferramentas e indicadores adequados ao monitoramento e à otimização de processos de biorremediação, incluindo parâmetros físicos, químicos e microbiológicos definidos em estudos de tratabilidade de solos contaminados por óleo cru em escala de laboratório e comparar estratégias de biorremediação, tais como bioestímulo e bioaumento conduzidas em simulações de biopilhas dinâmicas ou estáticas. Quando três métodos de extração de hidrocarbonetos de petróleo de solo arenoso e franco-argiloso para análise cromatográfica (Soxhlet-SOX, microondas-MARS e extração acelerada por solvente-ASE) foram comparados entre si, concluiu-se que a técnica que promove a melhor recuperação depende da fração de interesse (n-alcanos, HRP, MCNR, HPA), das características texturais do solo (teores de areia, silte e argila) e da idade da contaminação. Dentre os indicadores de densidade populacional microbiana (microrganismos heterotróficos totais-PHT, população de fungos-PF e população microbiana degradadora de óleo (PDO) passíveis de utilização para indicar a taxa de degradação de compostos orgânicos presentes no solo tais como os hidrocarbonetos de petróleo, o PDO mostrou-se o mais adequado em conjunto com a produção de CO2 aferida pelo método respirométrico. Quando a estratégia de biorremediação de solo franco-argiloso contaminado com óleo cru a 3% (m m-1) utilizando bioestímulo (ajuste de pH, umidade e taxa C:N:P) foi comparada ao bioaumento (bioestímulo e adição de inóculo de microrganismos extraídos, enriquecidos e aclimatizados ao óleo cru como fonte de carbono), em sistemas de bancada simulando biopilha dinâmica (microcosmo M) e biopilha estática com aeração forçada (reator B), o tratamento que apresentou melhor remoção (32%) de HTP após 121 dias foi o bioaumento em biopilha estática. Para HPA, o tratamento que alcançou a melhor remoção (33%) foi com bioestímulo também em biopilha estática. A avaliação da taxa de mortalidade (%) de Eisenia andrei exposta tanto a solos recém-contaminados por óleo cru e preparados para bioestímulo (BIOS) e bioaumento (BIOA) a serem tratados em biopilhas dinâmicas e estáticas em escala de laboratório mostrou que após 56 dias de exposição da E. andrei, todos os solos produziram letalidade de 100%, quer fossem os solos recém-contaminados e preparados para os diferentes tratamentos (BIOS M, BIOS B, BIOA M, BIOA B) ou após 121 dias de tratamento. Tal resultado confirma que a biorremediação foi incipiente também do ponto de vista de remoção da ecotoxicidade. Em linhas gerais, a biorremediação de solo franco-argiloso contaminado por óleo cru, contendo tanto contaminação antiga quanto recente, reúne os maiores desafios à biorremediação, tanto do ponto de vista da composição textural do solo quanto da natureza do contaminante. Os processos são aparentemente lentos e requerem ferramentas auxiliares para aceleração dos mesmos. Recomenda-se no futuro, condução de experimentos com o uso de diferentes surfactantes, com ênfase em biosurfactantes

Estudo para minimização do processo de fumigação empregado na limpeza e desinfecção de salas limpas em Bio-Manguinhos/ FIOCRUZ

As indústrias farmacêuticas que utilizam salas limpas, em seus processos produtivos, devem controlar ao máximo o nível de contaminantes microbiológicos, baseada na legislação RDC 210 que determina o cumprimento das diretrizes estabelecidas no Regulamento Técnico das Boas Práticas para a Fabricação de Medicamentos. Diante deste cenário, a proposta deste trabalho é avaliar o processo de fumigação com o reagente formaldeído, para a limpeza e desinfecção de salas limpas do Instituto de Tecnologia de Imunobiológicos Bio-Manguinhos. Então, foram desenvolvidas as seguintes etapas: diagnóstico com as indústrias farmacêuticas para traçar um perfil quanto ao uso da fumigação; quantificação de resíduos gerados; avaliação da exposição dos operadores ao formaldeído que é cancerígeno e acompanhamento dos resultados do monitoramento ambiental do ar e de superfícies, inicialmente na sala limpa do SEFBC, cuja atividade principal é a formulação de vacinas bacterianas e biofármacos, após a implantação do espaçamento da fumigação. Os resultados discutidos na presente dissertação mostraram, que a maior parte das indústrias farmacêuticas, não realiza a desinfecção por intermédio da fumigação e que o resíduo gerado neste processo é o mais crítico. E, sobretudo, o monitoramento microbiológico do ar e de superfícies da sala limpa do SEFBC, a partir da metodologia adotada de espaçamento da fumigação, comprovou que não é necessário o emprego deste processo de forma rotineira, para garantir os níveis exigidos de limpeza e desinfecção da respectiva área

Biocompatibilidade de um material a base de guta-percha autoadesiva (Bio-Gutta)

O objetivo desse trabalho foi avaliar a biocompatibilidade de um material a base de guta-percha autoadesiva (Bio-Gutta) em tecido subcutâneo de camundongos. A guta-percha convencional foi utilizada como referência para comparação. Para isso, foram utilizados 30 camundongos, os quais foram distribuídos aleatoriamente em dois grupos (Bio-Gutta e guta-percha convencional). Os materiais avaliados foram implantados na região dorsal dos camundongos. Após 7, 21 e 63 dias, os animais foram sacrificados e 5 amostras por grupo por tempo experimental foram obtidas. As amostras histológicas foram seccionadas em 5 m de espessura e coradas convencionalmente com hematoxilina e eosina. Um escore de I-IV foi utilizado para graduar a reação inflamatória. O teste U de Mann-Whitney com correção de Bonferroni foi utilizado para análise estatística (p < 0,05). Os resultados mostraram que, após 7 dias, a Bio-Gutta induziu uma reação tecidual de leve a moderada (II) e a guta-percha convencional apresentou uma resposta inflamatória de moderada a intensa (III). Após 21 dias, a Bio-Gutta induziu uma leve reação tecidual (I), enquanto que a guta-percha convencional ainda apresentava uma resposta inflamatória moderada (III). Uma reação tecidual de leve a ausente (I) foi observada na Bio-Gutta após 63 dias, ao passo que na guta-percha convencional observou-se uma resposta inflamatória de leve a moderada (II). Houve diferença significativa na mediana do grau de inflamação entre os grupos em cada tempo experimental (p = 0,005, aos 7 dias; p = 0,011, aos 21 dias; e p = 0,003, aos 63 dias). Concluiu-se então que a Bio-Gutta foi mais biocompatível que a guta-percha convencional em tecido subcutâneo de camundongos apresentando uma boa resposta tecidual.

Avaliação do possível impacto das técnicas de MEOR (Microbial Enhanced Oil Recovery) no fator de recuperação das reservas de petróleo e gás do Brasil

Os métodos tradicionais de estimular a produção de petróleo, envolvendo a injeção de água, vapor, gás ou outros produtos, estabeleceram a base conceitual para novos métodos de extração de óleo, utilizando micro-organismos e processos biológicos. As tecnologias que empregam os processos de bioestimulação e bioaumentação já são amplamente utilizadas em inúmeras aplicações industriais, farmacêuticas e agroindustriais, e mais recentemente, na indústria do petróleo. Dada a enorme dimensão econômica da indústria do petróleo, qualquer tecnologia que possa aumentar a produção ou o fator de recuperação de um campo petrolífero gera a expectativa de grandes benefícios técnicos, econômicos e estratégicos. Buscando avaliar o possível impacto de MEOR (microbial enhanced oil recovery) no fator de recuperação das reservas de óleo e gás no Brasil, e quais técnicas poderiam ser mais indicadas, foi feito um amplo estudo dessas técnicas e de diversos aspectos da geologia no Brasil. Também foram realizados estudos preliminares de uma técnica de MEOR (bioacidificação) com possível aplicabilidade em reservatórios brasileiros. Os resultados demonstram que as técnicas de MEOR podem ser eficazes na produção, solubilização, emulsificação ou transformação de diversos compostos, e que podem promover outros efeitos físicos no óleo ou na matriz da rocha reservatório. Também foram identificadas bacias petrolíferas brasileiras e recursos não convencionais com maior potencial para utilização de determinadas técnicas de MEOR. Finalmente, foram identificadas algumas técnicas de MEOR que merecem maiores estudos, entre as técnicas mais consolidadas (como a produção de biossurfatantes e biopolímeros, e o controle da biocorrosão), e as que ainda não foram completamente viabilizadas (como a gaseificação de carvão, óleo e matéria orgânica; a dissociação microbiana de hidratos de gás; a bioconversão de CO2 em metano; e a bioacidificação). Apesar de seu potencial ainda não ser amplamente reconhecido, as técnicas de MEOR representam o limiar de uma nova era na estimulação da produção de recursos petrolíferos existentes, e até mesmo para os planos de desenvolvimento de novas áreas petrolíferas e recursos energéticos. Este trabalho fornece o embasamento técnico para sugerir novas iniciativas, reconhecer o potencial estratégico de MEOR, e para ajudar a realizar seu pleno potencial e seus benefícios.