Síntese, caracterização e modificação de superfícies de sílicas mesoporosas ordenadas para captura de CO2

Processos como a purificação do metano (CH4) e a produção de hidrogênio gasoso (H2) envolvem etapas de separação de CO2. Atualmente, etanolaminas como monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA), metildietanolamina (MDEA) e trietanolamina (TEA) são as substâncias mais utilizadas no processo de separação/captura de CO2 em processos industriais. Entretanto, o uso destas substâncias apresenta alguns inconvenientes devido à alta volatilidade, dificuldade de se trabalhar com material líquido, também ao alto gasto energético envolvido das etapas de regeneração e à baixa estabilidade térmica e química. Com base nessa problemática, esse trabalho teve por objetivo a síntese de um tipo de sílica mesoporosa altamente ordenada (SBA-15) de modo a utilizá-la no processo de captura de CO2. O trabalho foi dividido em quatro etapas experimentais que envolveram a síntese da SBA-15, o estudo do comportamento térmico de algumas etanolaminas livres, síntese e caracterização de materiais adsorventes preparados a partir de incorporação de etanolaminas à SBA-15 e estudo da eficiência de captura de CO2 por esses materiais. Novas alternativas de síntese da SBA-15 foram estudadas neste trabalho, visando aperfeiçoar as propriedades texturais do material produzido. Tais alternativas são baseadas na remoção do surfatante, utilizado como molde na síntese da sílica mesoporosa, por meio da extração por Soxhlet, utilizando diferentes solventes. O processo contribuiu para melhorar as propriedades do material obtido, evitando o encolhimento da estrutura que pode ser ocasionado durante a etapa de calcinação. Por meio de técnicas como TG/DTG, DSC, FTIR e Análise Elementar de C, H e N foi realizada a caracterização físico-química e termoanalítica da MEA, DEA, MDEA e TEA, visando melhor conhecer as características destas substâncias. Estudos cinéticos baseados nos métodos termogravimétricos isotérmicos e não isotérmicos (Método de Ozawa) foram realizados, permitindo a determinação de parâmetros cinéticos envolvidos nas etapas de volatilização/decomposição térmica das etanolaminas. Além das técnicas acima mencionadas, MEV, MET, SAXS e Medidas de Adsorção de N2 foram utilizadas na caraterização da SBA-15 antes e após a incorporação das etanolaminas. Dentre as etanolaminas estudadas, a TEA apresentou maior estabilidade térmica, entretanto, devido ao seu maior impedimento estérico, é a etanolamina que apresenta menor afinidade com o CO2. Diferentemente das demais etanolaminas estudadas, a decomposição térmica da DEA envolve uma reação intramolecular, levando a formação de MEA e óxido de etileno. A incorporação destes materiais à SBA-15 aumentou a estabilidade térmica das etanolaminas, uma vez que parte do material permanece dentro dos poros da sílica. Os ensaios de adsorção de CO2 mostraram que a incorporação da MEA à SBA-15 catalisou o processo de decomposição térmica da mesma. A MDEA foi a etanolamina que apresentou maior poder de captura de CO2 e sua estabilidade térmica foi consideravelmente aumentada quando a mesma foi incorporada à SBA-15, aumentando também seu potencial de captura de CO2.

Estudo e desenvolvimento de catalisadores para células a combustível visando o aumento de escala e avaliação da distribuição de corrente

O trabalho visa o desenvolvimento do sistema para medidas de distribuição de corrente e ampliação de escala (50 cm²) buscando aperfeiçoar as condições de preparação do conjunto eletrodo membrana (MEA) quanto às condições de operação da célula e avaliar a melhor geometria. Foram realizados estudos de síntese de catalisadores de Pt-M e avaliação do desempenho desses materias e das rotas de síntese utilizadas com objetivo de aplicar estes materias em sistemas de maior escala. A insuficiência do desempenho e estabilidade dos catalisadores são fatores que ainda inviabilizam o uso em larga escala das células a combustível de eletrólito polimérico sólido, destacando-se as perdas associadas ao desempenho do cátodo. Os catalisadores preparados foram nanopartículas bimetálicas PtM/C (M = Fe, Co e Ni) suportadas em carbono de elevada área superficial, por duas rotas sintéticas. Foram utilizadas as rotas: ácido fórmico e etilenoglicol modificado (EG). Em ambas as rotas se buscou catalisadores com alto grau de incorporação do segundo metal, tamanho de partícula pequeno e bom desempenho catalítico do cátodo. Observou-se que pela rota do ácido fórmico com modificações no processo de síntese é possível obter a incorporação nominal do segundo metal no catalisador, porém há desvantagem de o tamanho de partícula ser elevado. Pela rota do EG obteve-se catalisadores com pequeno tamanho de partícula, porém a incorporação do segundo metal mostrou-se ineficiente. Os estudos de ampliação de escala foram realizados em células de 50 cm2 variando-se as condições de operação; i) diferentes placas de distribuição de gás, e ii) diferentes valores de fluxo dos gases reagentes. Foi observado que a baixos fluxos de gases a quantidade de reagente é insuficiente para ser difundida por todo eletrodo, o que ocasiona reação apenas na região de entrada de gases no sistema, ocasionando uma rápida limitação em obter-se densidades de corrente alta. Pode-se observar que a diferença de desempenho entre as placas é pequena, porém a placa serpentina 6 apresentou melhor desempenho. O desempenho dos cátodos preparados com catalisadores comerciais e os sintetizados no laboratório nas células de 50 cm² mostrou sofrer bastante influência das condições de operação comparada com as células de 4,6 cm².

Estudo com radioaerossol de DTPA Tecnécio-99m em pacientes portadores de pneumopatia por amiodarona

Com o objetivo de se avaliar a importância do \"clearance\" do dietilenotriamino-pentacetato marcado com Tecnécio 99m (DTPA-Tecnécio-99m) em portadores de pneumopatia por amiodarona foram estudados 40 indivíduos, em quatro grupos. Grupo I: 10 voluntários normais, assintomáticos e não fumantes (8 homens e 2 mulheres), com média de idade de 56,80 anos. Grupo II: 10 voluntários normais, assintomáticos e fumantes (6 homens e 4 mulheres ), com média de idade de 27,50 anos. Grupo III: 10 pacientes não fumantes ( 4 homens e 5 mulheres ), com média de idade de 52,90 anos. Todos faziam uso crônico de amiodarona por via oral. Grupo IV: 10 pacientes portadores de pneumopatia por amiodarona, quatro ex-fumantes, dois fumantes e quatro não fumantes ( 8 homens e 2 mulheres) com média de idade de 52,90 anos. Todos faziam uso de amiodarona por via oral e nenhum fumou nas 4 semanas que precederam o estudo. Após espirometria que constou do registro da curva volume-tempo, todos inalaram 4 ml de solução salina contendo 740 MBq de DTPA Tecnécio-99m, durante cinco minutos. Através de uma c~mara de cintilação computadorizada foram obtidas imagens pulmonares, definindo-se 9 áreas de interesse. Para cada região escolhida foi determinada uma curva de \"clearance\" extraindo-se o valor de meia-vida biológica em minu- tos ( T 1/2 ) e a taxa percentual de \" clearance\" alvéolo capilar do radioaerossol por minuto (K%/min). Observamos que, das variáveis espirométricas consideradas, a capacidade vital forçada (CVF) e o volume expiratório forçado no 1 segundo (VEF1) mostraram diferenças significantes entre os grupos I e IV. A contagem total de radioatividade de ambos os pulmões não mostrou relação com a CVF e o VEF1. O \" clearance \" pulmonar do DTPA Tecnécio-99m foi maior nos grupos 11 e IV, porém não permitindo sua diferenciação. Estes resultados permitem concluir: Os pacientes portadores de pneumonite por amiodaro- na apresentam\" clearance \" alvéolo-capilar de DTPA Tecnécio-99m significativamente maior que os indivíduos do grupo de normais não fumantes. Este fato também se verificou em relação aos pacientes em uso crônico de amiodarona mas sem evidências de pneumopatia. Não é possível diferenciar os fumantes dos portadores de pneumonite por amiodarona através da análise da integridade da barreira alvéolo-epitelial com DTPA Tecnécio-99m. Comparativamente, o estudo da integridade alvéolo-epitelial pelo \"clearance\" pulmonar de DTPA Tecnécio-99m é mais sensível que a espirometria na avaliação da pneumonite por amiodarona, permitindo diferenciar estes pacientes dos que fazem uso crônico da droga