Concepção de um reactor batch multifunções

Mestrado em Engenharia Química

Contribuição para o estudo da combinação de cal com cimento no tratamento de solos

Mestrado em Engenharia Geotécnica e Geoambiente

Produção de hidrogénio através da gasificação da biomassa

A procura de uma forma limpa de combustível, aliada à crescente instabilidade de preços dos combustíveis fósseis verificada nos mercados faz com que o hidrogénio se torne num combustível a considerar devido a não resultar qualquer produto poluente da sua queima e de se poder utilizar, por exemplo, desperdícios florestais cujo valor de mercado não está inflacionado por não pertencer à cadeia alimentar humana. Este trabalho tem como objetivo simular o processo de gasificação de biomassa para produção de hidrogénio utilizando um gasificador de leito fluidizado circulante. O oxigénio e vapor de água funcionam como agentes gasificantes. Para o efeito usou-se o simulador de processos químicos ASPEN Plus. A simulação desenvolvida compreende três etapas que ocorrem no interior do gasificador: pirólise, que foi simulada por um bloco RYIELD, combustão de parte dos compostos voláteis, simulada por um bloco RSTOIC e, por fim, as reações de oxidação e gasificação do carbonizado “char”, simuladas por um bloco RPLUG. Os valores de rendimento dos compostos após a pirólise, obtidos por uma correlação proposta por Gomez-Barea, et al. (2010), foram os seguintes: 20,33% “char”, 22,59% alcatrão, 36,90% monóxido de carbono, 16,05%m/m dióxido de carbono, 3,33% metano e 0,79% hidrogénio (% em massa). Como não foi possível encontrar valores da variação da composição do gás à saída do gasificador com a variação da temperatura, para o caso de vapor de água e oxigénio, optou-se por utilizar apenas vapor na simulação de forma a comparar os seus valores com os da literatura. Às temperaturas de 700, 770 e 820ºC, para um “steam-to-biomass ratio”, (SBR) igual a 0,5, os valores da percentagem molar de monóxido de carbono foram, respetivamente, 56,60%, 55,84% e 53,85%, os valores de hidrogénio foram, respetivamente, 17,83%, 18,25% e 19,31%, os valores de dióxido de carbono foram, respetivamente, 16,40%, 16,85% e 17,93% e os valores de metano foram, respetivamente, 9,00%, 8,95% e 8,83%. Os valores da composição à saída do gasificador, à temperatura de 820ºC, para um SBR de 0,5 foram: 53,85% de monóxido de carbono, 19,31% de hidrogénio, 17,93% de dióxido de carbono e 8,83% de metano (% em moles). Para um SBR de 0,7 a composição à saída foi de 54,45% de monóxido de carbono, 19,01% de hidrogénio, 17,59% de dióxido de carbono e 8,87% de metano. Por fim, quando SBR foi igual a 1 a composição do gás à saída foi de 55,08% de monóxido de carbono, 18,69% de hidrogénio, 17,24% de dióxido de carbono e 8,90% de metano. Os valores da composição obtidos através da simulação, para uma mistura de ar e vapor de água, ER igual a 0,26 e SBR igual a 1, foram: 34,00% de monóxido de carbono, 14,65% de hidrogénio, 45,81% de dióxido de carbono e 5,41% de metano. A simulação permitiu-nos ainda dimensionar o gasificador e determinar alguns parâmetros hidrodinâmicos do gasificador, considerando que a reação “water-gas shift” era a limitante, e que se pretendia obter uma conversão de 95%. A velocidade de operação do gasificador foi de 4,7m/s e a sua altura igual a 0,73m, para um diâmetro de 0,20m.

New insights into the oxidation pathways of apomorphine

A detailed study of the oxidative behaviour of apomorphine in aqueous media is reported. Resorting to the synthesis of apomorphine derivatives it was possible to identify all the anodic oxidation peaks of apomorphine, which are related to the oxidation of the catechol and tertiary amine groups. These findings were revealed to be important since they could lead to a better understanding of the biological interactions of apomorphine and gain insight into its metabolic pathways. During the voltammetric studies, it was also found that apomorphine forms a complex with borate through the catechol group leading to an increase of its oxidation potential. This property could be very useful with regard to the stabilization of apomorphine solutions since it could drastically reduce its autoxidation.

Electrochemical oxidation of propanil and related N-substituted amides

The electrochemical behaviour of propanil and related N-substituted amides (acetanilide and N,N-diphenylacetamide) was studied by cyclic and square wave voltammetry using a glassy carbon electrode. Propanil has been found to have chemical stability under the established analytical conditions and showed an oxidation peak at +1.27V versus Ag/AgCl at pH 7.5. N,N-diphenylacetamide has a higher oxidation potential than the other compounds of +1.49V versus Ag/AgCl. Acetanilide oxidation occurred at a potential similar to that of propanil, +1.24V versus Ag/AgCl. These results are in agreement with the substitution pattern of the nitrogen atom of the amide. A degradation product of propanil, 3,4-dichloroaniline (DCA), was also studied, and showed an oxidation peak at +0.66V versus Ag/AgCl. A simple and specific quantitative electroanalytical method is described for the analysis of propanil in commercial products that contain propanil as the active ingredient, used in the treatment of rice crops in Portugal.

Electrochemical and spectroscopic studies of the oxidation mechanism of the herbicide propanil

Electrochemical oxidation of propanil in deuterated solutions was studied by cyclic, differential pulse, and square wave voltammetry using a glassy carbon microelectrode. The oxidation of propanil in deuterated acid solutions occurs at the nitrogen atom of the amide at a potential of +1.15 V vs Ag/ AgCl. It was also found that, under the experimental conditions used, protonation at the oxygen atom of propanil occurs, leading to the appearance of another species in solution which oxidizes at +0.60 V. The anodic peak found at +0.79 V vs Ag/AgCl in deuterated basic solutions is related to the presence of an anionic species in which a negative charge is on the nitrogen atom. The electrochemical data were confirmed by the identification of all the species formed in acidic and basic deuterated solutions by means of NMR spectroscopy. The results are supported by electrochemical and spectroscopic studies of acetanilide in deuterated solutions.

Electrochemical oxidation of tamoxifen revisited

Tamoxifen is a selective estrogen receptor modulator that is used as an adjuvant and/or chemotherapeutic agent for the treatment of all stages of hormone-dependent breast cancer. Currently there is a deep interest in the study of tamoxifen biotransformation and identification of metabolites since they can significantly contribute to the overall pharmacological or adverse effects of the drug. Accordingly, the study of the electrochemical behavior of tamoxifen in aqueous solution is reported. To clarify the occurring oxidative process and to assess the influence of the functional groups on the oxidation mechanism, the voltammetric assessment was extended to the study of tamoxifen’s analogues (E)-tamoxifen and dihydrotamoxifen, and to its main phase I oxidative metabolite, N-desmethyl tamoxifen. The data found shows that the oxidative processes occurring in tamoxifen are essentially related with the two chemical moieties present in the molecule: the substituted aromatic nucleus and the tertiary amine group. Moreover, the results obtained suggest that the ethylenic linkage is not critical for tamoxifen’s oxidation although it could play an important role in the course of the oxidation process. These results could contribute to highlight some remaining questions regarding tamoxifen’s metabolic behavior and to the development of new analytical strategies, based on electrochemical approaches.