Processos de purificação/ valorização do glicerol proveniente da produção de biodiesel

Mestrado em Engenharia Química - Ramo optimização energética na indústria química

Teor crítico de cloretos para iniciação da corrosão do aço no betão: influência do estado de superfície da armadura

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica - Processos Químicos

Síntese de acetato de decilo por catálise enzimática em meio supercrítico

Este trabalho teve como objectivo o estudo, em reactor fechado, da produção de ésteres de cadeia longa por catálise enzimática em meio supercrítico com vista ao desenvolvimento de um processo sustentável, tecnologicamente eficiente e limpo e que constitua uma alternativa aos processos químicos tradicionais. Como composto modelo a produzir foi seleccionado o acetato de decilo, um éster com aplicação na indústria de fragrâncias. A reacção estudada foi a transesterificação do acetato de vinilo com o decanol, obtendo-se como principal produto o acetato de decilo. O catalisador escolhido foi a lipase B de Candida antarctica (CALB), imobilizada na resina macroporosa Lewatit B (Novozym 435®). A síntese de acetato de decilo foi estudada numa instalação experimental de alta pressão, equipada com um reactor fechado de volume variável, a operar isotermicamente a 35 ºC e a 100 bar, usando-se como solvente CO2 em condições supercríticas. Fez-se a determinação do conteúdo enzimático por tamanho de partícula de catalisador, tendo-se verificado que as partículas mais pequenas têm uma quantidade específica de enzima mais elevada, havendo uma relação inversamente proporcional entre o conteúdo enzimático e o tamanho de partícula. Verificou-se também que a enzima deve estar localizada numa camada exterior da partícula, seguindo um modelo do tipo “casca de ovo”, sendo a espessura dessa camada de 60 μm (assumindo distribuição uniforme) e independente do tamanho de partícula. Analisaram-se as resistências à transferência de massa, tanto externas como internas. Para as primeiras, fez-se apenas variar a agitação dentro do reactor, mantendo todas as outras condições de operação constantes (temperatura, pressão, quantidade de enzima, tamanho de partícula, concentração de substratos na alimentação). Verificou-se que a partir de 950 r.p.m. as resistências externas à transferência de massa são eliminadas. Relativamente às resistências internas, realizaram-se várias reacções com diferentes tamanhos de partícula, mas com a mesma quantidade de enzima, a mesma concentração dos dois substratos na alimentação, a mesma agitação, temperatura e pressão. Os resultados obtidos mostram que não há influência significativa do tamanho das partículas de catalisador sobre a velocidade inicial de reacção, pelo que as resistências internas à transferência de massa se podem considerar desprezáveis. Estudou-se também o efeito da variação da concentração dos substratos na alimentação sobre as velocidades iniciais de reacção. Observou-se que a partir de uma determinada concentração de decanol em excesso relativamente ao acetato de vinilo, a reacção é inibida pelo álcool. Pelo contrário, a reacção é favorecida quando a alimentação tem excesso de acetato de vinilo, havendo um aumento significativo da sua velocidade inicial. Estes resultados são consistentes com um mecanismo do tipo Ping-pong bi-bi com inibição competitiva por parte do álcool, comum na descrição de reacções enzimáticas de esterificação/transesterificação. Por último, fez-se uma comparação dos resultados obtidos em meio supercrítico (CO2) e em meio orgânico (hexano). Observou-se que as reacções em hexano apresentam uma velocidade inicial significativamente superior.

Cristalização do clorato de sódio

Este trabalho está divido em três partes, sendo a primeira a melhoria das condições operatórias da cristalização do clorato de sódio, a segunda parte o efeito dos sulfatos na quantidade de crómio no produto final e a terceira parte baseia-se na determinação de um método para remover sulfatos. A produção de clorato de sódio é realizada por via electroquímica a partir de uma solução de NaCl (salmoura). De seguida o clorato de sódio é produzido por cristalização a frio. Como a agitação e as rampas de arrefecimento são importantes na definição da granulometria, tentou-se optimizar o processo tentando aumentar o tamanho do grão, diminuindo a distribuição granulométrica e verificar se é possível obter um aumento da produção. Assim começou-se por caracterizar o sistema a 69 rpm para se verificar as diferenças quando comparadas com o aumento da agitação para 97,5 rpm. Começou-se por verificar o comportamento do C003 em termos da quantidade de sólidos ao longo do vazamento, concluindo-se que para cada nível do C003 a quantidade de sólidos é aproximadamente constante. Após a caracterização do C003, verificou-se a granulometria do produto final, onde se verificou uma grande DTC. De seguida verificou-se a eficiência do EP para diferentes tempos de residência, verificando-se que nas condições de funcionamento actuais, débito de 12 m3 /h, é eficiente assim como para um débito de 15,6 m3/h. Após a caracterização da etapa final de cristalização, começou-se por caracterizar o sistema em si de cristalização, nomeadamente o C901/3 e o C902/3. Como em cristalização a homogeneidade do cristalizador é um factor muito importante para evitar a grande DTC que se verifica no produto final, fomos verificar a homogeneidade do C901/3 e do C902/3. Assim se verifica que os dois cristalizadores são pouco homogéneos. No entanto verifica-se que na primeira etapa de cristalização deveríamos ter uma agitação de 69 rpm, para que o cristalizador seja totalmente homogéneo. Após verificarmos que o C902/3 não é homogéneo, fomos aumentar a agitação para 97,5 rpm onde verificamos que o sistema ainda não é homogéneo mas passamos de uma razão entre a massa total em baixo e a massa total em cima de 4,1 para 1,5. Verifica-se assim por extrapolação linear que a velocidade de agitação para uma razão 1 é de 103 rpm. Como se sabe que o método de secagem é importante, fomos verificar qual o método de secagem que nos daria resultados concordantes em cada um dos ensaios, assim verificou-se, que o melhor método seria após a filtração a vácuo, lavar os cristais com uma solução saturada de clorato de sódio e posteriormente secá-los com papel absorvente para lhe retirarmos a maior humidade e de seguida secá-los ao ar durante pelo menos três horas. Antes de se começarem a fazer ensaios para tentar optimizar o processo foi-se verificar o coeficiente de transferência de calor para podermos verificar o que acontece com o aumento da velocidade de agitação, assim como com as diversas rampas de arrefecimento testadas. Verifica-se assim que no C902/3 nos ensaios a 69 rpm, com a rampa de cristalização actual, temos um valor médio de 10000 Kcal/ºC.h e nos ensaios a 97,5 rpm temos um coeficiente de transferência de calor variável entre 10000 Kacl/ºC.h e 15000 Kcal/ºC.h conforme a abertura da válvula. Para se verificar o efeito do aumento da agitação na granulometria, recolheram-se amostras e determinou-se a granulometria para cada uma das rampas de cristalização testadas. Verifica-se assim que a massa total obtida não é sempre a mesma, variando de ensaio para ensaio, não se verificou realmente um aumento da granulometria, verificando-se sim um aumento da massa total. No entanto nos ensaios em que a temperatura final é inferior a 0ºC, obtivemos menor quantidade de finos. Por fim fomos determinar a zona óptima de funcionamento tendo em conta o diagrama ternário do sistema. Assim verifica-se que a zona de maior produção é entre -5ºC e -10ºC. No entanto tendo em conta a capacidade da instalação frigorífica, verifica-se que é inviável levar o sistema a -10ºC. Para verificar o efeito dos sulfatos na quantidade de crómio no produto final fizeram-se vários ensaios em laboratório de cristalização por frio em que variávamos as quantidades de cloreto de sódio, de dicromato de sódio e de sulfato de sódio. Verifica-se assim que uma maior quantidade de sal no início da cristalização provoca um aumento na quantidade de crómio no produto final. Para se remover os sulfatos do processo, foi-se testar inicialmente um método utilizando uma resina de permuta iónica para reter os sulfatos na parte de depuração da salmoura e um método de cristalização por frio para remover sulfato das águas mães do processo. Nos ensaios de remoção de sulfatos por permuta iónica verificou-se que a resina Purolite A400, a indicada para remoção de sulfatos, não remove nada. No caso da cristalização por frio para remoção de sulfatos fizeram-se ensaios para uma temperatura de cristalização a cerca de -10ºC. Neste caso verificouse que se conseguiu remover cerca de 70% dos sulfatos, mas também, se removeu cerca de 40% de clorato de sódio. Como a capacidade da instalação frigorífica é limitada, este método torna-se inviável.

Resinas epoxídicas - estudos de envelhecimento acelerado e sua aplicação em conservação e restauro de vidro

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Conservação e Restauro

Imunodiagnóstico da neurocisticercose: teste imunoenzimático com antígenos quimicamente ligados a suportes para pesquisa de anticorpos em soro e líquido cefalorraquiano

Foi padronizado o teste imunoenzimático, ELISA, utilizando-se componentes antigênicos de Cysticercus cellulosae quimicamente ligados a suportes sólidos constituídos de discos de tecido-resina (ELISA-d), para pesquisa de anticorpos em soro líquido cefalorraquiano (LCR), ensaiando-se uma única diluição do espécime clínico. O suporte tecido-resina foi composto de tecido de poliéster impregnado com resina polimerizada de N-metilol-acrilamida, apresentando grupos N-metilol livres, capazes de reagir covalentemente com grupos funcionais de proteínas e polissacarídeos presentes no extrato antigênico salino total obtido de cisticercos. Foram ensaiados 38 soros e 74 LCR de pacientes com neurocisticercose comprovada e 50 soros e 107 LCR do grupo controle (pacientes com quadros clínicos neurológicos diversos e indivíduos supostamente normais). Obtivemos os seguintes índices de sensibilidade e especificidade: 94,7% e 92,0% para o teste realizado no soro e 98,6% e 100% para o teste realizado no LCR. O teste ELISA-d mostrou-se eficiente para o diagnóstico da neurocisticercose, principalmente quando realizado no LCR, com vantagens de estabilidade, facilidade de execução e baixo custo.

Optimização do processo de pultrusão

Cada vez mais é necessário inovar e optimizar, sendo todos os processos susceptíveis a melhorias contínuas. A inovação e empenho no desenvolvimento destas novas soluções resultam do “know-how” já existente e da necessidade permanente de incrementar a produtividade com vista a uma maior competitividade, a flexibilidade e assegurar simultaneamente a qualidade dos produtos manufacturados. Com vista a incrementar a flexibilidade, torna-se necessário reduzir significativamente os tempos de “set-up” e o ”lead-time”, com vista a assegurar a entrega dos produtos de forma cada vez mais rápida. Este objectivo pode ser conseguido através de uma normalização dos elementos que constituem a linha de pultrusão. Implicitamente, observa-se um aumento de produtividade com esta medida. Neste trabalho pretende-se optimizar e flexibilizar todo o processo de pultrusão de perfis estruturais. Foram considerados todos os elementos do sistema, desde o armazém das fibras (“rack”) até à fieira de pultrusão. Foi dedicada particular atenção ao sistema de guiamento das fibras e mantas, à tina onde as fibras são impregnadas em resina, normalizadas as placas de posicionamento das fibras em direcção à entrada da fieira e revisto todo o processo de montagem e fixação da fieira, assim como o sistema de aquecimento da mesma. Com a implementação destes novos sistemas foi conseguida uma poupança significativa de tempo de “set-up” e foram claramente reduzidos os custos unitários de produção. A garantia de qualidade foi também incrementada.

Análise de incerteza associada a estruturas de madeira

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil – Estruturas e Geotecnia pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa

Poupança de Energia na Pultrusão

Nos dias de hoje, a problemática energética toma um papel de destaque a nível mundial. Devido às elevadas emissões de CO2 dos últimos anos, que promoveram o efeito de estufa e, consequente, aquecimento global, existe a necessidade de reunir esforços de forma a tornar cada vez mais eficiente e racional o uso de energia. Sendo grandes consumidores de energia, a indústria é uma área onde é imprescindível actuar, permitindo obter benefícios a nível ecológico bem como na competitividade do produto. A pultrusão, como processo industrial cada vez mais utilizado no fabrico de perfis estruturais extremamente leves e resistentes é também uma forte consumidora de energia, com vista à cura da resina termoendurecível utilizada no processo. O sistema de aquecimento normalmente utilizado não tem levado em consideração alguns desperdícios de energia perfeitamente evidentes. Neste trabalho, e recorrendo à termografia e ao método de elementos finitos (MEF), foi efectuado um estudo de utilização mais racional da energia, o qual veio a demonstrar alta eficácia permitindo uma poupança energética de cerca de 57%. Para além disso, este estudo permitiu ainda uma redução efectiva do tempo de set-up, incrementando a flexibilidade do processo.

Teste imunoenzimático para pesquisa de anticorpos anti-Cysticercus cellulosae em líquidos cefalorraquianos de pacientes com meningites de etiologia indeterminada

Foi empregado o teste imunoenzimático com componentes antigênicos de Cysticercus cellulosae quimicamente ligados a suporte inerte constituído por discos de tecido-resina, ELISA-d, com a finalidade de investigar a entidade neurocisticercose (NC) em líquidos cefalorraquianos (LCR) de pacientes com meningites de etiologia indeterminada. Foram ensaiados 277 LCR de 128 crianças e 149 adultos. A densidade óptica média (DO) obtida para os 22 LCR de pacientes nos quais foi afastada a possibilidade diagnóstica de meningite foi de 0,03. Os 44 LCR de pacientes com meningites determinadas por diversos agentes etiológicos, não cisticercose, apresentaram DO de 0,05. O limiar de reatividade do teste ELISA-d calculado a partir desses dois grupos (controle) foi de 0,13 (DO + 3SD). No grupo de 13 LCR de pacientes com NC comprovada em episódio meningítico por essa causa, foi observada DO de 0,41 (0,10 a 0,91) no teste ELISA-d. Dos 198 LCR de meningites por agente etiológico não identificado pelos métodos usualmente empregados, 23 (11,6%) apresentaram DO acima de 0,13, sugerindo que a possível causa da meningite tenha sido por cisticercose, uma vez que o teste ELISA-d tem apresentado elevadas sensibilidade, especificidade e reprodutibilidade. Em cinco dos 23 LCR a alteração no exame quimiocitológico era às custas do aumento do número de células predominantemente linfomononucleares, em 13 o predomínio era de polimorfonucleares e nos cinco restantes ambos os tipos de células estavam em número aumentado.

TÉCNICAS DE PÓS-PROCESSAMENTO EM ESCOAMENTOS DE FRONTEIRA LIVRE NOS PROCESSOS DO FABRICO DOS COMPÓSITOS

As técnicas de pós-processamento da solução de MEF consistem em recálculo de modo que a taxa de convergência aumenta sem a necessidade de refinar a malha. São eficientes quando a maior precisão exige-se nas derivadas de variáveis nos nós na fronteira da condição de Dirichlet. Podem ser usadas na simulação de escoamento de Darcy de fronteira livre durante a infiltração de resina, porque apenas velocidades na fronteira, onde pressão capilar é aplicada, são precisas para determinar o avanço para a próxima posição. Apresenta-se também uma técnica nova para escoamento de Stoke e simulações numéricas com as técnicas de pós-processamento implementadas.

Método Numérico de Predição de Formação dos Vazios durante os Processos de Fabrico de Moldação Líquida

Apresenta-se simulação do escoamento de resina durante a fase de enchimento do processo de fabrico de moldação líquida. Nesta modelação não se pode desprezar a influência da tensão de superfície que corresponde a introdução da pressão capilar aplicada na fronteira livre. Esta condição de fronteira torna o problema mal posto quer em termos da formulação fraca clássica, quer estabilizada, e em consequência existe um error na conservação local de massa de resina, acumulado especialmente ao longo da fronteira livre. Apresenta-se uma metodologia numérica, que permite significativamente diminuir este error, e que no caso de escoamento de Stoke ainda não foi publicada. Esta metodologia está implementada no Programa de Fronteira Livre (PFL), apresentado em [1-4].

Detecção da citotoxicidade de materiais biocompatíveis nas linhagens celulares MRC-5, HeLa e RC-IAL

A sensibilidade de uma linhagem celular diplóide e duas heteroplóides, para a detecção de citotoxicidade através do método de difusão em camada de ágar sobre culturas celulares, foi avaliada experimentalmente com solução de ácido ascórbico em diferentes concentrações e, na prática, frente a 562 amostras de 21 diferentes materiais industriais enviados para análise na Seção de Culturas Celulares do Instituto Adolfo Lutz. A linhagem celular heteroplóide designada RC-IAL apresentou, em relação às linhagens MRC-5 e HeLa, maior sensibilidade porque revelou a presença de efeito citotóxico nas menores concentrações utilizadas (10 e 25 ug/ml) do ácido ascórbico e apresentou maior diâmetro do halo citotóxico em 15 amostras e igual diâmetro em 16 das 43 amostras (7,6%) que resultaram positivas. Nas 43 amostras positivas, a linhagem MRC-5 não revelou citotoxicidade em 3 amostras de espuma e 1 de resina acrílica. O polivinilcloreto (PVC) e o polietileno, raramente revelaram positividade, enquanto plástico, algodão e resinas acrílicas revelaram citotoxicidade ao redor de 5%. Em vista dos resultados é discutida a proposta da utilização da linhagem RC-IAL e HeLa para a continuidade das futuras análises solicitadas ao Instituto Adolfo Lutz

Construção de um PET didáctico: construção de um fantoma

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Uma abordagem à incorporação de lenhinosulfonatos e materiais reciclados em misturas de SBR para produção sustentável de solas

Mestrado em Engenharia Química - Ramo Otimização Energética na Indústria Química