Estudo físico-químico de copoliéteres por viscosimetria

A viscosimetria é um procedimento experimental simples e pouco oneroso, que pode fornecer informações valiosas sobre o volume hidrodinâmico e a conformação de macromoléculas em solução, num determinado solvente, em uma dada temperatura. Os parâmetros viscosimétricos podem ser matematicamente calculados por extrapolação gráfica, cuja execução experimental é mais demorada. Em contrapartida, é possível que a determinação seja feita por um único ponto. Neste trabalho, os dois métodos de cálculo, empregando uma série de seis equações: Huggins, Kraemer e Schulz-Blaschke, por extrapolação gráfica, e Schulz-Blaschke, Solomon-Ciuta e Deb-Chanterjee por um único ponto, foram utilizados em soluções de poli(glicol propilênico) (PPG) e copolímeros em bloco à base de poli(glicol propilênico) e poli(glicol etilênico) (EG-b-PG), com diferentes teores de poli(glicol etilênico), tendo isopropanol, tetra-hidrofurano (THF) e tolueno como solventes puros, além das misturas em proporções iguais de THF/ isopropanol e THF/ tolueno, a 25C. Os valores de viscosidade intrínseca e de algumas constantes indicaram que os solventes puros e as misturas se apresentaram no limite entre o bom e o mau solvente. Verificou-se também que o método de cálculo por um único ponto foi válido, especialmente quando a equação de Schulz-Blaschke foi empregada, apresentando um baixo percentual de erro sendo possível assim reduzir o tempo de análise para a maioria dos sistemas estudados

Obtenção do copolímero de acrilonitrila e vinil-tetrazol e sua aplicação como inibidor de corrosão para meio ácido

Polímeros heterocíclicos abrangem uma grande variedade de materiais, desde simples polímeros lineares sintetizados a partir de monômeros do tipo heterocíclicos vinílicos até polímeros altamente funcionalizados e reticulados. Neste trabalho realizou-se a modificação química da poliacrilonitrila com a incorporação de grupos tetrazol em diferentes teores (1%, 2,5%, 5% e 10%). Os copolímeros de acrilonitrila e vinil-tetrazol obtidos foram caracterizados por FTIR e o seu comportamento térmico analisado por DSC e TGA. Os polímeros heterocíclicos foram avaliados como inibidores de corrosão para aço-carbono em meio ácido obtendo-se bons resultados e alcançando, em alguns casos, uma eficiência de inibição média superior a 70%

Resolução numérica de escoamentos compressíveis empregando um método de partículas livre de malhas e o processamento em paralelo (CUDA)

Os métodos numéricos convencionais, baseados em malhas, têm sido amplamente aplicados na resolução de problemas da Dinâmica dos Fluidos Computacional. Entretanto, em problemas de escoamento de fluidos que envolvem superfícies livres, grandes explosões, grandes deformações, descontinuidades, ondas de choque etc., estes métodos podem apresentar algumas dificuldades práticas quando da resolução destes problemas. Como uma alternativa viável, existem os métodos de partículas livre de malhas. Neste trabalho é feita uma introdução ao método Lagrangeano de partículas, livre de malhas, Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) voltado para a simulação numérica de escoamentos de fluidos newtonianos compressíveis e quase-incompressíveis. Dois códigos numéricos foram desenvolvidos, uma versão serial e outra em paralelo, empregando a linguagem de programação C/C++ e a Compute Unified Device Architecture (CUDA), que possibilita o processamento em paralelo empregando os núcleos das Graphics Processing Units (GPUs) das placas de vídeo da NVIDIA Corporation. Os resultados numéricos foram validados e a eficiência computacional avaliada considerandose a resolução dos problemas unidimensionais Shock Tube e Blast Wave e bidimensional da Cavidade (Shear Driven Cavity Problem).

Um método sintético de difusão para aceleração do esquema de fonte de espalhamento em cálculos SN unidimensionais de fonte fixa

O esquema iterativo de fonte de espalhamento (SI) é tradicionalmente aplicado para a convergência da solução numérica de malha fina para problemas de transporte de nêutrons monoenergéticos na formulação de ordenadas discretas com fonte fixa. O esquema SI é muito simples de se implementar sob o ponto de vista computacional; porém, o esquema SI pode apresentar taxa de convergência muito lenta, principalmente para meios difusivos (baixa absorção) com vários livres caminhos médios de extensão. Nesta dissertação descrevemos uma técnica de aceleração baseada na melhoria da estimativa inicial para a distribuição da fonte de espalhamento no interior do domínio de solução. Em outras palavras, usamos como estimativa inicial para o fluxo escalar médio na grade de discretização de malha fina, presentes nos termos da fonte de espalhamento das equações discretizadas SN usadas nas varreduras de transporte, a solução numérica da equação da difusão de nêutrons em grade espacial de malha grossa com condições de contorno especiais, que aproximam as condições de contorno prescritas que são clássicas em cálculos SN, incluindo condições de contorno do tipo vácuo. Para aplicarmos esta solução gerada pela equação da difusão em grade de discretização de malha grossa nas equações discretizadas SN de transporte na grade de discretização de malha fina, primeiro implementamos uma reconstrução espacial dentro de cada nodo de discretização, e então determinamos o fluxo escalar médio em grade de discretização de malha fina para usá-lo nos termos da fonte de espalhamento. Consideramos um número de experimentos numéricos para ilustrar a eficiência oferecida pela presente técnica (DSA) de aceleração sintética de difusão.

Um problema inverso na modelagem da difusão do calor

O presente trabalho aborda um problema inverso associado a difus~ao de calor em uma barra unidimensional. Esse fen^omeno e modelado por meio da equac~ao diferencial par- cial parabolica ut = uxx, conhecida como equac~ao de difus~ao do calor. O problema classico (problema direto) envolve essa equac~ao e um conjunto de restric~oes { as condic~oes inicial e de contorno {, o que permite garantir a exist^encia de uma soluc~ao unica. No problema inverso que estudamos, o valor da temperatura em um dos extremos da barra n~ao esta disponvel. Entretanto, conhecemos o valor da temperatura em um ponto x0 xo no interior da barra. Para aproximar o valor da temperatura no intervalo a direita de x0, propomos e testamos tr^es algoritmos de diferencas nitas: diferencas regressivas, leap-frog e diferencas regressivas maquiadas.

Um método de matriz resposta com esquema iterativo de inversão parcial por região para problemas unidimensionais de transporte de nêutrons monoenergéticos na formulação de ordenadas discretas

Um método de matriz resposta (RM) é descrito para gerar soluções numéricas livres de erros de truncamento espacial para problemas de transporte de nêutrons monoenergéticos e com fonte fixa, em geometria unidimensional na formulação de ordenadas discretas (SN). O método RM com esquema iterativo de inversão parcial por região (RBI) converge valores numéricos para os fluxos angulares nas fronteiras das regiões que coincidem com os valores da solução analítica das equações SN, afora os erros de arredondamento da aritmética finita computacional. Desenvolvemos um esquema numérico de reconstrução espacial, que fornece a saída para os fluxos escalares de nêutrons em qualquer ponto do domínio definido pelo usuário, com um passo de avanço também escolhido pelo usuário. Resultados numéricos são apresentados para ilustrar a precisão do presente método em cálculos de malha grossa.

Desenvolvimento de um método espectronodal livre de erros de truncamento espacial para problemas adjuntos de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação de ordenadas discretas em geometria unidimensional

Um método numérico nodal livre de erros de truncamento espacial é desenvolvido para problemas adjuntos de transporte de partículas neutras monoenergéticas em geometria unidimensional com fonte fixa na formulação de ordenadas discretas (SN). As incógnitas no método são os fluxos angulares adjuntos médios nos nodos e os fluxos angulares adjuntos nas fronteiras dos nodos, e os valores numéricos gerados para essas quantidades são os obtidos a partir da solução analítica das equações SN adjuntas. O método é fundamentado no uso da convencional equação adjunta SN discretizada de balanço espacial, que é válida para cada nodo de discretização espacial e para cada direção discreta da quadratura angular, e de uma equação auxiliar adjunta não convencional, que contém uma função de Green para os fluxos angulares adjuntos médios nos nodos em termos dos fluxos angulares adjuntos emergentes das fronteiras dos nodos e da fonte adjunta interior. Resultados numéricos são fornecidos para ilustrarem a precisão do método proposto.

Soluciones solitón y aplicación a las proteínas

Podemos encontrar en la naturaleza dos tipos de ondas. Por una lado est an las ondas lineales y por otro lado las ondas no lineales. Tradicionalmente, hablamos de las ondas lineales, que son las m as familia- res, las que estamos m as acostumbrados a encontrarnos en el d a a d a, y las que llevamos estudiando desde hace mucho tiempo. Entre ellas encontramos las ondas de la luz y las del sonido, por ejemplo. Estas ondas tienen, sea cual sea su forma, velocidad, amplitud y longitud de onda constantes. Asimismo, obedecen al principio de superposici on. Por otro lado, en este trabajo, destacaremos las ondas no lineales, que son menos familiares que las anteriores comentadas, pero no por ello menos im- portantes. Este tipo de ondas son muy diferentes a las lineales, ya que en ellas la amplitud, la longitud de onda y la velocidad no son constantes. Entre los ejemplos donde las encontramos, destacamos una ola en el mar aproxi- mandose a la orilla. Vemos que la distancia entre las crestas va decreciendo, la velocidad cambia y la altura de la ola va creciendo conforme va percibien- do el fondo; llegando a un punto en el que la ola se rompe ya que la parte superior se ha adelantado demasiado a la inferior. Con respecto a esta parte de la ciencia, la Matem atica y F sica No Lineal, cabe destacar sus grandes avances en la segunda mitad del siglo XX con la Teor a de Solitones, punto en el que centraremos el tema de este trabajo. En primer lugar daremos una de nici on sencilla de solit on: los solitones son ondas no lineales que exhiben un comportamiento extremadamente inespe- rado e interesante, son ondas solitarias que se propagan sin deformarse. De ah que su nombre derive de onda solitaria

Comunidades de lagartos dos remanescentes de restinga do Estado do Rio de Janeiro: Riqueza, diversidade e onde estão as espécies endêmicas e ameaçadas de extinção

Atualmente existe uma contínua perda de biodiversidade, que decorre principalmente devido a intensa modificação das paisagens naturais pelas atividades humanas. O litoral do estado do Rio de Janeiro é ocupado há centenas de anos, e uma das principais ameaças é a crescente taxa demográfica. De forma geral, o conhecimento acerca dos diferentes grupos de vertebrados terrestres e a sua relação com o ambiente de restinga ainda é incipiente. Realizamos o presente estudo em dez áreas de remanescentes de vegetação de restinga no estado do Rio de Janeiro, para compreender a variação das comunidades de lagartos entre os diferentes ambientes e suas estruturas locais, bem como os principais fatores que as afetam negativamente. Realizamos um conjunto de transecções lineares delimitadas por tempo, ao longo de três anos. As espécies de lagartos foram identificadas e quantificadas, e mensuramos a estrutura e os fatores de ameaça antrópica dos ambientes. Registramos no total nove espécies de lagartos compondo as comunidades de restingas amostradas no estado do Rio de Janeiro, incluindo uma espécie exótica e invasora (Hemidactylus mabouia), e duas endêmicas (Liolaemus lutzae e Cnemidophorus littoralis). A maioria das espécies foram registradas em diferentes meso-habitats, e no geral podem ser consideradas oportunistas e generalistas. As restingas diferiram entre si principalmente em termos de abundância e densidade de espécies de lagartos, enquanto a riqueza foi comparativamente menor nos ambientes insulares. Provavelmente essas diferenças são resultados da interação entre processos históricos e ecológicos atuando em sinergia. Na restinga de Grussaí, os dados mostram que, considerando o nicho em suas três dimensões avaliadas (tempo, espaço e dieta), é provável que a comunidade esteja estruturada em seu eixo temporal. A análise dos fatores de ameaça antrópica sobre as restingas mostra que a situação dos fragmentos se manteve a mesma nos últimos anos. Provavelmente, as políticas públicas atuais não parecem ser suficientes para o aumento do grau de preservação e conservação das áreas de restinga do litoral do estado do Rio de Janeiro devido à contínua especulação imobiliária. É necessário o emprego de monitoramentos periódicos para acompanhar a situação das populações das espécies endêmicas e ameaçadas, e promover mudanças físicas (e.g. remoção de lixo depositado e de espécies exóticas), sócio-educativas (e.g. diminuição do acesso de animais domésticos, descarte de material), e de poder público (e.g. aumento das áreas de proteção). Em relação à espécie endêmica e ameaçada L. lutzae, identificamos uma sobreposição de nicho espacial em relação a Tropidurus torquatus, variável entre as localidades amostradas. Provavelmente essa variação resulta da estrutura ambiental que difere entre as restingas e, consequentemente, provoca diferentes respostas em termos de interação entre as espécies que compõem as comunidades de lagartos. Os novos registros de H. mabouia em habitat natural nas restingas foram incluídos aos registros de ocorrência da espécie em ambientes naturais em território brasileiro, no intuito de identificar áreas potenciais de invasão da espécie. Os resultados mostram uma alta probabilidade principalmente na região litorânea. O presente estudo possibilita uma melhor compreensão sobre a ecologia de comunidades de lagartos no estado do Rio de Janeiro.

Prevalência de transtornos mentais comuns : estresse no ambiente de trabalho e atividade física em militares

Esta tese inclui dois artigos que tiveram por objetivo investigar a relação de estresse no ambiente de trabalho com a prevalência de transtornos mentais comuns (TMC) e a relação de ambos com os níveis de prática de atividade física em militares do Exército Brasileiro. No primeiro artigo, a variável dependente foi TMC e a primeira variável independente foi o estresse no ambiente de trabalho, avaliado sob o modelo esforço-recompensa em desequilíbrio (effort-reward imbalance: ERI). TMC foram avaliados por meio do General Health Questionnaire (GHQ-12). Foram estimadas razões de prevalência (RP) por regressão de Poisson para imprimir robustez aos intervalos de confiança (95%). A prevalência de TMC foi de 33,2% (IC95%:29,1;37,3). O estudo mostrou, após ajuste por idade, educação, renda, estilo de vida, autopercepção de saúde, agravos à saúde autorreferidos e características ocupacionais, que estresse no ambiente de trabalho estava forte e independentemente associado a TMC, exibindo razões de prevalências (RP) que variaram entre os níveis de estresse, oscilando de 1,60 a 2,01. O posto de tenente estava associado a TMC, mesmo após ajuste pelas covariáveis (RP = 2,06; IC95% 1,2 4,1). Os resultados indicaram que excesso de comprometimento é um componente importante do estresse no trabalho. Estes achados foram consistentes com a literatura e contribuem com o conhecimento sobre o estado de saúde mental dos militares das Forças Armadas no Brasil, destacando que o estresse no ambiente de trabalho e que o desempenho das funções ocupacionais, do posto de Tenente, podem significar risco maior para TMC nesse tipo de população. O segundo artigo teve por objetivo investigar a associação de estresse no ambiente de trabalho e TMC com a prática de atividade física habitual entre militares das Forças Armadas. A atividade física (variável dependente) foi estimada por meio do Questionário de Baecke, um dos instrumentos mais utilizados em estudos epidemiológicos sobre atividade física. Estresse no ambiente de trabalho, TMC e posto foram as variáveis independentes, avaliadas conforme descrição mencionada acima. Buscou-se avaliar a associação destas variáveis e com a prática de atividade física no pessoal militar. Para tanto, utilizou-se o método de regressão linear múltipla, via modelos lineares generalizados. Após controlar por características socioeconomicas e demográficas, estresse no ambiente de trabalho, caracterizado por "altos esforços e baixa recompensas", permaneceu associado a mais atividade física ocupacional (b = 0,224 IC95% 0,098; 0,351) e a menos atividade física no lazer (b = -0,198; IC95% -0,384; -0,011). TMC permaneceram associados a menores níveis de atividade física nos esportes/exercícios no lazer (b = -0,184; IC95% -0,321; -0,046). Posto permaneceu associado a maiores níveis de atividade física ocupacional (b = 0,324 IC95% 0,167; 0,481). Até onde se sabe, este foi o primeiro estudo a avaliar a relação de aspectos psicossociais e ocupacionais envolvidos na prática de atividade física em militares no Brasil e no exterior. Os resultados sugerem que o ambiente de trabalho e a saúde mental estão associados à prática de atividade física de militares, que se relaciona com a condição de aptidão física.

Obtenção do copolímero de acrilonitrila e vinil-imidazol a partir da modificação química da poliacrilonitrila

Polímeros contendo anéis heterocíclicos, como o imidazol, possuem um grande interesse comercial e científico devido ao seu emprego em diversas áreas. Esses polímeros podem ser obtidos pela modificação química de polímeros comerciais como a poliacrilonitrila. Geralmente, esse tipo de reação é realizada por aquecimento convencional (térmico). Entretanto, mais recentemente, a irradiação por micro-ondas também começou a ser utilizada como fonte de energia para esse fim. Nesta Dissertação foi estudada, comparativamente, a modificação química da poliacrilonitrila comercial com etilenodiamina sob ativação de P2S5, empregando como fonte de aquecimento: o método convencional (térmico) e irradiação de micro-ondas, geradas em forno de micro-ondas doméstico e em reator de micro-ondas (Discover CEM), para produzir o copolímero de poliacrilonitrila e 2-vinil-imidazol. As reações foram efetuadas em diferentes tempos reacionais, em diferentes temperaturas no reator de micro-ondas e em diferentes potências do forno doméstico. Os copolímeros produzidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e por ressonância magnética de núcleo de hidrogênio (NMR-1H). A poliacrilonitrila foi modificada quimicamente com sucesso em todos os métodos empregados, como foi verificado pela sua análise de FTIR. Os melhores resultados obtidos foram: em 48 h de aquecimento térmico, 20 min de irradiação de micro-ondas em forno doméstico e 20 min a 80C em reator de micro-ondas, no entanto todas as análises indicaram uma derivatização abaixo de 10 %

Eventos de vida produtores de estresse e acidentes de trabalho: Estudo Pró-Saúde, Rio de Janeiro - Brasil

A proposta desta tese consiste em um recorte de uma abordagem mais ampla da determinação dos acidentes de trabalho, e tem como objetivo geral investigar o perfil de acidentes de trabalho que acometem funcionários técnico-administrativos do quadro efetivo de uma universidade do Rio de Janeiro. Para o alcance do objetivo, esta tese está estruturada em dois artigos, e como tal pretende explorar o perfil sócio-demográfico e ocupacional de funcionários públicos na ocorrência de acidentes de trabalho (Artigo 1); e investigar a associação entre os eventos de vida produtores de estresse (EVPE) e a ocorrência de acidentes de trabalho (Artigo 2). Dados seccionais da fase 2 de um estudo de natureza prospectiva (Estudo Pró-Saúde) foram coletados entre 3572 funcionários. A história de acidentes de trabalho foi captada por meio de perguntas dicotômicas (sim vs. não) para cada um dos seguintes tipos de acidentes: perfuração com agulha; perfuração com outro objeto; corte; queimadura; choque elétrico; contusão ou distensão muscular; fratura, entorse ou luxação; e envenenamento ou intoxicação. O período de referência para aferição tanto dos EVPE quanto da ocorrência de acidente de trabalho correspondeu aos 12 meses anteriores a aplicação de questionário autopreenchível. No artigo 1 utilizou-se a técnica de análise de correspondência múltipla para delimitar agrupamentos de funcionários quanto ao perfil sócio-demográfico e ocupacional associado à ocorrência de acidente de trabalho, de acordo com as seguintes Característica : sexo, idade, escolaridade, renda per capita, ocupação, setor e local de trabalho. No artigo 2, a associação entre EVPE e acidentes de trabalho foi avaliada através de análise multivariada por meio de modelo lineares generalizados (logpoisson), sendo os resultados expressos através de razões de prevalência (RP) ajustadas e seus respectivos intervalos de 95% de confiança (IC95%). A prevalência total de acidentes no período de 12 meses foi de 25,6%. Dos tipos de acidentes referidos, o mais frequente foi a contusão ou fratura, com cerca de (10,2%) de relatos. Em seguida, aparecem as perfurações com agulha (6,5%). Os resultados da análise de correspondência revelam três grupos, destacando-se aquele formado pelos que sofreram perfuração com agulha com um perfil que abrange os auxiliares de enfermagem, trabalham no Hospital Universitário e setores adjacentes, especificamente em setores de terapia intensiva, emergência, cirurgia geral, clinica geral e ambulatório. Em relação à associação com EVPE, ter sido testemunha de agressão foi o evento mais fortemente associado com acidentes de trabalho (RP= 1,98, IC95%= 1,67; 2,34). Este estudo trouxe informações acerca da importância das características sócio-demográficas e de aspectos psicossociais na ocorrência dos acidentes de trabalho que podem ser úteis na elaboração de medidas para a prevenção desse importante problema de saúde pública.

Spin-related phenomena in magnetic and spin-orbit couppled bose-einstein condensates

129 p.

Dieta do boto-cinza (Sotalia guianensis Van Benédén, 1864) (Cetacea: Delphinidae) na Baía de Sepetiba (RJ)

O boto-cinza (Sotalia guianensis Van Benédén, 1864) é um pequeno cetáceo da família Delphinidae. Ocorre em águas costeiras da América do Sul e Central, associado à ambientes estuarinos, às baías e áreas protegidas. Estudos sobre hábitos alimentares são importantes para avaliar os padrões de relação entre presa e predador. Desta forma, o conhecimento da composição da dieta do predador pode fornecer informações a respeito de sua distribuição, padrões de migração e de seu comportamento, além de contribuir com informações sobre a biologia e comportamento de suas presas. Neste trabalho, são abordados aspectos da ecologia alimentar do boto-cinza da Baía de Sepetiba, com o objetivo de caracterizar a dieta e compará-la em relação ao sexo, classe etária e estações do ano, a partir da análise do conteúdo estomacal de 76 botos-cinza encalhados entre 2005 e 2011. Os itens alimentares recuperados dos estômagos como otólitos e ossos de peixes, bicos de cefalópodes, carapaças de crustáceos, foram identificados baseando-se em trabalhos de identificação e em uma coleção de referência. O comprimento e biomassa das presas foram estimados com o uso de equações de regressão encontradas na literatura para estas espécies. As amostras foram separadas em machos adultos, fêmeas adultas e juvenis, e em estações quente/chuvosa (out-abr) e fria/seca (mai-set), em que os estômagos foram recuperados. Um total de 1800 presas foi identificado, relativo a 23 espécies de teleósteo, quatro espécies de cefalópode e três de crustáceo. O boto-cinza da Baía de Sepetiba apresentou uma dieta tipicamente piscívora, com um hábito alimentar no qual, poucas espécies foram consumidas em alta frequencia. Todas as presas identificadas têm distribuição costeira sendo a maioria estuarina de pequeno porte ou juvenil. As presas mais importantes na dieta do boto-cinza, segundo o índice de importância relativa (IIR), foram Cetengraulis edentulus; Micropogonias furnieri; Mugil spp.; Chloroscombrus chrysurus; Cynoscion jamaicensis; Stellifer sp.; e Sciadeichthys luniscutis. Dentre os cefalópodes, a lula Doryteuthis plei foi à presa mais importante. Este estudo indica que o boto-cinza apresenta variações intra-específicas no seu hábito alimentar entre fêmeas adultas, machos adultos e juvenis, além de variações sazonais na composição de sua dieta. A partir do conhecimento do comportamento e hábito de suas presas, pode-se concluir que, Sotalia guianensis da Baía de Sepetiba se alimenta ao longo de toda a Baía, além de utilizar áreas costeiras próximas para atividades de alimentação e forrageio.

Advanced Reaction Systems for Hydrogen Production

[EN] This PhD work started in March 2010 with the support of the University of the Basque Country (UPV/EHU) under the program named “Formación de Personal Investigador” at the Chemical and Environmental Engineering Department in the Faculty of Engineering of Bilbao. The major part of the Thesis work was carried out in the mentioned department, as a member of the Sustainable Process Engineering (SuPrEn) research group. In addition, this PhD Thesis includes the research work developed during a period of 6 months at the Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH, IMM, in Germany. During the four years of the Thesis, conventional and microreactor systems were tested for several feedstocks renewable and non-renewable, gases and liquids through several reforming processes in order to produce hydrogen. For this purpose, new catalytic formulations which showed high activity, selectivity and stability were design. As a consequence, the PhD work performed allowed the publication of seven scientific articles in peer-reviewed journals. This PhD Thesis is divided into the following six chapters described below. The opportunity of this work is established on the basis of the transition period needed for moving from a petroleum based energy system to a renewable based new one. Consequently, the present global energy scenario was detailed in Chapter 1, and the role of hydrogen as a real alternative in the future energy system was justified based on several outlooks. Therefore, renewable and non-renewable hydrogen production routes were presented, explaining the corresponding benefits and drawbacks. Then, the raw materials used in this Thesis work were described and the most important issues regarding the processes and the characteristics of the catalytic formulations were explained. The introduction chapter finishes by introducing the concepts of decentralized production and process intensification with the use of microreactors. In addition, a small description of these innovative reaction systems and the benefits that entailed their use were also mentioned. In Chapter 2 the main objectives of this Thesis work are summarized. The development of advanced reaction systems for hydrogen rich mixtures production is the main objective. In addition, the use and comparison between two different reaction systems, (fixed bed reactor (FBR) and microreactor), the processing of renewable raw materials, the development of new, active, selective and stable catalytic formulations, and the optimization of the operating conditions were also established as additional partial objectives. Methane and natural gas (NG) steam reforming experimental results obtained when operated with microreactor and FBR systems are presented in Chapter 3. For these experiments nickel-based (Ni/Al2O3 and Ni/MgO) and noble metal-based (Pd/Al2O3 and Pt/Al2O3) catalysts were prepared by wet impregnation and their catalytic activity was measured at several temperatures, from 973 to 1073 K, different S/C ratios, from 1.0 to 2.0, and atmospheric pressure. The Weight Hourly Space Velocity (WHSV) was maintained constant in order to compare the catalytic activity in both reaction systems. The results obtained showed a better performance of the catalysts operating in microreactors. The Ni/MgO catalyst reached the highest hydrogen production yield at 1073 K and steam-to-carbon ratio (S/C) of 1.5 under Steam methane Reforming (SMR) conditions. In addition, this catalyst also showed good activity and stability under NG reforming at S/C=1.0 and 2.0. The Ni/Al2O3 catalyst also showed high activity and good stability and it was the catalyst reaching the highest methane conversion (72.9 %) and H2out/CH4in ratio (2.4) under SMR conditions at 1073 K and S/C=1.0. However, this catalyst suffered from deactivation when it was tested under NG reforming conditions. Regarding the activity measurements carried out with the noble metal-based catalysts in the microreactor systems, they suffered a very quick deactivation, probably because of the effects attributed to carbon deposition, which was detected by Scanning Electron Microscope (SEM). When the FBR was used no catalytic activity was measured with the catalysts under investigation, probably because they were operated at the same WHSV than the microreactors and these WHSVs were too high for FBR system. In Chapter 4 biogas reforming processes were studied. This chapter starts with an introduction explaining the properties of the biogas and the main production routes. Then, the experimental procedure carried out is detailed giving concrete information about the experimental set-up, defining the parameters measured, specifying the characteristics of the reactors used and describing the characterization techniques utilized. Each following section describes the results obtained from activity testing with the different catalysts prepared, which is subsequently summarized: Section 4.3: Biogas reforming processes using γ-Al2O3 based catalysts The activity results obtained by several Ni-based catalysts and a bimetallic Rh-Ni catalyst supported on magnesia or alumina modified with oxides like CeO2 and ZrO2 are presented in this section. In addition, an alumina-based commercial catalyst was tested in order to compare the activity results measured. Four different biogas reforming processes were studied using a FBR: dry reforming (DR), biogas steam reforming (BSR), biogas oxidative reforming (BOR) and tri-reforming (TR). For the BSR process different steam to carbon ratios (S/C) from 1.0 to 3.0, were tested. In the case of BOR process the oxygen-to-methane (O2/CH4) ratio was varied from 0.125 to 0.50. Finally, for TR processes different S/C ratios from 1.0 to 3.0, and O2/CH4 ratios of 0.25 and 0.50 were studied. Then, the catalysts which achieved high activity and stability were impregnated in a microreactor to explore the viability of process intensification. The operation with microreactors was carried out under the best experimental conditions measured in the FBR. In addition, the physicochemical characterization of the fresh and spent catalysts was carried out by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES), N2 physisorption, H2 chemisorption, Temperature Programmed Reduction (TPR), SEM, X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and X-ray powder Diffraction (XRD). Operating with the FBR, conversions close to the ones predicted by thermodynamic calculations were obtained by most of the catalysts tested. The Rh-Ni/Ce-Al2O3 catalyst obtained the highest hydrogen production yield in DR. In BSR process, the Ni/Ce-Al2O3 catalyst achieved the best activity results operating at S/C=1.0. In the case of BOR process, the Ni/Ce-Zr-Al2O3 catalyst showed the highest reactants conversion values operating at O2/CH4=0.25. Finally, in the TR process the Rh-Ni/Ce-Al2O3 catalyst obtained the best results operating at S/C=1.0 and O2/CH4=0.25. Therefore, these three catalysts were selected to be coated onto microchannels in order to test its performance under BOR and TR processes conditions. Although the operation using microreactors was carried out under considerably higher WHSV, similar conversions and yields as the ones measured in FBR were measured. Furthermore, attending to other measurements like Turnover Frequency (TOF) and Hydrogen Productivity (PROD), the values calculated for the catalysts tested in microreactors were one order of magnitude higher. Thus, due to the low dispersion degree measured by H2-chemisorption, the Ni/Ce-Al2O3 catalyst reached the highest TOF and PROD values. Section 4.4: Biogas reforming processes using Zeolites L based catalysts In this section three type of L zeolites, with different morphology and size, were synthesized and used as catalyst support. Then, for each type of L zeolite three nickel monometallic and their homologous Rh-Ni bimetallic catalysts were prepared by the wetness impregnation method. These catalysts were tested using the FBR under DR process and different conditions of BSR (S/C ratio of 1.0 and 2.0), BOR (O2/CH4 ratio of 0.25 and 0.50) and TR processes (at S/C=1.0 and O2/CH4=0.25). The characterization of these catalysts was also carried out by using the same techniques mentioned in the previous section. Very high methane and carbon dioxide conversion values were measured for almost all the catalysts under investigation. The experimental results evidenced the better catalytic behavior of the bimetallic catalysts as compared to the monometallic ones. Comparing the catalysts behavior with regards to their morphology, for the BSR process the Disc catalysts were the most active ones at the lowest S/C ratio tested. On the contrary, the Cylindrical (30–60 nm) catalysts were more active under BOR conditions at O2/CH4=0.25 and TR processes. By the contrary, the Cylindrical (1–3 µm) catalysts showed the worst activity results for both processes. Section 4.5: Biogas reforming processes using Na+ and Cs+ doped Zeolites LTL based catalysts A method for the synthesis of Linde Type L (LTL) zeolite under microwave-assisted hydrothermal conditions and its behavior as a support for heterogeneously catalyzed hydrogen production is described in this section. Then, rhodium and nickel-based bimetallic catalysts were prepared in order to be tested by DR process and BOR process at O2/CH4=0.25. Moreover, the characterization of the catalysts under investigation was also carried out. Higher activities were achieved by the catalysts prepared from the non-doped zeolites, Rh-Ni/D and Rh-Ni/N, as compared to the ones supported on Na+ and Cs+ exchanged supports. However, the differences between them were not very significant. In addition, the Na+ and Cs+ incorporation affected mainly to the Disc catalysts. Comparing the results obtained by these catalysts with the ones studied in the section 4.4, in general worst results were achieved under DR conditions and almost the same results when operated under BOR conditions. In Chapter 5 the ethylene glycol (EG) as feed for syngas production by steam reforming (SR) and oxidative steam reforming (OSR) was studied by using microchannel reactors. The product composition was determined at a S/C of 4.0, reaction temperatures between 625°C and 725°C, atmospheric pressure and Volume Hourly Space Velocities (VHSV) between 100 and 300 NL/(gcath). This work was divided in two sections. The first one corresponds to the introduction of the main and most promising EG production routes. Then, the new experimental procedure is detailed and the information about the experimental set-up and the measured parameters is described. The characterization was carried out using the same techniques as for the previous chapter. Then, the next sections correspond to the catalytic activity and catalysts characterization results. Section 5.3: xRh-cm and xRh-np catalysts for ethylene glycol reforming Initially, catalysts with different rhodium loading, from 1.0 to 5.0 wt. %, and supported on α-Al2O3 were prepared by two different preparation methods (conventional impregnation and separate nanoparticle synthesis). Then, the catalysts were compared regarding their measured activity and selectivity, as well as the characterization results obtained before and after the activity tests carried out. The samples prepared by a conventional impregnation method showed generally higher activity compared to catalysts prepared from Rh nanoparticles. By-product formation of species such as acetaldehyde, ethane and ethylene was detected, regardless if oxygen was added to the feed or not. Among the catalysts tested, the 2.5Rh-cm catalyst was considered the best one. Section 5.4: 2.5Rh-cm catalyst support modification with CeO2 and La2O3 In this part of the Chapter 5, the catalyst showing the best performance in the previous section, the 2.5Rh-Al2O3 catalyst, was selected in order to be improved. Therefore, new Rh based catalysts were designed using α-Al2O3 and being modified this support with different contents of CeO2 or La2O3 oxides. All the catalysts containing additives showed complete conversion and selectivities close to the equilibrium in both SR and OSR processes. In addition, for these catalysts the concentrations measured for the C2H4, CH4, CH3CHO and C2H6 by-products were very low. Finally, the 2.5Rh-20Ce catalyst was selected according to its catalytic activity and characterization results in order to run a stability test, which lasted more than 115 hours under stable operation. The last chapter, Chapter 6, summarizes the main conclusions achieved throughout this Thesis work. Although very high reactant conversions and rich hydrogen mixtures were obtained using a fixed bed reaction system, the use of microreactors improves the key issues, heat and mass transfer limitations, through which the reforming reactions are intensified. Therefore, they seem to be a very interesting and promising alternative for process intensification and decentralized production for remote application.