Studio di un nuovo processo per la sintesi di anidride maleica mediante ossidazione di 1-butanolo

La sintesi industriale di anidride maleica (AM) è realizzata industrialmente mediante ossidazione selettiva di n-butano in aria ad opera di un catalizzatore a base di ossidi misti di vanadio e fosforo, avente formula chimica (VO)2P2O7 ed indicato con la sigla VPP (pirofosfato di vanadile). Vi è attualmente un notevole interesse per lo sviluppo di nuove vie sintetiche che utilizzino come reagenti molecole ottenute da materie prime rinnovabili; un’alternativa è costituita dall’utilizzo di 1-butanolo, un bio-alcool ottenuto mediante un processo fermentativo da biomasse; la sua disponibilità e il prezzo competitivo con quello delle materie prime tradizionali lo rendono una molecola interessante per la produzione di building blocks. Per studiare la reazione di ossidazione selettiva di 1-butanolo ad AM, sono state condotte prove di reattività su un catalizzatore industriale a base di VPP al variare di diversi parametri: configurazione del reattore, temperatura, tempo di contatto e frazione molare di ossigeno in alimentazione. Le prove hanno portato a risultati interessanti di selettività in AM, tali da confermare l’effettiva validità di 1-butanolo come reagente alternativo per questo tipo di sintesi.

Studio del processo di sintesi di anidride maleica mediante ossidazione selettiva di n-butano

Valutazione delle prestazioni catalitiche di due catalizzatori usati industrialmente e valutazione dell'effetto niobio su reattore a letto fisso.

Nuovi catalizzatori e processi per la produzione industriale di anidride maleica

La sintesi industriale di anidride maleica (AM) è realizzata mediante ossidazione selettiva di n-butano con un catalizzatore a base di ossidi misti di vanadio e fosforo, il pirofosfato di vanadile, (VO)2P2O7. Allo stesso tempo però, la necessità di sviluppare nuovi processi per la sintesi di molecole piattaforma a partire da fonti rinnovabili, ha portato a sviluppare un processo di produzione di AM a partire da 1-butanolo. Lo studio condotto nel seguente lavoro di tesi, prenderà in considerazione aspetti relativi ad entrambi i processi di produzione di AM: sintesi a partire da n-butano e sintesi a partire da 1-butanolo. Per quanto riguarda l’utilizzo di 1-butanolo, ci si concentrerà sullo studio della prima fase della reazione di sintesi di AM, ossia la disidratazione di 1-butanolo a dare buteni, primi intermedi nella reazione di sintesi della AM, mediante l’utilizzo di catalizzatori a base di composti poliossometallati di tipo Keggin supportati a diversa composizione. Per quello che è invece il processo industriale attuale, ossia la sintesi a partire da n-butano, si studieranno e confronteranno le prestazioni di due sistemi catalitici che vengono comunemente utilizzati in impianto industriale, con lo scopo di ottenere, in laboratorio, informazioni utili al miglioramento del processo industriale stesso.

Analisi del ciclo di vita applicato alla produzione dell'anidride maleica mediante vie alternative di sintesi industriale

Nel campo dell’industria chimica la ricerca si è mossa in direzione di rendere i processi più sostenibili. Ciò viene effettuato considerando le linee guida della green chemistry. In questo contesto si colloca la metodologia LCA che valuta l’impatto ambientale associato ad un processo o un prodotto, comprendendo tutto il suo ciclo di vita. Nel presente lavoro di tesi si studia l’applicazione della LCA alla sintesi industriale di anidride maleica (AM), che viene ottenuta tramite reazione di ossidazione del benzene o dell’n-butano. Nello studio si sono modellate tre diverse vie di sintesi dell’AM considerando il processo di produzione che parte da benzene e il processo di produzione da butano con due diversi tipi di reattore: il letto fisso e il letto fluido (processo ALMA). Negli scenari si considerano le fasi di produzione dei reagenti e si è modellata la fase della reazione di ossidazione e l’incenerimento dei sottoprodotti e del reagente non convertito. Confrontando i tre processi, emerge che al processo che parte da benzene sono associati gli impatti globali maggiori mentre il processo ALMA ha un minore carico ambientale. Il processo da benzene risulta avere maggiori impatti per le categorie Cambiamento climatico, Formazione di particolato e Consumo dei metalli. Il processo da butano a tecnologia a letto fisso presenta invece maggiori impatti per le categorie Tossicità umana e Consumo di combustibili fossili, dovuti alla maggiore richiesta energetica effettuata dal processo di ossidazione del butano con tecnologia a letto fisso e alla richiesta di combustibile ausiliario per la fase di incenerimento. Tale risultato emerge anche dall’analisi effettuata con il Cumulative Energy Demand. Al processo ALMA sono associati gli impatti inferiori in assoluto, nonostante abbia una resa inferiore al processo che utilizza il letto fisso. I risultati dell’analisi LCA sono stati confermati dall’analisi delle incertezze, realizzata con il metodo statistico Monte Carlo.

Studio di nuovi processi di sintesi di anidride maleica in fase gas

Oggi il mercato mondiale dell'anidride maleica (AM) è in continua espansione grazie ad un numero sempre crescente di applicazioni finali e sviluppo di nuove tecnologie industriali. La AM viene impiegata nella produzione di resine poliestere insature e resine alchidiche e nella produzione di chemicals a più alto valore aggiunto. Il processo di sintesi è tutt’ora basato sull'ossidazione selettiva del benzene e del n-butano. Con l’aumento delle emissione di gas serra, legate all’impiego di materie di origine fossile e la loro continua diminuzione, si stanno studiando nuovi processi basati su materie derivanti da fonti rinnovali. Tra i vari processi studiati vi è quello per la sintesi di AM, i quali utilizzano come molecola di furfurale, 5-idrossimetilfurfurale e 1-butanolo; tutte queste presentano però il problema di un costo superiore rispetto alle molecole tutt’ora usate. Ad oggi una delle molecole ottenibili da fonti rinnovabili avente un costo competitivo alle materie derivanti da fonti fossili è il bio-etanolo. Essendo nota la possibilità di trasformare dell’etanolo in composti a 4 atomi di carbonio (C4) come 1-butanolo (reazione di Guerbet) e in 1,3- butadiene (processo Lebedev) su ossidi misti Mg/Si e la loro trasformazioni in AM, è’ dunque possibile ipotizzare un processo operante in fase gas che accoppi entrambi i processi. Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di effettuare uno studio su sistemi catalitici mediante differenti approcci impiantistici. Il primo ha previsto l’impiego di un sistema detto “a cascata” nel quale è stato accoppiato il sistema misto a base di Mg/Si/O, per la trasformazione dell’etanolo a C4, e il pirofosfato di vanadile (VPP), per l’ossidazione selettiva di quest’ultimi in AM. Il secondo approccio ha previsto l’impiego di un unico sistema multifunzionale in grado di catalizzare tutti gli step necessari. In quest’ultimo caso, i sistemi studiati sono stati il Mg2P2O7 ed un sistema costituito da VPP DuPont sul quale è stato depositato MgO. I catalizzatori sono stati caratterizzati mediante diffrattometria a raggi X, spettroscopia Raman e analisi dell’area superficiale mediante metodo BET, mentre i test catalitici sono stati condotti su un impianto di laboratorio con un reattore assimilabile ad un modello di tipo PFR.

Studio dell'effetto di promotori sulle caratteristiche del catalizzatore a base di V/P/O, per l'ossidazione selettiva di n-Butano.

Il pirofosfato di vanadile VPP è il catalizzatore utilizzato per l’ossidazione di n-butano ad anidride maleica AM. Durante reazione, il VPP subisce delle modifiche strutturali, soprattutto nella parte superficiale, cataliticamente attiva. Queste modifiche sono funzione della composizione della fase gas e delle caratteristiche del catalizzatore, in particolare del rapporto P/V. Mediante prove di reattività in condizioni stazionarie e non-stazionarie, condotte in cella ambientale accoppiata ad uno spettrofotometro Raman, si è arrivati a capire quali fasi e in che condizioni queste si sviluppano sulla superficie del VPP. Si è inoltre capito che la fase selettiva nel prodotto desiderato, AM, è costituita da δ-VOPO4. Non è ancora noto con esattezza perché questo composto offra le prestazioni migliori; si ipotizza che ciò sia dovuto alla capacità di dare luogo a cicli redox tra V5+ e V4+ con cinetiche veloci, grazie al fatto che ha similarità strutturali con il VPP. La formazione di questa fase avviene più facilmente in presenza di un eccesso di P. Oltre al P, un altro fattore che influisce sulle prestazioni catalitiche è la presenza di elementi promotori. Tra questi, il Nb è uno dei più importanti, come dimostato dalle prove di reattività condotte in miscela butano-aria, utilizzando catalizzatori promossi con diversi quantitativi di Nb. In questo modo si è capito che alle basse temperature occorre un catalizzatore con una maggiore quantità di Nb (per esempio, rapporto V/Nb=46) per favorire la formazione della fase δ-VOPO4; mentre alle alte temperature, sono sufficienti piccole quantità di elemento promotore, in quanto indipendentemente dal rapporto P/V la fase predominante è δ-VOPO4. Una quantità elevata di Nb ha implicazioni negative sulla selettività, sia alle alte che alle basse temperature di reazione, perché favorisce la formazione di una superficie catalitica troppo ossidata. L’obiettivo del mio lavoro di tesi è stato quello di dimostrare una correlazione tra l’effetto del Nb e la formazione della fase δ-VOPO4. Per farlo, si è deciso di partire da VOPO4•2H2O (VPD) promosso con diversi quantitativi di Nb. Infatti, com’era già stato dimostrato in precedenza, il VPD che si forma in ambiente di reazione per ossidazione superficiale del VPP dà luogo a disidratazione a δ-VOPO4. Le trasformazioni del VPD promosso con Nb sono state monitorate utilizzando la spettroscopia Raman. Le prove condotte hanno confermato che l’addizione di Nb al VPP favorisce la formazione del composto desiderato; tuttavia, la medesima trasformazione non è stata osservata partendo dal composto VPD contenente Nb.

New reactants and improved catalysts for maleic anhydride synthesis

The role of the amount of Nb, used as a dopant for VPP, and how its presence may affect the generation of the active and selective δ-VOPO4 at the VPP surface under reaction conditions, was investigated, employing ex-situ and in-situ characterisation techniques. We found that Nb indeed may favour, under specific conditions, the generation of the desired δ-VOPO4 compound; however, its effect of enhancement of catalytic behaviour was not simply proportional to its concentration. In order to better understand how Nb may affect the generation of the active phase, we prepared V/Nb mixed phosphates; the formation of a solid solution was possible only under specific conditions, with a limited reciprocal dissolution of the two elements. We concluded that even though the incorporation of small amounts of Nb5+ in the VOPO4 (and also of V5+ in NbOPO4) cannot be excluded, a phenomenon which might favour the generation of the desired δ-VOPO4 compound, however the main role of Nb5+ was related to a modification of the redox properties of V4+ in the VPP, and specifically of the redox potential associated to the couple V4+/V5+. This led to a catalyst that during reaction was more oxidized than the corresponding undoped VPP, which under specific reaction conditions allowed obtain a better selectivity to MA. Oppositely, an excessive oxidation of VPP (catalysts having high [Nb]) affected negatively the MA selectivity, because of the excessive formation of COx. A preliminary study regarding the oxidehydration of 1-butanol into MA was carried out testing various catalysts: the best catalyst resulted VPP; however the MA selectivity was lower than that obtained from n-butane. With in-situ/operando Raman study of the Nb-doped and undoped catalysts we verified that the redox cycle involves the VPP and the δ-VOPO4 compounds, that the reoxidation step of V4+ in VPP is the rate-determining one.

Evolução da qualidade de cebola armazenada, variedades "Pandero" e "Legend", em função da temperatura e aplicação de hidrazida maleica

A cebola representa no Ribatejo um dos produtos hortícolas de maior peso na economia agrícola regional. Os mercados dos produtos agrícolas são caracterizados por uma oferta contínua ao longo dos doze meses do ano. Actualmente é possível, garantir o fornecimento de cebola num apreciável período de tempo; no entanto, torna-se necessário proceder à sua conservação como forma de garantia de escoamento e regularização do abastecimento ao mercado. O material experimental constou de bolbos das variedades “Pandero” e “Legend” provenientes das plantações dos associados da Agromais e aplicação de um anti-abrolhante (hidrazida maleica), para que se tenha cebola não espigada com 6 meses de armazenamento, mantendo um equilíbrio no mercado durante o ano inteiro. As cebolas foram armazenadas em oito combinações; dois grupos da variedade “Pandero” um tratado outro não com HM, conservados a 4º C. Outros dois grupos da mesma variedade um tratado outro não com HM, conservados a 2,5ºC, repetindo a mesma forma na variedade “Legend”, com uma humidade relativa cerca de 75% (recomendada na conservação da cebola). Foram observadas as seguintes variáveis: podridão; espigamento; defeitos menores; defeitos maiores; defeitos totais e perda de peso. As observações foram realizadas em períodos de 15 em 15 dias, com os seguintes dias de conservação; 0; 16; 30; 46 e 59. O objectivo deste trabalho foi perceber os efeitos da hidrazida maleica e diferentes temperaturas (4 e 2,5ºC) sobre os parâmetros fisiológicos dos bolbos de cebola armazenados. Verificou-se uma menor podridão na temperatura a 2,5ºC, a HM reduziu o espigamento na variedade “Pandero” à temperatura de 4ºC, já sem HM o espigamento foi maior na “Pandero” à temperatura de 4ºC; com o abaixamento da temperatura de 4 para 2,5ºC houve uma redução de 5% no espigamento; os defeitos totais não foram afectados pela temperatura,

Sviluppo di un nuovo catetere per angiografia con anidride carbonica

L'obiettivo del lavoro svolto nell'ambito di questa tesi è quello di progettare e realizzare un dispositivo medico, un catetere introduttore. Esso deve consentire la somministrazione di anidride carbonica come mezzo di contrasto per angiografia e l'inserimento di strumenti per procedure di angioplastica. Il lavoro è articolato in modo da presentare le necessità cliniche e le scelte effettuate in fase di progetto in modo da realizzare un dispositivo in grado di soddisfarle. Vengono illustrati i materiali scelti, i rivestimenti, le dimensioni e il design dei lumi, oltre che ad alcune caratteristiche peculiari. La tesi è stata svolta in collaborazione con l'azienda italiana Angiodroid srl.

Evaluación de diferentes tratamientos en el control de yemas axilares del tabaco Nicotiana tabacum L. variedad Burley KY-17

En el complejo tabaco, “Hermanos Mendoza” unida de producción estatal (U: P; E) “Juan José Morales” se estableció en la época lluviosas, periodo comprendido del 25 de Julio de 1985 y parte de la Época seca 19 de Enero 1986 un ensayo cuyos tratamientos estudiados fueron todas las combinaciones de tres deshija dores químicos, tres dosis de cada uno y dos diferentes momentos de aplicación, incluyendo un testigo absoluto (sin deshija), y un testigo relativo (deshije manual). Se planteó como objetivos determinar la efectividad de los diferentes tratamientos de las yemas axilares en la planta de tabaco; además identificar la mejor relación beneficio-costo de los tratamientos estudiados. El diseño empleado fue el de bloques completos al azar con cuatros repeticiones. Los productos conocidos como hidrácida maleica en dosis de 2.70 y kg. i.a/ha, y alcoholes grasos en dosis de 6.80Kg. I.a./ha., ejercieron un control excelente sobre las yemas auxiliares de tabaco, arrojado rendimientos similares al resto de los tratamientos, acepto el tratamiento donde se aplicó hidrácida maleica en dosis de 1.35kg.i.a./ha, a los tres dios después del desmote que fue al que arrojo menor rendimiento en peso seca de hojas. Los mayores rendimientos se obtuvieron con pendimatallina en dosis de 0.5kg.i.a./ha., a los cincos días después del desbotone, y con alcoholes grasos en dosis de 8.5 kg. I.a./a a los ocho días después del desbotone Los mayores resultados sobre el rendimiento se obtuvieron con el tratamiento de alcoholes grasos de dosis de 8.5, kg i.a./ha ., aplicado a los ocho días después del desbotone, determinando una producción de 2.1605 kg/P.U y un óptimo económico que corresponde a un retorno en ganancias neta de C$ 5.39,376.62 (quinientos treinta y nueve mil trescientos setenta y seis córdobas con 62/100 por hectárea, equivalente a C$ 1,7426 córdobas de ganancia neta por cada córdobas investido.

Efecto de reguladores de crecimiento en plantas jóvenes de ciruelo Cv. Golden Japan (Prunus salicina Lindl.)

p.143-149

Ação de reguladores e estimulantes vegetais na germinação de milho e tomateiro

Reguladores e estimulantes vegetais tem sido utilizados nas condições dos trópicos sem a verificação de seus efeitos sob condições controladas, levando frequentemente ao mascaramento de seus efeitos pelas condições do agroecossistema. Com a finalidade de observar os efeitos dessas substâncias sob condições de laboratório, sementes de Zea mays cv. C-525 e Lycopersicon esculentum cv. Kada foram submetidas aos efeitos de giberelina 100 ppm, chlormequat 2000 ppm, hidrazida maleica 1000 ppm, Agrostemin 1,25 g. l-1 e Atonik 0,5 ml.1-1, além do controle, em caixas de Petri. Observações realizadas 7 e 15 dias após a instalação do ensaio mostraram que giberelina e Agrostemin promoveram aumento no crescimento da radícula e do hipocótilo de milho e tomateiro. Hidrazida maleica inibiu o desenvolvimento da radícula das plântulas de milho. Hidrazida maleica e Atonik tenderam a reduzir o crescimento da radícula e do hipocótilo de tomateiro.

Applicazione di procedure sperimentali innovative per l'esecuzione della prova triassiale su sabbia

La tesi ha lo scopo di illustrare l’efficacia di nuove tecniche per l’esecuzione della prova triassiale su sabbia. Sono state analizzate le tecniche di preparazione dei provini moist-tamping e mini proctor e l’efficacia del flushing di anidride carbonica e acua per realizzare la saturazione di provini di sabbia. Si è messo in evidenza modalità di esecuzione delle nuove procedure, effetti che producono, pregi e difetti per mezzo di una sperimentazione condotta con la cella triassiale del laboratorio di geotecnica del DISTART.

Green information technology

Quando si parla di green information technology si fa riferimento a un nuovo filone di ricerche focalizzate sulle tecnologie ecologiche o verdi rivolte al rispetto ambientale. In prima battuta ci si potrebbe chiedere quali siano le reali motivazioni che possono portare allo studio di tecnologie green nel settore dell’information technology: sono così inquinanti i computer? Non sono le automobili, le industrie, gli aerei, le discariche ad avere un impatto inquinante maggiore sull’ambiente? Certamente sì, ma non bisogna sottovalutare l’impronta inquinante settore IT; secondo una recente indagine condotta dal centro di ricerche statunitense Gartner nel 2007, i sistemi IT sono tra le maggiori fonti di emissione di CO2 e di altri gas a effetto serra , con una percentuale del 2% sulle emissioni totali del pianeta, eguagliando il tasso di inquinamento del settore aeromobile. Il numero enorme di computer disseminato in tutto il mondo assorbe ingenti quantità di energia elettrica e le centrali che li alimentano emettono tonnellate di anidride carbonica inquinando l’atmosfera. Con questa tesi si vuole sottolineare l’impatto ambientale del settore verificando, attraverso l’analisi del bilancio sociale ed ambientale, quali misure siano state adottate dai leader del settore informatico. La ricerca è volta a dimostrare che le più grandi multinazionali informatiche siano consapevoli dell’inquinamento prodotto, tuttavia non adottano abbastanza soluzioni per limitare le emissioni, fissando futili obiettivi futuri.