Pré-tratamento oxidativo de bagaço de cana com persulfato de sódio para sacarificação enzimática e produção de etanol celulósico

Pós-graduação em Química - IBILCE

Avaliação da interação entre o persulfato de potássio com solos brasileiros para a utilização da tecnologia de remediação por oxidação química in situ.

Recentemente, o uso de persulfato em processo de oxidação química in situ em áreas contaminadas por compostos orgânicos ganhou notoriedade. Contudo, a matriz sólida do solo pode interagir com o persulfato, favorecendo a formação de radicais livres, evitando o acesso do oxidante até o contaminante devido a oxidação de compostos reduzidos presentes no solo ou ainda pela alteração das propriedades hidráulicas do solo. Essa pesquisa teve como objetivos avaliar se as interações entre a solução de persulfato com três solos brasileiros poderiam eventualmente interferir sua capacidade de oxidação bem como se a interação entre eles poderia alterar as propriedades hidráulicas do solo. Para isso, foram realizados ensaios de oxidação do Latossolo Vermelho (LV), Latossolo Vermelho Amarelo (LVA) e Neossolo Quartzarênico (NQ) com solução de persulfato (1g/L e 14g/L) por meio de ensaios de batelada, bem como a oxidação do LV por solução de persulfato (9g/L e 14g/L) em colunas indeformadas. Os resultados mostraram que o decaimento do persulfato seguiu modelo de primeira ordem e o consumo do oxidante não foi finito. A maior constante da taxa de reação (kobs) foi observada para o reator com LV. Essa maior interação foi decorrente da diferença na composição mineralógica e área específica. A caulinita, a gibbsita e os óxidos de ferro apresentaram maior interação com o persulfato. A redução do pH da solução dos reatores causou a lixiviação do alumínio e do ferro devido a dissolução dos minerais. O ferro mobilizado pode ter participado como catalisador da reação, favorecendo a formação de radicais livres, mas foi o principal responsável pelo consumo do oxidante. Parte do ferro oxidado pode ter sido precipitado como óxido cristalino favorecendo a obstrução dos poros. Devido à maior relação entre massa de persulfato e massa de solo, a constante kobs obtida no ensaio com coluna foi 23 vezes maior do que a obtida no ensaio de batelada, mesmo utilizando concentração 1,5 vezes menor no ensaio com coluna. Houve redução na condutividade hidráulica do solo e o fluxo da água mostrou-se heterogêneo após a oxidação devido a mudanças na estrutura dos minerais. Para a remediação de áreas com predomínio de solos tropicais, especialmente do LV, pode ocorrer a formação de radicais livres, mas pode haver um consumo acentuado e não finito do oxidante. Verifica-se que o pH da solução não deve ser inferior a 5 afim de evitar a mobilização de metais para a água subterrânea e eventual obstrução dos poros por meio da desagregação dos grãos de argila.

Remediação de solos contaminados por compostos farmacêuticos

O recente surgimento de nanopartículas de ferro valente-zero (nFZV), um material com elevada capacidade de remediação de solos por via de reacções de oxidação/redução pode ser uma opção viável para a remoção de fármacos do solo. A sua aplicação já é uma realidade em alguns tipos de solos contaminados por compostos específicos e, com este trabalho, procura-se estudar a sua capacidade de remediação de solos contaminados por compostos farmacêuticos, recorrendo-se a uma tecnologia “verde” de síntese destas nanopartículas. Esta tecnologia é bastante recente, ainda não aplicada no campo de trabalho, que se baseia no uso de folhas de certas árvores para produzir extratos naturais que reduzem o ferro (III) a ferro zero valente, formando nFZV. Desta forma procedeu-se, à escala laboratorial, ao estudo da eficiência das nFZV na degradação de um fármaco – paracetamol – e comparou-se com a eficiência demonstrada por oxidantes, muito utilizados hoje em dia em casos de remediação in situ como o permanganato de potássio, o peróxido de hidrogénio, o persulfato de sódio e o reagente de Fenton. O estudo foi efectuado em dois meios diferentes: solução aquosa e solo arenoso. De forma muito sucinta, o estudo baseou-se na introdução dos oxidantes/nFZV em soluções/solos contaminados com paracetamol e consequente monitorização do processo de remediação através de cromatografia líquida de alta eficiência. Nos ensaios com soluções aquosas contaminadas com paracetamol, o permanganato de potássio e o reagente de Fenton revelaram capacidade para degradar o paracetamol, atingindo mesmo um grau de degradação de 100%. O persulfato de sódio também demonstrou uma capacidade de degradação do paracetamol, chegando a atingir 99% de degradação, mas apenas recorrendo ao uso de um volume de oxidante elevado quando comparado com os outros dois oxidantes já referidos. Por outro lado, o peróxido de hidrogénio não demonstrou qualquer capacidade de degradação do paracetamol, pelo que o seu uso não passou desta fase. Verificou-se também que o uso de ferro granulado para o tratamento de água contaminada com paracetamol revelou resultados diferentes dos observados no uso de nFZV, obtendo-se eficiências de 87%. Existiram dificuldades analíticas na quantificação do paracetamol, especificamente relacionadas com o uso do extracto de folhas de amoreira, cuja composição continha substâncias que causaram dificuldades acentuadas na análise dos cromatogramas. Por fim, um pequeno teste de combinação do reagente de Fenton com os fenómenos de biodegradação resultantes dos microrganismos presentes em folhas do extracto de chá preto demonstrou que este pode ser uma área que pode e deve ser mais estudada. Desta forma, a utilização das nFZV para o tratamento de água contaminada com paracetamol não permitiu a retirada de conclusões seguras sobre a capacidade que as nFZV produzidas com extractos de folhas de amoreira e de chá preto têm de degradação do paracetamol. Nos testes de remediação de solos contaminados os resultados demonstraram que, mais uma vez, tanto o permanganato de potássio como o reagente de Fenton se revelam como os melhores oxidantes para a degradação do paracetamol, obtendo-se a degradação total do paracetamol. Por outro lado, voltou a ser necessário uma elevada quantidade de persulfato de sódio quando comparada com os dois anteriores, para que ocorra a degradação desta mesma quantidade de paracetamol, demonstrando mais uma vez que, apesar de não ideal, o persulfato demonstra capacidade de degradação do paracetamol.

Estudo experimental e modelação matemática do processo de produção de hidrogéis de poli(ácido acrílico)

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Remediação de um solo contaminado com petróleo por oxidação química

A remediação de uma amostra de Latossolo Vermelho-Amarelo contaminado artificialmente com petróleo (5.000 mg kg-1) foi estudada comparando diferentes oxidantes químicos: KMnO4 0,10 mol L-1; K2S2O8 0,10 mol L-1; H2O2 0,10 mol L-1; H2O2/Fe2+ 0,10/0,080 mol L-1 (reação de Fenton); e H2O2/Fe2+/UV 0,10/0,080 mol L-1 (reação de foto-Fenton). A remediação foi praticamente completa aos 30 min para o processo de foto-Fenton (99 %). Todos os outros oxidantes não atingiram essa taxa de dissipação até 180 min. O processo em que se usou H2O2 0,10 mol L-1 (70,51 %) foi o de menor eficiência. A adição de íons Fe aumentou a taxa de dissipação para 86,98 % (H2O2/Fe2+ 0,10/0,080 mol L-1). Os métodos convencionais apresentaram taxas de dissipação de 76,58 % (KMnO4 0,10 mol L-1) e 93,85 % (K2S2O8 0,10 mol L-1).

Efeitos de oxidantes e sais inorgânicos na degradação fotocatalítica do herbicida imazetapir mediada por dióxido de titânio

A degradação fotocatalítica de imazetapir, um herbicida da família das imidazolinonas, em suspensão aquosa de dióxido titânio foi investigada na presença de dois receptores de elétrons como persulfato de potássio e periodato de sódio, assim como na presença de dois sais inorgânicos como sulfato de sódio e dihidrogenofosfato de sódio a 30ºC. O modelo cinético de pseudo-primeira ordem foi empregado para discutir os resultados. O desaparecimento de imazetapir em função do tempo de irradiação foi analisado por cromatografia líquida de alta eficiência. Entre os dois oxidantes estudados a degradação foi mais rápida quando se adicionou o periodato de sódio, enquanto a presença do sulfato de sódio retarda a degradação de imazetapir mais que o dihidrogenofosfato na suspensão de TiO2.

Actividad antioxidante de pigmentos antociánicos

Los antocianos son colorantes naturales pertenecientes al grupo de los flavonoides. Están presentes en casi todas las plantas y en todas sus partes, sobretodo en flores y frutos (particularmente en bayas). Para determinar la actividad antioxidante de los pigmentos antociánicos se ha utilizado el radical ABTS·+ formado tras la reacción de 2,2'azinobis-(3-etilbenzotiazolin 6-ácido sulfónico) (ABTS) con persulfato potásico, incubados a temperatura ambiente y durante 16 horas. Se determinó la capacidad antioxidante de cinco antocianos puros: delfinidina, cianidina, peonidina, pelargonidina y malvidina todos ellos glucosilados en el C-3 del anillo C con excepción de la delfinidina. De los antocianos ensayados, delfinidina y cianidina 3-glucósido presentan mayor actividad antioxidante, 2 veces mas que el Trolox (antioxidante sintético de referencia). Los demás antocianos tienen menor actividad pero potencial equiparable al Trolox. Por lo tanto, además de las características colorantes, los antocianos poseen potente propiedad antioxidante.

Partículas inteligentes de poli (nisopropilacrilamida), quitosana e poli (ácido acrílico): efeito da temperatura e do pH sobre suas propriedades em suspensões aquosas

The present study describes the stability and rheological behavior of suspensions of poly (N-isopropylacrylamide) (PNIPAM), poly (N-isopropylacrylamide)-chitosan (PNIPAMCS), and poly (N-isopropylacrylamide)-chitosan-poly (acrylic acid) (PNIPAM-CS-PAA) crosslinked particles sensitive to pH and temperature. These dual-sensitive materials were simply obtained by one-pot method, via free-radical precipitation copolymerization with potassium persulfate, using N,N -methylenebisacrylamide (MBA) as a crosslinking agent. Incorporation of the precursor materials into the chemical networks was confirmed by elementary analysis and infrared spectroscopy. The influence of external stimuli such as pH and temperature, or both, on particle behavior was investigated through rheological measurements, visual stability tests and analytical centrifugation. The PNIPAM-CS particles showed higher stability in acid and neutral media, whereas PNIPAM-CS-PAA particles were more stable in neutral and alkaline media, both below and above the LCST of poly (Nisopropylacrylamide) (stability data). This is due to different interparticle interactions, as well as those between the particles and the medium (also evidenced by rheological data), which were also influenced by the pH and temperature of the medium. Based on the results obtained, we found that the introduction of pH-sensitive polymers to crosslinked poly (Nisopropylacrylamide) particles not only produced dual-sensitive materials, but allowed particle stability to be adjusted, making phase separation faster or slower, depending on the desired application. Thus, it is possible to adapt the material to different media

Degradação fotocatalítica na redução da DQO (demanda química de oxigênio) de efluente proveniente de processos de extração vegetal

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Obtenção e caracterização de compósitos de borracha natural e polianilina com ferrita de bário

Pós-graduação em Ciência dos Materiais - FEIS

Síntese e caracterização de blendas de polianilina com látex de borracha natural

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Síntese e estudo da diapocinina como um inibidor da NADPH Oxidase em neutrófilos e células mononucleares de sangue periférico

Apocynin, a methoxy-catechol originally extracted from the root of Picrorhiza kurroa, has been used as an inhibitor of the NADPH oxidase complex in phagocytic and nonphagocytic cells. Its mechanism of inhibition is linked to their prior activation through the action of peroxidases leading to oxidation of the dimeric product, diapocynin. In this study, dipocinina was synthesized and investigated its effect as an inhibitor of activation NADPH oxidase in neutrophils (PMN) and peripheral blood mononuclear cells (PBMC). The synthesis of diapocinina was performed by oxidation of apocinina by potassium persulphate in the midst of water for 5 minutes at room temperature. The precipitate was filtered and washed with water and methanol. Diapocinina was characterized by mass spectrometry. PMN and PBMC were obtained from peripheral blood of healthy donors and purified for gelatin sedimentation, or centrifugation with Histopaque ®, the red cells were lysed with ice water or ammonium chloride. Diapocinina or apocinina were incubated with opsonized zymosan, activation of PMNs and release of superoxide anion, these monitored by chemiluminescent assay dependent lucigenina. We found that diapocinina inhibitor was no better than the apocinina in PMN. However, diapocinina was more efficient than apocinina as an inhibitor of NADPH oxidase in PBMC. In conclusion, whereas PBMC are relatively poor compared with peroxidases PMN, our results are consistent with the need for oxidation apocinina for its effect as an inhibitor of NADPH oxidase

Aplicação do Na2S2O8, H2O2 e ferro na remediação de solos (latossolo e areia destrófica) contaminados com diesel

Environmental liabilities from accidents in the retail petroleum industry, especially in urban areas, have represented a serious problem whose impact reaches the underground, people's health and even economic losses with the remediation process. In U.S.A. are estimated hundreds of billions of dollars invested in soil remediation processes. The results of the reports and investigative reports of liabilities in fuel stations distributed in the urban area of Natal-RN were used to estimate the local scenario of contamination. This database has been possible to determine the main contaminants (BTEX, PAHs, TOC), affected neighborhoods and types of potentially more impacted soils. Experiments were carried out in order to reverse contamination of this scenario, where the soil type was a factor in the planning, because it influences directly on the effectiveness of remediation techniques studied: Oxidation by hydrogen peroxide and oxidation by sodium persulphate. These oxidants are activated forming free radicals (HO•-, SO4 •-, HO2 • , O2 •-, S2O8 -2, etc) responsible for to mineralize the hydrocarbons and other organic compounds (releasing O2 e CO2). In the activation process, the ferrous ions (II) and ferric (III) were studied as well as hydrogen peroxide activation technique with sodium persulfate, the latter being presented the best efficiency among all the study, when activated with Fe+3. In addition to defining the most efficient technique, the aim of this study was to evaluate the influence of different soils among oxidative techniques, characterizing the effect of the concentration of these oxidants and also the concentration of the catalysts. Exists in most scenarios evaluated the presence of intrinsic total iron soil matrix. The so-called latosols present microaggregates reddish indicating the presence of these reactive species like iron and clayey aspect. The kinetic study was conducted by experimental design and monitoring of the percentage of total carbon (SSM-5000A) in the solid and liquid phases, knowing that 82.4% of the diesel molecule is carbon. Yet organic carbon and pH of liquid samples were analyzed for technical, characterizing the influence of soil type and its operating condition. The Fenton-like technique H2O2 e Fe+2 presented satisfactory oxidation, including sandy soil, but well below the best result. The sodium persulphate only activated with temperature, even in the most favorable soil, did not provide good efficiency. The best technique in the study had the concentration profile with 2,2x10- 1mol.L-1 of Na2S2O8 activated with 6,53x10-1mol.L-1 of H2O2 and 2,5x10-2 Fe3+mol.L-1 which reduced in less than a day 96 contamination in red soil, initially with 66,667 mg of diesel per kg of clean soil