Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia - PRODERNA/ITEC

URI Permanente desta comunidadehttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/4044

O Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (PRODERNA) do Instituto de Tecnologia da UFPA (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA), em nível de Doutorado, tem como objetivos principais: formar quadros profissionais qualificados na área de Engenharia de Recursos Naturais; incentivar a pesquisa e o aprofundamento dos estudos técnicos e científicos relacionados ao uso e a transformação de recursos naturais; e contribuir para o desenvolvimento científico e tecnológico da região Norte.

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Adsorção e dessorção supercrítica de carotenos e antioxidantes do óleo de buriti (Mauritia flexuosa, Mart) em leito de γ- Alumina
(Universidade Federal do Pará, 2012-03) CUNHA, Marcos Augusto Eger da; FRANÇA, Luiz Ferreira de; http://lattes.cnpq.br/6545345391702172; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho foi investigado o enriquecimento de antioxidantes do óleo de buriti (Mauritia flexuosa, Mart.) pelo processo de adsorção supercrítica. A adsorção foi realizada experimentalmente pelo método da análise frontal em colunas empacotada com y-alumina a 15, 20 e 25 MPa, 333 K, e vazão de solvente de QCO2 = 10,6 L/min, utilizando uma montagem de colunas duplas de 81 cm3, testado e aprovado para ser usado como uma célula de adsorção. O óleo de buriti foi físico-quimicamente caracterizado de acordo com métodos oficiais da AOCS e mostrou-se compatível com os dados relatados na literatura. A composição em termos de ésteres metílicos foi determinada por cromatografia gasosa (GC) e a atividade anti-oxidante segundo o método de captura de radicais livres (DPPH). O adsorvente foi caracterizado por fluorescência e difração de raios X, determinando a distribuição de tamanho de partículas, porosidade e área específica por BET. A cada experimento, um balanço material era realizada na coluna de adsorção para calcular a massa das espécies adsorvidas em y-alumina no processo de adsorção supercrítico. A influência da pressão sobre a adsorção supercrítica foi investigada através da análise do comportamento das isotermas. A isoterma de Langmuir foi usada para modelar os dados experimentais de adsorção. Os resultados experimentais mostram um aumento da capacidade adsorvente com pressões mais elevadas, mostrando um máximo de 90,9 ± 8,6 mg de óleo/g g- alumina, a 25 MPa. A adsorção supercrítica de óleo de buriti em y-alumina utilizando dióxido de carbono como solvente parece é método alternativo para extração de antioxidantes incluindo os carotenos.
Acesso aberto (Open Access)
Análise do processo de despolimerização de resíduos de resinas dentárias à base de pmma em diferentes escalas de produção
(Universidade Federal do Pará, 2024-06-26) RIBEIRO, Haroldo Jorge da Silva; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456; https://orcid.org/0000-0002-2337-4238
Nos últimos anos, o uso crescente de plásticos trouxe benefícios econômicos e industriais, mas também gerou um aumento significativo na quantidade de resíduos, representando um desafio ambiental global. Nesse contexto, a pirólise emerge como uma tecnologia promissora, oferecendo potenciais soluções para lidar com o problema crescente dos resíduos plásticos e promover uma economia circular mais sustentável. Este trabalho investigou a decomposição térmica de resíduos dentários à base de poli(metacrilato de metila) (PMMA), com foco na caracterização termodinâmica e na otimização dos processos de pirólise em diferentes escalas de produção. As análises de Termogravimetria (TG) mostraram que os resíduos de PMMA são estáveis até 200 ºC, iniciando a degradação com perda progressiva de massa a partir dessa temperatura. A decomposição térmica foi observada em um único estágio, com um pico de decomposição a 366 ºC, dentro da faixa de 327 ºC a 405 ºC, predominantemente devido à despolimerização radical sob atmosferas inertes de nitrogênio e argônio. A análise de calor por DSC indicou um pico endotérmico entre 370 ºC e 433 ºC, destacando a complexidade dos processos envolvidos na pirólise. A caracterização energética revelou valores de 423 J/g para o calor integral, 1748 J/g para o calor de gaseificação e aproximadamente 820 J/g para o calor de decomposição, evidenciando discrepâncias que requerem investigações adicionais para compreensão completa. Em estudos com reatores de leito fixo semibatelada, observou-se que o gradiente de temperatura ao longo do leito teve impacto adverso no rendimento líquido e na concentração de MMA, especialmente nas escalas técnica e piloto, onde o gradiente foi mais pronunciado devido à espessura maior do leito. Duas variáveis críticas foram identificadas: a carga do reator e a carga de potência, cuja redução em escalas maiores resultou em temperaturas de pirólise mais baixas, impactando negativamente a produção de MMA. Além disso, foi constatado que as bordas do leito fixo apresentavam temperaturas mais altas, o que aumentou a produção de gás e reduziu o rendimento líquido. A análise da fração líquida revelou uma predominância de MMA no início da reação, com uma transição gradual para hidrocarbonetos aromáticos nos estágios finais, associada à pirolise de carvão remanescente, que se forma em maior quantidade com o aumento da escala de produção. Os resultados destacam a eficácia de temperaturas abaixo de 450 ºC na produção de frações líquidas ricas em MMA, mesmo em condições de gradiente de temperatura, ressaltando a importância de taxas de aquecimento moderadas para uma despolimerização eficiente em sistemas semibatelada. Essas descobertas oferecem informações valiosas para o design de reatores e são fundamentais para a avaliação econômica e otimização de processos de reciclagem de PMMA via pirólise em diferentes escalas de produção
Acesso aberto (Open Access)
Aplicação de destilados provenientes do bio- óleo de pirólise de resíduos de gordura animal no asfalto diluído de petróleo
(Universidade Federal do Pará, 2024-08-12) VALENTE, Alex Lopes; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.bhttp://lattes.cnpq.br/1500327307736428r/5698208558551065; https://orcid.org/0009-0002-4461-7611; BERNAR, Lucas Pinto
Os resíduos de gordura animal (RGA) podem ser convertidos em frações destiladas semelhantes a solventes de petróleo e utilizados como biocombustíveis ou em outras aplicações por meio da pirólise e destilação fracionada. As frações destiladas do produto líquido orgânico da pirólise de triglicerídeos apresenta viscosidade e volatilidade adequadas em comparação com os combustíveis derivados de petróleo, mas exibe índices de acidez entre 60- 140 mg KOH/g, impedindo seu uso direto como biocombustíveis sem uma considerável purificação de suas frações destiladas. O asfalto diluído de petróleo (ADP), usado na imprimação do solo para a a construção de pavimento flexível, demanda viscosidade, volatilidade e penetração adequados, e as frações destiladas do óleo da pirólise do RGA podem ser utilizadas como substitutos parciais ou totais do solvente padrão (querosene) na produção do ADP. O objetivo deste estudo foi aferir se há conformidade dos ADPs preparados pela substituição total ou parcial do querosene por frações destiladas do produto da pirólise de RGA de acordo com o padrão normativo do DNIT (Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes). Inicialmente, o RGA foi obtido a partir de resíduos de carne por meio do processo de renderização. Em seguida, o RGA foi submetido a pirólise em um reator de leito fixo semi-batelada (2L) e o bio-óleo resultante foi destilado fracionalmente em frações de gasolina, querosene e diesel, houve análise do processo de pirólise em relação ao tipo de reator utilizado (semi-batelada) no que diz respeito a influência da temperatura e ao tempo de reação e do perfil de destilação. As frações destiladas foram caracterizadas de acordo com a densidade, a viscosidade e ao índice de acidez antes de serem utilizadas na preparação dos ADPs pela substituição parcial e/ou total (0- 40% em peso) do querosene padrão. As misturas foram testadas quanto à viscosidade cinemática e saybolt-furol, ponto de fulgor e penetração à imprimadura, de acordo com as normas de pavimentação rodoviária do DNIT. Os resultados mostraram que as frações de querosene e diesel do PLO da RGA podem ser adequadamente usadas na preparação de ADPs por substituição total do querosene de petróleo normalmente utilizado.
Acesso aberto (Open Access)
Caracterização morfológica, cristalina e textural de bio-adsorventes produzidos via processamento hidrotérmico de resíduos de palha de milho com H2O sub-crítica: Aplicação na adsorção de ácido acético.
(Universidade Federal do Pará, 2021-12-06) COSTA, Maria Elizabeth Gemaque; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Este trabalho tem como objetivo investigar a influência da temperatura na caracterização textural, morfológica e cristalina de bioabsorventes produzidos pelo processamento hidrotérmico de resíduos de palha de milho com H2O quente comprimida. Os experimentos foram realizados a 175, 200, 225 e 250 ºC, 240 minutos, taxa de aquecimento de 2,0 ºC/min e relação biomassa/H2O de 1:10, utilizando um reator em escala piloto de 18.927 L. A eficiência do processo é analisado em termos dos rendimentos dos produtos de reação em função da temperatura. Os resultados mostraram rendimentos de sólidos variando de 62,92 a 35,82% (peso), de gás variando entre 1,49 e 9,59% (peso) e de produtos líquidos variando de 35,43 a 54,59% (peso). O rendimento da fase sólida diminui com a temperatura, apresentando uma região de inflexão entre 200 e 225 °C, na qual ocorre uma mudança drástica, enquanto o da fase líquida aumenta, apresentando a mesma região de inflexão entre 200 e 225 °C. O rendimento da fase gasosa aumenta exponencialmente com a temperatura até aproximadamente 10% (peso) na faixa de temperatura investigada. A análise elementar de produtos sólidos mostra que o teor de carbono aumenta, enquanto o de oxigênio e hidrogênio diminui com a temperatura. A caracterização textural, morfológica e cristalina de produtos em fase sólida analisados por TG/TDG, MEV/EDX, DRX e BET. O produto em fase sólida (bio-adsorvente) obtido por processamento hidrotérmico de resíduos de palha de milho a 225 e 250 °C, 240 minutos, e relação biomassa/H2O de 1:10, foram ativados quimicamente com soluções de NaOH 2,0 M e de HCl 2,0 M para investigar a adsorção de soluções de ácido acético (1,0; 2,0; 3,0; e 4,0 mg/mL). A cinética de adsorção investigada em 30, 60, 120, 240, 480 e 960 segundos. A isoterma de adsorção mostrou que os hidro carvões quimicamente ativados foram capazes de remover o ácido acético de soluções aquosas.
Acesso aberto (Open Access)
Carbonização hidrotérmica dos caroços de açaí (Euterpe oleracea, mart) com H20 quente comprimida
(Universidade Federal do Pará, 2021-08-13) SILVA, Conceição de Maria Sales da; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Este trabalho teve como objetivo investigar sistematicamente a influência da temperatura de processo, relação biomassa/água e escalas de produção (laboratório e piloto) na composição química das fases aquosa e gasosa e na produção em massa de química por processamento hidrotérmico dos caroços de Açaí (Euterpe Oleraceae, Mart.). A carbonização hidrotérmica foi realizada as temperaturas de 175, 200, 225 e 250 °C, 2°C/min, relação de biomassa para água de 1:10 e a 250° C, 2 °C/min, e relações de biomassa para água de 1:10, 1:15 e 1:20, em escala piloto, bem como em 200, 225 e 250°C, 2°C/min, relação de biomassa para água de 1:10, em escala de laboratório. A composição elementar (C, H, N, S) da fase sólida foi determinada para calcular o HHV. A composição química da fase aquosa foi realizada por GC e HPLC e para realizar a composição volumétrica da fase gasosa foi utilizado um analisador de gás infravermelho. Os experimentos na escala piloto com relação biomassa/água constante de 1:10, tiveram variação nos rendimentos das fases sólida, líquida e gasosa entre 53,39 e 37,01% (massa), 46,61 e 59,19% (massa), e 0,00 e 3,80% (massa), respectivamente. O rendimento da fase sólida apresentou um pequeno declínio exponencial em relação à temperatura, enquanto o das fases líquida e gasosa um pequeno crescimento. Ao variar as razões de biomassa/água, os rendimentos obtidos nas reações para os produtos sólidos, líquidos e gasosos variaram entre 53,39 e 32,09% (massa), 46,61 e 67,28% (massa) e 0,00 e 0,634% (massa), respectivamente. O rendimento dos sólidos diminui exponencialmente com o aumento da razão água/biomassa e o da fase líquida aumenta de forma sigmóide. Para a relação biomassa-água constante, as concentrações de Furfural e HMF diminuem significativamente com o aumento da temperatura, atingindo um mínimo de 250 °C, enquanto que a dos fenóis aumenta. Além disso, as concentrações de CH3COOOH e de ácidos carboxílicos totais aumentaram, atingindo um máximo de 250 °C. Para as temperaturas constantes no processo, as concentrações de aromáticos tiveram uma pequena variação com a temperatura. As concentrações de furfural, HMF, e catecol diminuíram com a temperatura, enquanto que o dos fenóis aumentou. As concentrações de CH3COOOH e de ácidos carboxílicos totais diminuiram exponencialmente com a temperatura. Por fim, para os experimentos com as relações de água/biomassa variando, a produção de produtos químicos (furfural, HMF, fenóis, catecol, e ácido acético) na fase aquosa foi altamente dependente da relação água/biomassa. Para os experimentos na escala laboratorial com a relação biomassa-água constante de 1:10, os rendimentos de sólidos variaram entre 55,9 e 51,1% (massa) mostrando não só um decaimento linear com a temperatura, mas também um grau de degradação inferior. A composição química dos principais compostos orgânicos (furfural, HMF, fenóis, catecol, e ácido acético) dissolvido na fase aquosa em escala laboratorial mostrou o mesmo comportamento dos obtidos na escala piloto.
Acesso aberto (Open Access)
Concentração e bioensaios alelopáticos e antifúngicos de princípios ativos da raiz de timbó via extração com CO2 supercrítico, extração com solventes e adsorção de soluções diluídas em leito fixo.
(Universidade Federal do Pará, 2014-12-18) ALMEIDA, Ossalin; ARAÚJO, Marilena Emmi; MACHADO, Nélio Teixeira
Acesso aberto (Open Access)
Estudo de processo de upgrading catalítico de vapores da pirólise de resíduos plásticos de equipamentos de informática em reator catalítico com carvão ativado impregnado com NaOH
(Universidade Federal do Pará, 2023-04-03) COSTA, Augusto Fernando de Freitas; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Este estudo investigou o craqueamento térmico e o upgrading (melhoramento) catalítico de vapores da pirólise de resíduos plásticos de equipamentos de informática em um reator em semi batelada acoplado a um leito fixo catalítico aquecido (craqueamento a vapor em 2 estágios). O catalisador utilizado foi cinza de Si-Al obtida a partir da ativação de pastilhas comerciais de carbono por meio de solução concentrada de NaOH e calcinação. O objetivo do estudo foi caracterizar o fluxo de resíduos por meio de termogravimetria (TG) e produtos de pirólise, estudar o efeito da temperatura (350 °C - 500 °C) e da quantidade de catalisador (0,0 % m/m – 7,5 % m/m) nos rendimentos de produtos de reação, propriedades físico-químicas e composição química do produto líquido orgânico, a fim de compreender e avaliar a produção de combustíveis e o upgrading catalítico a partir de resíduos plásticos usados como matérias-primas químicas. Amostras fracionadas foram coletadas em determinados tempos de reação (15 min, 30 min, 45 min e 60 min) para estudar a evolução das reações de craqueamento nos experimentos através da composição química dos produtos na análise do GC-MS. Trabalhos anteriores também foram comparados para mostrar semelhanças entre matérias-primas diferentes em unidades térmicas iguais à utilizada. Os resultados indicaram composição de acrilonitrila-butadieno-estireno bromado (ABS-Br), policarbonato (PC) e poliestireno de alto impacto (HIPS) para o resíduo plástico dos equipamentos de informática. À temperatura de 350 °C os resultados foram melhores quando se considera o índice de acidez, mas os rendimentos da fase líquida foram os menores (38 %) e os rendimentos da fase gasosa elevados (42 %). Os experimentos de upgrading catalítico revelaram o aumento da presença de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH) com o aumento da viscosidade cinemática do produto líquido orgânico, o aumento do rendimento de carvão (de 11 % para 24 %) e a diminuição do rendimento de gases (de 15 % para 5 %). A composição química mostrou presença de hidrocarbonetos aromáticos como estireno, metil-estireno e difenil-propano, e de compostos nitrogenados como benzeno butano-nitrila, de compostos fenólicos, de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e de compostos bromados. A pirólise de resíduos plásticos de equipamentos de informática é desafiadora, devido à composição variável de contaminantes presentes e à avaliação da composição química de acordo com o tempo de reação, que fornece informações interessantes a respeito da evolução de experimentos de pirólise em semi-batelada/upgrading catalítico. A padronização e a reprodutibilidade do método devem ser conduzidas para continuar a avaliação da pirólise e o upgrading catalítico de uma ampla gama de matérias-primas.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo de viabiliade econômica do processo de pirólise e craqueamento termo-catalítico em escala piloto utilizando-se material ligno-celulósico, lipídico, de óleo de palma (elaeis guineensis, jacq) e resíduo da neutralização do óleo de palma
(Universidade Federal do Pará, 2022-12) AMARAL, Anderson Rocha; SANTOS, Marcelo Costa; http://lattes.cnpq.br/5640587707776287; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho, é apresentado um estudo de avaliação técnico-econômica da produção de bio-óleo, coque e gases, via o processo termo-catalítico de pirólise em batelada, seguido da destilação do bio-óleo para a produção de biocombustíveis. As matérias primas foram os resíduos de material base-lipídica (gordura/óleo de fritura residual das caixas de retenção de gordura do restaurante universitário da Universidade Federal do Pará – UFPA), material ligno-celulósico de sementes de açaí (Euterpe oleracea. Mart), óleo de palma e resíduo da neutralização do óleo de palma. A partir da literatura, são apresentados os rendimentos de produção do bio-óleo para cada experimento de pirólise e destilação e comparados com a literatura. Assim como, são apresentados os dados das características físico-químicas das matérias primas, do bio-óleo e da composição dos biocombustíveis produzidos (biogasolina, bioquerosenem disiel leve e diesel pesado). Os indicadores econômicos para a avaliação do projeto mais viável e pirólise seguida da destilação foram: a) o critério de payback simples, b) payback descontado, c) valor presente líquido (VPL), d) taxa interna de retorno (TIR) e índice de lucratividade (IL). A análise dos indicadores mostrou a viabilidade do material base lipídica, inviabilidade da matéria prima semente de açaí, viabilidade do óleo de palma e viabilidade do resíduo de neutralização do óleo de palma. O mínimo preço de venda do combustível (MFSP) obtido foi de 1,34 US$ / L para todos os projetos viáveis, com exceção do projeto utilizando-se o óleo de palma que foi de 1,59 US$/L. A análise de sensibilidade demonstrou que os rendimentos da pirólise e da destilação são os fatores mais importantes que afetam o MFSP
Acesso aberto (Open Access)
Estudo do processo de craqueamento térmico catalítico do sebo bovino para produção de biocombustível
(Universidade Federal do Pará, 2017-12-01) PEREIRA, Anderson Mathias; SANTOS, Marcelo Costa; http://lattes.cnpq.br/8380189608965320; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Este trabalho visa o estudo da utilização do sebo bovino como matéria-prima para a produção de biocombustível através do processo de reação de craqueamento térmico catalítico. Para o desenvolvimento deste estudo foram realizados três experimentos de craqueamento térmico catalítico em um reator de 143 litros, operando em modo descontínuo a 450 °C a pressão atmosférica, utilizando como catalisador o carbonato de sódio (Na2CO3). Dois experimentos foram realizados com o sebo bovino bruto (5 e 10 % de Na2CO3 – massa/massa) e um com o sabão de sebo bovino (5 % de Na2CO3 – massa/massa). Os produtos líquidos orgânicos obtidos das reações foram analisados através de análises físico-químicas e de composição química. Nestes produtos também foram realizadas a destilação fracionada com o intuito de obter frações de gasolina, querosene e diesel leve semelhantes ao do petróleo. Com o intuito de acompanhar as reações ao longo do tempo foram retiradas alíquotas de 10 em 10 minutos até um total de 10 amostras com o primeiro ponto coletado em 30 minutos de reação. Foram realizadas análises físico-químicas e de identificação dos compostos químicos nas amostras coletadas. Os resultados obtidos mostram uma tendência em obter rendimentos maiores em produto líquido orgânico (PLO) com o uso de catalisador em maiores quantidades com a amostra bruta. A identificação química mostrou a quantidade de hidrocarbonetos presentes (parafinas e olefinas) variando de 89,28 a 92,23 % e os oxigenados (cetonas) de 7,77 a 10,72 %. Após as destilações verificou-se uma predominância na fração referente ao diesel (235 –305°C) enquanto que as frações de gasolina e querosene foram mais baixas, esse comportamento repetiu-se em todos os experimentos. Em relação as amostras coletadas ao longo do tempo das reações é possível verificar um aumento no índice de acidez e formação de oxigenados até em 60/70 minutos indicando a ocorrência do craqueamento primário e em seguida, até o final da reação, um decréscimo nestes valores evidenciando o craqueamento secundário.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo do processo de craqueamento termocatalítico da borra de neutralização do óleo de palma para produção de biocombustível
(Universidade Federal do Pará, 2015-04-17) SANTOS, Marcelo Costa; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
As borras oriundas de refino de óleos vegetais são resíduos agroindustriais obtidos após a etapa de neutralização dos óleos vegetais, os quais constituem material de baixo valor agregado, além de ser um passivo ambiental para as agroindústrias, deste modo, vem se tornando cada vez mais atrativo o uso desses resíduos como matéria prima na geração de biocombustíveis. Este trabalho estuda o uso da borra de neutralização do óleo de palma como uma matéria prima alternativa, sob o ponto de vista, econômico e ambiental para o processo de craqueamento térmico-catalítico. Inicialmente foram realizados experimentos de craqueamento térmico e catalítico da borra de neutralização e do óleo de palma (em um único reator) e testes catalítico (no segundo reator de descarboxilação acoplado no primeiro), ambos em escala de bancada; posteriormente foram realizados experimentos de craqueamento térmico-catalitico e catalítico (somente na escala semipiloto) da borra de neutralização em escala semipiloto e piloto, utilizando diversos tipos de catalisadores (Na2CO3, CaCO3, alumina ativada, Zeólita HY, HZSM-5 e FCC). O produto líquido orgânico (PLO) obtido e as frações obtidas da destilação em escala de bancada e piloto foram caracterizados e comparados com a norma vigente. Os resultados obtidos em escala de bancada mostraram que o catalisador alumina ativada providenciou o maior rendimento em base úmida (83,70%), tendo o óleo de palma como matéria prima, no entanto, o biocombustível obtido com Na2CO3 apresentou melhor qualidade quanto às características físico-químicas. Na escala semipiloto, o maior rendimento foi o experimento térmico da borra (78,36%), seguido pelo experimento com 5% de alumina ativada (71,47%), porém o uso do Na2CO3 apresentou melhor qualidade quanto às características físico-químicas. Os experimentos na escala piloto mostraram o maior rendimento (71%) obtido com 15% de Na2CO3 na temperatura de 440 ºC. Os resultados obtidos das análises cromatográficas dos PLOs obtidos nesta escala confirmaram que o aumento no percentual de catalisador possibilitou a formação de um PLO rico em hidrocarbonetos (91,22%) contendo alifáticos, olefínicos, naftênicos e aromáticos e baixos teores de compostos oxigenados (8,78%). Enquanto a destilação do PLO do Experimento 5 possibilitou a obtenção de frações ricas em hidrocarbonetos e ausentes de compostos oxigenados.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo do processo de depolimerização de resíduos de resinas dentárias de polimetilmetacrilato (PMMA) via pirólise
(Universidade Federal do Pará, 2022-01-05) SANTOS JUNIOR, Paulo Bisi dos; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Os materiais polímeros devido à diversidade de suas propriedades, facilidade de processamento e capacidade de substituir materiais tradicionais, tornou-se indispensáveis na sociedade moderna, embora, o crescente acumulo de resíduos plásticos torna-se um problema relevante de difícil gerenciamento. Diante deste quadro, pesquisas em sustentabilidade tem investido em novas estratégias com foco no processamento e transformação dos resíduos plásticos onde o processo de pirólise apresenta-se como tecnologia promissora. Neste trabalho, as sobras de resinas dentarias reticuladas à base de PMMA foram submetidas à pirólise para recuperar o MMA (metilmetacrilato). A degradação térmica de resinas dentarias reticuladas à base de PMMA foram analisadas por TG / DTG para orientar as condições de operação. A pirólise foi realizada em um reator de 143L, a 345, 405 e 420 °C, 1,0 atm. Os produtos líquidos de reação obtidos aos 345 °C, em 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 110 minutos, foram caracterizados físico-quimicamente por densidade, viscosidade cinemática e índice de refração. A composição química dos produtos líquidos de reação obtidos a 354°C, em 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 110 minutos, a 405 °C, em 50, 70 e 130 minutos e a 420 °C, 40, 60, 80, 100, 110 e 130 minutos foram determinados por GC-MS. As experiências mostram que os rendimentos da fase líquida foram 55,50%, 48,73% e 48,20% (em peso), a 345, 405 e 420 °C, respectivamente, mostrando um comportamento sigmóide suave, diminuindo com o aumento da temperatura do processo, enquanto os da fase gás foram 31,69%, 36,60% e 40,13% (peso), respectivamente, aumentando com a temperatura. A densidade de produtos líquidos de reação, viscosidade cinemática e índice de refração obtidos em 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 110 minutos, variaram entre 0,9227 e 0,9380 g/mL, 0,566 e 0,588 mm2/s e 1,401 e 1,414 respectivamente, mostrando erros percentuais entre 0,74 e 2,36%, 7,40 e 10,86% e 0,00 e 0,92%, respectivamente, em comparação com os valores padrão de densidade, viscosidade cinemática e índice de refração do MMA(metilmetacilato) puro a 20 °C. O GC-MS identificou nos produtos líquidos da reação durante a pirólise a 345, 405 e 420°C, 1,0 atm, ésteres de ácidos carboxílicos, álcoois, cetonas e aromáticos, apresentando concentrações de MMA (metilmetacilato) entre 83,454 e 98,975% (área). Para todas as experiências cinéticas de depolimerização a 345, 405 e 420 °C, 1,0 atm, as concentrações de MMA (metilmetacilato) na fase líquida, entre 30 e 80 minutos, atingem purezas acima de 98% (área), diminuindo drasticamente com aumento do tempo de reação após 100 minutos, possibilitando depolimerizar as sobras de resinas dentais reticuladas à base de PMMA por pirólise para recuperar o MMA (metilmetacrilato).
Acesso aberto (Open Access)
Estudo do processo de produção de bio-combustíveis via pirólise de resíduos de pneus
(Universidade Federal do Pará, 2019-10-24) SANTOS, Wenderson Gomes dos; DUVOISIN JÚNIOR, Sérgio; http://lattes.cnpq.br/1737235899259374; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste estudo, o processo pirólise de pneus inservíveis foi analisado nas escalas de bancada e piloto. Na escala menor, foi avaliado a variação de temperatura, o tipo de catalisador obtido comercialmente (CaCO3, Na2CO3 e Ca(OH)2), o tipo de catalisador sintetizado/tratado a partir de rejeitos industriais (LV 1M HCl, LV 2M HCl e zeólita de caulim de enchimento) e a concentração da solução de NaOH impregnado no pneu (0,5; 1 e 2M) nos rendimentos e composições do óleo de pirolise de pneus (OPP). Na maior escala foi avaliado a evolução das propriedades físico-químicas e composicionais dos OPP’s durante o processo de craqueamento térmico (T=400°C, T=450°C e T=500°C), visando obter um produto líquido com características de combustíveis fosseis e/ou compostos de elevado valor comercial. Os resultados mostraram que os rendimentos dos OPP’s são influenciados pelo aumento da temperatura do processo, pelo tipo de catalisador e pelo tratamento químico na matéria prima. Sendo o processo à 500°C e com zeólita de caulim de enchimento como catalisador o que mais otimizou o processo quanto ao rendimento e produção de compostos alifáticos no OPP. O uso de catalisadores propiciou a redução dos compostos aromáticos e de compostos com enxofre na fração líquida. Ainda na menor escala, o comportamento dos compostos alifáticos nos processos térmicos, termocatalítico e com impregnação química da matéria prima, foi fortemente influenciado pela composição do d-limoneno nos óleos de pirólise de pneus. Os resultados da escala piloto permitiram concluir que houve variações das propriedades físico-químicas e reológicas durante o processo de craqueamento, mas tendem a se estabilizar em 65 minutos de processo, apresentando baixa acidez e a baixa viscosidade. As principais substâncias identificadas durante todo o processo foram o d-limoneno, o BTX (benzeno, tolueno e xilenos) e os cimenos. No fracionamento dos OPP’s, a fração da gasolina (C8 a C10) e do querosene (C8 a C17) são constituídas essencialmente por hidrocarbonetos, enquanto o diesel leve (C15 a C21) e diesel pesado (C17 a C23) por heteroaromáticos. Conclui-se, ainda, que os compostos com enxofre e com halogênios tendem a ser separados a partir da faixa do diesel leve.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo do processo de upgrading catalítico de vapores da pirólise de gordura residual em reator de leito fixo com catalisador carvão ativado impregnado com NAOH
(Universidade Federal do Pará, 2022-08-17) BERNAR, Lucas Pinto; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456
Este trabalho investigou a influência do tempo de reação e razão catalisador/alimentação (C/F) no upgrading catalítico de vapores de gordura residual à 400 °C e 1,0 atm nos rendimentos de produtos, propriedades físico-químicas (densidade, viscosidade e índice de acidez) e composição química do bio-óleo, em um reator de leito fixo catalítico com carvão ativado impregnado com NaOH 10 M, em escala semi piloto. Resultados mostraram que o rendimento de bio-óleo diminui com o aumento de C/F, gerando grande quantidade de gases. As análises físico-químicas e de composição mostram que o craqueamento ocorreu ao longo da cadeia carbônica dos triglicerídeos e ácidos graxos inicialmente presentes, produzindo hidrocarbonetos em fase gasosa. O catalisador de carvão ativado não foi seletivo para a desoxigenação do bio-óleo obtido, entretanto os resultados obtidos são de grande valia para entendimento e elucidação do mecanismo de craqueamento catalítico em fase vapor.
Acesso aberto (Open Access)
Evolução estrutural do hidro-carvão e cinética da decomposição da palha de milho no processamento hidrotérmico com H2O quente comprimida
(Universidade Federal do Pará, 2023-04-24) TERIBELE, Tiago; SANTOS, Marcelo Costa; http://lattes.cnpq.br/8380189608965320; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho, investigou-se de forma sistemática o efeito do tempo de reação e da razão biomassa/H2O na evolução estrutural do hidro-carvão e na cinética do processamento hidrotérmico da palha de milho com H2O quente comprimida. Os experimentos foram realizados a 250 °C, taxa de aquecimento de 2,0 °C/min, razão biomassa/H2O de 1:10, tempos de reação de 60, 120 e 240 minutos, e a 250 °C, tempo de reação de 240 minutos, taxa de aquecimento de 2,0 °C/min, e razão biomassa/H2O de 1:10, 1:15 e 1:20, usando um reator de tanque agitado em escala piloto de 5 galões. A caracterização dos hidro-carvões foi realizada por análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva de raios X, difração de raios X e análise elementar (C, N, H, S). As propriedades físico-químicas dos hidro-carvões foram analisadas em termos de matéria seca (MS), teor orgânico total (TOC) e cinzas. Os rendimentos das fases sólida e gasosa diminuem linearmente com a diminuição da razão biomassa/H2O, enquanto o rendimento da fase líquida aumenta de forma linear. Mantendo-se a razão biomassa/H2O constante, os rendimentos dos produtos de reação das fases sólidas, líquidas e gasosas variaram entre 52,97 e 35,82% (m./m.), 44,84 e 54,59% (m./m.) e 2,19 e 9,58% (m./m.), respectivamente. O rendimento dos hidro-carvões diminui exponencialmente com o tempo de reação, enquanto os rendimentos das fases líquida e gasosa aumentam exponencialmente com o aumento do tempo de reação. A análise termogravimétrica (TG/DTG) mostrou que o tempo de reação de 60 minutos não foi suficiente para carbonizar a palha de milho, mantendo-se a razão biomassa/H2O constante. Mantendo-se o tempo de reação constante, a análise termogravimétrica (TG/DTG) mostrou que o aumento da razão H2O/biomassa piora a carbonização da palha de milho. Mantendo-se a razão biomassa/H2O constante, as microscopias (MEV) mostraram que a estrutura morfológica original da palha de milho permaneceu praticamente inalterada à 60 minutos, enquanto que, ao manter-se o tempo de reação constante, as microscopias (MEV) demostram que a microestrutura da planta mantém parte de sua morfologia original, demonstrando que uma diminuição na razão biomassa/H2O piora a carbonização da palha de milho. A análise de espectroscopia de energia dispersiva de raios X nos hidro-carvões mostrou que o teor de carbono aumenta com o tempo de reação, mantendo-se a razão biomassa/H2O constante, enquanto que, mantendo-se o tempo de reação constante, o teor de carbono nos hidro-carvões diminui com o aumento da razão H2O/biomassa. A cinética de degradação da palha de milho foi correlacionada com um modelo exponencial de pseudo-primeira ordem, exibindo um erro quadrático médio (r2) de 0,996, demonstrando que a cinética de degradação da palha de milho com H2O quente comprimida, expressa como formação de hidro-carvão, pode ser descrita por um modelo cinético de decaimento exponencial.
Acesso aberto (Open Access)
Modelagem e simulação do fracionamento de óleos vegetais e do produto líquido orgânico do processo de craqueamento termocatalítico do óleo de palma em colunas multiestágios em contracorrente
(Universidade Federal do Pará, 2016-10-03) COSTA, Elinéia Castro; ARAÚJO, Marilena Emmi; http://lattes.cnpq.br/8983914018546682; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia empregando o simulador de processos comercial Aspen Hysys utilizando colunas de multiestágios em contracorrente para o fracionamento/desacidificação de óleos vegetais aplicando os processos de extração líquido-líquido, com o etanol como solvente, e de fracionamento supercrítico, com o CO2 como solvente. O óleo de palma e o óleo de oliva foram aplicados nos estudos de caso. Dados experimentais de equilíbrio dos sistemas multicomponentes publicados na literatura foram correlacionados tanto pelo modelo NRTL quanto pelo modelo RK-Aspen e os parâmetros de interação obtidos foram utilizados nas simulações. Foi aplicada a mesma metodologia para o processo de fracionamento/desacidificação do produto líquido orgânico (PLO) do craqueamento térmico catalítico do óleo de palma empregando o CO2 supercrítico como solvente. A correlação de dados de equilíbrio líquido-líquido dos diferentes sistemas mostrou que o modelo NRTL foi capaz de descrever os dados experimentais para todos os sistemas estudados com RMSD entre 0,15 a 1,72%. Para todas as razões S/F estudadas, os resultados das simulações, em coluna de 10 estágios, demonstraram que somente usando uma mistura etanol+água (12,41%) como solvente, o limite máximo aceitável para a perda de óleo neutro para o refino físico industrial (5 wt%) foi alcançado. A correlação de dados experimentais de equilíbrio a altas pressões mostrou que o modelo RK-Aspen foi capaz de descrever os dados de equilíbrio para todos os sistemas estudados com RMSD de 3.0E-05% a 0,58% para a fase líquida e de 2.0E-06% a 0,02% para a fase vapor, para cada porcentagem de ácido graxo livre na alimentação. Os desvios absolutos médios entre o processo de fracionamento supercrítico simulado com 10 estágios empregando a mistura modelo óleo de oliva e os resultados experimentais de fracionamento supercrítico de óleo de oliva em coluna piloto a 313K, S/F=20, diferentes pressões e diferentes porcentagens de ácido graxo livre na alimentação, foram de 2,25% para o rendimento da corrente de rafinado e 0,15% para a concentração de ácido graxo na corrente de rafinado.
Acesso aberto (Open Access)
Obtenção de extratos da polpa de açaí (Euterpe oleracea) por extração supercrítica: isotermas de rendimento global, atividade alelopática dos extratos, enriquecimento de antocianinas e compostos fenólicos
(Universidade Federal do Pará, 2016-10-04) BATISTA, Camila de Cássia Rodrigues; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065; CARVALHO JÚNIOR, Raul Nunes de; http://lattes.cnpq.br/5544305606838748
O açaí (Euterpe oleracea) é um dos alimentos funcionais mais populares da Amazônia, amplamente consumido pelo Brasil e tornou-se conhecido em outros países, em especial, devido aos muitos benefícios que possui para uma vasta utilização no crescente mercado de nutracêuticos. Extratos derivados do açaí apresentam uma série de componentes com propriedades antioxidantes, vasodilatadoras, anti-inflamatórias e energéticas. Dentre as tecnologias apropriadas nos processos de extração, a tecnologia supercrítica tem se tornado vantajosa em obter extratos com maior qualidade, agregando valores aos produtos e subprodutos do processo. Diante disto, este trabalho apresenta como objetivo um estudo do processo de extração supercrítica da polpa de açaí para obtenção de extratos ricos em compostos bioativos. Uma avaliação das variáveis do processo de extração supercrítica com CO2 (temperatura, pressão e densidade de solvente) da polpa do açaí mostrou as condições que maximizam a quantidade de extratos (fração lipídica) obtidos, assim como possibilitam a concentração de antocianinas na polpa de açaí desengordurada para posterior extração supercrítica destes compostos. Os extratos obtidos da extração com CO2 foram avaliados quanto a composição em ácidos graxos e atividade alelopática. As isotermas de rendimento global mostraram que a quantidade máxima de extrato obtida no processo foi na condição de 70°C/490 bar seguido da condição de 50°C/350 bar.
Acesso aberto (Open Access)
Produção de biocombustíveis um craqueamento termo-catalítico de gordura residual com lama vermelha ativada quimicamente como catalizador
(Universidade Federal do Pará, 2019-12-04) OLIVEIRA, Romero Moreira de; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/4688021995450878
Neste trabalho se realizou estudo da obtenção de biocombustíveis pelo processo de craqueamento termocatalítico em escala piloto, da gordura residual proveniente das caixas de gordura do restaurante universitário da Universidade Federal do Pará (RU-UFPA), empregando como catalisador a lama vermelha ativada. A gordura residual utilizada nos experimentos foi tratada por operações de peneiramento, decantação, desidratação e armazenamento, para posteriormente ser introduzida no reator de craqueamento. A lama vermelha foi submetida a um pré-tratamento de desidratação em uma estufa a 100°C durante 24 horas, depois sujeita a um tratamento químico com solução de ácido clorídrico (HCl) nas concentrações 0,5M, 1M e 2M. Posteriormente foi realizada a calcinação deste material a 1000°C durante 2 horas, para assim ser aplicada como catalisador nas proporções 5%, 10% e 15% m/m. O processo de craqueamento foi realizado a temperatura fixa de 550°C, e o PLO gerado foi coletado por tempo de reação aos 20, 40, 60 e 80 minutos, estes então foram caracterizados e submetidos à destilação fracionada. A destilação foi realizada em uma coluna Vigreux com 12 estágios, e as frações condensadas foram coletadas de acordo com as faixas de destilação da gasolina (45ºC-175ºC), querosene (175ºC-235ºC), diesel leve (235°C-305ºC) e diesel pesado (>305°C), para finalmente serem caracterizadas. O maior rendimento (PLO + gás) com 90%, foi obtido no experimento 5, o qual foi executado com 15% m/m catalisador tratado a 1M de HCl, apresentando também os biocombustíveis com melhores características físico-químicas como o índice de acidez da gasolina no ponto 4 (9,4 mg KOH/g), e composicionais com máxima de 92,91% de hidrocarbonetos totais para o querosene.
Acesso aberto (Open Access)
Produção de biocombustíveis via craqueamento térmico-catalítico de resíduos sólidos de caixas de gordura com carbonato de sódio e lama vermelha ativada termicamente
(Universidade Federal do Pará, 2015-04) ALMEIDA, Hélio da Silva; MENDONÇA, Neyson Martins; http://lattes.cnpq.br/7534816053779593; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Este trabalho teve o objetivo precípuo de estudar a obtenção de biocombustíveis a partir do processo de Craqueamento Térmico-Catalítico em escala piloto, a partir da gordura residual removida das caixas de gordura do restaurante universitário da Universidade Federal do Pará (RU-UFPA). A gordura residual foi coletada e tratada por peneiramento, desidratação e decantação, e introduzida na unidade piloto de craqueamento. Foram utilizados como catalisadores o carbonato de sódio e a lama vermelha ativada termicamente a 1000C°, material rejeito da produção de alumina da empresa Hydro-Alunorte, que também se trata de um passivo ambiental. Após o craqueamento, o Produto Líquido Orgânico obtido foi caracterizado e destilado em escalas de laboratório e piloto, obtendo-se bicombustíveis na faixa do bioquerosene, biogasolina, diesel leve e pesado. Adicionalmente, investigou-se o consumo de água potável do referido restaurante e a geração de esgoto, determinando-se o per capita de consumo de água, o coeficiente de retorno de esgoto, a carga poluidora e o equivalente populacional. O maior rendimento em PLO, em torno de 82 %, foi obtido com 15% de catalisador carbonato de sódio. O índice de acidez do PLO (14,97 mg KOH/g) apresentou um valor considerado baixo e bastante satisfatório quando comparado a valores obtidos na literatura. Os resultados cromatográficos do experimento com 10% de carbonato de sódio apresentaram elevado teor de hidrocarbonetos PLO (78,98%), querosene verde (92,64% de hidrocarbonetos) e diesel leve (90,21% de hidrocarbonetos). Os resultados obtidos denotam viabilidade na produção dos biocombustíveis, a partir da gordura residual tratada das caixas de gordura.
Acesso aberto (Open Access)
Produção, fracionamento e desacidificação de biocombustíveis obtidos via craqueamento térmico catalítico de óleos vegetais
(Universidade Federal do Pará, 2015-04) MANCIO, Andréia de Andrade; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho, investigou-se as seguintes etapas: (1) etapa de produção dos biocombustíveis via craqueamento térmico catalítico; (2) etapa de fracionamento dos biocombustíveis e (3) etapa de tratamento dos biocombustíveis através da aplicação da extração líquido-líquido e da adsorção como alternativas a desacidificação dos biocombustíveis. Os resultados da etapa de produção de biocombustíveis mostram que a conversão variou de 86 a 97%. O rendimento em PLO aumentou de 41 a 76% e as propriedades físico-químicas como o NAT, diminuíram com o aumento da porcentagem de catalisador. Os resultados de GC-MS mostram que o aumento da porcentagem de catalisador promove um aumento no teor de hidrocarbonetos e diminuição de compostos oxigenados no PLO. As olefinas foram as principais classes de hidrocarbonetos presentes no PLO. O fracionamento do PLO mostrou que a principal fração destilada é a fração de diesel pesado seguida do diesel leve, atingindo rendimento máximo de 36,37 e 30,51%, respectivamente. Em relação à etapa de desacidificação por extração líquido-líquido, os resultados mostram que o aumento da concentração de água no solvente provoca uma diminuição na razão de partição do ácido. O álcool metílico foi o único solvente que apresentou aumento na sua capacidade de remoção de AGL com o aumento da temperatura. Em relação à desacidificação das frações destiladas por adsorção, os resultados indicam que as lamas vermelhas ativadas quimicamente com 0,25, 1 e 2 M HCl apresentam alto potencial para aplicações nos processos adsortivos de AGL, uma vez que o qt destes adsorventes foi superior a 2000 mg/g.
Acesso aberto (Open Access)
Simulação do processo de desacidificação de misturas de hidrocarbonetos, em colunas de absorção em contracorrente, usando co2 supercrítico como solvente no simulador aspen hysys
(Universidade Federal do Pará, 2022-08-11) SANTOS JUNIOR, Manoel Raimundo dos; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065; COSTA, Elineia Castro; http://lattes.cnpq.br/9685402675283869
Neste trabalho, foi sistematicamente investigado a desacidificação do produto líquido orgânico (PLO) obtido via craqueamento térmico catalítico do óleo de palma a 450 C, 1,0 atmosfera, com 10% (m/m.) de Na2CO3 como catalisador, em colunas de absorção multiestágio em modo contracorrente com dióxido de carbono supercrítico (SC-CO2) como solvente, aplicando o simulador de processos químicos Aspen HYSYS®. Em um estudo anterior, a base de dados termodinâmica e a modelagem das equações de estado necessárias para simular a desacidificação do PLO foram apresentadas [Molecules 2021, 26, 4382. https://doi.org/10.3390/molecules26144382 ]. Este trabalho propõem um novo fluxograma, composto por 03 colunas de absorção, 10 válvulas de expansão, 10 tambores flash, 08 trocadores de calor, 01 bomba de alta pressão e 02 make-up de CO2, visando melhorar a desacidificação do PLO. A simulação foi realizada a 333 K, 140 bar e (S/F) = 17; 350K, 140 bar e (S/F) = 38; 333 K, 140 bar e (S/F) = 25. A simulação mostrou que 81,49% do PLO pode ser recuperado e as concentrações de hidrocarbonetos nos extratos nas colunas de absorção 01 e 02 foram 96,95% e 92,78% (m/m.) em base livre de solvente, enquanto a corrente de fundo da coluna de absorção 03 foi enriquecida em compostos oxigenados com concentrações de até 32,66% (m/m.) em base livre de solvente, mostrando que o CO2-SC foi capaz de desacidificar os produtos líquidos orgânicos, obtendo frações com menor teor de olefinas. As melhores condições de desacidificação foram obtidas a 333 K, 140 bar e (S/F) = 17.