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Decomposição catalítica do glicerol em fase vapor usando a perovskita cecuxni1-xo3 (x=0;0.25) como precursor catalítico
(Universidade Federal do Pará, 2017-03-09) ESTRADA, Marcial Antonio Fuentes; FRANÇA, Luiz Ferreira de; http://lattes.cnpq.br/6545345391702172; RIBEIRO, Nielson Fernando da Paixão; http://lattes.cnpq.br/0755443458423442
A utilização dos combustíveis fósseis como fonte principal de energia tem levado à geração de inúmeros problemas ambientais e econômicos, criando a necessidade de diversificação da matriz energética. No Brasil país com vasta extensão territorial e agroindústria bem estabelecida destaca-se a produção de biocombustíveis, tais como: etanol e biodiesel. Particularmente, a produção de biodiesel com os crescentes incentivos governamentais tem sua produção aumentada exponencialmente a cada ano, colocando o Brasil em destaque no cenário mundial de biocombustíveis. No processo de transesterificação de óleos vegetais com um álcool primário, além do biodiesel, é gerada a glicerina bruta numa proporção de 10% a 11% em volume. O biorrefino da glicerina oriunda da fabricação do biodiesel torna a produção do biodiesel economicamente mais viável, levando a formação de diferentes produtos, com elevado valor agregado. Por esse motivo, o presente trabalho tem como principal objetivo a valorização da cadeia de produção do biodiesel pela transformação do glicerol em produtos de maior valor através reação de decomposição catalítica utilizando perovskitas do tipo CeNi1-xCuxO3 (x=0 e 0,25) como catalisadores. Os resultados obtidos mostraram que a utilização de altas temperatura (500 oC) favorece a produção de gás de síntese com relação H2/CO próximo de 1. Isto ocorre pelo forte craqueamento da molécula do glicerol, visto que a temperaturas inferiores há tendência a formação de produtos líquidos oxigenados favorecidos pelas reações de desidratação e o moderado craqueamento do glicerol. A 410 °C e atmosfera reacional inerte, hidroxiacetona (acetol) foi o produto majoritário apresentando seletividade na faixa de 22-28% dependendo do catalisador utilizado. O efeito da adição de hidrogênio na carga reacional foi investigado e sua inserção promoveu a hidrogenação da hidroxiacetona, levando ao aumento da seletividade para o 1,2-propanodiol cuja seletividade variou na faixa de 4-9%, dependendo do catalisador.
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Estudo da aplicação da lama vermelha como catalisador na reação de craqueamento térmico catalítico de resíduos de caixas de gordura
(Universidade Federal do Pará, 2015-07-02) EID, Janaina Guedes; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
O presente trabalho teve o intuito de avaliar a utilização da gordura residual retirada de caixas retentoras de gordura como uma matéria-prima alternativa no processo de produção de biocombustíveis. O processo de craqueamento térmico catalítico da gordura residual foi realizado nas escalas de bancada e piloto utilizando a Lama vermelha (LV) calcinada a 1000°C como catalisador em diferentes concentrações (5%, 10% e 15%). Os produtos líquidos orgânicos (PLO’s) obtidos nos experimentos de craqueamento foram destilados em uma Unidade de Bancada, onde ocorreu a produção de frações de hidrocarbonetos nas faixas do diesel verde leve e diesel verde pesado. Desta forma, os PLO´s e as frações foram caracterizados através da realização de análises físico-químicas e composicional, onde os resultados obtidos acabaram sendo comparados de acordo com as especificações estabelecidas pela norma da ANP N° 65 para óleo diesel S10. O PLO produzido na unidade de bancada e piloto de craqueamento utilizando o teor de 5% de catalisador (LV calcinada a 1000°C) quando comparado com os experimentos que utilizaram concentrações de 10% e 15% de LV, mostrou os melhores resultados para o índice de acidez, viscosidade cinemática e densidade, ratificando que esse experimento apresentou um dos melhores rendimentos do processo e resultados significativos no que tange as análises físico-químicas e de composição. Os processos de destilação dos PLO’s realizado na Unidade de Destilação em Escala de Bancada apresentaram bons rendimentos para as frações de hidrocarbonetos na faixa do diesel verde pesado. As frações de diesel verde pesado obtidas após a destilação do PLO produzido com o teor de 5% de catalisador apresentaram rendimento significativo e os melhores resultados físico-químicos entre todas as frações obtidas neste estudo, principalmente no que tange ao índice de acidez. Foi comprovado através das análises de Infravermelho, Ressonância Magnética Nuclear e Cromatografia gasosa acoplado a um espectrômetro de massa a presença de hidrocarbonetos na composição dos produtos líquidos orgânicos.
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Estudo da obtenção de biocombustíveis a partir da rota tecnológica de craqueamento utilizando carbonato de sódio e lama vermelha como catalisadores
(Universidade Federal do Pará, 2013-12-26) OLIVEIRA, Romero Moreira de; MOTA, Silvio Alex Pereira da; http://lattes.cnpq.br/2688995977218366; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho foi estudado o processo de destilação do produto líquido orgânico, obtido no craqueamento catalítico do óleo de palma (Elaeis guineensis, Jacq) bruto em escala piloto, empregando os catalisadores carbonato de sódio (Na2CO3) e a lama vermelha, variando o percentual de catalisador em 10% m/m e 15% m/m em relação à matéria prima utilizada, sendo fixada uma temperatura operacional de 450ºC, visando obter frações de biocombustíveis (bio-gasolina, bio-querosene e bio-óleo) semelhantes aos combustíveis derivados do petróleo. Os catalisadores foram submetidos a um pré-tratamento de desidratação durante 2 horas em uma estufa à 300ºC, posteriormente foram realizadas as análises de DRX, IR e TG. Quanto à matéria prima, foram realizadas análises físico-químicas, visando à caracterização do óleo de palma. Os produtos líquidos orgânicos (PLOs) obtidos foram submetidos a operações unitárias de separação, decantação e filtração simples em escala de bancada, para posteriormente serem realizadas análises físico-químicas e composicionais. Os PLOs foram destilados em uma coluna Vigreux de seis (06) estágios, e as frações condensadas foram coletadas de acordo com as faixas de destilação da gasolina (60ºC - 190ºC), querosene (190ºC - 235ºC) e diesel (235°C - 370ºC), para posteriormente serem caracterizadas. Verificou-se uma melhor eficiência para o catalisador carbonato de sódio a 15% m/m quanto a redução do índice de acidez, cerca de 1,7 mgKOH/g, assim como uma conversão mássica de 97% do óleo em PLO, notou-se também que, ao aumentar a quantidade de catalisador, isto favoreceu a obtenção de um produto final com uma melhor qualidade. A lama vermelha por outro lado, apresentou rendimentos de até 64% m/m e produtos com baixa acidez cerca de 62,90 mgKOH/g, comparando este resultado com dados encontrados na literatura. A partir dos resultados finais, verificou-se a eficiência dos catalisadores, no qual o catalisador carbonato de sódio forneceu produtos com baixa acidez e com boas características para uso como combustível.
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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
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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.
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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.
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Estudo do processo de craqueamento termocatalítico do óleo de palma (Elaeis guineensis) com lama vermelha calcinada e alumina ativada em reatores de bancada e batelada
(Universidade Federal do Pará, 2015-05-29) LOURENÇO, Rafael Martins; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
No presente trabalho, visou-se estudar o processo de craqueamento termocatalítico do óleo de palma para a produção de biocombustíveis. No desenvolvimento desse estudo foram realizados craqueamentos nas Escalas de Bancada e Semipiloto. Inicialmente, foram realizados testes de craqueamento com catalisadores básicos (Lama Vermelha; Lama Vermelha Calcinada a 550ºC; Lama Vermelha Calcinada a 800ºC; Lama Vermelha Calcinada a 1000ºC; Alumina Ativada (AA) com solução de NaOH a 20% e Alumina Ativada (AA) com solução de NaOH a 30%) e ácido (Alumina não ativada) na Escala de Bancada utilizando como matéria-prima o óleo de palma. Antes dos catalisadores mencionados serem utilizados nos craqueamentos termocatalíticos, eles foram submetidos às seguintes análises: Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR); Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV); Difração de Raios-X (DRX) e B.E.T com o intuito de caracterizá-los. Os resultados obtidos na Escala de Bancada mostraram que os Produtos Craqueados Brutos (PCB’s) conseguidos nos craqueamentos termocatalíticos do óleo, utilizando como catalisadores 15% de Lama Vermelha Calcinada a 800 ºC e 15% de AA com solução de NaOH a 20%, tiveram uma redução significativa nos seus Índices de Acidez (IA’s) quando comparados com os IA’s dos craqueamentos térmico e termocatalíticos realizados com os outros catalisadores. Na Escala Semipiloto foram desenvolvidos os craqueamentos termocatalíticos com os melhores resultados obtidos, na Escala de Bancada, entre as Lamas Vermelhas Calcinadas ou não em diferentes concentrações (15% de Lama Vermelha Calcinada a 800 ºC) e entre as Aluminas Ativadas ou não em concentrações diversas (15% de AA com solução de NaOH a 20%) em relação aos IA’s, além do craqueamento térmico que também foi reproduzido nessa escala. Parte dos produtos obtidos na Escala Semipiloto foi submetida à destilação em Escala de Bancada visando obter frações correspondentes às faixas: da gasolina, do querosene, do diesel leve e do diesel pesado. A análise de RMN de 13C, realizada sobre os dieseis dos craqueamentos térmico e termocatalítico com 15% de Lama Vermelha Calcinada a 800 ºC comprovou que eles são formados basicamente por ácidos graxos de cadeias longas. Além disso, os GC-MS realizados na faixa de corte da gasolina (40ºC-175ºC) comprovaram que as três gasolinas analisadas apresentaram a formação de hidrocarbonetos parafínicos, olefínicos e naftênicos.
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Estudo do processo de pirólise de caroços de açaí Í (Euterpe oleracea Mart.) em escala piloto para produção de biocombustíveis
(Universidade Federal do Pará, 2022-06-27) BAIA, Ana Cláudia Fonseca; SANTOS, Marcelo Costa; http://lattes.cnpq.br/8380189608965320; HTTPS://ORCID.ORG/0000-0002-2352-2050; CARVALHO JÚNIOR, Raul Nunes de; http://lattes.cnpq.br/5544305606838748; https://orcid.org/0000-0002-4433-6580
O objetivo deste trabalho foi estudar o processo de produção do bio-óleo, através da pirólise do caroço de açaí in natura em escala piloto, atentando-se para o rendimento dos produtos obtidos nas temperaturas de 350°C, 400°C e 450ºC à 1 atm. Além estudar os resultados obtidos via cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (GC-MS) dos bio-óleos produzidos. Para o procedimento experimental foi utilizado como matéria prima os caroços do açaí, um resíduo obtido após o processo de despolpamento do fruto. Esse material passou por etapas de secagem, cominuição e peneiramento para a retirada de resíduos indesejáveis para o processo. Esse material foi caracterizado por meio da determinação do teor de umidade, teor de voláteis, teor de cinzas, teor de carbono fixo e poder calorifico superior. Depois do processo de caraterização os caroços foram submetidos ao processo de pirólise e, depois dos processos de separação devidos, o bio-óleo obtido foi submetido a teste para a determinação do seu índice de acidez, densidade absoluta, índice de refração e viscosidade dinâmica. Após essa etapa o bio-óleo foi submetido a análise no cromatógrafo gasoso acoplado ao espectrômetro de massa. O teor de umidade encontrado nos caroços de açaí foi de aproximadamente 40% e o rendimento da etapa de pré-tratamento desses caroços foi de 46,84%. Na caracterização física das sementes os resultados encontrados mostraram-se dentro dos já existentes nas literaturas apresentando propriedades interessantes para o uso no processo de pirólise. Com o aumento da temperatura houve o favorecimento da produção do Bio-óleo e do biogás, já para a biocarvão houve a diminuição na sua massa produzida. As análises físico-químicas aplicadas ao Bio-óleo produzido mostraram-se dentro dos valores que estão disponíveis nas literaturas para este mesmo tipo de material, contudo ainda está fora dos padrões que a Agência Nacional de Petróleo estabelece para o diesel verde. O aumento da temperatura reduziu a acidez do bio-óleo e aumentou a viscosidade e a densidade. Com isso, teve-se uma redução 92,87 (Exp.1) para 70,26 (mg de NaOH/g de amostra) (Exp.3) e a menor viscosidade cinemática obtida de 77,62 mm²/s para o processo de pirólise com a temperatura programada até 350°C. A análise cromatográfica mostrou que o composto com maior percentual de área de picos foi o fenol, onde o tempo de retenção médio foi de 8.466 min-1 independente da temperatura programada. O Exp.2 foi o qual apresentou o maior rendimento em termos de hidrocarbonetos aromáticos e o menor rendimento para fenóis, mostrando que não há um comportamento linear com a mudança de temperatura.
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Processo de Transformação termoquímica dos cachos sem frutos de dendê (Elaeis guineensis, Jacq)
(Universidade Federal do Pará, 2016-05-12) RABELO, Rafael Farias; FRANÇA, Luiz Ferreira de; http://lattes.cnpq.br/6545345391702172
O processamento térmico de biomassa é uma operação importante para agregar valor aos resíduos gerados pelas indústrias de dendê. O objetivo deste trabalho foi acompanhar a influência da temperatura (400, 500, 600 e 700°C) e do tamanho das partículas no processamento térmico de cachos sem frutos (CSF) de palma. Utilizouse um equipamento para processamento térmico contendo um reator de 4,4x10-4 m3, com possibilidade de recuperação de produtos sólidos e líquidos. As matérias primas utilizadas eram constituídas de frações do CSF com granulometrias variadas (amostra inteira (sem peneiramento), fração grossa (retida em peneira de 28 mesh), fração média (retida em peneira de 60 mesh) e fração fina (retida no fundo da peneira)), que foram devidamente caracterizadas através de análise imediata, composição lignocelulosica, termogravimetrica e poder calorifico superior. Nos produtos sólidos foi feita a análise imediata e poder calorifico superior e nos produtos líquidos foram realizadas as medidas de poder calorifico superior, densidade, viscosidade cinemática e pH. O rendimento máximo de sólido ocorreu a 400ºC, o de produto gasoso a 700oC e o de líquido apresentou valores equivalentes nas temperaturas de 400, 500 e 600°C. As matérias-primas utilizadas apresentaram em sua composição lignocelulósica valores que variaram de 45 a 53% de celulose, 17 a 23% de hemicelulose e 30 a 40% de lignina. A análise termogravimétrica mostrou maiores porcentagens de degradação na temperatura de 300°C, indicando maior perda de massa relativa à celulose. Produto sólido apresentou maiores teores de carbono fixo e menores teores de voláteis a 600 e 700°C, apresentou também ganhos significativos quanto ao poder calorifico, de 40,57 a 55,04% para amostra inteira, de 56,74 a 70,12% para fração grossa, de 44,22 a 54,25% para fração média e de 32,77 a 45,52% para fração fina. Produto líquido também apresentou ganhos significativos quanto ao poder calorifico, de 56,48 a 68,59% para amostra inteira, de 71,69 a 85,00% para fração grossa, de 54,76 a 66,28% para fração média e de 46,42 a 63,31% para fração fina. Valores de densidade, viscosidade cinemática e pH diminuíram com a redução granulométrica de CSF.
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Produção de biocombustíveis em diferentes escalas via craqueamento térmico catalítico de resíduos de caixa de gordura com catalisador Na2CO3
(Universidade Federal do Pará, 2015-07-03) CORRÊA, Onésimo Amorim; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
O presente trabalho apresenta a gordura residual retirada de caixas retentoras de gordura como uma matéria-prima potencial e alternativa para produção de combustíveis renováveis. A gordura residual foi utilizada como carga em experimentos de craqueamento térmico catalítico em Unidades de Bancada, Semi-Piloto e Piloto. Diferentes teores de carbonato de sódio (5%, 10% e 15%) foram utilizados como catalisador nos experimentos de craqueamneto térmico catalítico. Os produtos líquidos orgânicos (PLO’s) obtidos nos experimentos de craqueamento foram destilados em unidades de destilação em escala de bancada e piloto. Os processos de destilação resultaram na obtenção de frações de hidrocarbonetos nas faixas do querosene, diesel leve e pesado. Os PLO’s juntamente com as frações de diesel verde leve e pesado foram caracterizados de acordo com as especificações estabelecidas pela norma da ANP Nº 65 para óleo diesel S10. As frações de querosene verde foram caracterizadas de acordo com as especificações estabelecidas pela norma da ANP Nº 37 para querosene derivado do petróleo. Os resultados mostraram que os PLO’s apresentaram baixos valores para o índice de acidez, além disso, foi confirmado que a utilização de diferentes percentuais do catalisador carbonato de sódio nas três escalas de produção contribuiu para a obtenção de resultados promissores quanto ao rendimento e as características físico-químicas e composicionais, indicando a eficiência deste catalisador básico. Os resultados também mostraram que as frações de querosene verde, diesel verde leve e pesado apresentaram baixos teores de ácidos graxos livres, rendimentos significativos e características físico-químicas consonantes com as suas respectivas normas. Os experimentos que utilizaram o percentual de 10% de carbonato de sódio como catalisador apresentaram os maiores rendimentos, os menores índices de acidez e os melhores resultados das caracterizações físico-químicas e composicionais entre todos os testes feitos neste estudo. O PLO produzido utilizando o teor de 10% de carbonato de sódio apresentou um total de 78,98% de hidrocarbonetos em sua composição, enquanto o querosene verde obtido após a destilação deste mesmo PLO apresentou um total de 92,64% de hidrocarbonetos em sua composição, estes resultados foram ratificados através de análises como: FT-IR, RMN e GC-MS.
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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)
Propriedades Térmicas do (Bio)Butanol e a Fotocatálise do Grafeno com Trifenilamina Dopado com Metais para Geração de H2
(Universidade Federal do Pará, 2019-01-10) MARTINS, Marcelo Gonçalves; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699
Neste estudo inestigou-se teoricamente as propriedades ópticas e as estruturas eletrônicas da G-TPA dopada com metais de transição, utilizando água como solvente, a fim de avaliar a eficiência na produção de hidrogênio fotocatalítico, para isso, utilizou-se a DFT, aplicada no software Gaussian 09W, utilizando-se o funcional B3LYP para todas as estruturas, e a base 6-31g(d) para os átomos H, C e N, e a base LANL2DZ, aplicando o método de potenciais efetivos do núcleo, para os metais de transição (Ni, Pt, Pd, Fe, Os). Através da DOS de cada estrutura observou-se um aumento de estados acessíveis na camada de valência, além da diminuição do gap para todas as dopagens e para a estrutura com dois e três radicais da Trifenilamina. Através do espectro de absorção UV-vis, observa-se que houve uma melhora de absorção na faixa de 490 nm até 615 nm. Outra análise realizada, no sentido de geração de energia, foi avaliação do potencial termodinâmico das propriedades do butanol, como combustível complementar ou substituto dos combustíveis convencionais. Para isso, utilizou-se novamente o software Gaussian09W aliada ao DFT, porém combinado aos funcionais, híbrido B3LYP com o conjunto de bases 6-311++G(d,p) e 6-31+G(d), G3 e G4, além dos compostos CBS/QB3. Realizou-se as simulações e encontrou-se as propriedades termodinâmicas, tais como: o calor específico molar a pressão constante, a entalpia de formação e a entropia. Todas as propriedades foram obtidas entre as temperaturas 100K - 1500K e pressão constante de 1atm, além disso foram obtida as entalpias de combustão dos isômeros do butanol, ainda foram propostas várias misturas ternárias onde foi possível comparar as variações de entalpia entre os combustíveis: gasolina, etanol e n-butanol.
Acesso aberto (Open Access)
Propriedades termodinâmicas: querosene, bioquerosene, aditivos e mecanismos de detecção de explosivos
(Universidade Federal do Pará, 2018-11-23) MORAES, Edimilson dos Santos; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699
Neste trabalho realizamos a caracterização dos potenciais termodinâmicos, obtendo predições baseadas na Teoria do Funcional de Densidade e na termodinâmica estatística, através do modelo do ensemble canônico. O estudo comparou dois métodos teóricos, o B3lyp/6-311 ++ g (d, p) e o método semi-empírico PM3, com os valores experimentais da propriedade termodinâmica do CP, com o objetivo de validar o método com melhor precisão. Todas as simulações foram realizadas conformação dos mínimos globais e otimizações das moléculas em equilíbrio térmico e para uma faixa de temperatura de 0,5 - 1500 K. Analisaremos as propriedades térmicas, tais como, energia, entalpia, energia livre de Gibbs, entropia, capacidade de calor a pressão constante em relação à temperatura. Na entalpia de combustão foram usados os seguintes métodos: B3lyp/6-311 ++ g(d, p), B3lyp/6-31 + g(d), CBS-QB3, G3, G4 e a média G3/G4, obtendo resultados que mostram uma boa concordância com os valores experimentais, e verificando qual dos métodos melhor prediz as propriedades termodinâmicas para reações de combustão do querosene e bioquerosene. Foi também realizada uma análise teórica em Teoria Funcional da Densidade (DFT) para calcular as propriedades termodinâmicas de três moléculas de aditivos. Simulamos uma composição do JP-8 com a misturas dos três aditivos juntos e separados, a fim de observar sua eficiência em relação a outros métodos existentes. Em seguida, foram realizadas as previsões das propriedades termodinâmicas da gasolina com aditivos nas condições já descritas. Estas quantidades calculadas incluíram gasolina padrão misturada com os seguintes aditivos oxigenados: éter metil tert-butílico, éter etil tert-butílico, éter di-isopropílico, etanol e metanol. Podemos estimar algumas propriedades relevantes do combustível na etapa de injeção e combustão, mostrando uma concordância substancial com os dados experimentais, apresentando erros relativos inferiores a 2%, estabelecendo assim um excelente método para calcular e predizer as propriedades termodinâmicas das reações de combustão para a gasolina com aditivos. Na última etapa deste trabalho apresentamos uma teoria de um dispositivo de sensor simulado, utilizado para identificar moléculas de explosivos, que é de extremo interesse para a área de segurança pública, na luta contra o terrorismo. Para isso, um nanotubo de carbono (CNT) tipo armchair foi modelado sob a ação de um campo elétrico externo, longitudinal e uniforme, fazendo com que as moléculas dos explosivos, 2, 4 e 6 trinitrotoluenos, triperóxido de triacetina, hexógeno, diamina de triperóxido de hexametileno, octógeno e tetranitrato de pentaeritritol, girem em torno do Tronco de Nanotubo de Carbono (CNT), comportandose como um sensor em função da temperatura e do raio de giro das moléculas. Desta forma, estudamos as propriedades físico-químicas das interações das moléculas com o CNT.
Acesso aberto (Open Access)
Teoria do funcional de densidade aplicada a reatividade química de combustíveis e biocombustíveis na fase gasosa: gasolina, etanol e gasolina-etanol
(Universidade Federal do Pará, 2015-03-10) GOMES NETO, Abel Ferreira; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Nós realizamos um estudo teórico utilizando a Teoria do Funcional de Densidade, com o funcional B3LYP e o conjunto de base 6-311++g(d,p) para calcular propriedades termodinâmicas dos seguintes combustíveis e biocombustíveis: gasolina, etanol e a mistura gasolina-etanol, todos em fase gasosa. As simulações foram efetuadas através dos softwares Gaussian 09W e Hyperchem 7.5 e permitiram a obtenção de propriedades dos combustíveis, as quais, foram calculadas a partir da média ponderada das propriedades de cada um de seus componentes majoritários, considerando as frações mássicas dos componentes de dois tipos de gasolina, um tipo Padrão e outro comercial Regular. As simulações foram realizadas para várias temperaturas na faixa de 0,5K - 1500K e sob a pressão de 1atm, utilizando o Modelo do Contínuo Polarizável para simular sistemas solvatados de cada componente. Foram realizadas simulações de análise conformacional, otimização de geometria molecular e cálculos de frequências Raman e Infravermelho, onde foi possível obter resultados às grandezas físicas associadas à reatividade química e ao poder calorífico dos combustíveis durante a etapa de injeção na câmara de combustão. Também foi possível comprovar e quantificar algumas características importantes dos combustíveis, como por exemplo, o alto potencial antidetonação que o etanol apresenta quando comparado à gasolina, bem como a influência causada pelo etanol quando misturado à gasolina. Estas comparações foram feitas a partir do estudo dos potenciais termodinâmicos (energia interna, entalpia e energia livre de Gibbs) obtidos durante as simulações. Além destas propriedades foram calculas a taxa de variação da energia livre de Gibbs em relação à temperatura, o calor específico a pressão constante e a entropia dos componentes majoritários. Esta metodologia foi reproduzida utilizando os métodos computacionais semi-empíricos PM3 e PM6, com a finalidade de comparar sua precisão e o custo computacional dos mesmos no estudo de combustíveis, aos resultados obtidos a partir do funcional B3LYP. Verificamos que os métodos semi-empiricos apresentam precisão tão boa quanto o funcional B3LYP nos cálculos de propriedades termodinâmicas dos componentes majoritários, porém com um custo computacional significativamente menor, possibilitando que este trabalho se apresente como uma metodologia bastante eficaz para a caracterização termodinâmica de combustíveis e biocombustíveis na fase gasosa quando os mesmos são injetados na câmara de combustão.