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Caracterização e proposta de tratamento de lixiviados de resíduos de madeira
(Universidade Federal do Pará, 2012-09-24) ALMEIDA JÚNIOR, Walter Figueiredo de; SILVA, Denilson Luz da; http://lattes.cnpq.br/4241759369873376
O presente consiste no estudo de caracterização e proposta de tratamento de lixiviados de resíduos de madeira produzidos em laboratório. Lixiviados de madeira ou chorumes de madeira são originados quando resíduos de madeira, decorrente do processo de transformação, são dispostos de forma inadequada, no ambiente, possibilitando a interação destes com água, geralmente de precipitações climáticas, o que resulta na geração de líquido de cor escura que pode conter uma série de substâncias com potencial impacto negativo sobre os ambientes aquáticos. O efluente estudado foi gerado em laboratório por meio de dois experimentos distintos. No Experimento A, em frascos de polietileno, foram misturadas água e pó-de-serra, na proporção 9:1, permanecendo em contato, em sistema aberto e temperatura ambiente, por 90 dias. Nos tempos de 0, 1, 5, 10, 20, 30, 45, 60, 75, 80 e 90 dias, a solução foi filtrada e levada ao laboratório para análise. No Experimento B, armazenou-se em um recipiente plástico aproximadamente 5 Kg de resíduos de madeira, onde na parte inferior foi adaptado um dreno para coleta de efluente. Este sistema ficou exposto ao sol e a precipitações climáticas, de tal forma a simular as condições reais de geração de lixiviados de uma pilha de resíduos de madeira em caso real. Em ambos experimentos (A e B) observou-se a geração de um líquido de cor âmbar claro a negro, com odor forte característico, levemente ácido @H 5,53 — 6,97), alta demanda de oxigênio (DBO 17 — 310 mg.L-1; DQO 857 — 3.161 mg.L-1 e OD 0,63 — 5,56 mg.L-1), altas cargas de matéria orgânica (CT 170,93 — 425,19 mg.L-1, COT 167,66 — 415,66 mg.L-1 e CIT 2,22 — 34,05 mg.L-1), grande concentração de sólidos (SS 10 — 23 mL.L-1; STS 463 — 1.330 mg.L-1; STD 31 — 640 mg.L-1) e turbidez (10,0 — 638,5 UT). Devido a estas características foi proposto um tratamento fisico-químico para o chorume produzido, por meio da combinação dos processos de coagulação/floculação e oxidação com permanganato de potássio, que resultou, respectivamente, na redução dos níveis de DQO 20,95% e 88,53%, cor 43,31% e 98,18%, turbidez 40,45% e 98,16%, STS 65,71% e 100%, por processo. A eficiência global do tratamento proposto foi de 90,93% nos valores de DQO, 98,97% nos valores de cor verdadeira, 98,90% nos valores de turbidez e 100,00% nos valores de STS.
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Craqueamento termocatalítico do óleo de fritura residual
(Universidade Federal do Pará, 2013-06-20) SANTOS, Wenderson Gomes dos; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456
Neste trabalho foi estudado o processo de craqueamento termocatalítico do óleo de fritura nas escalas de bancada e piloto, variando-se o percentual do catalisador carbonato de sódio de 5 e 10% m/m em relação a matéria prima utilizada e temperatura de 440 ºC. O objetivo foi obter misturas de hidrocarbonetos ricas na fração diesel. O óleo de fritura neutralizado e seco foi caracterizado em relação ao Índice de Acidez, Índice de saponificação, Viscosidade Cinemática, Densidade e Índice de Refração. Após o craqueamento, o produto líquido obtido foi purificado por decantação da fase aquosa e filtração simples em escala de bancada. Esse produto foi fracionado por destilação fracionada e os condensados foram coletados em um funil de decantação de acordo a faixa de destilação da gasolina (40ºC-175ºC), querosene (175ºC-235ºC), diesel leve (235°C-305ºC) e diesel pesado (305ºC-400 ºC). Foi realizada a caracterização tanto físico química quanto da composição dos produtos líquidos e suas respectivas frações. Também foi realizada a evolução do processo de craqueamento em escala piloto, acompanhando o comportamento das características físico químicas e de composição do produto formado no decorrer do processo de craqueamento. Os resultados mostraram que o catalisador carbonato de sódio forneceu produtos de baixa acidez e com boas características para uso como combustível. A variação do percentual de catalisador influencia significamente as propriedades físico químicas e composição tanto do produto quanto de suas frações. Verificou-se, ainda, que o craqueamento termocatalítico do óleo de fritura propicia a formação de hidrocarbonetos ricos na fração do diesel (19,16% diesel leve e 41,18% diesel pesado para o teste com 10% de Na2CO3 e de 13,53% leve e 52,73% diesel pesado para o teste com 5% de Na2CO3 ). Os intervalos de tempos finais do craqueamento geram um combustível com baixo teor de acidez e com propriedades físico químicas em conformidade a norma especificada para o diesel mineral.
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Desempenho estrutural de blocos, primas, mini-paredes e paredes de alvenaria estrutural confeccionadas com blocos cerâmicos produzidos a partir da mistura de lama vermelha com argila
(Universidade Federal do Pará, 2014-03-27) COSTA, Diogo Henrique Pereira e; MACEDO, Alcebíades Negrão; http://lattes.cnpq.br/8313864897400179
Novas técnicas de aprimoramento de resíduos tem se tornado cada vez mais importante na construção civil, principalmente quando se trata da utilização de resíduos de outros segmentos industriais e na redução de matérias primas naturais. O objetivo deste estudo foi avaliar a utilização de um resíduo proveniente da produção da alumina metalúrgica conhecido como lama vermelha (LV), no desempenho estrutural de blocos, prismas, mini-paredes e paredes confeccionados com blocos cerâmicos, com seções transversais, reticulada e circular, produzidos a partir da mistura de LV e argila. Foram realizados ensaios experimentais correspondentes à caracterização dos materiais empregados e ensaios de resistência à compressão das unidades, blocos, prismas, mini-paredes e paredes. Todos os materiais e unidades cumpriram com os requisitos normalizados para sua correta utilização nos testes experimentais. Os resultados obtidos dos ensaios a compressão dos elementos demonstraram que os blocos confeccionados com a mistura de LV e argila atenderam aos parâmetros normativos e apresentaram resultados satisfatórios e superiores aos componentes confeccionados com blocos cerâmicos compostos com 100% de argila, empregados usualmente nas construções.
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Emprego de resíduo de silício metálico na produção de cimento portland composto
(Universidade Federal do Pará, 2017-12-19) CUNHA, Rodrigo Rodrigues da; MACEDO, Alcebíades Negrão; http://lattes.cnpq.br/8313864897400179
A reutilização de resíduos industriais e matérias primas alternativas na construção civil é fundamental para um desenvolvimento sustentável com redução do consumo de recursos naturais e emissões de CO2. Nesta linha, o presente estudo contempla a utilização de um rejeito em pó, oriundo da produção do silício metálico, o qual é designado como resíduo do pré-separador. Desta forma, é objetivo desta pesquisa, produzir e avaliar propriedades de cimentos Portland tipo composto CP II-E com adição, durante a sua fabricação, de resíduo industrial de silício metálico após calcinação. Para tanto, o resíduo foi empregado em substituição parcial à escória de alto forno, em teores em massa de 30%, 50% e 70%, além da situação de referência, o qual nenhum resíduo de silício foi adicionado ao cimento (0%). Propriedades dos cimentos, produzidos com resíduos, foram avaliadas quanto a sua composição química, mineralógica, parâmetros físicos (finura, tempos de pega, perda ao fogo e resíduo insolúvel), resistência à compressão, absorção de água, absorção por capilaridade, técnicas microscópicas e técnicas analíticas (DR-X, composição química e análises térmicas de TG/DTG). Como resultados, não houve diferenças significativas nos parâmetros físicos dos cimentos produzidos. Argamassas de cimento produzidas com maiores teores de resíduo (70% e 50%) apresentaram os maiores valores de resistência à compressão e menores valores de absorção de água capilar, índice de vazios e absorção de água por capilaridade que as argamassas produzidas com cimento padrão (sem resíduo silicioso). O mesmo não foi observado para argamassas de cimento com 30% de resíduo de silício. Técnicas analíticas de imagens de microscopia eletrônica de varredura indicaram uma porosidade mais fechada para argamassas de cimento nos teores de 70% e 50% de cimento com resíduo. Assim, como conclusão, o aproveitamento do resíduo estudado como material de substituição parcial da escória granulada em cimento composto tipo “E” é viável tecnicamente e ambientalmente.
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Estudo da influência de resíduos gerados pela indústria de mineração nas propriedades de compósitos de matriz poliéster reforçados com fibras naturais
(Universidade Federal do Pará, 2016-02-26) COSTA, Deibson Silva da; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968
Neste trabalho foram confeccionadas placas de matriz de poliéster insaturada isoftálica puras, compósitos com fibras vegetais (sisal, malva e juta), compósitos com resíduos industriais (lama vermelha, caulim e cinzas) e compósitos híbridos com resíduos e fibras. Os resíduos foram utilizados com granulometria inferior a 100 mesh e as fibras nos comprimentos de 15 mm, dispostas randomicamente dentro da matriz. As fibras foram caracterizadas quanto às suas propriedades físicas, mecânicas e morfológicas. Os compósitos foram confeccionados pelo processo manual (hand lay-up) na forma de placas retangulares em molde metálico e prensados. Variaram-se as proporções das frações mássicas dos resíduos em 10 % até a saturação dentro da matriz, a fração mássica de fibras foi fixada em 5 %. Os compósitos foram caracterizados fisicamente (porosidade aparente, absorção de água e massa específica aparente), mecanicamente (tração, flexão e impacto), termicamente (termogravimetria - TGA), mineralogicamente (difração de raios-X - DRX), retardância à chama e morfologicamente (microscopia eletrônica de varredura - MEV). Constatou-se que com a inserção de resíduos e fibras nos compósitos houve incremento das suas propriedades físicas, mecânicas, térmicas e resistência a chama. As propriedades físicas de porosidade aparente, absorção de água e massa específica aparente aumentaram significativamente (6,7 % a 33 %) com a adição dos constituintes (resíduos e fibras). Nos compósitos somente com fibras e nos compósitos de (10 %) resíduos com fibras houve aumento (15 % a 95 %) de suas resistências mecânicas (tração, flexão e impacto). Evidenciou-se uma melhora na estabilidade térmica (10 % a 50 %) dos compósitos com adição dos resíduos. Somente os compósitos com lama vermelha apresentaram uma capacidade de retardo de chama, obtendo classificação V-2 de acordo com a norma UL-94. As análises morfológicas das superfícies de fraturas foram eficientes na identificação dos mecanismos de falhas e características presentes nos materiais. Os compósitos confeccionados apresentaram boas propriedades, o que os torna bons candidatos a certos tipos de aplicações, tais como painéis, forros, paredes divisórias e portas internas, revestimento interno de automóveis, calhas residenciais e outros tipos de aplicações desta natureza, respeitando as características de aplicações destes materiais.
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Estudo da reciclagem de cinza volante para produção de agregado sintético utilizando reator de leito fixo
(Universidade Federal do Pará, 2016-02-16) PEREIRA, Luiz Felipe Silva; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968
A utilização de resíduos industriais a exemplo de cinza volante para reciclagem e reaproveitamento, tem sido intensificada nos últimos anos muito por suas características físico-químicas que podem resultar, após processamento, em um material com boa resistência mecânica podendo ser destinado a aplicação em diversas áreas como a construção civil. Este trabalho objetiva a obtenção de agregados sintéticos, após processo de sinterização em reator de leito fixo. Para a produção dos agregados confeccionaram-se pelotas em betoneira a partir de uma mistura de cinza volante, argila e carvão vegetal. Após o processo de sinterização foram medidas as propriedades cerâmicas do material tais quais: porosidade, densidade e absorção de água. Para a caracterização de fases e estruturas mineralógicas do material sinterizado, utilizou-se as técnicas de difração de raios-X e Microscopia eletrônica de varredura. Desta forma a contribuição desse trabalho está direcionada a redução de impactos ambientais, em razão da possibilidade que o material produzido tem em substituir agregados naturais.
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Estudo da sinterização em reator vertical de leito fixo: desenvolvimento de processo para produção de agregado sintético a partir de cinza volante e biomassa
(Universidade Federal do Pará, 2016-05-19) QUARESMA, Danielly da Silva; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968; MACÊDO, Emanuel Negrão; http://lattes.cnpq.br/8718370108324505
Os agregados sintéticos vêm sendo empregados na construção civil como uma medida para redução do extrativismo mineral. Dentro desse contexto, a reciclagem de resíduos industriais configurasse hoje como a base da maioria dos processos de redução da exploração dos recursos minerais. Este trabalho apresenta a formulação de um processo de caráter ambiental e autossustentável do ponto de vista energético, parâmetros para desenvolver um processo para produção de agregado sintético a partir de cinza volante e biomassa, em reator de leito fixo. Dessa forma, para a produção do agregado foram confeccionadas pelotas com uma mistura de argila, cinza volante e carvão vegetal em proporções fixas. Preencheu-se o reator com 20% de pelotas (6,35 mm > pelota ≥ 4 mm) e 80% de carvão vegetal (3,36 mm > carvão ≥ 1,70 mm) classificados para promover a eficiência das reações de combustão e consequente processo de sinterização em diferentes velocidades de ar (Darcy a 20 ºC) de 0,0059 m.s-1 (1º Experimento), 0,0098 m.s-1 (2º Experimento) e 0,017 m.s-1 (3º Experimento). Por meio de difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura foi identificada a presença de mulita no agregado sintético. Este material é caracterizado como agregado leve, de acordo com as normas vigentes. Com os agregados sintéticos fabricou-se concretos leves, segundo a norma estabelecida, sem função estrutural na construção civil, mas com aplicações de resistência moderada, podendo ser utilizados em contrapiso. O processo se mostrou interessante para a sinterização de agregados com boa aderência à matriz de cimento, podendo ser facilmente controlado pela composição, granulometria, gradiente de temperatura e fluxo gasoso, reduzindo os impactos ambientais, à medida que o material produzido implica na não extração de agregados naturais.
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Estudo de parâmetros físicoquímicos para a produção de argamassas utilizando resíduos industriais e da construção civil
(Universidade Federal do Pará, 2014-02-26) FERREIRA, Keylla Castro; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968
As argamassas podem ser consideradas como a mistura de aglomerantes e agregados com água, possuindo capacidade de endurecimento e aderência. Como alternativa, é proposto produção de argamassas utilizando como agregado miúdo resíduos de construção civil (RCC), rico em silicoaluminatos, gerado nas obras de demolições e reformas, e cinza volante (CV) como material pozolânico, obtida a partir da combustão do carvão mineral em caldeiras de leitos fluidizados, em substituição parcial ao cimento Portland. Neste contexto, o resíduo de construção civil foi beneficiado e caracterizado pelas análises de espectrofotometria de raios-X e difração de raios-X, a cinza volante foi caracterizada pela análise granulométrica e espectrofotometria de raios-X. Para produção das argamassas formularam-se composições de RCC nas proporções de 95, 90, 85, 80, 75 e 70%; CV de 0, 5, 10, 15, 20 e 25% e 5% de cimento Portland CP II Z 32, sendo que em cada composição do traço de argamassa foi adicionado 0,8% em volume de água e para o ensaio reológico utilizou-se as mesmas proporções de resíduos (RCC e CV) com 35% em volume de água. Após a cura de 28 dias os corpos de prova foram submetidos a ensaios físicos de absorção, porosidade e massa específica aparente; ensaio mecânico de resistência à compressão e análise de difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura, cujos resultados obtidos mostraram-se ser viável a utilização da cinza volante e RCC na construção civil, na produção de argamassas.
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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 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.