Engenharia Química

URI permanente desta comunidadehttps://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/25

Navegar

Resultados da Pesquisa

Agora exibindo 1 - 10 de 26

Síntese e caracterização de MOFs produzidos a partir de ácidos di- e tricarboxílicos
(2023-12-07) Martins, Arthur; Horner, Ingrid; Mira, Leonardo; Meleiro, Matheus; Oscar, Matheus
A expansão contínua e desenfreada da queima de combustíveis fósseis para geração de energia para as mais diversas funções e setores gera um aumento sem precedentes na concentração de gases do efeito estufa (GEE) na atmosfera do planeta, uma alteração que impacta a temperatura do globo e consequentemente em todos os biomas e dinâmicas do planeta, prejudicando diversos setores vitais para a humanidade atual. Para solução de um problema de tamanhas proporções, diversos métodos de captura de carbono atmosférico vêm sendo desenvolvidas, muitas vezes com complexidade e custoS severamente elevadoS. Dessa forma, levando-se em consideração os fatores apresentados, durante o desenvolvimento do referido trabalho, foi abordado inicialmente síntese da MOF-5, utilizando os ácidos dicarboxílico e o tricarboxílico, em testes realizados em temperatura à 105 ºC com diferentes tempos de aquecimento (12-144 horas). Posteriormente todas as amostras foram submetidas a 3 ciclos de lavagens a cada 24 horas, sendo a primeira com dimetilformamida e a segunda e a terceira com clorofórmio. Após o processo de lavagem as amostras foram secas a vácuo 60 ºC. Os cristais obtidos foram analisados no processo de difração de raio X, onde foi possível identificar os picos para caracterização da MOF-5 e análises das amostras que seriam qualificadas para possível estudo na adsorção do carbono.
Caroço de açaí:
(2023-12-07) Silva, Letícia França Lopes da; Rufino, Larissa Riveira Gasquez; Malhas, Mariana Ramalho; Falciano, Maria Julia Santos; Freitas, Rodrigo Gomes de
Atualmente, as baterias de íon-lítio (Li-íon) se tornaram as mais amplamente utilizadas em todo o mundo, conforme afirma a Agência Internacional de Energia (AIE). Elas são altamente valorizadas por sua alta densidade de energia, longa vida útil, baixa taxa de autodescarga e capacidade de recarga rápida. O objetivo deste estudo é avaliar a viabilidade da utilização da biomassa proveniente do fruto açaí (caroço e fibras) como uma alternativa sustentável para substituição do Carbon Black (negro de fumo), que é usualmente utilizado como aditivo condutor nas baterias Ion Lítio, na montagem do ânodo. Ademais, compara-se a eficiência de utilizar apenas o caroço e o caroço com fibras. Através da reação de pré-tratamento químico da biomassa, seguida da sua pirólise e, posteriormente, a grafitização, obtém-se o produto de estudo, no qual realiza-se os testes de BET, DRX, MEV, com o intuito de caracterizar as amostras e, por fim, a voltametria cíclica, o que permitiu verificar sua viabilidade e eficiência. A amostra de referência utilizada foi o Vulcan XC-72, um tipo de carbon black utilizado na produção de baterias. Com base nas análises efetuadas, constatou-se que nenhuma das amostras apresentou uma proximidade significativa em relação aos valores de área superficial, volume e tamanho dos poros do material Vulcan. Entretanto, é viável inferir que o processo de grafitização resultou em um aumento na área superficial, bem como na formação de poros com maior volume. Por meio do teste de difração de raio X, as amostras exibem características de picos 2θ semelhantes aos observados no Vulcan, no entanto, é evidente que esses picos não apresentam uma definição clara, resultando em uma banda difusa. Através da análise por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), constatou-se que o material lignocelulósico apresentou um grau de incompletude. Essa característica pode ter sido influenciada não apenas pelas condições durante os processos de pirólise e grafitização, mas, principalmente, pelas condições de pré-tratamento. Já com o teste de voltametria cíclica, as curvas se aproximaram mais de um voltamograma de um pseudocapasitador, o que não invalida o resultado do estudo uma vez que podem ser utilizados em baterias de íon-lítio.
Dimensionamento e gerenciamento de baterias elétricas com painel solar para robô Husky A200
(2023-12-07) Pereira, Alex Alves Nunes; Amparo, Gabriel Da Silva; Souza, Hugo Koiti Ianae de
Este projeto consiste no desenvolvimento de um dispositivo eletrônico, responsável pela alimentação de um robô autônomo de monitoramento, modelo Husky A200 UGV. Tendo em vista problemas com sobrepeso de baterias, carregamento e autonomia, características inerentes de veículos elétricos, este projeto teve por base o desenvolvimento de um sistema capaz de gerenciar dois packs de baterias de íons de lítio, que estarão conectados a um painel solar monocristalino. A partir das características construtivas do robô e requisitos de projeto para a finalidade proposta, como por exemplo, tensão e corrente de operação e autonomia para cada pack de baterias, o dispositivo foi dimensionado, instalado e testado no robô Husky. Para que o dispositivo gerencie e alterne os packs de baterias, juntamente com o painel solar, foi utilizado uma placa de prototipagem eletrônica, modelo Arduino UNO. A partir dos testes iniciais, definiu-se a autonomia para cada pack de baterias e, posteriormente foram realizadas, modificações no hardware e programação para que o dispositivo operasse de forma correta e eficiente. Após avaliar o funcionamento do dispositivo, os resultados obtidos possibilitam inferir que o conjunto de packs de baterias de 24v e 20A é suficiente para atender aos parâmetros de projeto e que o painel solar monocristalino é uma alternativa promissora para reduzir a descarga energética dos packs.
Propriedades de combustíveis obtidos por fracionamento do bio-óleo de pirólise
(2023-12-07) Martinez, Felipe Campagnolo; Silva, Jessika Oliveira; Lourenço, Laura Cristina Barreto; Raimundo, Pedro Henrique Maciel
Diante da necessidade socioambiental por novas fontes de energia, e da carência industrial por novas oportunidades de uso de seu material residual, o uso da biomassa como matéria prima para a produção de combustíveis surge de maneira relevante para entregar eficiência energética e oportunidades de amenizar graves problemas ambientais em relação a poluição do ar e do solo, e esgotamento de recursos naturais fósseis. O processo de pirólise é uma promissora rota para obtenção de combustíveis a partir da degradação termoquímica da biomassa, qual resulta em um bio-óleo com propriedades combustíveis. Dentre os produtos obtidos no processo de degradação da biomassa, um que tem ganhado espaço de mercado é o produto líquido conhecido como bio-óleo, promissor concorrente de combustíveis convencionais, se sintetizado com o sequenciamento adequado das operações unitárias que englobam o procedimento deste tipo de projeto. Este trabalho apresenta um estudo do processo de fracionamento do bio-óleo de pirólise através de operações extrativas líquido-vapor (flash) e líquido-líquido (extração com solvente) para obtenção de frações com propriedades melhoradas. Essas propriedades foram analisadas experimentalmente em diferentes frentes (densidade, viscosidade, pressão de saturação e propriedades combustíveis) para tornar mais robusto o parecer sobre a viabilidade de uso dessa matéria prima em detrimento das fontes fósseis. Outra ferramenta de análise importante para fortalecer o estudo, foi o software computacional Aspen Plus, utilizado como plataforma para simulação de processos. Com ele, pudemos esquematizar as etapas realizadas experiementalmente e, através da simulação, otimizou-se parâmetros usados/obtidos (temperatura, pressão, volume, etc) e detalhou-se as informações sobre as correntes envolvidas no processo, obtendo uma melhora contínua nos rendimentos e na produtividade do sistema. Em síntese, o presente estudo visa a identificação e extração de produtos do bio-óleo da pirólise de biomassa, de modo a obter produtos de alto valor agregado e com propriedades combustíveis, em alternativa aos chamados “combustíveis pesados”, sendo estes consumidos em abrangência ainda nos dias atuais em alinhamento com as pautas de sustentabilidade e meio ambiente.
Obtenção de etanol a partir do abacaxi pérola natural e contaminado
(2023-12-07) Spiesz, Felipe Vitorassi; Oquini, Isabella Vespa; Divino, João Eduardo Felix; Lima, Maria Carolina Lopes Machado de
O abacaxi (Ananas comosus L.) é um fruto muito cultivado no Brasil e no mundo devido às suas características organolépticas como sabor, odor e textura. Dada a sua produção em larga escala, é evidente que há um grande desperdício em todas as etapas, desde o cultivo até o consumidor final. 30% desta perda está relacionada com a contaminação do fruto por fungos (Fusarium guttiforme) causando a doença fusariose, gerando o risco de contaminar outros frutos, animais e humanos, desta forma, deve ser validado o estudo da obtenção de etanol a partir dos produtos de descarte de abacaxi pérola. Através de algumas operações unitárias físicas, como corte, trituração, peneiramento e filtração à vácuo, foram preparadas as alíquotas a serem submetidas à fermentação anaeróbica. Para isso, se fez necessária a hidrólise enzimática dos resíduos celulósicos do abacaxi, como casca e coroa. As enzimas celulases foram utilizadas para converter a celulose e a hemicelulose em açúcares redutores, tais como glicose e xilose. Para avaliar a eficiência do processo, foi analisada a concentração de açúcares redutores nas etapas de hidrólise e fermentação, além do produto final (etanol) das amostras de fermentação. No decorrer do processo de transformação dos açúcares, presente nos resíduos do abacaxi, a refratometria e a cromatografia auxiliaram na identificação de todos os sólidos solúveis (açúcares redutores e não-redutores) presentes nas alíquotas de suco da polpa, e os açúcares fermentescíveis precedente e posteriormente à hidrólise, evidenciando que a reação de hidrólise enzimática foi de grande sucesso, apesar de que no hidrolisado, o teor de açúcares foi menor (9,8 °Brix), quando comparado ao suco in natura composto principalmente por frutose (11,8 °Brix). Por fim, de modo a determinar o teor total de etanol alcançado nos ensaios de fermentação do mosto, as amostras foram submetidas a uma análise através do uso de HPLC. Com isso, foi observado que as amostras hidrolisadas, devido ao fato de apresentar menos açúcares em sua composição do que o suco in natura, tem menor conversão na fermentação, gerando menor teor alcoólico. Apesar disso, devido à influência da fermentação natural do fruto decorrente da contaminação, as amostras fermentadas advindas do fruto e hidrolisado contaminados, apresentaram maior teor alcoólico, de 3,88%, quando comparado com a primeira etapa, utilizando abacaxis saudáveis, que tiveram teor alcoólico de 3,35%.
Processo de produção de um bioplástico a partir da quitosana obtida através de resíduos do exoesqueleto de crustáceo
(2023-12-07) Fernandes, Giovanna Lippert; Silva, Lara Helena Llanas; Correia, Raffaella Grotteria
O crescimento populacional vem impulsionando um aumento expressivo na geração de resíduos sólidos. À medida que a população mundial aumenta, a quantidade de resíduos gerados por dia também aumenta e, o aumento da geração de resíduos, é capaz de trazer sérias consequências tanto para o meio ambiente quanto para a saúde humana se não for gerenciado adequadamente. Os resíduos sólidos quando não gerenciados corretamente podem contaminar o ar, a água e o solo e, dessa forma, pode afetar a qualidade de vida das pessoas e a biodiversidade do meio ambiente. O descarte inadequado de embalagens plásticas pode trazer danos significativos, uma vez que são materiais altamente resistentes e levam centenas de anos para se decompor no meio ambiente. Levando-se em consideração os pontos destacados, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um bioplástico a partir da quitina extraída de um crustáceo, e o escolhido foi a lagosta, uma vez que não foram feitos muitos estudos utilizando este tipo de crustáceo, o que representa um âmbito inovativo no presente trabalho. Essa quitina foi obtida através dos processos de desmineralização e desproteinização, e convertida por meio da desacetilação em quitosana, que é um polímero biodegradável e não tóxico e, através dela, obteve-se um material com propriedades semelhantes aos plásticos convencionais, como resistência e flexibilidade, contudo mais sustentável e ecológico. Para isso, foi avaliada a utilização do glicerol como plastificante, assim como foram feitas caracterizações FTIR, DRX e análise mecânica, e finalmente a comparação com o biofilme produzido a partir da quitosana artificial. Esse bioplástico além de ser benéfico ao meio ambiente, quando comparado com o plástico tradicional, ajudará a reduzir as quantidades de resíduos gerados uma vez que se degrada rapidamente na natureza e não traz danos ao meio ambiente. Através deste estudo, foi possível obter resultados satisfatórios ao produzir o bioplástico a partir da quitosana extraída da casca de lagosta, e do produzido a partir da quitosana artificial. A viabilidade da produção do bioplástico foi analisada, demonstrando-se positiva.
Alternativas para segurança - implosão de tanques
(2023-12-07) Rocha, Felipe Ferreira Portela; Dias, Guilherme Bucci; Cimidamore, Guilherme Taques; Medeiros, Gustavo Rocha de; Babuska, Juliano Arrais; Kemita, Leriane Reis
Na indústria de alimentos e bebidas, a limpeza adequada de tanques de armazenamento é fundamental para garantir a qualidade dos produtos e segurança de processo. No entanto, condições inadequadas para a limpeza podem ocasionar a implosão de tanques de armazenamentos, acarretando consequências graves, tanto em termos de segurança dos trabalhadores, perda de produto como em danos materiais significativos para a empresa. Diante disso, este estudo teve como objetivo analisar a implosão de um tanque de armazenamento de suco durante uma limpeza de rotina, com foco em identificar as causas do acidente e propor medidas preventivas para incidentes de mesma natureza. Para aprofundamento no caso, utilizaram-se pesquisas amplas sobre tanques de armazenamento, condições ideais de estocagem e causas de implosão, bem como procedimentos de segurança adotados em limpezas de tanques. Para o desenvolvimento do projeto, optou-se por utilizar dados fornecidos pela empresa que sofreu o acidente, no qual, foi desenvolvido o modelo matemático e confrontado com os valores no Aspen Plus, que simulou as condições de pressão e temperatura dentro do tanque, a fim de identificar pontos críticos, limites de operação e integridade com o incidente real. A partir dessas análises, foram averiguadas possíveis causas da implosão e sugeridas medidas preventivas para evitá-las, como o uso de um dispositivo de segurança que introduz nitrogênio inerte em condições de pressões inseguras. Além disso, o dispositivo é acionado com o controle elaborado pelo grupo, pós modelagem do incidente. Logo, espera-se contribuir para a segurança e eficiência das operações de armazenamento e limpeza de tanques na indústria de alimentos e ocorrências da mesma natureza com a integridade da análise da implosão e a proposta desenvolvida no trabalho.
Análise da viabilidade técnico-econômica da produção de bio-óleo a partir da pirólise rápida do caroço de açaí (euterpe oleracea)
(2021-06-17) Kanbara, Alice Albanes; Uemoto, Lívia Tiemi Parada; Antunes, Luiz Fernando Antunes; Sanchez, Mateus Brunelli; Choque, Miguel Angel Tito
O estudo visa o desenvolvimento e a avaliação técnico-econômica do processo de produção do bio-óleo a partir da pirólise rápida do caroço de açaí, um material biológico responsável por representar a grande biodiversidade das regiões nortistas do Brasil. Este processo de conversão termoquímica possibilita transformar resíduos agroindustriais em produtos renováveis e com maior valor agregado. O bio-óleo produzido é uma mistura líquida de compostos orgânicos que possui um grande potencial para substituir os produtos derivados de petróleo, como o diesel, além da possibilidade de ser fonte de químicos, dependendo da sua qualidade. Neste trabalho tem-se apresentadas as adoções e metodologias empregadas para analisar tecnicamente a produção do biocombustível, onde foram realizados os cálculos dos balanços de massa e energia do processo e o dimensionamento dos equipamentos, avaliando o layout e a eficiência da planta industrial. Ainda, uma análise econômica foi realizada para estudar o potencial dos custos de conversão de biomassa em bio-óleo, onde foi considerado os custos dos insumos, matérias primas e serviços elétricos, dos equipamentos e da mão de obra necessária, além da viabilidade de comercialização dos produtos da pirólise. A partir dos resultados obtidos, verificou-se que a planta possui uma viabilidade econômica positiva e que depende da sua capacidade de alimentação e processamento do pirolisador. A TIR apresenta características de uma unidade industrial de baixo risco, sendo esta maior que a TMA adotada, o que mostra a boa aplicabilidade do processo. Assim, pode-se afirmar que a planta tem potencial para gerar retorno econômico, se mostrando sustentável ao utilizar resíduos agroindustriais, que em sua maior parte são descartados inadequadamente em lixões ou aterros abertos, e socialmente justa, ao contribuir com uma atividade extrativista de grande relevância para os pequenos e grandes produtores rurais nortistas.
Estudo termodinâmico e otimização energética das reformas a vapor e autotérmica de etanol
(2021-06-17) Reis, Aline Rocha dos; Santos, Juliana Brunelli Stoco; Pinheiro, Juliana Frias; Dias, Tayrini Fernanda
Em 2018, aproximadamente 81% do consumo energético no mundo foi suprido por processos que utilizam combustíveis fósseis (IEA, 2020). Diante da constante preocupação em relação aos impactos ambientais gerados por tais combustíveis, principalmente pelas emissões de gases que causam o efeito estufa, fontes renováveis de energia vêm sendo estudadas e desenvolvidas. Para países com grande produção de álcool etílico, como o Brasil, o maior produtor mundial a partir da cana-de-açúcar, a produção de hidrogênio a partir da reforma de etanol é uma possibilidade técnica e economicamente viável de combustível alternativo, em razão de seu alto poder de combustão e menor impacto ambiental. A proposta deste trabalho foi realizar um estudo termodinâmico e otimização energética das reformas a vapor e autotérmica de etanol, com possibilidade de aplicação em motores de combustão interna (Ciclo Otto). Dessa forma, uma fração do etanol proveniente do tanque de combustível poderia ser direcionada ao reformador para produzir hidrogênio, o qual seria misturado ao etanol, possibilitando um aumento do poder calorífico da mistura combustível e redução na emissão de poluentes. No presente estudo foram simuladas diferentes condições em um reator de Gibbs utilizando o simulador comercial Aspen Plus. Uma estratégia de adição de oxigênio na reação da combustão do etanol foi proposta com o objetivo de diminuir a formação de coque, para evitar contaminação no catalisador. Foi realizada a análise na faixa de temperatura de 400 K a 1200 K, com pressão de 1 a 7 bar, razão de alimentação de vapor de água/etanol (R) entre 0 e 9 e de oxigênio/etanol (Ro) entre 0 e 1,5, em condições ideais. Os resultados mostraram que a produção de hidrogênio na reforma a vapor é favorecida a pressão atmosférica, ao elevar a temperatura e a razão de alimentação de vapor de água/etanol, enquanto a formação de subprodutos é reduzida, exceto o monóxido de carbono. Já na reforma autotérmica, o aumento da razão de alimentação de oxigênio/etanol, desfavorece a formação de hidrogênio em temperaturas acima de 850 K. Entretanto, o coque também tem sua produção reduzida. Com a otimização energética foi possível indicar a região ótima de operação, definida por valores de Ro entre 0 e 0,25 e R a partir de 3 e 2, respectivamente sem formação de coque, utilizando uma temperatura de 900 K no reformador. Foi obtida, na região ótima, uma média de energia específica de mistura combustível etanol-produto de reforma de 30,85 MJ/kg de etanol no sistema, um aumento de 14,68% em relação ao poder calorífico do etanol.
Simulação da reforma catalítica do etanol a partir do reaproveitamento do calor proveniente dos fumos de um motor de combustão interna
(2021-06-17) Guain, Aymê Utimati; Assi, Elody Georges; Oliveira, Gabriel Felipe Leme de; Silva, Gusthavo Trevisan
Cada vez mais se aumenta a busca por rotas alternativas para geração de energia. O modo mais comum de gerar potência em meios de transportes populares como carros, ônibus e motos, é o motor à combustão interna. O problema encontra-se na eficiência energética de 20% a 30%, devido ao fato de que grande parte da potência é desperdiçada em forma de calor dissipado. Um meio de aumentar a eficiência de um motor à combustão de etanol é a recuperação da energia térmica dos fumos a partir da reforma do etanol. Tal reação endotérmica ocorre utilizando-se a energia que geralmente é despejada na atmosfera em forma de fumos quentes oriundos da combustão do etanol. Há algumas vantagens do uso do etanol em relação a outros combustíveis como a gasolina e o diesel, por exemplo, ser uma fonte renovável com um ciclo de vida quase perfeito. Desta forma, a proposta é projetar um reator, baseado em balanços de massa e energia, para a reforma de etanol utilizando-se a energia dos gases de escape, visando o aumento de eficiência do ciclo de combustão no motor. Uma breve análise termodinâmica, assim como os cálculos para dimensionamento dos equipamentos do processo de reforma a vapor do etanol foram realizados com o auxílio do software Excel. O software de simulação Ansys foi utilizado para simular a queda de pressão nos fumos. A troca de calor no sistema é baixa, apesar da grande força motriz entre os fumos e fluido de reforma. No modelo ideal a energia em relação ao potencial aumenta, pois mesmo o hidrogênio tendo uma energia de combustão menor que a do etanol, por estar presente em grande quantidade, este aumenta a energia total da mistura. Como resultado, há redução no consumo de combustível, pequena perda de energia no combustível aditivado e queda de pressão desprezível nos fumos. O silenciador pode ser substituído pelo vaporizador.

Engenharia Química

Navegar

Filtros

Configurações

Ordenar por

Resultados por página

Resultados da Pesquisa