TCC - Engenharia Química

URI Permanente para esta coleção

https://dspace.unila.edu.br/handle/123456789/4351

ILATIT - Centro de Tecnologia e Infraestrutura - Bacharelado em Engenharia Química

Navegar

Agora exibindo 1 - 20 de 47

Análise da produção e ocorrência de falhas no processo de tingimento de algodão utilizando modelos de aprendizado de máquina.
(2024) Ferreira, Camila Di Rienzo
A indústria têxtil no Brasil tem mais de 200 anos de história e é considerada a maior cadeia têxtil completa do Ocidente, com um volume de produção de 2,1 milhões de toneladas em 2022. Possui autossuficiência na produção de algodão e uma cadeia produtiva integrada. Este estudo destaca a importância do controle de qualidade nesse setor, que atualmente possui métodos tradicionais que muitas vezes resulta em custos elevados e baixa eficiência. Neste trabalho foram desenvolvidos, modelos para prever a porcentagem de defeitos em tecidos, utilizando técnicas de ciência de dados e aprendizado de máquina, baseando-se na metodologia CRISP-DM. A pesquisa começou identificando outliers nos dados de tingimento, essa prática é essencial para manter a integridade das análises estatísticas e dos modelos preditivos. Os modelos desenvolvidos precisaram passar por ajustes de hiperparâmetros e técnicas de pré-processamento, como codificação de variáveis categóricas e normalização de dados. Três modelos com algoritmo de floresta aleatória foram desenvolvidos e comparados: o Modelo 1, o Modelo 2 (com normalização de dados) e o Modelo 3 (com exclusão das variáveis de tipos de defeitos e normalização dos dados). Os resultados revelaram que o Modelo 1 obteve o melhor desempenho, apresentando o valor de 0,75 para a métrica de avaliação MAPE e o valor de 0,8462 para R². A exclusão das variáveis relacionadas aos tipos de defeitos no Modelo 3 resultou em uma queda significativa na capacidade preditiva, isso se comprovou pelo valor de R² de -0,13 e MAPE de 8,72. Em síntese, o estudo contribuiu para o avanço do conhecimento no campo da previsão de defeitos têxteis, evidenciando a importância da análise de dados e aprendizado de máquina para o desenvolvimento de modelos preditivos na indústria têxtil brasileira. As descobertas sugerem oportunidades para melhorias nas práticas industriais relacionadas à qualidade e produção têxtil, e abrem caminho para pesquisas futuras nesse campo.
Análise da viabilidade da produção de etanol a partir dos resíduos orgânicos alimentícios da cidade de Foz do Iguaçu/PR para aplicação como combustível automotivo
(2021) Lins, Gabriela Kaenna Zeni Navarro; Furtado, Andréia Cristina
O etanol é um biocombustível que possui uma crescente participação na matriz energética brasileira, que tem como matéria-prima tradicional a cana-de-açúcar. Contudo novas alternativas estão ganhando espaço no mercado, introduzindo o conceito do etanol de segunda geração. Assim, qualquer matéria-prima que possua algum tipo de sacarídeo pode ser transformada em álcool, como os resíduos orgânicos, por exemplo. A cidade de Foz do Iguaçu dispõe de uma grande taxa de geração desses resíduos por habitante, assim possui um grande potencial de instalação de uma planta de produção de etanol. Assim esse trabalho objetivou a aplicação desse processo no município, tendo inicialmente a realização de uma revisão bibliográfica das rotas de produção de etanol tradicional e a de segunda geração, especificando o processo para cada tipo de biomassa. Além de uma pesquisa sobre o cenário do mercado do combustível, o trabalho reuniu os principais estudos encontrados nas plataformas digitais sobre essa temática e por fim, propôs uma metodologia com os principais resultados encontrados. Nos cinco estudos analisados, as operações de trituração e secagem da biomassa mostraram-se essenciais para o processo, dado que diminuem o tempo necessário para a sacarificação da matéria-prima. Além disso, a hidrólise ácida seguida pela detoxicação do meio foi a metodologia que apresentou melhores resultados, visto que a última é importante pois o produto final não apresentou os inibidores fermentativos HMF e furfural. Os dados sobre a geração de resíduos orgânicos na cidade mostraram que mensalmente, cerca de 9000 toneladas são destinadas ao aterro sanitário, assim o trabalho considerou um terço desse montante para a aplicação. Na simulação do processo, o custo com equipamentos foi de R$ 431.060,00. e considerando uma taxa de geração de 67 litros de etanol por tonelada de resíduo, a receita gerada foi de R$ 643.200,00 mensais. A análise econômica do projeto seguiu a metodologia Venture Profit que considera o lucro relativo estimado que engloba fatores como custo de matéria-prima, custos de utilidades e deduções de imposto de renda, dentre outros. O lucro do empreendimento encontrado foi positivo, o que demonstra que esse projeto se trata de um investimento vantajoso, que assume e garante um bom retorno apesar dos riscos.
Análise da Viabilidade Técnica e Economica da Planta Piloto para Produção de Extrato de Tomilho Fitoglicerinado
(2023) Zago, Gabriel Barboza
O consumo de produtos mais sustentáveis tem ganhado cada vez mais destaque, principalmente para o setor de Higiene Pessoal, Perfumaria e Cosméticos, com a fabricação de produtos naturais e veganos. Nesse nicho estão presentes os fitocosméticos, que são cosméticos naturais de origem vegetal. Diante disso, o presente trabalho tem como objetivo o processo de elaboração de extrato fitoglicerinado de tomilho, para obtenção de princípios antioxidantes, visando o escalonamento de uma planta piloto, viável técnica e economicamente. Para isso, foi definida uma formulação minimalista e produzida em escala laboratorial. O extrato obtido foi submetido a testes de estabilidade como estresse térmico e na presença de luz, segundo os protocolos da ANVISA. A partir destas informações, realizou-se o escalonamento e desenvolvimento da planta piloto, para verificação de sua viabilidade. O extrato produzido em escala laboratorial demonstrou durante o estudo de estabilidade, uma necessidade de ajuste nas condições de acondicionamento. Entretanto todos os testes finais demonstraram uma estabilidade para as propriedades físico-químicas do extrato. Para o escalonamento, foi utilizado diagrama de blocos, balanço de massa, dimensionamento e projeção de fluxogramas. A viabilidade técnica foi comprovada, em vista dos equipamentos escolhidos serem de pequeno porte e o modo de produção ser realizado a frio. Em relação econômica o lucro do empreendimento foi de 1.064.636,91 US$/ano, sendo positivo para a venda do extrato, de acordo com o valor definido para venda, com base nos dados das pesquisas de mercado.
Análise do desempenho de algoritmos de aprendizagem de máquina na predição do rendimento de biodiesel em reações de transesterificação por catálise heterogênea.
(2024) Gonzalez Lezcano, Abel Dario
O crescente aumento dos preços dos combustíveis, as mudanças climáticas e a poluição têm colocado o mundo diante de desafios significativos, evidenciando a escassez de recursos energéticos e seu impacto no desenvolvimento econômico global. Neste cenário, a busca por fontes de energia sustentáveis e renováveis, como o biodiesel , torna se crucial para mitigar a crise energética e reduzir a dependência dos combustíveis fósseis. A reação de transesterificação é a via mais utilizada para a produção de biodiesel e o rendimento obtido depende vários parâmetros, como a temperatura, tempo de reação, concentração do catalisador e razão estequiométrica entre o álcool e o triglicerídeo . Os catalisadores heterogêneos são amplamente empregados devido à sua eficiência e capacidade de reutilização. Os métodos convencionais para avaliar estes parâmetros apresentam certas limitações e neste contexto os algoritmos de aprendizagem de máquina mostram se como uma alternativa Este s algoritmos realizam predições a partir de dados fornecidos ao sistema, que podem explica r comportamentos que orientam na tomada de decisões , dessa forma o objetivo deste estudo é utilizar modelos de aprendizagem de máquina para predizer o rendimento do biodiesel por transesterificação via catálise heterogênea . Os dados foram obtidos por meio de uma revisão bibliográfica , onde a escolha dos artigos foi restringida ao uso de metanol óxido de cálcio como catalisador e os parâmetros comumente utilizados. Logo, os dados foram submetidos a análises estatísticas e utilizados para treinar três modelos de aprendizagem de máquina , com o modelo mais preciso foi realizado uma validação comparando a predição do algoritmo com dois resultados experimentais, além disso com este algoritmo foram realizadas três análises . Os modelos treinados e avaliados foram Regressão Linear, Floresta Aleatória e Multi-Layer Perceptron (MLP) Regressor utilizando o método de hold out validation . O modelo Floresta Aleatória foi o que apresentou o melhor desempenho na predição do rendimento do biodiesel em relação aos outros modelos, atingindo um valor d o erro médio absoluto igual a 6,59 e um R 2 de 0,63. A validação confirmou a precisão dos modelos com erros percentuais inferiores a 10% 10%, e durante as análises dos parâmetros do biodiesel o modelo demostrou um comportamento típico de acordo com a literatura Este estudo contribui para o avanço da produção de biodiesel ao fornecer informações sobre a predição do seu rendimento . É recomendado para pesquisas futuras a utilização de mais dados incluindo outros parâmetros como uma tentativa de melhorar o desempenho do modelo.
Aplicação de Ferramentas de Qualidade na Elaboração de um Plano de Manutenção Preventiva para uma Microcervejaria no Paraná
(2023) Santana de Almeida, Brenda
Este estudo concentra-se na aplicação de ferramentas de qualidade para desenvolver um plano de manutenção preventiva personalizado para uma microcervejaria situada no estado do Paraná. Inicialmente, foi realizado um mapeamento das etapas produtivas da microcervejaria. Para identificar possíveis modos de falha em cada uma dessas etapas, uma análise FMEA foi conduzida. Essa análise foi enriquecida com as avaliações de um cervejeiro que atribuiu notas de gravidade, ocorrência e detecção a cada modo de falha, auxiliando na priorização das áreas críticas para manutenção. A pesquisa foi expandida por meio de um questionário enviado a 66 microcervejarias no Paraná, permitindo a identificação de tendências e necessidades gerais de manutenção no setor cervejeiro da região. Os resultados indicaram que as áreas de mostura, CIP, clarificação, resfriamento e aeração apresentavam maior demanda de manutenção, conforme evidenciado pelo diagrama de Pareto. A seguir, foram selecionados os modos de falha nessas fases do processo e foi realizada uma análise de Ishikawa, utilizando o método dos "5 Porquês", com foco específico no processo da cervejaria visitada. Essa análise revelou pontos críticos de manutenção preventiva, como termostatos, pHmetros, válvulas, trocadores de calor, vedações e bombas centrífugas. Finalmente, um plano de manutenção preventiva foi elaborado, estabelecendo a periodicidade das atividades de manutenção para componentes e equipamentos dentro da microcervejaria. Este estudo demonstra a aplicação eficaz de ferramentas de qualidade na otimização da manutenção preventiva em microcervejarias do Paraná a fim de minimizar tempos de inatividade não planejados e preservar a qualidade do produto final.
Aplicação de Modelos de Aprendizado de Máquina para a Modelagem de uma Coluna de Destilação Extrativa
(2022) Palma da Silva, Álvaro; Orientação
Os processos químicos industriais são essenciais ao modo de vida contemporâneo, pois os produtos gerados pela indústria química abastecem tanto outras indústrias, quanto o público em geral. A atuação do engenheiro químico pode ter grande impacto social, econômico e ambiental, o que traz uma responsabilidade de ser manter atualizado as condições do ambiente que exerce influência. Por essa razão, este trabalho busca associar ferramentas de inteligência artificial para modelagem de processos químicos industriais. O processo escolhido para esse estudo foi a extração de metanol, que é produzido a partir do gás natural (metano) e pode ser purificado com o glicerol como solvente. O Brasil dispõe tanto de gás natural, quanto de glicerol na faixa de milhões de toneladas por ano, pois é um dos maiores produtores de biodiesel do mundo e o glicerol é um subproduto gerado em grande quantidade na produção do biodiesel. Para purificar o metanol é empregada uma operação unitária de separação composta por uma ou mais colunas de destilação extrativas. Este equipamento é tradicionalmente projetado pelo engenheiro químico usando modelos baseados nos princípios físicos de conservação da massa e energia. São modelos complexos que podem demandar muito tempo para desenvolvimento em processos específicos. Por outro lado, existem modelos baseados nos conceitos de inteligência artificial e ciência de dados que são mais simples e podem se adaptar rapidamente ao processo. Neste trabalho foram aplicados os modelos supervisionados de aprendizado de máquina floresta aleatória e regressão linear para a modelagem da coluna de destilação extrativa do metanol usando glicerol como solvente. O modelo floresta aleatória apresentou boa aderência aos dados e realizou predições próximas dos valores esperados. O modelo de regressão linear apresentou dificuldade de aderência aos dados em algumas faixas de valores mais baixos, pois as interações do processo a variações em determinadas entradas possuem características não lineares.
Aprendizado de máquina para a simulação de oxigênio dissolvido da água superficial da represa Billings.
(2024) Jovél, Haiden Arley Ardila
Na atualidade, são muitas as tecnologias implementadas com o objetivo de mitigar os impactos ambientais que ocorrem no mundo, em vista disso, diversas áreas do conhecimento têm agido de forma interdisciplinar com a finalidade de aplicar técnicas e/ou ferramentas que permitam melhorar os processos tradicionais tornando-os mais eficientes. A ciência de dados é uma disciplina com um campo abrangente de atuação nas Engenharias permitindo a otimização de processos rotineiros de forma mais simples utilizando modelos matemáticos e um amplo conjunto de dados. Órgãos públicos como a SABESP realizam monitoramento rotineiro dos parâmetros de qualidade da água da represa Billings disponibilizando um relatório com os resultados no decorrer de um ano, além disso a NASA realiza monitoramento por satélite de diversos parâmetros atmosféricos. O presente trabalho teve como objetivo a utilização de modelos de aprendizado de máquina para simular a quantidade de oxigênio dissolvido (OD) no braço Taquacetuba (BL-105) da represa Billings, os resultados apontam que devido à natureza não linear das variáveis que compõem o sistema natural, o modelo floresta aleatória (Random Forest) consegue ajustes e predições melhores do que o modelo de regressão linear. Foi possível a obtenção de predições coerentes com a diminuição significativa das variáveis da SABESP para os dois modelos. O modelo floresta aleatória conseguiu diferençar a disponibilidade de OD no meio hidrográfico levando em consideração as especificidades sazonais além dos períodos diurnos e noturnos ao longo de dois anos. O ano 2017 apresentou valores mais precisos do que o ano 2019, quando comparado com os dados reais. Por fim, a pesquisa sugere a possibilidade de tornar o processo de monitoramento da qualidade da água mais econômico, devido à capacidade do modelo de aprendizado de máquina em prever resultados satisfatórios com uma quantidade reduzida de parâmetros de monitoramento do complexo hidrográfico Billings.
Aprendizado de máquinas na predição do perfil de temperatura de trocadores de calor.
(2024) Vicente, Vittoria Santos de
O aprendizado de máquina pode ser aplicado em estudos de otimização de vários processos industriais, como de controle de processos, predição de demanda, modelagem e simulação de processos. Essa aplicação também se estende para estudos em equipamentos, como os trocadores de calor, presentes na maioria das indústrias. Com a crescente preocupação com a redução de gastos, bem como com o respeito ao meio ambiente, os estudos relacionados a aplicação da IA na indústria se tornam cada vez mais necessários, pois evitam o desperdício de insumos e trazem maior rentabilidade aos negócios. Diante disso, este trabalho tem como objetivo analisar qual algoritmo de Aprendizado de Máquina melhor identificam o comportamento e consegue prever o processo de troca de calor de forma mais precisa, em um trocador de calor de tubo concêntrico. Para realizar essa análise foram coletados dados de um trocador de calor de tubo concêntrico didático, disponível no laboratório de Engenharia Química da UNILA, e estes dados foram utilizados para alimentar o software Orange Data Mining. Este software possui ferramentas para realizar analises estatísticas e de opções de modelos de aprendizado de máquina, além de ser capaz de criar modelos de predição. A variável escolhida para realizar a predição foi a Temperatura de Saída do fluido quente e, como trata-se de uma variável continua, foram utilizados os indicadores estatísticos RMSE, MSE, MAE, MAPE e R2 para avaliar o desempenho dos modelos. Os dados experimentais foram utilizados para treinar modelos de predição derivados de três algoritmos de aprendizado de máquina diferentes: Linear Regression, Decision Tree e Randon Forest. A partir das informações coletas e geradas neste estudo, foi possível avaliar que o modelo de predição que melhor se adaptou ao processo de troca de calor foi o gerado pelo modelo de aprendizado de máquina Randon Forest. Esse resultado é consistente com a natureza não linear dos dados do processo de trocadores de calor. O Modelo teve um bom desempenho com os dados de teste, evidenciado por erros baixos e um coeficiente de determinação (R2) próximo de 1. Isso indica que o modelo se ajustou bem aos dados de teste, refletindo de forma precisa o comportamento do sistema.
Avaliação da Eficiência da Polianilina na Redução de Íons de Prata em Soluções Aquosas
(2022) Lima, Nicolas Bottega
É bem estabelecido que os Resíduos de Equipamentos Eletroeletrônicos (REE) são considerados não só materiais tóxicos e perigosos, mas também uma valiosa e promissora fonte secundária de metais raros e preciosos. A prata por exemplo é um metal com alta demanda global e pode ser encontrada em um grande número de REE. Sua recuperação a partir de fontes secundárias e reinserção na cadeia produtiva pode representar um ganho de bilhões de dólares em matéria prima. Portanto, nas últimas décadas pesquisadores investigaram a recuperação de prata de REE. Algumas rotas hidrometalúrgicas possibilitam que quantidades significantes de prata sejam recuperadas, entretanto a maioria destas rotas utilizam reagentes tóxicos e poluentes, apontando para a necessidade do desenvolvimento de metodologias mais sustentáveis. Desta maneira, o presente trabalho avaliou através planejamentos experimentais compostos de ponto central a eficiência da polianilina (sal e base de esmeraldina) na recuperação de prata em soluções aquosas via a redução de íons Ag+ para Ag0 . O sal de esmeraldina (Pani (HNO3)) foi sintetizado pela polimerização oxidativa da anilina em meio ácido e a base de esmeraldina (Pani (NaOH)) foi obtida pela reação da Pani (HNO3) com uma solução de (NaOH) 2 mol L-1 . Soluções de AgNO3 com diferentes concentrações foram utilizadas como modelo para uma solução de lixiviado de REE com HNO3. Os ensaios foram realizados com soluções aquosas de AgNO3, que foram mantidas em contato com diferentes quantidades de Pani (NaOH) e Pani (HNO3) por 24 horas. As amostras foram caracterizadas por Difratometria de raio x (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura integrada a Espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (MEV-EDS), Termogravimetria (TGA) e Espectrofotometria Ultravioleta-Visível (UV VIS). A quantidade de prata recuperada foi determinada por Espectrometria de Absorção Atômica por Chama (FAAS). Os resultados demonstraram que a Pani (NaOH) apresenta capacidade superior a Pani (HNO3) na redução íons Ag+ em soluções mais diluídas. Eficiências máximas de 99,9 % e 89% foram obtidas pela Pani (NaOH) e Pani (HNO3), respectivamente. O trabalho também permitiu a otimização do processo pela obtenção de proporções ótimas entre a massa de polianilina(mg) e o volume da solução de AgNO3 mais diluída (mL). Os melhores resultados foram observados utilizando 5,38 mg/ml para a Pani (NaOH) e 9,62 mg/ml para a Pani (HNO3).
Avaliação da Hidrólise Ácida para Conversão em Glicose de Cigarros apreendidos pela Receita Federal
(2023) Konopka, Marcos Vinicius; Lopes, Rener Lucas Santos
Este trabalho teve como principal objetivo explorar uma abordagem inovadora para a produção de etanol de segunda geração (E2G), a partir dos cigarros apreendidos na fronteira de Foz do Iguaçu – PR, Brasil, com o Ciudad del Leste - Paraguai, especificamente do tabaco (celulose) e do filtro (acetato de celulose). Este estudo propõe um processo de conversão da celulose presente no tabaco e no filtro de cigarros em glicose, visando a produção de bioetanol 2G, por meio de hidrólise ácida. Através da caracterização físico-químicas dos materiais, foi possível obter uma compreensão mais aprofundada da estrutura do acetato de celulose e ao analisar os difratogramas de raios X a ausência de cristalinidade, o que é positivo para o processo de hidrólise, pela ausência das ligações de hidrogênio facilitando a quebra da molécula. Pela análise dos espectros FTIR, foi possível a alteração na estrutura do tabaco por meio da polpação alcalina, como um pré-tratamento necessário na produção de E2G. No processo de hidrólise, obteve-se um rendimento máximo de aproximadamente 52% na conversão do acetato de celulose em glicose, além do mais, obteve-se um rendimento próximo de 48% na hidrólise da mistura de tabaco e acetato com 5% v/v de H2SO4, estes foram valores próximos aos encontrados na literatura, realizando a hidrólise ácida com a mistura dos dois materiais.
Avaliação da incorporação de Dolomitas Saturadas com Solução Sintética de Fosfato em Hidrogéis para possível Aplicação como Condicionante de Solo
(2022) Bonfim, Ghessyca Aparecida do; Furtado, Andréia Cristina; Legal, Lisa Eliana Samudio
A maior parcela do uso de água potável do planeta é direciona para agricultura e pecuária, resultado do desenvolvimento populacional e econômico. Alternativas que visam contribuir para a redução do consumo e para o tratamento de água são importantes fontes de pesquisa. A dolomita é uma rocha sedimentar com grandes concentrações de carbonato de cálcio e magnésio (CaCO3/MgCO3), abundante na natureza no formato de rochas dolomíticas, possui baixo custo e pode atuar adsorvente, sendo alternativa no tratamento de águas residuárias. Entretanto, uma vez saturada, é imprescindível que esta seja descartada corretamente, evitando assim danos ao meio ambiente. Frente a isso, uma opção é reutilizar a dolomita saturada como fonte de nutrientes para solos e plantações. O objetivo dessa pesquisa foi caracterizar dois tipos de dolomita, in natura e purificada, e saturar com solução aquosa concentrada de fosfato de potássio e assim analisar a capacidade de adsorção da dolomita. Em seguida empregar essa dolomita saturada em polímeros absorventes. Os resultados apontaram que a porcentagem de adsorção da dolomita in natura, considerando soluções com concentrações de fosfato de 20, 30 e 40ppm foi de 35%, 25% e 24%, respectivamente, enquanto para a dolomita purificada, a capacidade de adsorção foi de 89,4%, 93,5% e 95,6% respectivamente. As análises no FTIR foram realizadas na faixa média de 4000 a 400cm-1, e as principais bandas atribuídas foram ao carbonato e magnésio. No MEV-EDS os resultados demonstraram a presença de oxigênio (O); cálcio (Ca); carbono (C); magnésio (Mg) e silício (Si). Após a saturação, as dolomitas foram incorporadas ao poliacrilato de sódio, onde foi verificado que a dolomita in natura apresenta grau acentuado de resíduos na amostra, já para a dolomita purificada todas as amostras em poliacrilato foram dissolvidas.
Avaliação da Incorporação de Dolomitas Saturadas com Solução Sintética de Fosfato em Hidrogéis para possível Aplicação como Condicionante de Solo
(2022) Bonfim, Ghessyca Aparecida do; Orientação
A maior parcela do uso de água potável do planeta é direciona para agricultura e pecuária, resultado do desenvolvimento populacional e econômico. Alternativas que visam contribuir para a redução do consumo e para o tratamento de água são importantes fontes de pesquisa. A dolomita é uma rocha sedimentar com grandes concentrações de carbonato de cálcio e magnésio (CaCO3/MgCO3), abundante na natureza no formato de rochas dolomíticas, possui baixo custo e pode atuar adsorvente, sendo alternativa no tratamento de águas residuárias. Entretanto, uma vez saturada, é imprescindível que esta seja descartada corretamente, evitando assim danos ao meio ambiente. Frente a isso, uma opção é reutilizar a dolomita saturada como fonte de nutrientes para solos e plantações. O objetivo dessa pesquisa foi caracterizar dois tipos de dolomita, in natura e purificada, e saturar com solução aquosa concentrada de fosfato de potássio e assim analisar a capacidade de adsorção da dolomita. Em seguida empregar essa dolomita saturada em polímeros absorventes. Os resultados apontaram que a porcentagem de adsorção da dolomita in natura, considerando soluções com concentrações de fosfato de 20, 30 e 40ppm foi de 35%, 25% e 24%, respectivamente, enquanto para a dolomita purificada, a capacidade de adsorção foi de 89,4%, 93,5% e 95,6% respectivamente. As análises no FTIR foram realizadas na faixa média de 4000 a 400cm-1, e as principais bandas atribuídas foram ao carbonato e magnésio. No MEV-EDS os resultados demonstraram a presença de oxigênio (O); cálcio (Ca); carbono (C); magnésio (Mg) e silício (Si). Após a saturação, as dolomitas foram incorporadas ao poliacrilato de sódio, onde foi verificado que a dolomita in natura apresenta grau acentuado de resíduos na amostra, já para a dolomita purificada todas as amostras em poliacrilato foram dissolvidas.
Avaliação da Qualidade dos Ácidos Graxos dos Azeites Extravirgem Comercializados na Tríplice Fronteira
(2020) Santos, Leticia Maria Simião
Sabe-se que a fraude alimentar é uma das principais ameaças à saúde pública, podendo assumir proporções consideráveis na economia, sociedade, política e na saúde dos consumidores. Diante desse contexto, a credibilidade na identidade dos produtos alimentícios é de extrema importância, desde a matéria-prima até a sua comercialização.. Este trabalho teve como objetivo estabelecer metodologias analíticas para a identificação da presença de adulteração em azeites de oliva extravirgem e aplicá-las na avaliação da qualidade de azeites de oliva extravirgem comercializados na região da tríplice fronteira. Foram realizadas análises de determinação da composição e qualidade dos azeites de oliva extravirgem, sendo elas o índice de acidez e determinação do coeficiente de extinção específica por absorção na região do ultravioleta.Os perfis de ácidos graxos foram determinados por cromatografia em fase gasosa com detector de ionização de chama (CG-DIC) e os compostos orgânicos voláteis extraídos por microextração em fase sólida (MEFS) seguido de análise por cromatografia em fase gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG-EM). Foram avaliadas 22 amostras de azeite extravirgem de oliva e 14 amostras de óleos de origem animal e vegetal, para avaliação de possíveis fontes de adulteração. Para as marcas de azeites de oliva extravirgem avaliadas, o índice de acidez encontra-se fora do padrão estabelecido pela legislação para 13,6% das amostras. Para os valores de extinção específica das amostras, foi constatado que somente 36% das amostras apresentaram resultados em concordância com o preconizado pela legislação brasileira. A análise de perfis de ácidos graxos indicou que o ácido oléico (C18:1n-9c) é o ácido graxo presente em maior concentração nas amostras de azeite de oliva extravirgem não adulteradas, mostrando um comportamento inverso com relação aos ácidos linolênico (C18:2n-6c) e linoleico (C18:3n-3). A análise de ácidos graxos fornece a informação mais confiável com relação a presença de adulteração, e considerando os resultados obtidos, 31,8% das amostras avaliadas encontram-se adulteradas, possivelmente com a adição de óleo de soja. Esta hipótese foi levantada em razão dos valores elevados do ácido linolênico (C18:2n-6c), encontrado em todas as amostras adulteradas. A análise dos componentes principais dos dados de compostos orgânicos voláteis indicou um agrupamento das amostras adulteradas e não adulteradas, de acordo com o seu país de origem, confirmando um padrão existente nas amostras.
Avaliação do Potencial Energético do Biogás oriundo de Resíduos Orgânicos Alimentares gerados na Região da Vila C em Foz do Iguaçu/PR
(2022) Silva, Igor Nogueira da; Orientação
O biogás é produzido por fontes antropogênica e natural, cuja composição provém do metano, gás carbônico e outros gases em menores porcentagens. É o principal produto da digestão anaeróbia de resíduos orgânicos, dentre os quais destacam-se os alimentares, cuja geração global anual é de aproximadamente 1,6 bilhão de toneladas. O biogás também é fonte energética, cujas aplicações são para conversão em energia térmica, elétrica e como combustível. O produto secundário da digestão anaeróbia é o digestato, que possui alto teor de nutrientes e pode ser aproveitado como biofertilizante. Neste contexto, a Região da Vila C em Foz do Iguaçu/PR contém uma produção anual de 3.899 ton/ano de resíduos orgânicos alimentares, que foram o substrato escolhido na modelagem de um sistema de digestão anaeróbia, para avaliação do potencial energético do biogás produzido sob dois cenários: O Cenário 1, que continha a utilização de 100% do biogás para conversão em energia térmica, com foco na substituição do gás GLP de botijões; e o Cenário 2, pela utilização de 100% do biogás para conversão em energia elétrica, com o envio de parte da energia para manutenção da planta de digestão anaeróbia e pela comercialização do excedente. Os dois cenários foram modelados no software RETScreen Expert com o biogás na forma de biometano e analisados como projetos de 20 anos com o auxílio de 4 parâmetros econômicos: VPL (Valor PresenteLíquido), TIR (Taxa Interna de Retorno), Payback e fluxos de caixa acumulados. Também verificou-se a sensibilidade dos cenários e avaliados seus limites para viabilidade econômica. Além disso, calculou-se a capacidade de produção de biofertilizantes sólidos e líquidos a partir do digestato. Para o Cenário 1, obteve-se um biogás com potencial energético de 1.142.881,95 Mcal/ano, energia térmica equivalente a 70.137 kg de gás GLP ou 5.395,15 botijões. Para o Cenário 2, a capacidade de conversão em energia elétrica foi de 480.470 kWh/ano, com 89.686,2 kWh direcionados à manutenção da planta e 390.783,8 kWh para comercialização. Na análise dos cenários, o Cenário 1 sobressaiu em relação ao Cenário 2 pelo VPL, TIR e Payback, além de um fluxo de caixa acumulado cerca de 8 vezes maior, demonstrando maior lucratividade. Quanto à sensibilidade, o Cenário 1 apresentou um limite máximo do preço do combustível em R$ 1,36/m3 e o valor mínimo médio do preço do botijão de gás GLP de R$ 45,05. Para o Cenário 2, o limite máximo médio para a taxa de inflação foi 7,07% e o limite mínimo do preço da eletricidade exportada foi R$ 523,50/MWh. Em relação a produção de biofertilizantes, verificou-se que 526.419 kg de biofertilizantes sólidos com 30% de umidade ou 3.372.981 L de biofertilizantes líquidos podem ser obtidos anualmente. A utilização do biogás proveniente de resíduos alimentares para posterior recuperação energética apresenta grande potencial de crescimento no Brasil, podendo começar em pequenas regiões e contribui também para a redução do efeito estufa.
Catalisadores Heterogêneos no Processo de Transesterificação para Produção de Biodiesel: uma Revisão Sistemática
(2022) Rupolo, Willian; Orientação
Os catalisadores heterogêneos vêm ganhando espaço nos estudos relacionados a reação de transesterificação para a produção de biodiesel, devido a características como: possibilidade de recuperação e reutilização em novos ciclos reacionais, fácil separação ao final da reação, pode ser projetado para ter maior atividade, seletividade e tempo de vida e por não produzir sabões por neutralização de ácidos graxos livres. Deste modo, este trabalho teve como objetivo realizar uma revisão sistemática de literatura referente aos catalisadores heterogêneos utilizados na reação de transesterificação para a produção de biodiesel e propor um processo reacional a partir da catálise heterogênea baseado nas informações presentes nos artigos estudados. A seleção dos artigos relacionados a produção de biodiesel com a utilização de catalisadores heterogêneos foi realizada a partir da busca em plataformas digitais, como Science direct, Scielo, Google Acadêmico e CAPES. Posteriormente foram aplicados filtros para limitar os artigos a serem analisados, sendo eles: Ser open acess e possuírem data de publicação entre 2017 e 2022, abordar o processo de transesterificação, contendo dados de rendimento/conversão e serem revisados por pares. A partir da análise dos artigos selecionados, quanto ao tipo de catalisador, rendimento e reutilização em ciclos reacionais posteriores, o catalisador que apresentou os melhores resultados foi selecionado para o desenvolvimento da proposta de um processo reacional a nível industrial. Dos cinco artigos analisados foi possível observar, quanto ao rendimento em apenas um ciclo reacional, que o catalisador RS-SO3H apresentou o menor rendimento (90,38%) e a dolomita DCC800 apresentou o melhor rendimento, este fato pode ser explicado pela área superficial dos catalisadores, pois o DCC800 apresenta uma área superficial elevada (507 m2 g-1) quando comparado ao catalisador RS – SO3H (39,11 m2 g-1). Em relação a análise quanto a reutilização do catalisador foi possível observar que os catalisadores DCC800 e RS – SO3H apresentaram os melhores resultados, podendo ser reutilizado em 8 ciclos reacionais consecutivos, com uma variação de rendimento baixa, de 98,92% no primeiro ciclo para 94,99% no último ciclo para o catalisador DCC800 e de 90,37 no primeiro ciclo para 88,56% para o catalisador RS – SO3H. Por fim, a partir dos resultados obtidos, o catalisador DCC800 foi selecionado para o desenvolvimento da proposta do processo produção do biodiesel a partir da reação de transesterificação utilizando catálise heterogênea, sendo este sistema composto pelas seguintes etapas: transporte dos reagentes até o reator, etapa reacional (reator batelada) e a recuperação do catalisador pelo processo de centrifugação. Portanto, a partir da análise dos artigos e dos resultados obtidos foi possível evidenciar a aplicabilidade dos catalisadores heterogêneos para a produção do biodiesel, pois estes apresentam ótimos resultados em relação ao rendimento e a reutilização dos mesmo em ciclos reacionais consecutivos, o que pode trazer vantagens econômicas ao processo.
Controle de Qualidade em E-liquid Utilizados para Cigarros Eletrônicos
(2021) Ramirez Cabrera, Martha Belén; Orientação
Os líquidos de “vape” (e-liquids) são as essências utilizadas nos cigarros eletrônicos, podendo ser juice e/ou Nicsalt; sendo juice aquele que possui nicotina na sua base livre, e Nicsalt o produto da reação entre a nicotina e um ácido, neste caso o ácido lático. Os e-liquids utilizados por jovens e adultos com fins recreativos; alívio do estresse; e como mecanismo de abandono do vício do cigarro convencional. Para que os consumidores tenham acesso a um produto de qualidade é necessário a realização do controle físico-químico de qualidade desses produtos, principalmente a análise do teor de nicotina o qual, segundo estabelecido por normativas mundiais, não deve exceder o valor de 20 mg/mL. Nesse sentido, este trabalho teve por objetivo analisar amostras de e-liquids do tipo juice e Nicsalt para verificar a sua qualidade. Para isso, as amostras foram analisadas quanto aos parâmetros físico-químicos: pH, densidade, viscosidade, além disso foram avaliadas algumas propriedades organolépticas (visual, gustativa, tátil e olfativa) e análise do teor de nicotina. Foram avaliados 3 tipos de juice (3 mg/mL) e 3 Nicsalt (50 e 35 mg/mL) em 3 lotes diferentes de cada tipo de e-liquid. Os sabores de juice analisados foram manga (M), morango (SB) e mirtilo (BB) enquanto as de Nicsalt foram mentol (CM), brullé (CB) e Cmentol (CO). O teor de nicotina foi determinado pelo método de titulação potenciométrico por reação de neutralização com ácido clorídrico 0,1M. Dentre as amostras analisadas de juice, considerando os valores teóricos do produto o resultado obtido foi: apenas as amostras M2, M1 e SB1 atingiram os valores mais próximos sendo respectivamente 2,920, 2,831 e 2,798 mg/mL; as amostras BB3, SB2 e SB3 obtiveram valores menores que as primeiras de 2,433 até 2,677 mg/mL; e as restantes das amostras BB1, M3 e BB2 com valores menores a 2,351 mg/mL inclusive considerando uma tolerância de 5%. As amostras de Nicsalt apresentaram diferenças em relação ao valor teórico do produto, em que os valores mais próximos foram de 47,86 mg/mL a 32,05 mg/mL nas amostras CM1 (50 mg/mL) e CO3 (35 mg/mL) respectivamente; de 40,32, 42,31 e 43,23 mg/mL nas CM3, CB2 e CB1 de valor teórico de 50 mg/mL; as amostras CO1 e CO2 correspondentes a 35mg/mL teóricos, com 29,14 e 31,04 mg/mL; finalmente a que apresentou a maior diferença, a CM2 com 34,92 mg/mL para a apresentação de 50 mg/mL, das quais nenhuma conseguiu atingir a aprovação inclusive com a tolerância de 5%. As amostras de juice apresentadas estão dentro dos parâmetros estabelecidos pela regulamentação da união europeia em relação a concentração de nicotina sendo de 20 mg/mL, em contrapartida as amostras de Nicsalt não se encontram aprovadas, considerando a utilização de dita regulamentação. Nas propriedades organolépticas avaliadas a maioria das amostras, tanto juice quanto Nicsalt não mantém um padrão de produção, haja vista a mudança de coloração entre os lotes dos mesmos sabores. Os parâmetros analisados ressaltaram a necessidade da padronização do processo industrial, a fim de garantir a homogeneidade nos produtos com lotes diferenciados.
Desenvolvimento de Materiais Nanoestruturados para Aplicação em Conversores de Energia e Produção de Hidrogênio
(2019) Bernardi, Jacqueline Hahn; Góes, Márcio de Sousa
A busca por fontes alternativas de energia, principalmente matrizes renováveis, vem cres- cendo junto com a evolução industrial. Nesse contexto, o desenvolvimento de novos mate- riais para a produção de energia e combustível é fundamental para proporcionar o desenvol- vimento de novos dispositivos, mais eficientes, econômicos e ecológicos. As células solares sensibilizadas por corante são uma alternativa às células solares tradicionais, feitas de silício cristalino de elevada pureza, o principal atrativo desta tecnologia é o uso de matérias alter- nativos, em especial óxidos semicondutores, que têm menor custo de produção. Dentro des- tes semicondutores, o óxido de zinco (ZnO) chama a atenção devido as suas propriedades, em especial a mobilidade eletrônica, entretanto ainda apresenta diversas limitações quanto à estabilidade ao ser aplicado nos dispositivos solares sensibilizados por corante. Uma alter- nativa para otimizar os dispositivos solares é a otimização morfológica e estrutural do ZnO, que pode ser feita a partir da incorporação de líquido iônico (LI) durante a síntese do mate- rial. Neste trabalho foram sintetizadas amostras de ZnO com diferentes concentrações do LI TEA-PS.BF 4 (sigla do inglês 3-triethylammonium-propanesulfonic acid tetrafluoroborate) incorporado. A via de síntese escolhida foi a hidrotermal, por suas condições favoráveis de aplicação em larga escala. Os líquidos iônicos foram utilizados na síntese do ZnO em con- centrações de 5 e 15% (m/m), a 180 oC por 55 horas. Todas as amostras apresentaram uma única fase, confirmada pela análise de difração de raios X. Realizou-se o refinamento da estrutura cristalina pelo método de Rietveld e foi observado que o LI influência no tamanho do cristalito, na microdeformação e nos parâmetros da cela unitária. A partir dos pós sinteti- zados preparou-se uma pasta de cada uma das amostras e essas foram aplicadas, por deposi- ção mecânica, em um substrato de óxido condutor transparente. Ao caracterizar os filmes observou-se um aumento da porosidade para a amostra com 5% de líquido iônico e analo- gamente um aumento do tamanho médio dos poros. A espectroscopia Raman dos filmes mostrou um aumento do tamanho do cristalito com o aumento da concentração do líquido iônico, reafirmando os resultados observados no refinamento da estrutura cristalina. A ca- racterização eletroquímica das células evidenciou a melhoria do fotoânodo com 5% de LI, que apresentou uma eficiência de 2,23% e densidade de corrente de ~7 mA.cm - 2. Em com- paração, o fotoanodo sem LI apresentou uma eficiência de 1,93% e densidade de corrente de ~4 mA.cm - 2. Observou-se, por meio da espectroscopia de impedância eletroquímica, que o líquido iônico contribuiu para a redução da resistência interna de transferência de carga do dispositivo
Estudo da potabilidade da água e a importância de seu controle de qualidade no fluxo de produção das indústrias farmacêuticas
(2021-06-11) Molluce, Donald; Furtado, Andréia Cristina
A indústria farmacêutica faz parte das indústrias que mais consome água dentro dos seus processos de produção e como fonte de utilidade. Todos os tipos de água empregada para este setor tais como: água potável, água reagente, água pura, água ultrapura e água para injetáveis devem estar em adequação com as normas de potabilidade e de purezas vigentes. Devido ao fato que a água é incorporada diretamente ao produto, é de extrema importância garantir a qualidade da água de processo na produção das formas farmacêuticas. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi realizar uma revisão bibliográfica para avaliar a potabilidade da água e a importância do seu controle de qualidade no fluxo de produção das indústrias farmacêuticas. De acordo com os dados obtidos, verificou-se que os tipos de água de processo nas indústrias farmacêuticas devem estar em conformidade com os parâmetros preestabelecidos nas farmacopeias e nas portarias da Agência Nacional de Vigilância Sanitária. O controle da qualidade da água do processo é garantido por um conjunto de processos de monitoramento contínuo do sistema de produção de água, que visa identificar qualquer desvio dos parâmetros físico-químicos e microbiológicos que não estejam em conformidade com os limites estabelecidos para tais parâmetros, a fim de corrigi-lo. Sendo a água considerada uma fonte de contaminação, caso não seja realizado um controle rigoroso, os produtos farmacêuticos podem sofrer atenuação de suas eficácias e até podem ser tóxicos aos seres humanos e aos animais domésticos.
Estudo da Utilização da Vinhaça Biodigerida e não Biodigerida dentro de uma Indústria Sucroalcooleira
(2022) Angarita, Kenny Yusimy Garcia; Caputo, Miguel; Orientação
A vinhaça é gerada pela produção de etanol na etapa de destilação do álcool. Esse subproduto é composto por vários elementos importantes para o desenvolvimento vegetal, podendo ser utilizado no processo de fertirrigação e para a produção de biocombustíveis. A digestão anaeróbica (DA) de efluentes (vinhaça) nas biorrefinarias de cana-de-açúcar pode melhorar o balanço energético no processo de produção de bioetanol e a harmonização ambiental do descarte de resíduos. Este estudo visa simular e analisar a viabilidade econômica e ambiental da inclusão do processo de DA da vinhaça em uma biorefinaria de produção de etanol 1G com co-geração para produção de biogás, CBIOS e geração de energia, onde a unidade simulada tem uma capacidade de moagem anual de 4,0 milhões de toneladas (833 toneladas/h), com o auxílio da ferramenta RenovaCalc utilizada pela RenovaBio e do software EMSO. De acordo com o cenário estudado, observou-se um aumento de 4,71% na geração de energia em relação à simulação sem DA. Através da RenovaCalc obteve-se a nota de eficiência energética e quantidade de CBIOS gerada, dessa maneira, verificou-se que para o caso com a DA da vinhaça ocorreu um aumento na produção de CBIOS, de aproximadamente 0,55 ton/h. Em relação a viabilidade econômica, os casos abordados (com e sem DA) apresentam VPL > 0, o que significa que ambos os casos de estudo representam um investimento favorável. O processo com DA obteve um VPL de US$ 190.878 milhões e, sem DA possui um VPL igual a US$ 207.651 milhões. Em relação à análise de sensibilidade aplicada, constatou se uma diminuição na VPL para cada vez que o preço de venda do CBIOS e da eletricidade foram aumentados para o caso sem DA. No caso da unidade com DA, foi observado que quando o preço do CBIOS excede 958,64 UDS/ton, há um VPL maior em comparação com a unidade sem DA. O mesmo fato ocorre quando o preço de venda de eletricidade está acima de 117,94 USD/MWh. Portanto, a análise sem DA resulta em um investimento com maior vantagem econômica em relação ao processo com DA, pois para o segundo, é necessário que o CBIOS ou a eletricidade excedam os valores de venda encontrados
Estudo da viabilidade técnica do tratamento de biogás utilizando microalgas.
(2024) Gomes, Eduardo Torres Nóbrega
Há uma demanda crescente por metodologias de purificação de biogás em processos otimizados. Neste contexto, foi abordado o planejamento, projeto, construção e implementação de um sistema de absorção indireta utilizando um consórcio de microalgas para remover contaminantes do biogás como o CO2, enriquecendo-o. Construído com materiais de baixo custo e técnicas simples, o sistema teve sua estanqueidade testada e foi constatada a ocorrência do processo devido ao crescimento da biomassa fotossintetizante e as quedas de pH após os processos, além de que a análise do gás efluente indicou razões de [CH4]/[CO2] superiores a razão da amostra in natura para todos os dias de processo, indicando a diminuição na concentração do CO2 porém apresentando absorção de O2.