TCC - Engenharia Química
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2024-03-28T12:57:01ZSensor para monitoramento de metais pesados em efluentes industriais
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Sensor para monitoramento de metais pesados em efluentes industriais
Simões, Sara Adrissa Barros
A água é fundamental para o surgimento e a manutenção de todos os seres vivos em nosso
planeta, em especial para o ser humano que desenvolve/realiza diversas atividades com o
uso da mesma. Em relação ao setor industrial, a água pode ser eliminada na forma de
efluente nos processos industriais, podendo, inclusive, estar contaminada com resíduos
tóxicos. Entre os contaminantes existem os metais pesados que em altas concentrações,
podem ocasionar efeitos adversos para o ecossistema. Uma forma de monitorar essas
espécies, seria por meio de sensores eletroquímicos à base de papel, pois são eficientes,
de rápida resposta, e principalmente de baixo custo e impacto ambiental. Dessa forma, este
trabalho teve por finalidade, preparar sensores à base de papel (ePAD, do inglês
electrochemical paper-based devices) e de pasta condutora de grafite para detecção de
íons contaminantes em meio aquoso. Foi realizado a caracterização física dos materiais à
base de carbono utilizados na pasta condutora, bem como, dos filmes pré e pós-aplicação
como sensor, por Difração de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV).
Para a caracterização dos eletrodos de pasta de grafite em pó depositados em papel
analisou-se a questão da reversibilidade e a reprodutibilidade do mesmo, analisando-se em
diferentes velocidades de varredura (5, 10 e 50) mV/s e três variáveis, sendo estas:
quantidade de pasta condutora nos dispositivos, tempo (dias) de medição, análise em
baixas concentrações do eletrólito e variação da temperatura no material de carbono
utilizados na produção de pastas condutoras. O desempenho eletroquímico do ePAD para
a detecção de íons de cobre em meio aquoso foi avaliado por Voltametria de Onda
Quadrada (VOQ), utilizando uma solução eletrolítica de CuSO4.5H2O em KCl 0,5 mol·L-1
.
O DRX e o MEV mostraram, respectivamente, que os materiais de carbono e os filmes base
são de grafite, com fase majoritária, e a morfologia do material em estudo apresentou
característica da superfície de uma amostra de grafite, com diferenciação na distribuição
das partículas e homogeneidade. Além dessas análises, com a Espectrometria de energia
dispersiva de raios X (EDS) que está acoplado ao MEV foi possível identificar os elementos
presentes nos materiais, que são predominantemente carbono e oxigênio. Os dados
obtidos da resposta eletroquímica evidenciaram que tanto a análise em baixas
concentrações do eletrólito como a variação de temperatura não influenciaram diretamente
na repetibilidade (obteve-se um desvio padrão relativo da altura de pico em cada
concentração, que oscilou em um valor de ~30%), em detrimento da quantidade de pasta
condutora nos dispositivos e tempo (dias) de medição que apresentaram um desvio três
vezes maior. O ePAD foi aplicado em uma amostra real (sem qualquer acondicionamento
na coleta da amostra) de uma indústria de fertilizantes. Nessa etapa do trabalho foi
analisado se a quantidade de cobre presente na amostra, corresponde ao valor estimado
pela empresa a partir da curva de calibração com uma solução eletrolítica padrão de cobre.
Com essa correlação, foi possível verificar que o material possui uma concentração de
cobre 80% acima do valor fornecido pela empresa. Esses resultados preliminares
mostraram que o sensor funciona e tem potencialidade para análise de amostras em
condição real, isto é, sem controle em laboratório.
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território da Universidade Federal da Integração Latino- Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química.
2023-01-01T00:00:00ZNível de maturidade da produção acadêmica sobre cinzas de caldeiras: estudo de caso
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Nível de maturidade da produção acadêmica sobre cinzas de caldeiras: estudo de caso
Pereira, Maria Laura de Souza
Em diversos processos industriais, as caldeiras se apresentam como os equipamentos
essenciais de fonte de energia para as utilidades, ao atuar na geração de vapor e
tratamento de fluidos. Por possuir alta volatilidade em processos de combustão, a
biomassa se apresenta como o combustível mais viável para a produção de vapor, visto
seu potencial econômico. Com o aumento da utilização da biomassa, cresce também a
geração de cinzas, como resíduo, desse processo. Esses resíduos, têm um elevado
potencial para aplicação em diversos setores, entretanto as pesquisas precisam ser
ampliadas. Diante disso, o presente trabalho tem como objetivo analisar a produção
científica sobre o aproveitamento de cinzas, e seu potencial. Ademais, apresentar um
estudo de caso, contendo sugestões para aumentar o Nível de Prontidão Tecnológica
(TRL – Technology Readiness Level), a fim de torná-lo um potencial produto. Para isso, foi
realizado uma revisão sistemática da literatura com metanálise conforme as diretrizes do
protocolo PRISMA. Ao aplicar os critérios de elegibilidade propostos, a metanálise
retornou oito estudos para revisão. Observou-se que produção científica brasileira está
alinhada com as tecnologias nos setores produtivos, visto que 37,5% dos estudos
correspondem ao setor de construção e apresentou indícios de maior potencial de
desenvolvimento tecnológico. A partir destas informações, realizou-se a avaliação do nível
TRL dos estudos selecionados. Os estudos apresentaram um TRL médio de 5,5, valor
este que apresenta que a tecnologia está em fase de prototipagem e escalonamento,
ainda distante do produto que possa ser, de fato, comercializado. Dentre os estudos, foi
selecionado um trabalho para realizar o estudo de caso. A análise e sugestões para
aumento do nível TRL foi proposta para um sistema de tratamento de efluentes que visa a
adsorção de fármacos em efluentes. Para este estudo de caso, foi apresentada a
viabilidade técnica e econômica de implementação, e sugestões para elevar a maturidade
para o nível TRL 8, considerando a aplicação em escala comercial.
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território da Universidade Federal da Integração Latino- Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química.
2023-01-01T00:00:00ZAvaliação da Hidrólise Ácida para Conversão em Glicose de Cigarros apreendidos pela Receita Federal
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Avaliação da Hidrólise Ácida para Conversão em Glicose de Cigarros apreendidos pela Receita Federal
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.
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território da Universidade Federal da Integração Latino- Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química.
2023-01-01T00:00:00ZAplicação de Ferramentas de Qualidade na Elaboração de um Plano de Manutenção Preventiva para uma Microcervejaria no Paraná
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Aplicação de Ferramentas de Qualidade na Elaboração de um Plano de Manutenção Preventiva para uma Microcervejaria no Paraná
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.
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território da Universidade Federal da Integração Latino- Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química.
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