Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação

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A Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação da Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri - PRPPG/UFVJM - tem a finalidade de apreciar, coordenar, auxiliar, deliberar e homologar as atividades de Pesquisa, Pós-Graduação e inovação da Instituição. A PRPPG possui um orgão de deliberação denominado Conselho de Pesquisa e Pós-Graduação - CPPG. A "Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação" é constituída pela Diretoria de Pesquisa e pela Diretoria de Pós-Graduação no campus sede da UFVJM e pelas diretorias de Pesquisa e de Pós-Graduação dos campi fora de sede.

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    Separação seletiva de ésteres metílicos de ácidos graxos para a produção de biocombustíveis destinados à aviação
    (UFVJM, 2019) Damasceno, Sandra Matias; Fabris, José Domingos; Nelson, David Lee; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Fabris, José Domingos; Macedo, Alice Lopes; Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Arrudas, Sônia Ribeiro; Meira, Juliana Rocha
    A crescente demanda energética mundial tem contribuído para o desenvolvimento de combustíveis a partir de fontes alternativas, que reduzam a dependência de combustíveis fósseis e a redução das emissões de gases poluentes, como COx, SOx e NOx, minimizando o impacto negativo ao ambiente. O biodiesel obtido pela reação de transesterificação de óleos e gorduras é uma alternativa ao uso do diesel de petróleo e, muitos estudos apontam para o seu uso em misturas com o diesel para o transporte aéreo. Assim como os combustíveis em geral, os combustíveis para aviação devem cumprir uma série de requisitos e padrões de qualidade estabelecidos por órgãos regulatórios como American Society of Testing and Materials (ASTM) e Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). O objetivo deste estudo foi avaliar procedimentos de separação de ésteres de ácidos graxos leves (número de carbonos, C, da cadeia molecular do ácido graxo na composição do éster metílico, 5 ≤ C ≤ 12) do biodiesel da amêndoa da macaúba, por adsorção para a produção de misturas com o querosene mineral, em proporções volumétricas que assegurem o cumprimento das recomendações técnicas estabelecidas na Resolução ANP Nº 37, para QAV-1, ou na ASTM D1655, para o JET A1. Para a separação das frações de ésteres leves do biodiesel por adsorção foram testados como adsorventes: (i) carvão ativado preparado da torta da amêndoa da macaúba prensada, e (ii) zeólitas comerciais, também com expressiva capacidade específica de adsorção. Ambos os materiais foram testados para adsorção em batelada e em leito fixo. As características técnicas avaliadas do biodiesel produzido estão de acordo com os limites estabelecidos pela Resolução ANP Nº 45. Os resultados dos testes de separação do biodiesel leve mostram que os adsorventes utilizados funcionam como adsorventes e são eficientes na separação das frações mais leves da mistura total dos ésteres que formam o biodiesel. Os dados analisados indicam, de fato, a adsorção e a retenção na coluna sobretudo dos ésteres dos ácidos graxos C8, C10 e C12. O carvão ativado, de formas variadas de preparação tem sido usado como adsorvente em muitos outros processos de separação, mas não há citação na literatura científica sobre a retenção seletiva de ésteres de ácidos graxos de cadeias moleculares relativamente mais curtas sobre carvão ativado; as zeólitas, especificamente as dos tipos X e Y, têm sido reportadas para processos de separação de misturas de ácidos graxos saturados e insaturados. Os dados quantitativos das concentrações foram numericamente ajustados para o modelo de isoterma de Langmuir; os ensaios em coluna de leito fixo foram avaliados a partir das curvas de ruptura. Os resultados mostram que as frações de ésteres leves derivados do óleo da amêndoa da macaúba podem ser seletivamente obtidas por adsorção, abrindo perspectivas reais para a otimização da eficiência desta operação unitária para a análise de balanço do custo de produção e para o escalonamento da tecnologia, na preparação industrial de biodiesel de ésteres leves, destinado ao uso, em misturas com o querosene parafínico mineral, na propulsão de aeronaves.
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    Uso de biomassa de casca de banana e casca de arroz na remoção de cobre (II) e chumbo (II) de amostras de água da região do desastre ambiental de Mariana
    (UFVJM, 2019) Santos, Mayra Soares; Rodrigues, Jairo Lisboa; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Rodrigues, Jairo Lisboa; Pereira, Márcio César; Costa, Alexandre Sylvio Vieira da
    O rompimento da barragem de rejeitos minerais de Fundão, situada em Mariana, e o galgamento da barragem de Santarém, em uma região de cabeceira da bacia hidrográfica do rio Doce, resultou em um desastre ambiental de grande magnitude e repercussão. No dia 5 de novembro de 2015, o rompimento da barragem liberou um volume estimado de 34 milhões de m³ de rejeitos de mineração, água e materiais utilizados em sua construção, causando diversos impactos socioeconômicos e ambientais na bacia do rio Doce. Este estudo teve por objetivo avaliar a capacidade de remoção os metais cobre (II) e chumbo (II) pelo uso das biomassas da casca de banana e arroz de águas contaminadas. As biomassas foram secas e trituradas para atingir tamanho de partícula de 40 mesh. A microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e ponto de carga zero (PCZ) foram utilizados para caracterização dos materiais adsorventes estudados. A quantificação de metais, por sua vez, foi realizada usando o NexION 300D PerkinElmer (EUA) ICP-MS. Os estudos do efeito do pH indicaram que a adsorção analisada do presente trabalho não sofreu alterações significativas com a variação dos valores de pH. Houve uma rápida adsorção onde, em todos os casos nos primeiros 30 minutos de adsorção mais de 60% dos metais já haviam sido adsorvidos. Foram realizados testes utilizando amostras reais de água do Rio Doce – MG contaminadas pelos metais em estudo devido ao desastre de Mariana - MG. As biomassas apresentaram excelente desempenho na remoção do Cu (II) e Pb (II), atingindo concentrações próximas de zero após a adsorção.
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    Avaliação toxicológica e remoção de mercúrio(II) em águas contaminadas e resíduos de mineração da bacia do Rio Doce usando nanoadsorventes de δ-FeOOH modificado quimicamente
    (UFVJM, 2019) Maia, Luiz Fernando Oliveira; Rodrigues, Jairo Lisboa; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Rodrigues, Jairo Lisboa; Pereira, Márcio César; Carneiro, Maria Fernanda Hornos; Faria, Márcia Cristina da Silva
    O mercúrio é considerado uma das “principais substâncias perigosas” pela Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), Agência de Substâncias Tóxicas e Registro de Doenças, devido à sua persistência, bioacumulação e toxicidade no meio ambiente. Nesse sentido, tem-se desenvolvidos novos métodos de remoção deste elemento em águas residuais com a finalidade de alcançar os limites estabelecidos pela legislação. Portanto, é imprescindível que se possa além de quantificar com exatidão as concentrações deste metal presente na água, mas também seja possível prover de meios eficientes e de baixo custo para recuperar áreas contaminadas, como áreas que recebem resíduos provenientes do processo de mineração, de indústrias químicas ou até mesmo de desastres ambientais, como o ocorrido na cidade de Mariana-MG, devido a ruptura da barragem da Samarco. Dessa forma, a síntese de nanomateriais de ferro podem representar um avanço na remediação ambiental, unindo a grande afinidade que estes materiais possuem com metais à eficiência promovida pela elevada área superficial proporcionada pelas nanopartículas. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo (i) sintetizar nanopartículas de δ-FeOOH e modificá-las quimicamente para remoção de mercúrio em águas contaminadas e (ii) realizar análises físico-químicas e toxicológicas em amostras de água do Rio Doce. Os nanomateriais foram caracterizados pelas ténicas difração de raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho por reflectância total atenuada (FTIR-ATR), espectroscopia raman, microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), medidas de áreas superficial específica (BET), medidas de magnetização por magnetometria de amostra vibrante (VSM) e potencial zeta. As capacidades de adsorção dos adsorventes foram investigadas em função do pH, do tempo, da concentração inicial de mercúrio e presença de interferentes. A capacidade máxima de adsorção de nanopartículas de δ-FeOOH, δ-FeOOH oco e Cis-δ-FeOOH pelo mercúrio foi de 34,72, 89,1 e 217,13 mg g-1, respectivamente, em pH 7, aplicando a isoterma de Langmuir. Devido ao grande desempenho dos adsorventes na remoção de mercúrio, foram criados filtros dos nanomateriais. Os filtros foram altamente eficientes para tratar a água contaminada com mercúrio de amostras do rio Doce, reduzindo a concentração abaixo dos limites permitidos. As análises físico-químicas das amostras do rio Doce verificaram que o parâmetro turbidez estava bem acima do máximo permitido pela resolução do CONAMA 357/2005 indicando grande presença de material sólido suspenso que reduz a transparência e a qualidade da água. Além disso, os metais que se encontraram em maior concentração e acima dos limites estabelecidos pelo CONAMA foram: Ferro, Alumínio, Manganês e Mercúrio. Entretanto, as concentrações desses metais foram reduzidas quando as amostras do rio Doce foram filtradas usando nanopartículas de δ-FeOOH. Para os ensaios toxicológicos usando o bioindicador Allium cepa não houve diferenças significativas das análises citotóxicas e mutagênicas entre a água bruta e água tratada. No entanto, para a amostra tratada foram observadas diminuição do índice mitótico e aumento da frequência de micronúcleos em função possivelmente da presença de nanopartículas δ-FeOOH, sendo então necessário futuras pesquisas na área nanotoxicologia e nanogenotoxicologia.
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    Remoção de bisfenol-A por silicatos modificados com cobalto
    (UFVJM, 2016) Cruz, Alenice Ferreira; Coelho, Jakelyne Viana; Pereira, Márcio César; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Coelho, Jakelyne Viana; Pereira, Márcio César; Faria, Márcia Cristina da Silva; Rodrigues, Jairo Lisboa
    O bisfenol-A é um importante produto químico, amplamente utilizado em indústrias para a produção de policarbonatos, resinas epoxi e outros plásticos. Existe uma carência em desenvolver métodos eficazes para removê-lo de efluentes. Uma vez que, o mesmo faz parte dos chamados poluentes emergentes, pois é um contaminante prejudicial para os organismos, mesmo em baixas concentrações, devido ao seu efeito nocivo sobre saúde. Neste trabalho, buscou-se avaliar o desempenho de dois silicatos mesoporosos (MCM-41 e Co-silicato) frente à adsorção do bisfenol-A. Os perfis de difração de raio-X dos materiais confirmaram a formação da MCM-41 e o material modificado (Co-silicato) demonstrou alterar ao único elemento de ordem estrutural, que é a disposição dos canais paralelos (2θ=2). As imagens de MEV mostraram que os materiais não apresentaram morfologia definida. Dados indicaram que ambos os materiais apresentam elevada área específica, sendo 988 m2g-1 para MCM-41 e 729 m2g-1 para Co-silicato. O material Co-silicato mostrou elevado potencial como adsorvente, frente à MCM-41. A elevada área superficial, aliada ao tamanho dos poros, juntamente com a presença de íons metálicos (cobalto) favoreceram o processo de adsorção. A formação de sítios ativos no silicato, após a inserção de cobalto, favoreceu a adsorção do contaminante. A partir dos testes de adsorção realizados em pH 3, 6 e 9 foi possível notar que o material que teve uma melhor capacidade de adsorção foi o material Co-silicato. Diante dos testes de cinética, o material Co-silicato nas faixas de pH analisadas demonstrou maior potencial de adsorção do bisfenol-A, em relação ao resultados de remoção obtidos com o material MCM-41. Os modelos utilizados para os ajustes matemáticos da adsorção foram as isotermas de Langmuir, Freundlich, e Redlich-Peterson. O valor do coeficiente de correlação (R2) 0,9641 pH 3; (R2) 0,9834 pH 6 e (R2) 0,9959 pH 9 dos parâmetros de Redlich-Peterson sugeriram que o modelo de Redlich-Peterson descreve melhor o comportamento de adsorção de bisfenol-A no material Co-silicato, já que apresenta maior valor do coeficiente de correlação em pH testados, comparando com os valores de correlação (R2) de Langmuir e Freundlich. Os dados revelaram que a modificação da MCM-41 com átomos de cobalto alteraram as propriedades físico-química do material, e potencializou o adsorvente para adsorção da molécula de bisfenol-A.
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    Adsorção e dessorção das espécies de arsênio (III e V) e ácido monometilarsônico, pela K-jarosita, para proposta de remediação ambiental
    (UFVJM, 2016) Hott, Rodrigo de Carvalho; Rodrigues, Jairo Lisboa; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Rodrigues, Jairo Lisboa; Mendonça, Leonardo Meneghin; Faria, Márcia Cristina da Silva
    A elevada toxicidade e potencial de acumulação de arsênio em diversos ambientes têm incentivado pesquisas de novos métodos de remoção desse íon em águas contaminadas. Dentre os diversos processos utilizados, a adsorção contendo óxidos de ferro tem apresentado bons resultados na remediação de ambientes aquáticos contaminados por arsênio. Entretanto, muito do arsênio liberado no ambiente aquático é proveniente de efluentes de mineração, que apresenta meio extremamente ácido, o que impossibilita a ação da maioria dos adsorventes utilizados. Neste contexto, a K-jarosita surge como alternativa na remoção de arsênio em ambientes contaminados devido sua estabilidade neste âmbito de baixo pH. Os estudos deste trabalho foram realizados no campus do Mucuri da UFVJM e tiveram como objetivo sintetizar, caracterizar e avaliar através de ensaios de adsorção a efetividade de nanopartículas de k-jarosita na remoção de arsênio inorgânico (III e V) e arsênio orgânico (ácido monometilarsônico-MMA) em água contaminada, bem como a dessorção destes elementos promovendo a liberação dos sítios de adsorção dos nanomateriais. A K-jarosita foi caracterizada através da difratometria de raios-X, com seus pontos de reflexão estando de acordo com o arquivo padrão JCPDS 36-427. Seus dados difratométricos foram refinados pelo método de Rietveld, caracterizando sua estrutura como romboédrica de densidade 3,045g cm-3. Apresenta uma área superficial de 9 m2 determinada através do método BET, sendo uma estrutura mesoporosa, com poros apresentando volume de 0,034 cm3 g-1 e tamanho médio de 90Å, determinados pelo método BJH. Nos testes de adsorção, os estudos cinéticos demonstraram que a K-jarosita apresenta uma rápida adsorção, tendo o As(V) sido mais adsorvido que os demais. Com relação ao efeito de competição de ânions, foram realizados ensaios com NO3-, PO43- e SO42-, sendo observada pouca interferência dos íons nitrato e fosfato, e um efeito de aumento de adsorção do íon sulfato com relação ao As (V). No caso do pH, foram avaliadas as faixas de pH do meio ácido ao meio alcalino, sendo que nestas foi verificada maior estabilidade da K-jarosita em pH próximo de 3, fora do qual ocorre sua desestabilização com formação de outros óxidos de ferro. A dessorção ocorre em pH acima de 12, sendo o As-i (V) e o As-o MMA os mais facilmente liberados. Foram avaliadas isotermas de Langmuir, Freundlich, Langmuir-Freundlich e Redlich-Peterson, sendo todas adequadas à adsorção de arsênio pela K-jarosita, tendo o modelo de Langmuir-Freundlich apresentado um melhor ajuste. A capacidade máxima de adsorção pelas nanopartículas de K-jarosita foi de 11,12 mg g-1 para As (III), de 18,26 mg g-1 para As (V) e de 13,35 mg g-1 para MMA. Em análise de amostras de águas superficiais de rios contaminados por arsênio, provenientes do município de Paracatu/MG, todas ficaram após a adsorção por K-jarosita abaixo dos limites estabelecidos pela legislação vigente. Foi realizada também a recuperação do arsênio após dessorção na forma de Ag3AsO4, o qual apresentou grande eficiência em ensaios de fotocatálise, que também foram realizados. E como forma de funcionalizar o uso das nanopartículas de K-jarosita, foram desenvolvidos protótipos de filtros que apresentaram grande eficiência na remoção do arsênio em amostras de água. Através deste estudo, foi possível verificar que a K-jarosita apresenta grande potencial de ser utilizada como forma de remediação ambiental em ambientes aquosos contaminados por arsênio.