Pós Graduação em Biocombustíveis
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PPGBIO - Programa de Pós Graduação em Biocombustíveis
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Item Preparação e caracterização de materiais absorventes à base de glicerol(UFVJM, 2019) Mendes, Wilker Tágner do Nascimento; Roa, Juan Pedro Bretas; Santos Filho, Edivaldo dos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Roa, Juan Pedro Bretas; Santos Filho, Edivaldo dos; Munhoz, Victor Hugo de Oliveira; Alves, Janainne NunesA produção de materiais absorvedores de água tem uma grande possibilidade de aplicações em diversos segmentos como os setores agrícola, industrial, energia, dentre outros. Neste trabalho foram produzidos 6 (seis) novos materiais à base de caulim, ácido succínico e glicerina, caracterizados por espectroscopia no infravermelho, difração de raios-X, testes gravimétricos e testes simples de absorção de água. Os produtos obtidos apontam modificação da superfície do caulim com grupos COOH terminais, quando tivemos a mistura contendo glicerina e a razão molar de 1:1 (caulim: ácido succínico). Foi observado o aumento da quantidade de estruturas orgânicas, provenientes da glicerina e grupos OH terminais, quando há reação entre glicerina e o caulim nos sistemas com misturas sem ácido succínico. Em produtos de reação contendo apenas glicerol e ácido succínico é possível identificar um início de processo de polimerização entre a glicerina e o ácido succínico, como forma de aumentar a cadeia carbônica dos produtos finais, observado em 30 e 180 minutos de reação. É possível ainda verificar que, na presença de glicerina e ácido succínico no meio, são formadas novas ligações éster, aumento de grupos orgânicos e de grupos OH. Nos testes de absorção de água, foi observado que os todos os materiais produzidos são capazes de garantir a absorção de cerca de 10 g de água para cada grama de material empregado, mesmo com o aumento da fase orgânica em todos os sistemas estudados, inclusive na ausência de caulim. Foram formados filmes contendo amido e os materiais desenvolvidos. Nesse tipo de aplicação foram obtidos materiais compósitos de matriz polimérica com capacidade de absorção de água de até 55 gramas de água por grama de filme. Esses resultados demonstram que os produtos obtidos podem ser utilizados de forma isolada ou associados a outros materiais, por exemplo, o amido. Nos filmes de amido o aumento na capacidade de absorção de água foi de 13,8 % usando 10 % m/m do produto contendo caulim, ácido succínico e glicerina. Os materiais produzidos permitem sua utilização como agente de absorção de água, agentes de liberação de água ou como intermediários em processos de formação de novos materiais superabsorventes.Item Conversão catalítica do glicerol em potenciais aditivos para biocombustíveis(UFVJM, 2018) Lage, Guilherme Luiz da Costa; Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Hurtado, Gabriela Ramos; Verly, Rodrigo Moreira; Klein, Stanlei Ivair; Mesquita, João Paulo deO presente trabalho descreve o desenvolvimento de um método de acetalização de polióis com cetonas e aldeídos em meio ácido sem aplicação de solventes seguida da conversão química de um dos acetais em aditivos para diesel/biodiesel. As reações de acetalização foram realizadas empregando-se um catalisador heterogêneo de baixo custo relativo, no qual grupos sulfônicos (-SO3H) foram incorporados a uma matriz de sílica (SiO2), oriunda de areia utilizada em construções. Este método foi aplicado com êxito para a obtenção de acetais cíclicos alifáticos. Dentre os acetais obtidos destaca-se a síntese do (2,2-dimetil-1,3-dioxolan- 4-il)metanol ou solketal que foi isolado com rendimento superior a 98%. Pelo exposto, o solketal foi utilizado na síntese de substâncias com potencial atividade como aditivos para a mistura diesel/biodiesel. Estas substâncias sintéticas foram submetidas aos testes de avaliação de desempenho e emissões em um motor-gerador diesel. Tais compostos foram diluídos na proporção de 0,1% v/v em óleo diesel comercial (S-10) contendo 8% de biodiesel. Os combustíveis aditivados assim produzidos mostraram potencial ação na redução de gases CO e CO2, na diminuição da temperatura de exaustão e do consumo específico em relação ao diesel comercial. A avaliação da capacidade antioxidante dos compostos sintetizados também foi avaliada valendo-se da voltametria cíclica. Utilizou-se como referência um antioxidante natural o ácido gálico. Os resultados mostraram que o composto sintético galato de solketila possui ação antioxidante superior ao ácido gálico, conferindo-lhe potencial aplicação como aditivo antioxidante.Item Estudo térmico e determinação da energia de ativação do biodiesel de polpa e amêndoa de macaúba (Acrocomia aculeata)(UFVJM, 2017) Silva, Thaís Dias Fernandes; Roa, Juan Pedro Bretas; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Roa, Juan Pedro Bretas; Reis, Arlete Barbosa dos; Leite, Brenno Santos; Nelson, David LeeO consumo mundial de energia vem aumentando gradativamente. Os entraves derivados desse aumento são muitos, dentre eles os recursos necessários para suprir a demanda e os problemas ambientais gerados no processo de produção e consumo são os que mais se destacam. Nesse cenário os biocombustíveis, combustíveis derivados de matérias primas renováveis, se destacam como alternativa na intenção de diminuir a dependência do petróleo e os danos ambientais. O biodiesel possui como vantagem características biodegradáveis por ser derivado de matéria prima renovável e redução na emissão de gases na exaustão, como desvantagem apresenta um alto custo de produção quando comparado ao diesel de petróleo e baixa estabilidade quando exposto em atmosfera oxidante, causando problemas no processo de armazenamento, uma baixa energia de ativação na reação térmica do biodiesel indica a necessidade de pouca energia para o processo de degradação, sendo um grandeza importante a se considerar para o processo de armazenamento. Sendo assim, o presente trabalho tem como objetivo além de caracterizar as amostras de óleo e biodiesel de macaúba através de parâmetros físico químicos, análise de absorção na região do infravermelho e análise térmica, determinar a energia de ativação do biodiesel de amêndoa e polpa de macaúba produzido através da reação de transesterificação pela rota metílica projetando os resultados da análise térmica no modelo de Kissinger, que considera que os valores máximo da reação de decomposição acontecem na mesma temperatura a uma velocidade máxima deslocando-se em função da taxa de aquecimento aplicada, que correlacionando com a equação de Arrehenius possibilita a avaliação da energia de ativação do processo. A análise térmica do biodiesel de macaúba demonstrou temperatura de degradação para polpa (130 ºC) maior do que a amêndoa (90 ºC) em baixas taxas de aquecimento. No entanto, a energia de ativação do processo de degradação foi de 54 kJ mol-1 para o biodiesel de amêndoa de macaúba enquanto a polpa apresentou energia de ativação mais baixa de 41 kJ mol-1. Indicando baixa necessidade de energia para iniciar o processo de degradação do óleo de polpa comparado com amêndoa. O resultado encontrado aponta a necessidade de alguns cuidados para com o armazenamento do biodiesel de macaúba afim de evitar a ocorrência de tais processos melhorando a qualidade das misturas de diesel e biodiesel sem perder as propriedades. É possível observar que tanto as amostras de óleo quanto de biodiesel utilizadas no presente estudo obtiveram resultados similares ao encontrado na literatura.Item Efeito da mistura alternativa diesel-biodiesel comerciais/H2 nos motores de combustão interna do tipo diesel: testes em bancada dinamométrica(UFVJM, 2018) Silva, Nataly Souza; Melo, Rogério Alexandre Alves de; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Melo, Rogério Alexandre Alves de; Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Castro, Vitorio Delogo de; Silva, José Izaquiel Santos daO biodiesel tem se apresentado como uma excelente opção de combustível alternativo para ser usado em motores ciclo diesel, e, além dele, um outro combustível alvo de estudos para uso em motores de combustão interna é o hidrogênio. Visando a utilização de maiores quantidades de combustíveis provenientes de fontes renováveis de energia e obtenção de um combustível com maior poder detonante/calorífico e de alta eficiência em motores de combustão interna, este trabalho visou o teste em bancada dinamométrica de uma nova mistura de combustíveis formulada por meio da dissolução de gás hidrogênio em combustíveis comerciais diesel S10 e biodiesel B100 e seus respectivos blends nas proporções B20, B40 e B80. Foram avaliados o desempenho destas amostras combustíveis em termos de potência e torque a partir de diferentes rotações do motor e também de diferentes cargas. Inicialmente, os testes foram realizados com amostras de combustíveis sem a presença de hidrogênio para a promoção de posterior comparação de efeitos da presença deste gás nas amostras. Os resultados dos testes em bancada dinamométrica com as amostras de combustíveis mostraram que houve influência positiva da adição de gás hidrogênio nas amostras devido a um melhor desempenho observado em relação a valores de rotação, torque e potência alcançados pelos combustíveis nos motores. No primeiro teste em que utilizou-se o dinamômetro, as amostras de combustíveis que obtiveram um melhor desempenho geral foram as de diesel S10 e B20 com adição de H2. No segundo teste, avaliando-se potência e torque frente a variados valores de rotação, a amostra que obteve um melhor desempenho foi o blend B20/H2 (combustível com dissolução por gás hidrogênio), pois o mesmo alcançou o maior valor de torque e potência durante a maioria das faixas de rotação analisadas quando comparado a todas as outras amostras combustíveis.Item Monitoramento químico da composição e da ação do biodiesel do óleo de amêndoa da macaúba (Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. ex Mart.) no contato direto com aço carbono e aço carbono galvanizado(UFVJM, 2018) Batista, Cláudia Eliane Dias; Fabris, José Domingos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Fabris, José Domingos; Cavalcante, Luis Carlos Duarte; Santos, Sandro Luis Barbosa dos; Macedo, Alice LopesO biodiesel é uma importante fonte alternativa de energia, pois é derivado da biomassa fotossintética de plantas oleaginosas. Óleos de muitas espécies de plantas têm sido investigados por serem material precursor para a produção de biodiesel. Macaúba (Acrocomia aculeata) é uma palmeira nativa do Brasil, cuja fruta tem uma proporção significativa de óleo, com potencial real para a produção industrial de biodiesel. Existe uma ampla gama de questões ainda a serem sistematicamente exploradas, a fim de se obter uma visão adequada do manejo racional da cultura da palma, extração e processamento do óleo para a produção e armazenamento comercial do biodiesel. O comportamento químico dos ésteres metílicos de ácidos graxos do óleo da amêndoa de macaúba e a lixiviação de elementos metálicos por contato dos aços carbono usados na construção de tanques e dutos são o foco principal deste trabalho experimental. A composição em ésteres metílicos do biodiesel obtido da reação de transesterificação de triacilgliceróis do óleo de amêndoa da macaúba com metanol, em contato direto com os aços carbono ASTM A283 grau C e API X65 galvanizados e não galvanizados foi monitorada. A lixiviação de elementos químicos da estrutura dos aços carbono foi também investigada. Os resultados obtidos por espectroscopia Mössbauer neste trabalho também mostraram que o contato com o biodiesel de macaúba confere proteção aos aços não galvanizados contra a corrosão oxidativa no contato direto com o ar. Além disso, observou-se ainda a formação de espécies químicas contendo ferro, nomeadamente magnetita (Fe3O4) e wüstita (Fe1-xO), na superfície das barras de aço não galvanizado quando em contato direto com o ar, mas sem contato com o biodiesel; nenhum óxido de ferro foi detectado nas barras de aço usadas no biodiesel, monitoradas até 105 dias de armazenamento. As taxas de corrosão são baixas, de acordo com a norma NACE-RP0775, Standard Recommended Practice: Preparation, Installation, Analysis, and Interpretation of Corrosion Coupons in Oilfield Operations. O biodiesel do óleo da amêndoa da macaúba tem 63,44 massa% de ésteres de ácidos graxos saturados. Uma condição que assegura relativamente alta estabilidade oxidativa do combustível, mesmo em contato (na presente experiência, por imersão) com o aço carbono API ou ASTM, galvanizado ou não.Item Avaliação da eficiência química de catalisadores heterogêneos baseados em minérios e rejeitos de mineração nas reações de transesterificação de triacilgliceróis de bio-óleo(UFVJM, 2018) Rocha, Bárbara Gonçalves; Fabris, José Domingos; Roa, Juan Pedro Bretas; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Fabris, José Domingos; Nelson, David Lee; Pereira, Márcio César; Teixeira, Ana Paula de Carvalho; Cavalcante, Luis Carlos Duarte; Ferreira, Giovana RibeiroA diversificação da matriz energética, por razões econômicas, ambientais e da própria política energética das nações, tem suscitado foco especial nos biocombustíveis, particularmente no bioetanol e no biodiesel. Na indústria, o biodiesel (ésteres de ácidos graxos com um álcool de cadeia molecular curta) é, mais comumente, produzido pela transesterificação de triacilgliceróis de óleos vegetais ou gordura animal, com metanol ou etanol, sob catálise homogênea com uma base (KOH ou NaOH). Por representarem alternativas potencialmente mais sustentáveis, dos pontos de vistas econômicos e ambientais, o presente trabalho foi dedicado a avaliar a eficiência química de catalisadores heterogêneos baseados em materiais de minérios: (i) de nióbio, enriquecido em Nb2O5 (Geo.Nb2O5); (ii) de areia monazítica (Geo.Mona), uma fonte mineral de terras raras, e (iii) de rejeitos de mineração de fosfato, ricos em magnetita (Geo.Mag.CMT e Geo.Mag.CMA). Os materiais minerais foram preparados em mistura com componentes ácidos (H2SO4; HCl ou HF) ou básicos (KOH; , KBr, NaOH; CaO; KI; KF ou KCl). As reações de transesterificação foram conduzidas sob refluxo, com óleo de soja comercial e metanol, sob ação dos catalisadores sólidos. A razão molar padrão óleo:metanol foi de 1:100, com 10% de catalisador em relação ao óleo, a 60 ºC. Dos testes realizados com os materiais preparados com CaO sintético comercial, nas mesmas condições, a mistura calcinada a 800 ºC por 4 h rendeu ésteres metílicos sempre acima de 99%; o menor tempo de reação (2 h, para completar a transesterificação) foi conseguido com o catalisador baseado na Geo.Mona, em relação ao Geo.Nb2O5 (5 h), ao Geo.Mag.CMT (3 h) e o Geo.Mag.CMA também (2 h). Analisou-se o reuso consecutivo do catalisador. Após cada reação, o catalisador sólido era lavado com metanol e seco a 100 oC. O melhor resultado foi obtido com o rejeito magnético com CaO calcinados a 200 ºC por 4 h, para o que se conseguiu até 8 reações consecutivas. Nas impregnações com ácidos e bases, os melhores resultados foram com a mistura Geo.Nb2O5 e KOH calcinada a 600 ºC, para a qual conseguiu 8 reações consecutivas, com rendimento químico em ésteres metílicos de praticamente 100% e tempo reacional de 10 min, no primeiro uso. O efeito catalítico sinérgico mais significativo foi conseguido com o catalisador baseado em cada um dos três materiais avaliados em mistura com CaO: nenhum efeito catalítico significativo na reação de transesterificação de triacilglcieróis do óleo foi observado apenas com o material mineral puro calcinado. O CaO puro como catalisador, também calcinado e usado em reação, levou a rendimentos químicos pouco acima de 80%. A mistura individual do material mineral com CaO, nas mesmas condições de preparação anteriores, levaram a rendimentos químicos de efetivamente 100%. Os presentes resultados revelam a excepcional potencialidade, dos pontos de vista químico, econômico e ambiental, dos catalisadores mistos, dos materiais minerais com CaO, ora avaliados, nos processos de produção industrial de biodiesel.Item Síntese de ésteres metílicos de ácidos graxos (biodiesel) e de ésteres benzílicos por reação química com catalisadores heterogêneos baseados em NbCl5 e SiO2-Nb(UFVJM, 2017) Lima, Camila Diana; Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Clososki, Giuliano Cesar; Fabris, José DomingosO presente trabalho descreve o estudo de novas metodologias para obtenção de ésteres benzílicos e ésteres metílicos de ácidos graxos (biodiesel) utilizando o NbCl5 sólido e catalisadores heterogêneos ácidos. No estudo, o NbCl5 sólido foi utilizado como reagente, e nos outros métodos foi empregado um catalisador de nióbio enxertado em sílica e um catalisador de grupos sulfônicos imobilizado em sílica. Nos processos heterogêneos a SiO2 (507 m2g-1, área específica) utilizada como suporte dos catalisadores, foi produzida a partir de areia construção e carbonato. O NbCl5 e os grupos –SO3H foram imobilizados diretamente à temperatura ambiente na SiO2, formando respectivamente o SiO2-Nb, com 412 m2g-1 de área específica e o SiO2-SO3H, com 115 m2g-1 de área específica. Nas esterificações utilizando NbCl5 sólido foi determinado que para a obtenção de rendimentos razoáveis de ésteres de benzílicos (>85%) e ésteres metílicos (>70%) em reações a temperatura ambiente, a proporção mínima em moles de NbCl5:álcool benzílico deve ser 1,5:1,0 e para obtenção dos ésteres metílicos a proporção de 1,5:6,0. Nas metodologias aplicando os catalisadores heterogêneos foi utilizada uma quantidade de 7% (m/m) do catalisador SiO2-SO3H para catalisar a esterificação de diferentes ácidos carboxílicos com álcool benzílico. E para as mesmas reações com o catalisador SiO2-Nb foi utilizada uma razão de 10% (m/m) do catalisador. Ambos os processos foram realizados sob refluxo na ausência de um solvente; rendimentos muito semelhantes foram obtidos apesar do catalisador SiO2-SO3H possuir uma área superficial muito menor que o catalisador SiO2-Nb.