Tratamento anaeróbio e potencial de produção de metano de um efluente agroindustrial em reator uasb

O rápido crescimento da população e a crescente necessidade de alimentos, tem levado a um aumento do volume gerado de efluentes agroindustriais. A descarga inadequada desses efluentes afeta significativamente a qualidade dos recursos hídricos. Dessa forma, torna-se imperioso investir em processos de tratamento dos efluentes agroindustriais, em particular processos de baixo custo. Nesse contexto, o presente estudo compreende a concepção e construção de um reator UASB e otimização do tratamento por digestão anaeróbia do efluente bruto da produção de castanha pela empresa agroindustrial Sortegel. A eficiência do sistema foi avaliada mediante a determinação/monitorização dos parâmetros Carência Química de Oxigênio (CQO), Carência Bioquímica de Oxigênio (CBO5), Sólidos Suspensos Totais (SST), taxa de produção e qualidade (% de metano) do biogás. O reator foi alimentado durante 25 semanas e operado em condições mesofílicas (temperatura 30-40 oC). Foram testados diferentes valores para o tempo de retenção hidráulica (HRT) e caudal volumétrico (QV): 0,66 d (QV=1509 L.m-3.d-1); 1,33 d (QV=755 L.m-3.d-1); 2,41 d (QV=415 L.m-3.d-1). A eficiência média de remoção de CQO alcançou valores de 69%, 82% e 75%, respetivamente e, simultaneamente, a eficiência de remoção de CBO5 associada foi de 84%, 91% e 70%. Relativamente ao teor de SST, os valores de remoção foram 78%, 94% e 63%. A taxa de produção de metano situou-se entre 2500 e 4800 L.CH4.kg-1 CQO removido.d-1. Para o conjunto dos tempos de retenção hidráulico testados, foram registadas elevadas concentrações de metano no biogás gerado: 66 - 75%, 70% e 75% para HRT de 0,66, 1,33 e 2,41 dias, respetivamente.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Engenharia, Empresa Júnior e Educação Empreendedora: estudo de caso de projetos sociais que impactaram além das universidades / Engineering, Junior Enterprise and Entrepreneur Education: The case of the social projects that impacted beyond universities

O objetivo deste trabalho é avaliar se a realização de projetos sociais por uma Empresa Júnior no ano de 2017 impactou beneficamente na sociedade. A Empresa Júnior estudada faz parte do curso de Engenharia Química, de uma Universidade Federal, e está situada em Ponta Grossa, no estado do Paraná. A seleção desta empresa para o estudo foi devido ao fato de ela já ter sido certificada com o Selo Social a partir dos resultados de seus projetos sociais. Nesse caso, o Selo Social foi empregado como um indicador, emitido pela prefeitura do município, o qual avalia as práticas sociais de empresas e órgãos governamentais. Efetuou-se uma análise dos resultados de cada projeto realizado naquele ano, e construiu-se uma linha do tempo, visando auxiliar na identificação dos objetivos, custos, público alvo, local de instituição e a época do ano de sua execução de cada projeto. Os dados analisados geraram os resultados da pesquisa, os dados referentes ao ano de 2017, foram os mesmos que tinham sido enviados à prefeitura municipal como pré-requisitos para conquista do Selo Social, concretizada no próximo ano das ações sociais (2018). Concluiu-se que os projetos sociais da Empresa Júnior impactaram de maneira positiva a sociedade, seja de forma direta ou indireta, durante o período de estudo

Extração de óleo de café verde utilizando banho ultrassônico / Extraction of green coffee oil using ultrasonic bath

O óleo de café vem ganhando espaço principalmente nas indústrias cosméticas e farmacêuticas por conta de seus componentes benéficos ao organismo humano, sendo a extração sólido-líquido, imersão do grão em solvente, uma das principais formas de obtê-lo. Esse método utiliza, geralmente, altas temperaturas, que podem degradar os componentes presentes no óleo, pensando na qualidade do extrato, fez-se o uso de banho ultrassônico, que possibilita a extração à temperatura ambiente. Atualmente o solvente mais utilizado é o hexano, pois é um composto apolar assim como o óleo, porém é derivado do petróleo, tóxico e cancerígeno. Por conta dessas desvantagens estudou-se o etanol como co-solvente, por ser atóxico e oriundo de fonte renovável, apresentando resultados satisfatórios, apesar de possuir menor afinidade com o óleo, por ser um composto polar. Para identificar a condição ótima de extração, estudou-se também a cinética de extração, para identificar o tempo necessário que as amostras deveriam ficar no banho ultrassônico, encontrando um tempo de 2 horas, e a influência do tamanho da partícula, encontrando resultados de acordo com a literatura

Photochemistry and photophysics properties and teoric investigation of novel complex-monomer of the Ru(II)-bipyridine

As sínteses, o cálculo do OM, as propriedades fotoquímicas e fotofísicas dos complexos cis-[Ru(bpy)2(L)x](PF6)2, onde a bpy é 2,2\'-bipiridina e L é 5,6-bis(3-amidopiridina)-7-oxanorborneno (3amdpy2oxaNBE, complexo 2) ou 3-aminopiridina (3amnpy; complexo 3) foram estudados. 3amdpy2oxaNBE é o novo ligante quelato 5,6-bis(3-amidopiridina)-7-oxanorborneno (1) e apresenta duas amidas piridinas substituídas -conectadas ao monômero oxanorborneno - que são originadas da reação da 3amnpy e do monômero 5,6-bis-carboxilato-7-oxanorborneno. Os complexos 2 e 3 exibem absorções na região de 350 nm e entre 420-500 nm, atribuídas a uma contribuição das transições MLCT (dπ →bpy and dπ →L; L = 3amdpy2oxaNBE ou 3amnpy). Fotólise do complexo 3 levou ao cis-[Ru(bpy)2(3amnpy)(solvente)]2+, enquanto o complexo 2 é inerte à fotossubstituíção. Os comprimentos de onda de irradiação (330 > 440 > 500 nm) e os solventes (DMF > CH3CN > CH2Cl2 ~ THF) influenciam na fotolabilidade do complexo 3. A formação de cis-[Ru(bpy)2(CH3CN)2]2+ foi observada por RMN de 1H quando o complexo 3 foi irradiado em 420 nm em CH3CN. A emissão do complexo 2, em 594 nm, é atribuída como uma emissão MLCT (Ru →bpy) e é caracterizada por um tempo de vida longo à temperatura ambiente (650 ns em CH3CN e 509 ns em H2O). A emissão é independente do λirr, mas é dependente da temperatura, i.e., aumenta quando a temperatura é abaixada. Considerando-se que o anel quelato de 1 contribui para a estabilidade do complexo 2 sob irradiação de luz contínua, a diferença nos fotoprocessos primários de 3 (perda da 3amnpy) e 2 (luminescência) pode ser explicada pela influência de L na energia da banda de CT Ru →bpy. Para 2, o estado excitado Ru →bpy é o de mais baixa energia e o complexo é luminescente e inerte à fotossubstituição. Para o complexo 3, é possível mover a banda de absorção de CT Ru →bpy para uma posição comparável à da banda de MC mais abaixo. A eficiência da fotossubstituição é muito pequena quando o estado de TC é mais baixo, e razoavelmente grande quando o estado MC é mais baixo na energia. Esses resultados são corroborados pelo cálculo de TDDFT, que mostra a transição MC em 328 nm (3,78 eV) para 3. Então, a modificação na substituição do grupo piridina levou a uma diferença crucial nos fotoprocessos primários entre os dois complexos. No complexo 2, a depopulação eletrônica da unidade {RuII(bpy)2} e a população de um orbital da bpy* por meio da excitação são evidentes pela comparação com as propriedades fotofísicas com complexos relacionados com [Ru(bpy)3]2+. Além disso, uma redução de um ligante bpy no estado excitado MLCT é indicada pelo espectro resolvido no tempo em que mostrou características típicas da bpy.-. As propriedades fotocatalíticas de 2 são espectroscopicamente demonstradas pela supressão oxidativa usando-se os íons receptores de elétrons metilviologênio2+ ou [RuCl(NH3)5]+2.Também foi realizado um estudo cinético da reação de desacetilação assistida por ultra-som. Com base nos resultados de %GA das amostras de quitina e de quitosana, os quais foram obtidos por espectroscopia de RMN 1H, análise elementar e titulação condutimétrica, pôde ser observado que o uso de ultra-som favoreceu o processo de desacetilação. Além disso, os resultados do estudo cinético da reação assistida por ultra-som a 100°, 110° e 120°C indicaram que o domínio cinético da reação foi abreviado para tempos inferiores a 30 min e que o patamar de velocidade constante corresponde a uma desacetilação mais completa (GA 440 > 500 nm) and solvent (DMF > CH3CN > CH2Cl2 ~ THF) influence the photolability of complex 3. Formation of cis- [Ru(bpy)2(CH3CN)2]2+ was observed by 1H-NMR when complex 3 was irradiated at 420 nm in CH3CN. The emission of complex 2, in 594 nm, assignable as an MLCT (Ru →bpy) emission is characterized by a long lifetime at room temperature (650 ns in CH3CN and 509 ns in H2O). It is independent of λirr, but it is temperature dependent, i.e., it increases as the temperature is lowered. Considering the chelate ring of 1 contributes to the stability of the complex 2 under continuous light irradiation, the difference in the primary photoprocesses of 3 (loss of 3Amnpy) and 2 (luminescence) can be explained by the influence of L in the Ru →bpy CT band energy. For 2, the Ru →bpy excited state is the lowest in energy and the complex is luminescent and photosubstitution inert. For complex 3, it is possible to move the Ru→bpy CT absorption band from a position comparable to the MC band system to one well below. The photosubstitution efficiency is very small when the CT state is lowest and reasonably large when the MC state is lowest in energy. These results are corroborated by TDDFT calculations which show the MC transitions at 328 nm (3.78 eV) for 3. Thus, the modification in the pyridine substitution groups leads to the crucial difference in the primary photoprocesses between the two complexes. In the complex 2 the electronic depopulation of the {Ru(bpy)2} unit and population of a bpy* orbital upon excitation are evident by comparing the photophysical properties with [Ru(bpy)3]2+ related complex. Moreover, a reduction of a bpy ligand in the MLCT excited state is indicated by time-resolved spectra that show features typical of bpy.-. The photocatalytic property of 2 is spectroscopically demonstrated by oxidative quenching using either methylviologen2+ or [RuCl(NH3)5]+2 electron-acceptor ions

Production of chitosan with controlled characteristics by irradiation of high intensity ultrasound

A principal reação de derivatização da quitina é a hidrólise dos grupos acetamido, que gera o polímero conhecido como quitosana. O foco do presente estudo é desenvolver um processo eficiente, reprodutivo e versátil para produção de quitosanas com características controladas. Nesse sentido, o processo de desacetilação de quitina assistida por irradiação do ultrassom de alta intensidade, denominado processo DAIUS, foi estudado. Para o desenvolvimento do estudo proposto, as seguintes etapas foram realizadas: i) extração, fracionamento e caracterização de beta-quitina extraída de gládios de lulas; ii) estudo quimiométrico visando determinar as variáveis mais importantes do processo DAIUS; iii) estudo quimiométrico visando a otimização do processo DAIUS empregando gráficos de superfícies de resposta e iv) estudo cinético da desacetilação de beta-quitina via processo DAIUS. A caracterização das quitosanas, obtidas pelo processo DAIUS com o auxílio do planejamento fatorial de experimentos revelou que a intensidade da irradiação de ultrassom é a variável menos importante durante a desacetilação da beta-quitina, e que a temperatura e o tempo de reação são as variáveis que mais afetam a despolimerização da beta-quitina. Desse estudo resultaram quitosanas com elevados GD (92%) e Mv (5,42x105g/mol), enquanto o parâmetro de acetilação (PA) apresentou valores próximos de 1,0, que corresponde ao padrão randômico ideal de distribuição de unidades GlcN e GlcNAc, sugerindo que o processo DAIUS ocorre homogeneamente. A análise dos gráficos de superfícies de resposta permitiu observar que o aumento da temperatura e do tempo de sonicação gera quitosanas mais desacetiladas, porém com menores massas molares. Esta análise também permitiu avaliar os efeitos do processo DAIUS sobre GD, Mv e PA, sendo que nesse estudo quitosanas com elevada Mv (9,83x105g/mol) foram obtidas, porém o aumento da temperatura e do tempo de sonicação resultou em quitosanas mais despolimerizadas, e também mais desacetiladas. A seleção das principais variáveis do processo DAIUS, temperatura de reação e do tempo de sonicação, permitiu uma melhor compreensão da variação do GD e da Mv, e permitiu a obtenção de quitosanas que apresentaram valores de PA≈1,0, correspondente ao padrão randômico ideal de distribuição de unidades GlcN e GlcNAc. O estudo da cinética da desacetilação da beta-quitina via processo DAIUS revelou a ocorrência de duas etapas bem distintas quantos às suas velocidades, sendo a primeira, atuante nos primeiros 20 minutos, mais rápida (k=29,4 min-1 103) quando comparada com a segunda etapa (k=7,6 min-1 103). As quitosanas geradas no desenvolvimento do estudo cinético do processo DAIUS foram analisadas por difração de raios X, revelando que durante o processo DAIUS ocorre perda de água do retículo cristalino da beta-quitina, fato atribuído à cavitação gerada pela irradiação de ultrassom de alta intensidade. Assim, é proposto que o fenômeno da cavitação, que resulta em importantes alterações morfológicas, reduzindo as dimensões médias das partículas e aumentando sua rugosidade e uniformidade, também atue no interior do retículo cristalino da beta-quitina, resultando na expulsão de moléculas de água e facilitando o acesso do hidróxido de sódio aos grupamentos acetamido da beta-quitina mesmo nos domínios cristalinos. A utilização do ultrassom de alta intensidade na desacetilação de beta-quitina coloca em destaque a obtenção de quitosanas com características controladas.The main reaction of chitin is the hydrolysis of its acetamido groups, which generates a polymer known as chitosan. The focus of the present study is the development of an efficient, reproductive and versatile process for chitosan production with controlled characteristics. In this sense, the chitin deacetylation assisted by high intensity ultrasound irradiation, called USAD process, was studied. The development of the proposed study was carried out in four steps: i) the extraction, fractionation and characterization of beta-chitin, extracted from squid pens; ii) the chemometric approach, aiming to determine the most important variables of the USAD process; iii) the chemometric approach aiming to the USAD process optimization, employing response surface and iv) the deacetylation kinetics studies of beta-chitin via USAD process. The characterization of the chitosans obtained by the USAD process, supported by factorial design, showed that the intensity of the ultrasound irradiation is the least important variable in the beta-chitin deacetylation, and the temperature and reaction time are the variables that most affect the beta-chitin depolymerization. From this study, chitosans with high DD (92%) and Mv (5.42 x105g/mol) were produced, with acetylation parameter (AP) values close to 1.0, which corresponds to an ideal random pattern of distribution of GlcNAc and GlcN units, suggesting that the USAD process occurs homogeneously. The analysis of response surfaces allowed to observe that the increase of temperature and sonication time generates more deacetylated chitosans, but with lower average molecular weights. This analysis also allowed us to evaluate the effects of USAD process in DD, Mv, and AP variations: chitosans with high Mv (9.83x105g/mol) were obtained, but the increase of temperature and sonication time resulted in more degraded and more deacetylated chitosans. The selection of the main USAD process variables, temperature and sonication time, allowed a better understanding of DD and Mv variation, and allowed to obtain chitosan with PA≈1.0, which corresponds to an ideal random pattern of distribution of GlcNAc and GlcN units. The study of beta-chitin deacetylation kinetics via USAD process revealed the occurrence of two stages: the first step, active in the first 20 minutes, is faster (k = 29.4 min-1 103) when compared with the second one (k = 7.6 min-1 103). The chitosans generated in the kinetic study of the USAD process were analyzed by X-ray diffraction, which revealed some water loss in the crystalline structure during the USAD process, which is attributed to the cavitation generated by irradiation of high intensity ultrasound. Thus, it is suggested that the phenomenon of cavitation, which results in significant morphological changes by reducing average particle size and increase uniformity and roughness, also act within the crystalline structure of beta-chitin, resulting in the expulsion of water molecules and facilitating the access of sodium hydroxide to beta-chitin acetamido groups even in the crystalline domains. The use of high intensity ultrasound in deacetylation of beta-chitin highlight the production of chitosans with controlled characteristics

High intensity ultrasound-assisted beta-chitin deacetylation: study on the effects of the ultrasound irradiation amplitude and duration and of the reaction temperature

A reação de desacetilação da beta-quitina assistida por ultra-som de alta intensidade foi estudada e os efeitos da amplitude e da duração da irradiação e da temperatura sobre a eficiência da reação e as características das quitosanas obtidas foram avaliadas. As espectroscopias de ressonância magnética nuclear e no infravermelho foram empregadas para a caracterização estrutural das amostras, enquanto que a difração de raios X e a microscopia eletrônica de varredura permitiram avaliar as suas características morfológicas. As titulações condutimétricas, as medidas de viscosidade e a cromatografia de exclusão por tamanho foram empregadas para as determinações de grau médio de acetilação e massas molares médias ponderal e viscosimétrica, respectivamente. As quitosanas do Conjunto I foram obtidas nos experimentos em que a amplitude (baixa, intermediária e alta) e a duração (30, 45 e 60 minutos) da irradiação foram variadas, enquanto aquelas do Conjunto II resultaram dos experimentos em que a temperatura (50, 60, 70 e 80ºC) e a amplitude (baixa, intermediária e alta) de irradiação foram variadas, sendo o tempo de irradiação fixado em 30 minutos. Os valores de grau médio de acetilação e a massa molar média viscosimétrica das amostras do Conjunto I variaram nos intervalos 7%<GA<25% e 1,0x105< v M <6,5x105 g/mol, respectivamente. Esses resultados revelam forte correlação entre a amplitude e o tempo de irradiação e as características estruturais das quitosanas, sendo os valores de GA e v M tanto menores quanto maiores a amplitude e a duração da irradiação. O intervalo de variação de GA das amostras do Conjunto II foi muito semelhante àquele das amostras do Conjunto I, porém quitosanas com massas molares mais elevadas foram obtidas no caso do Conjunto II (4,5x105< v M <7,1x105 g/mol). De acordo com os resultados desses experimentos, a temperatura exerce efeito mais importante do que o tempo de irradiação, principalmente sobre o caráter macromolecular das quitosanas obtidas. Independentemente do conjunto considerado (Conjunto I ou Conjunto II), os rendimentos (R) das reações foram elevados e variaram no intervalo 72%<R<90%, entretanto as análises de cromatografia de exclusão por tamanho revelaram que amostras do Conjunto II contêm produtos de baixa massa molar. Os resultados obtidos mostram que a desacetilação da beta-quitina assistida por ultrasom de alta intensidade se constitui em uma nova metodologia mais eficiente do que as convencionalmente empregadas nas indústrias e laboratórios de pesquisa para a produção de quitosanas. Assim, a escolha adequada dos parâmetros do processo permite a produção de quitosanas com massas molares elevadas (5,0-7,0 x 105 g/mol) e baixos graus de acetilação (<10%) em tempos mais curtos (30-60 minutos) e temperaturas mais baixas (<800C) do que as necessárias nos processos convencionais de desacetilação.The deacetylation of beta-chitin assisted by high intensity ultrasound was studied and the effects of the irradiation amplitude and duration and of the temperature on the reaction efficiency as well as on the chitosan characteristics were evaluated. The nuclear magnetic ressonance and infrared spectroscopies were employed for the structural characterization while the X ray diffraction and the scanning electron microscopy allowed the evaluation of morphological characteristics. The average degree of acetylation was determined by titrimetry while the weight average molecular weight and the viscosity average molecular weight were determined by size-exclusion chromatography and viscometry, respectively. The chitosan samples pertaining to Group I were produced by carrying out the experiments in which the irradiation amplitude (low, intermediate and high) and the time (30, 45 and 60 minutes) were varied, while those of Group II resulted from experiments in which the temperature (50, 60, 70 e 800C) and the irradiation amplitude (low, intermediate and high) were varied, the irradiation time being fixed at 30 minutes. In Group I the values of average degree of acetylation and viscosity average molecular weight of the chitosans ranged as 7%<DA<25% and 1,0x105<Mv<6,5x105g/mol, respectively. These results evidenced a strong relationship between the irradiation amplitude and duration and the structural characteristics of chitosans, the values of DA and Mv being lower the higher the irradiaton amplitude and duration. The chitosans of Group II exhibited a DA range similar to that of the samples of Group I however the molecular weights of the chitosans were higher in Group II (4,5x105<Mv<7,1x105 g/mol). According to the results of such experiments, the temperature effect is more important than the irradiation duration effect, mainly on the macromolecular character of the chitosans. Regardless of the Group (Group I or II), the reaction yields (Y) were high and they were inserted in the range 72%<Y<90%. However, the size-exclusion chromatography analyses showed that the chitosans of Group II contained low molecular weight products. The results of this investigation showed that the high intensity ultrasound-assisted beta-chitin deacetylation is a novel process more efficient than those commonly used to produce chitosan in industries and in research laboratories. Thus, if the parameters process are adequately chosen, chitosans with high molecular weights (5,0-7,0 x 105 g/mol) and low average degrees of acetylation (<10%) are produced in shorter times and at lower temperatures than those tipically of the commonly used processes

Análise físico-química e sensorial de pão francês com redução de sódio e enriquecido com fibras

O pão francês é o produto de panificação mais consumido no Brasil, preparado basicamente com farinha de trigo, água, sal e melhorador. O objetivo desse estudo foi analisar fisico-quimicamente e sensorialmente formulações de pão francês enriquecido de fibras e com teor reduzido de sal. Os pães foram submetidos a análise de umidade, cinzas, proteína, lipídeos, fibra bruta, sódio e potássio. A análise sensorial de aceitabilidade foi aplicada utilizando-se a escala hedônica de nove pontos, com julgadores não treinados. A amostra C apresentou o maior teor de fibras e potássio e menor teor de sódio (P < 0,05). Todas as amostras foram aceitas, sendo a amostra C, com farelo de trigo a de maior aceitabilidade

Doxorubicin delivery performance of superparamagnetic carbon multi-core shell nanoparticles: pH dependence, stability and kinetic insight

In the past decade, magnetic nanoparticles (MNPs) have been among the most attractive nanomaterials used in different fields, such as environmental and biomedical applications. The possibility of designing nanoparticles with different functionalities allows for advancing the biomedical applications of these materials. Additionally, the magnetic characteristics of the nanoparticles enable the use of magnetic fields to drive the nanoparticles to the desired sites of delivery. In this context, the development of new MNPs in new approaches for drug delivery systems (DDSs) for cancer treatment has increased. However, the synthesis of nanoparticles with high colloidal stability triggered drug delivery, and good biocompatibility remains a challenge. Herein, multi-core shell MNPs functionalized with Pluronic ® F-127 were prepared and thoroughly characterized as drug carriers for doxorubicin delivery. The functionalized nanoparticles have an average size of 17.71 ± 4.2 nm, high water colloidal stability, and superparamagnetic behavior. In addition, the nanoparticles were able to load 936 μg of DOX per mg of functionalized nanomaterial. Drug release studies at different pH values evidenced a pH-triggered DOX release effect. An increase of 62% in cumulative drug release was observed at pH simulating tumor endosome/lysosome microenvironments (pH 4.5) compared to physiological conditions (pH 7.4). In addition, an innovative dynamic drug delivery study was performed as a function of pH. The results from this test confirmed the pH-induced doxorubicin release capability of carbon multi-core shell MNPs. The validity of traditional kinetic models to fit dynamic pH-dependent drug release was also studied for predictive purposes.The authors are grateful to the Foundation for Science and Technology (FCT, Portugal) and to the ERDF for financial support by funds FCT/MCTES to CIMO (UIBD/00690/2020) and RTChip4Theranostics (NORTE-01-0145-FEDER-029394). This work is a result of these projects. This research was funded by RTChip4Theranostics – Real time Liver-on-a-chip platform with integrated micro(bio)sensors for preclinical validation of graphene-based magnetic nanocarriers towards cancer theranostics, with the reference NORTE-01-0145-FEDER-029394, supported by Norte Portugal Regional Operational Programme (NORTE 2020), under the Portugal 2020 Partnership Agreement, through the European Regional Development Fund (ERDF); and CIMO (UIDB/00690/2020) through ERDF under the Program PT2020. Adriano S. Silva thanks his doctoral Grant with reference SFRH/BD/151346/2021 financed by the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT), with funds from NORTE2020, under the MIT Portugal Program.info:eu-repo/semantics/publishedVersio