Remoção de compostos sulfurados e nitrogenados do gasóleo pesado (GOP) em sistema bifásico pelo Rhodococcus erythropolis ATCC4277 em reator batelada

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014.A queima de combustíveis fósseis tem liberado uma grande quantidade de poluentes na atmosfera. A chuva ácida é extremamente prejudicial para a fauna e flora; acelera os processos de corrosão de prédios e monumentos; e gera graves problemas de saúde para o ser humano. Outro fato preocupante é a redução da qualidade do petróleo, os poços de petróleo leve estão se esgotando. Considerando esses fatores muitos países estão reformulando sua legislação a fim de exigir a comercialização de combustíveis com menores teores de impurezas. Os processos de dessulfurização e desnitrogenação existentes não são capazes de remover o enxofre e nitrogênio a níveis tão baixos. Com esse contexto tem-se desenvolvido um novo processo denominado biorremediação, o qual surge o interesse em desenvolver um processo no qual ocorre à degradação dos compostos através da ação de micro-organismos que atuam como catalisadores. A bactéria Rhodococcus erythropolis vem despontando como uma das mais promissoras na remoção e degradação de compostos indesejados do petróleo. Um estudo sobre o meio de crescimento e condições de cultivo torna-se necessário no sentido de se obter um meio nutritivo eficiente e ao mesmo tempo economicamente viável aos processos industriais. Nesse trabalho buscou-se analisar a capacidade da cepa nacional Rhodococcus erythropolis ATCC4277 de remover enxofre e nitrogênio de gasóleo pesado (GOP) em reator descontínuo utilizando concentrações de fase orgânica, com frações variando de 10 a 100% (m/m). As melhores condições de cultivo para o crescimento do R. erythropolis ATCC4277 foram temperatura de 23,7 °C, agitação de 180 rpm e com uma concentração de extrato de levedura de 6,15 g.L-1, CaCO3 de 1,1 g.L-1, glicose 2,0 g.L-1 e malte 5,0 g.L-1. O R. erythropolis ATCC4277 foi capaz de degradar os compostos de enxofre e nitrogênio presentes no gasóleo pesado, com uma remoção de 26,70 e 51,74%, respectivamente, para a fração óleo/água de 90%, resultado superior ao obtido na fração de 10%, a qual remoção foi de 7,64 e 39,02%.Abstract : The burning of fossil fuels has released a large amount of pollutants in the atmosphere. Acid rain is extremely harmful for fauna and flora; accelerates the corrosion processes of buildings and monuments; and creates serious health problems for humans. Another concerning fact is the reduction on the quality of the oil, the light oil well are being depleted. Considering these factors many countries are reformulating their laws in order to require the commercialization of fuels with lower levels of impurities. The processes of desulfurization and denitrification existing aren t capable of removing the sulfur and the nitrogen at such low levels. In this context a new process has been developed, called bioremediation, which appears into interest to develop a process in which occurs the degradation of compounds through the action of micro-organisms that act as catalysts. The bacteria Rhodococcus erythropolis has been emerging as one of the most promising agents in the removal and degradation of unwanted components of oil. A study about the growth medium becomes necessary in order to obtain not only a nutritive and efficient medium but also economically viable for the industrial processes. This work is looking for to analyze the capacity of the national strain Rhodococcus erythropolis ATCC4277 of removing sulfur and nitrogen of heavy crude oil (HCO) in a batch reactor using concentrations of the organic phase, with fractions varying from 10 to 100% (m/m). The best cultivation conditions for the growth of R. erythropolis ATCC4277 were temperature of 23,7°C, agitation of 180 rpm and with concentrations of 6,15 g.L-1 yeast extract, 1,1 g.L-1 CaCO3, 2,0 g.L-1 glucose and 5,0 g.L-1 malt. The R. erythropolis ATCC4277 was capable of degrading the components of sulfur and nitrogen present in the heavy crude oil, with a removal of 26,70 and 51,74%, respectively, for the fraction oil/water of 90%, higher result than the obtained with 10% fraction, which removal was of 7,64 and 39,02%

Utilização de biossorventes na remoção/recuperação de óleos em derramamentos e redução/remoção de cromo de efluentes da indústria de petróleo e gás

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2019.O presente trabalho reporta o efeito da viscosidade do óleo na capacidade de sorção da cortiça utilizando 5 tipos de óleos. Neste trabalho também é avaliada a cortiça como biossorvente no tratamento de águas contaminadas com cromo. A primeira etapa deste trabalho consiste na utilização de grânulos de cortiça para limpeza de derrames de petróleo bruto ou derivados de petróleo. Nesse processo, os grânulos surgem como uma opção promissora devido às suas propriedades únicas, que permitem uma elevada capacidade de sorção de óleo, baixa captação de água e excelente reutilização. O efeito da viscosidade do óleo na capacidade de sorção da cortiça foi avaliado utilizando 5 tipos de óleos (óleo lubrificante: 5,7 gÓleo gCortiça-1; Petróleo Marlim: 4,2 gÓleo gCortiça-1; Petróleo Leve: 3,0 gÓleo gCortiça-1; biodiesel: 2,6 gÓleo gCortiça-1 e diesel: 2,0 gÓleo gCortiça-1). A capacidade de sorção de cortiça para o petróleo leve também foi avaliada em função da temperatura e do tamanho das partículas sorventes. Adicionalmente, melhorias na recuperação de óleo de sorventes de cortiça por um processo de compressão mecânica foram alcançadas como resultado de um planejamento de Experimentos (DOE) usando a Metodologia de Superfície de Resposta. Esse tratamento de dados forneceu resultados notáveis em termos de reutilização do sorvente de cortiça, já que a capacidade de sorção do óleo foi preservada após 30 ciclos de etapas de compressão por sorção. Os óleos sorvidos podem ser removidos da superfície sorvente, recolhidos simplesmente compressão dos grânulos de cortiça e reutilizando-os. A melhor região operacional rendeu cerca de 80% de recuperação de óleo, usando uma massa de cortiça de 8,85 g (tamanho de partícula de 2,0 - 4,0 mm) carregada com 43,5 mL de óleo, a 5,4 bar, utilizando duas compressões com duração de 2 min cada. A segunda etapa deste trabalho consiste na utilização de doadores de elétrons baseados nos grânulos de cortiça, capazes de remover Cr (VI). Este biossorvente promove a redução de espécies de cromo hexavalente ao seu estado trivalente, através da oxidação em sua superfície. Além disso, a ligação química adicional de Cr (III) aos grupos funcionais carregados negativamente presentes na superfície da cortiça também foi avaliada. A eficiência de remoção de cromo total e hexavalente foi avaliada em função de diversos parâmetros, como pH inicial da solução (1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 e 4,0), biomassa (S/L = 0,5, 1,0, 2,0, 4,0 e 6,0 g L-1) e concentração de Cr (VI) (1,0, 2,5, 5,0, 7,5, 10,0, 15,0, 20,0, 30,0 e 40,0 mg L-1). A capacidade de redução de Cr (VI) pelos grânulos de cortiça foi de aproximadamente 4,2 mmol g-1, e a capacidade de adsorção de Cr (III) pela biomassa oxidada foi de 2,8 mmol g-1. A energia de ativação obtida para a remoção de Cr (VI) foi de 39,68 kJ mol-1. Um modelo cinético baseado na reação redox entre espécies de Cr (VI) e compostos orgânicos da superfície do biossorvente foi capaz de se ajustar aos valores cinéticos experimentais. A cinética de redução de Cr (VI) em regime contínuo também foi avaliada em diferentes vazões (5 e 10 mL min-1), com uma solução de alimentação de 10 mg L-1 de Cr (VI), utilizando uma coluna de leito fixo.Abstract: The present work reports the effect of oil viscosity on sorption capacity of cork using 5 types of oils. In this work, cork is also evaluated as a biosorbent in the treatment of water contaminated with chromium. The first step is to use cork granules to clean up spills of crude oil or petroleum products. In this process, the granules appear as a promising option due to their unique properties, which allow a high sorption capacity of oil, low water uptake and excellent reuse. The effect of oil viscosity on the sorption capacity of cork was evaluated using five types of oils (lubricating oil: 5.7 gOil gCork-1; Marlin Oil: 4.2 gOil gCork-1; Light Oil: 3.0 gOil gCork-1; biodiesel: 2.6 gOil gCork-1 e diesel: 2.0 gOil gCork-1). The sorption capacity of cork for light petroleum was also evaluated as a function of the temperature and the size of the sorbent particles. Additionally, improvements in the recovery of oil from cork by a mechanical compression process were achieved as result of an Design of experiments (DOE) using the Response Surface Methodology. This statistical technique provided remarkable results in terms of reuse of the cork, since the sorption capacity of the oil was preserved after 30 cycles of sorption/compression stages. The sorbed oils can be removed from the sorbent surface, collected by compression of the cork granules and reusing them. The best operating region yielded about 80% oil recovery, using a cork mass of 8.85 g (particle size 2.0 - 4.0 mm) loaded with 43.5 ml of lubricating oil, at 5.4 bar, using two compressions lasting 2 min each. The second step consists in the use of electron donors based on the cork granules, capable of removing Cr (VI). This biosorbent promotes the reduction of hexavalent chromium species to their trivalent state, through the oxidation of their surface. In addition, the additional chemical bonding of Cr (III) to the negatively charged functional groups present on the cork surface was also evaluated. The removal efficiency of total and hexavalent chromium was evaluated as a function of several parameters, such as initial solution pH (1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 and 4.0), biomass (S / L = 0.5, 1.0, 2.0, 4.0 and 6.0 g L-1) and Cr (VI) concentration (1.0, 2.5, 5.0, 7.5, 10.0, 15.0, 20.0, 30.0 and 40.0 mg L-1). The Cr (VI) reduction capacity of the cork granules was approximately 4.2 mmol g-1, and the Cr (III) adsorption capacity of the oxidized biomass was 2.8 mmol g-1. The activation energy obtained for the removal of Cr (VI) was 39.68 kJ mol-1. A kinetic model based on the redox reaction between Cr (VI) species and organic compounds on the surface of the biosorbent was able to fit well the kinetic data. The kinetics of continuous Cr (VI) reduction was also evaluated in different flow rates (5 and 10 mL min-1), with a feed solution of Cr (VI) 10 mg L-1, using a bed column fixed

Influência de parâmetros de processo na obtenção de bebida fermento-destilada de uva-japão (Hovenia dulcis Thunberg) Influence of process parameters on obtaining a fermented/distilled drink from the fruit of Hovenia dulcis

Neste trabalho, foi realizado um estudo para avaliar as principais variáveis de processo na produção de uma bebida fermento-destilada a partir do pseudofruto da uva-japão (Hovenia dulcis Thunberg). Foram avaliados os efeitos da temperatura, do tempo de fermentação e da adição de micronutrientes (Mn+2 e K+) sobre a graduação alcoólica, além do pH e dos teores de ésteres presentes nas amostras. A partir dos resultados experimentais obtidos, constatou-se que o pH (pH médio da fração "coração" 5,35) da bebida fermento-destilada a partir da uva-japão não é afetado pelos fatores testados. Para a graduação alcoólica e a concentração de ésteres (2,81 ± 3,13 mg.100mL-1) presentes na fração "coração" da bebida produzida, os fatores mais significativos foram a temperatura e a concentração de Mn+2. A uva-japão se mostrou uma alternativa viável para a produção de uma bebida fermento-destilada ou como matéria-prima para a produção de bioálcool para usos diversos (95 a 100 GL).A study was carried out to evaluate the main process variables in the production of a fermented/distilled beverage from the pseudofruit of the Japanese grape (Hovenia dulcis Thunberg). The influences of temperature, fermentation time and the addition of micronutrients (Mn+2 and K+) on the alcoholic graduation, pH and ester contents of the samples were evaluated. The experimental results showed that the pH (average pH value of the "heart fraction" of 5.35) of the fermented/distilled beverage from the Japanese grape was not affected by the factors tested. The temperature and Mn+2 concentration were the most significant factors influencing the alcoholic graduation and ester content (2.81 ± 3.13 mg.100mL-1) of the "heart fraction" of the beverage produced. The Japanese grape was shown to be a viable alternative for the production of a fermented/distilled beverage or as the raw material to produce bioethanol for diverse applications (95-100 GL)

Use of cork granules as an effective sustainable material to clean-up spills of crude oil and derivatives

The use of cork granules for cleaning up crude oil or oil derivative spills and further oil recovery appears as a promising option due to their unique properties, which allow a high oil sorption capacity, low water pickup and excellent reuse. The present work reports the effect of oil viscosity on cork sorption capacity by using five types of oils (lubricating oil, 5.7 goil gcork-1; heavy oil, 4.2 goil gcork-1; light oil, 3.0 goil gcork-1; biodiesel, 2.6 goil gcork-1; and diesel, 2.0 goil gcork-1). The cork sorption capacity for light petroleum was also evaluated as a function of temperature and sorbent particle size. Additionally, improvements on oil recovery from cork sorbents by a mechanical compression process have been achieved as a result of a design of experiments (DOE) using the response surface methodology. Such statistical technique provided remarkable results in terms of cork sorbent reusability, as the oil sorption capacity was preserved after 30 cycles of sorption-squeezing steps. The sorbed oils could be removed from the sorbent surface, collected simply by squeezing the cork granules and further reused. The best operational region yielded near 80% oil recovery, using a cork mass of 8.85 g (particle size of 2.0-4.0 mm) loaded with 43.5 mL of lubricating oil, at 5.4 bar, utilising two compressions with a duration of 2 min each. Graphical abstract.publishe