PPG - Engenharia Química
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- ItemAcesso aberto (Open Access)Otimização e análise técnico-econômica da produção sintética de sal de fosfônio em um conceito de biorrefinaria(Universidade Federal de São Paulo, 2024-12-18) Silva, Larissa Inomata Cardoso da [UNIFESP]; Tovar, Laura Plazas [UNIFESP]; Bohórquez, José Fernando Cuadros [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/3380961830118287; http://lattes.cnpq.br/5957249756042771; http://lattes.cnpq.br/0965349109420691A utilização de solventes de base biológica obtidos de biorrefinarias para a produção de sais de fosfônios, como o brometo de etiltrifenilfosfônio (BETFF), é uma alternativa para a redução do impacto ambiental e favorecimento da economia circular, alinhado com os principios da química verde. O mapeamento de 12 solventes, indicou que o isopropanol apresenta o melhor rendimento devido a sua capacidade de estabilizar o estado de transição e, dentre os solventes analisados, é o de menor impacto ambiental e à saúde. Condições ótimas podem ser obtidas no intervalo de temperatura de 132ºC a 146ºC. A otimização multiobjetivo utilizando o algoritmo genéticos permitiu otimizar a razão solvente/trifenilfosfina [S/TFF=46,2 mol/mol] e temperatura[T=135,7 ºC] obtendo um rendimento máximo de 76,1% e minimização dos impactos à saúde e ambiente, com índice de risco à saúde de 0,0119 m³/kg , fator E de 9,30 kg/kg e fator ambiental de 9,19 kg/kg. Sobre o conceito de biorrefinaria o preço mínimo de venda do BETFF obtido foi de $ 4,08/kg com uma eficiência em massa do processo de 97,4% apresentando uma oportunidade de reduzir ainda mais a pegada ambiental da produção química. As descobertas deste estudo sobre a otimização da produção de BETFF usando isopropanol podem servir como um modelo para integrar solventes de base biológica de biorrefinarias, contribuindo assim para o objetivo mais amplo de fabricação química sustentável.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Remoção de Estradiol através de processos de adsorção com AL-MCM-41(Universidade Federal de São Paulo, 2024-11-29) Zacharias, José Augusto Giusti [UNIFESP]; Bresolin, Igor Tadeu Lazzarotto [UNIFESP]; Felisbino, Romilda Fernández [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/6117083445205729; http://lattes.cnpq.br/5750111176589237; https://lattes.cnpq.br/4809922166641181Nas últimas décadas a presença de resíduos de fármacos, principalmente disruptores endócrinos nas águas de rios, lagos e represas está chamando a atenção para os impactos na saúde humana e nos ecossistemas. Esses componentes são chamados de poluentes emergentes devido aos riscos que apresentam, mesmo estando em baixas concentrações, além da falta de legislações a respeito dos limites presentes nos efluentes. Um disruptor endócrino atua imitando ou simulando hormônios naturais do corpo, podendo atuar como antagonista, alterando seu metabolismo in vivo. Além disso, pode se ligar a um receptor dentro de uma célula e bloquear a ligação do hormônio endógeno. Ao interferir no sistema endócrino do corpo, produz efeitos adversos no desenvolvimento, reprodução, neurologia e imunidade em humanos e na vida selvagem. Diante disso, este trabalho tem como objetivo estudar o desempenho da sílica mesoporosa Al-MCM-41 (Si/Al = 10,5) na adsorção do 17β-estradiol (E2) e 17α-etinilestradiol (EE2). Os resultados de caracterização mostram que o adsorvente Al-MCM-41 sintetizado apresenta uma estrutura hexagonal ordenada com uma alta área específica em torno de 760 m2g-1. A melhor capacidade de adsorção tanto do E2 como do EE2 ocorre em pH 3,0 e atingem o equilíbrio após 60 minutos de contato. O adsorvente Al-MCM-41 apresenta um excelente desempenho de remoção dos hormônios, com qmax em torno de 84 mg E2 g-1 e 75 mg EE2 g-1. Os estudos cinéticos e de equilíbrio mostraram o melhor ajustes dos modelos não-lineares de pseudo-primeira ordem e de Freundlich. Os parâmetros termodinâmicos indicam que a adsorção, tanto do E2 como do EE2, é um processo espontâneo a temperatura ambiente e exotérmico. A faixa de valores de Entalpia de adsorção para o E2 e EE2 (-104 a -75 kJ mol-1) indica que a adsorção na Al-MCM-41 (Si/Al = 10,5) ocorre majoritariamente via fisissorção. Este estudo apresenta conhecimentos sobre possíveis novos adsorventes sintéticos, a Al-MCM-41, de baixo custo de síntese com uma alta viabilidade para a eficiente remoção dos resíduos desses hormônios, cuja presença é crescente nos corpos aquáticos usados para abastecimento da população.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Análise dos parâmetros relevantes à floração de cianobactérias e desenvolvimento de modelo preditivo por redes neurais artificiais: estudo de caso da represa Guarapiranga(Universidade Federal de São Paulo, 2024-07-29) Silva Junior, Antonio Francisco da [UNIFESP]; Moraes, José Ermírio Ferreira de [UNIFESP]; Hanisch, Werner Siegfried [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/8938747949184483; http://lattes.cnpq.br/4692364565124711; https://lattes.cnpq.br/9274333449907156A manutenção da qualidade dos recursos hídricos é primordial para assegurar a disponibilidade de água para as gerações futuras e para a proteção de saúde pública, mitigando o risco de doenças e infecções associadas à exposição a águas contaminadas. As cianobactérias são microrganismos autótrofos que em condições favoráveis, normalmente em ecossistemas eutrofizados (elevadas concentrações de fosfatos e nitrogênio, pH de neutro a alcalino e temperaturas elevadas) se multiplicam em demasia (florações ou blooms), causando desequilíbrio no ambiente aquático. Elas podem produzir metabólitos (cianotoxinas) que contaminam o reservatório e prejudicam a saúde humana (efeitos citotóxicos, hepatóxicos e neurotóxicos), além de produzir outros compostos, como o 2-metil isoborneol (MIB) e geosmina, que trazem sabor e odor a água. O presente trabalho teve por objetivo utilizar os dados disponíveis nos portais das companhias de saneamento e agências ambientais, e construir uma base de dados que pudesse ser analisada estatisticamente, por meio de matrizes de correlação e análise de componentes principais (ACP), com o intuito de desenvolver um modelo preditivo em redes neurais que auxilie na gestão de um reservatório urbano. Esta abordagem é importante, pois o modelo preditivo pode antecipar os blooms de cianobactérias que produzem metabólitos (cianotoxinas e geosminas) de difícil remoção nos tratamentos convencionais observados nas estações de tratamento de água (ETA’s), sendo um importante instrumento de gestão de reservatórios. Assim, no presente trabalho, foram desenvolvidos diferentes modelos, baseados nas redes neurais artificiais, para a predição da floração de cianobactérias em função de diversos parâmetros. No primeiro modelo, denominado como modelo global, os dados foram tratados de forma conjunta, sem considerar a sua localização na represa, resultando em um R2 igual a 0,45. Em seguida, os dados foram segregados em três regiões espaciais distintas da represa (entrada, centro e saída), sendo propostos modelos para cada região, denominados como modelos compartimentalizados, sendo obtidos os seguintes valores de R2 0,55; 0,87 e 0,64.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Estudo da absorção de CO2 em colunas de recheio usando AVEVA Process Simulation(Universidade Federal de São Paulo, 2024-11-12) Machado, Vinicius Seferian Scheffer [UNIFESP]; Codolo, Milene Costa [UNIFESP]; Silva, Carlos Alexandre Moreira da [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/7740144753810520; http://lattes.cnpq.br/2972176562768435; https://lattes.cnpq.br/7070192195327456O processo de revolução industrial e o advento de fontes de energia derivadas da queima de combustíveis fósseis levaram a um aumento considerável na emissão e concentração de dióxido de carbono na atmosfera do planeta. Neste contexto, o processo de absorção química é o método mais amplamente aplicado para remoção de CO2. O objetivo deste estudo é realizar uma simulação exploratória em estado estacionário no software AVEVA Process Simulation de um processo de absorção de CO2 em uma coluna recheada, usando NaOH como absorvente, e estudar estatisticamente a influência de algumas variáveis na eficiência do processo. Simulações preliminares determinaram que cinco estágios são o valor ótimo de unidades de transferência para uma coluna com 100% de eficiência de contato entre as fases. A eficiência diminui com o aumento da vazão de gás e aumenta com o aumento da vazão de líquido, variando entre 65,88% e 4,76%, para o Raschig Rings 10 tem a maior faixa de eficiência e entre 49,22% e 2,95% para o Pall Rings 90, com a estabilização deste parâmetro após a vazão de gás de 60 m³/h, enquanto o coeficiente de transferência de massa volumétrica está intrinsecamente ligado à área interfacial de cada recheio estudado, bem como suas características morfológicas que influenciam diretamente no cálculo dos parâmetros relacionados à transferência de massa. Alterações nas dimensões da coluna impactam positivamente na eficiência de remoção devido a alterações na velocidade da fase gasosa e, consequentemente, o tempo de residência do gás na coluna. A partir do planejamento de experimentos de cinco fatores realizado, foi possível concluir que todos os efeitos relacionados à concentração de CO2 não são estatisticamente significativos. Para ambos os recheios, os efeitos dos parâmetros confirmaram os comportamentos observados nas simulações e os efeitos de interação binária adicionados à análise estatística para aprofundar os resultados da simulação, bem como melhorar o ajuste do modelo linear aos dados. Para os dois recheios estudados, a vazão de líquido teve um efeito positivo de 13,46% e 9,94%, a vazão de gás teve um efeito negativo de 24,35% e 18,14%, a altura da coluna teve um efeito de 15,41% e 12,35% e o diâmetro da coluna foi de 10,27% e 8,34%. Em resumo, as contribuições e inovações deste trabalho se dão por meio da análise da análise das principais variáveis que influenciam um processo de captura de CO2 numa extensa faixa realística e factível, com a validação dos dados provenientes das simulações por meio de metodologias de planejamento de experimentos.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Simulação e avaliação de riscos quantitativos de processos na indústria de óleo e gás e definição de critérios para emergências(Universidade Federal de São Paulo, 2024-10-02) Araujo, Diego Paulino de [UNIFESP]; Concha, Viktor Oswaldo Cárdenas [UNIFESP]; Bahú, Juliana Otavia [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/8045444849137135; http://lattes.cnpq.br/0661599261187131; http://lattes.cnpq.br/9057377772303280Vários setores industriais, incluindo nuclear, óleo e gás, química e bioenergia, têm sido palco de catástrofes ao longo dos anos. A importância da segurança é destacada por acidentes notáveis, como o ocorrido em Bhopal em 1984 com a Union Carbide, terminal de armazenamento de petróleo Buncefield, ocorrido em 2005 e na plataforma da estatal PEMEX no Golfo de México com ocorrência em 2023, acidentes esses ocorrido pela falta de gestão de segurança de processo e integridade dos equipamentos. Deste modo, a análise de riscos surge como uma ferramenta na indústria para identificar falhas em operações e processos que podem levar a liberações químicas acidentais, incêndios ou explosões. Desta forma, a análise de risco colabora com as organizações a tomarem decisões para melhorar a segurança e o gerenciamento dos riscos operacionais, enquanto a análise quantitativa de riscos (AQR) permite quantificar esses riscos, auxiliando na tomada de decisões para reduzi-los. Neste contexto, o presente trabalho desenvolveu e aplicou uma metodologia de AQR em um sistema de exportação de gás natural em uma instalação onshore de petróleo. Assim, hipotetizou-se 04 cenários acidentais de grande liberação de gás inflamável, sendo HA01, HA02, HA02A, H02B. O software ALOHA foi utilizado para verificar os alcances dos efeitos físicos e a vulnerabilidade dos cenários selecionados, de modo que 03 dos cenários apresentaram alcances relevantes nos entremuros da instalação. O cenário com maior alcance foi um incêndio em nuvem, com um alcance de 68,0 metros, correspondendo à hipótese acidental HA02A que envolve uma grande liberação de gás natural durante o dia, resultando em 60% de fatalidade, enquanto que para explosões, o alcance foi de 59,0 metros. Com base nos resultados foram desenvolvidos Planos Operacionais de Resposta (POR) para cenários de explosão e incêndio, tais planos embasam recursos materiais e humanos para atendimento dos respectivos sinistros, a fim de corroborar com a prontidão da mitigação dos cenários de explosão e incêndio.