Publicações de 2016
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Dissertação - Belkis Chalup Silveira Roesler
SÍNTESE DE PROPIONATO DE ISOAMILA POR LIPASE MICROBIANA
Autor: Belkis Chalup Silveira Roesler (Currículo lattes)
Resumo
Ésteres de aroma são responsáveis pela fragrância e sabor característico de diversos produtos e são considerados ingredientes críticos, por que sem eles os produtos não teriam aceitação. Os ésteres de aroma são resultantes da reação direta de um álcool com um ácido carboxílico sob a ação de um catalisador em presença ou não de solvente. O uso de enzimas como catalisadores biológicos garantem ao aroma um caráter de produto natural, satisfazendo um público consumidor exigente por sustentabilidade, produtos naturais e livres de químicos. Neste contexto, o trabalho teve por objetivo sintetizar o éster propionato de isoamila, componente do aroma de frutas, aroma adocicado de amêndoas, aroma de cervejas e vinhos. A partir dos testes preliminares para a seleção do biocatalisador e do ácido carboxílico, foram obtidos percentuais máximos de esterificação para as enzimas Lipozyme® 435 e Lipozyme® RM IM na síntese de diferentes ésteres de isoamila, sendo, respectivamente: butirato de isoamila 82,9% (2 h) e 84,4% (6 h); acetato de isoamila 86,0% (2 h) e 90,5% (48 h); propionato de isoamila 86,5% (24 h) e 89,0% (24 h); laurato de isoamila 87,1% (2 h) e 85,4% (2 h). Na seleção do solvente para a síntese de propionato de isoamila por Lipozyme® 435, o uso do hexano resultou em um percentual de esterificação de 87,5% com diferença significativa (p<0,05) quando comparado aos outros solventes testados (acetona, metiletilcetona, éter dietílico, tolueno e heptano). A avaliação da adição inicial de água no sistema indicou que não se faz necessário um pré-tratamento dos reagentes para a remoção da água intrínseca. Entre as condições reacionais testadas, estabeleceu-se a temperatura de 25°C, razão molar álcool:ácido de 3:1 e uma concentração de ácido propiônico de 0,3 M, resultando em um percentual de esterificação de 95,2% em 24 h.
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Dissertação - Daniela Vieira de Mesquita
PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA EM CÉLULA COMBUSTÍVEL MICROBIOLÓGICA COM SEDIMENTO DE DRAGAGEM DO PORTO DO RIO GRANDE
Autor: Daniela Vieira de Mesquita (Currículo lattes)
Resumo
Tendo em vista o grande volume de material dragado do Porto do Rio Grande, identificou-se a oportunidade de produção de energia elétrica a partir desse sedimento fazendo uso da tecnologia de célula combustível microbiológica (CCM), agregando valor e apresentando uma alternativa ao seu descarte. O objetivo geral deste estudo é a determinação da capacidade de produção de energia elétrica em CCM com o uso de sedimento de dragagem. Para isso foram confeccionadas células combustíveis microbiológicas de dois compartimentos com eletrodos de grafite, inoculadas com o sedimento in natura coletados dos diferentes pontos de dragagem do Porto do Rio Grande-RS, alimentadas com substrato sintético e/ou substrato complexo compartimento anódico) e ferricianeto de potássio (compartimento catódico), com controle de pH e temperatura. Para avaliação dos resultados foram realizadas análises químicas, eletroquímicas e microscopias eletrônicas de varredura. As células foram conectadas a circuitos elétricos que, através de um sistema composto por Arduino Due e computador, fez a aquisição e armazenamento das diferenças de potenciais geradas durante o processo (tensões). A partir dos resultados obtidos pode-se observar o desempenho das CCMs e a capacidade do sedimento de dragagem na geração de corrente elétrica. Os melhores resultados de densidade de corrente foram alcançando (1270 ± 101 mA/m²) na condição de 100% substrato complexo, temperatura de 35,5°C, pH 7,5, resistência externa de 180 Ω em 45 dias de operação.
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Dissertação - Eduardo da Rosa Silva
ANÁLISE EXPERIMENTAL E NUMÉRICA DO SISTEMA DE SEPARAÇÃO VIA ELUTRIAÇÃO DE SEDIMENTO DE DRAGAGEM
Autor: Eduardo da Rosa Silva (Currículo lattes)
Resumo
Este trabalho desenvolve um estudo acerca do sistema de separação via elutriação de sedimento de dragagem do Porto do Rio Grande, sedimento este que é destinado ao uso em células combustíveis microbianas. Na primeira etapa da pesquisa, o sedimento de um ponto de amostragem específico foi caracterizado fisicamente, então foi estudada a influência da geometria de dois elutriadores (o elutriador 1 com 25 cm de altura e 2,5 cm de diâmetro, e o elutriador 2 com 97 cm de altura e 2 cm de diâmetro) e de três modelos de velocidade terminal (modelo de Stokes, Dietrich e Ferguson-Church). Tal análise foi realizada comparando cada combinação com a distribuição granulométrica obtida via dispersão de laser. A melhor performance foi obtida com o uso do elutriador de 97 cm de altura e 2 cm de diâmetro em conjunto com o modelo de Ferguson-Church. Obtida a melhor combinação experimental, cada ponto de dragagem foi caracterizado, analisando a distribuição granulométrica e o(s) diâmetro(s) com maior fração. Paralelo ao trabalho experimental, foi realizada uma análise numérica do processo de elutriação utilizando como ferramenta a modelagem e simulação via CFD, através do software Fluent 14.5 (ANSYS R ). Foram modelados e simulados os dois elutriadores através das equações de escoamento multifásico eulerianas-eulerianas e de teoria cinética granular. Avaliouse, então, o melhor modelo de transferência de movimento entre as fases (modelo de Gidaspow e modelo de Symlal-Obrien), quando comparado à validação experimental. Concluiu-se então que o modelo de Gidaspow representa melhor o processo de elutriação de sedimento de dragagem, pois apresentou menor desvio quando comparado ao procedimento experimetal. Este mesmo modelo foi aplicado ao elutriador grande, desviando-se de forma aceitável (<1%) da elutriação experimental.
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Dissertação - Paola Silveira Moraes
PRODUÇÃO DE ENERGIA EM CÉLULACOMBUSTÍVEL MICROBIANA DE LEITO FLUIDIZADO
Autor: Paola Silveira Moraes (Currículo lattes)
Resumo
As células combustíveis microbianas (CCMs) são dispositivos eletroquímicos que proporcionam a produção de eletricidade associada à degradação de matéria orgânica, oriunda de efluentes domésticos e industriais como combustível. O aperfeiçoamento do dispositivo, proporcionando o aumento na área superficial consiste em uma alternativa promissora para o futuro desta tecnologia. Neste contexto, a fluidização incide em proporcionar maior transferência de massa devido ao contato intermitente entre as partículas sólidas e o fluido, além de garantir a homogeneidade do sistema reacional. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver uma célula combustível microbiana de leito fluidizado (CCM-LF), identificando a influência das condições hidrodinâmica no desempenho deste reator. Foi confeccionada uma CCM de dois cilindros concêntricos, um o ânodo (compartimento interno) e um cátodo (compartimento externo), separados por uma membrana catiônica. O ânodo foi inoculado com sedimento oriundo do processo de beneficiamento do sedimento de dragagem do Porto de Rio Grande, a CCM foi alimentada com acetato de sódio e o cátodo foi preenchido com ferrocianeto de potássio. Análises físicas, químicas e eletroquímicas foram realizadas para a caracterização do material do eletrodo do ânodo, do processo hidrodinâmico e elétrico da CCM-LF confeccionada. O declínio da Rext em todas as condições hidrodinâmicas de maneira geral proporcionou o aumento do desempenho da CCM-LF. Quando a célula foi operada no estágio de mínima fluidização, foi obtida a melhor condição proporcionando maior densidade de corrente e densidade de potência com qualquer uma das Rext estudadas. A EC da CCM-LF apresentou as melhores condições quando foi operada em leito fixo (0,63 mm.s-1) com Rext de 47 Ω atingindo 88,66% de eficiência e quando a CCM-LF foi operada na velocidade de mínima fluidização (25,17 mm.s-1), nas resistências de 100 Ω e 47 Ω, atingindo, respectivamente, 90% e 83,26% de rendimento. A ER de matéria orgânica de maneira geral apresentou maior eficiência quando a célula foi operada com uma Rext de 560 Ω em leito fixo (0,63 mm.s-1) atingindo 77,06 % de eficiência e também na condição de mínima fluidização (12,47 mm.s-1) alcançando 81,58 % de eficiência.
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Dissertação - Samuel Marczewski Gonçalves
HIDRÓLISE DE CASEÍNA E PLASMA DE SANGUE BOVINO COM PROTEASE DE Bacillus sp. P45
Autor: Samuel Marczewski Gonçalves (Currículo lattes)
Resumo
As proteases são enzimas capazes de catalisar a hidrólise de ligações peptídicas de proteínas e, desta forma, gerar peptídeos que podem ser fundamentais para o desenvolvimento de inúmeros processos biológicos. Sendo assim, as proteases possuem um potencial de uso, que vai da indústria alimentícia até o desenvolvimento de fármacos, entre outros. Diversas são as fontes de proteases, basicamente por estarem presentes em todos os seres vivos. Proteases microbianas, são capazes de utilizar materiais de baixo custo como seus substratos, além de possuir uma alta taxa de produção, quando comparada com outras fontes. Este é o caso do micro-organismo Bacillus sp. P45, isolado do intestino do peixe Jaraqui (Piaractus mesopotamicus), da bacia amazônica, que tem sido cultivado em meio composto por cabelo humano e pena, para produção de proteases. A caseína de leite bovino e as proteínas do plasma bovino podem ser hidrolisadas pela protease de Bacillus sp. P45 com potencial de geração de peptídeos com atividade antioxidante. Neste trabalho foram exploradas diferentes condições de hidrólise enzimática, com o intuito de avaliar os seus efeitos no grau de hidrólise (GH) e avaliar as propriedades antioxidantes de hidrolisados gerados pela protease de Bacillus sp. P45, usando a caseína de leite bovino (CLB) e o plasma bovino liofilizado (PBL) como substratos. O GH permite estimar o grau de clivagem de ligações peptídicas em substratos proteicos e foi determinado pelo método do pH-stat. Para determinar a atividade antioxidante dos hidrolisados de CLB e de PBL foram utilizados os método do sequestro do radical 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH), o método da redução do radical cátion 2,2-azino-bis-(3-etilbenzotiazolina-6-ácido sulfônico) (ABTS) e o método da habilidade do plasma de redução do ferro (FRAP). Apesar do GH das temperaturas de 40ºC e 50ºC não terem sido significativamente diferentes entre si para a CLB em 8 h de hidrólise, o aumento para 55ºC produziu um efeito negativo, devido à desnaturação da protease. Contudo, o aumento da relação enzima:substrato demonstrou um efeito positivo no GH, tanto para a CLB quanto para o PBL. Não foram observadas diferenças significativas no GH pela variação da concentração de substrato em 8 h de hidrólise. A maior média de GH para a CLB foi de 7,3% a 40ºC, com 600 U/(g de proteína) e com 3,5% de proteínas na solução. Para o PBL o maior valor de GH foi de 4,6% a 40ºC, com 600 U/(g de proteína) e com 2,5% de proteínas na solução. Os hidrolisados testados tiveram um aumento significativo na atividade antioxidante. Os valores de atividade antioxidante foram de 4362±50 (g de amostra)/(g de DPPH•) e de 12972±1893 (g de amostra)/(g de DPPH•) para a captura de DPPH•, de 15,8±0,1 (µmol de FeSO4)/(g de amostra) e de 11,6 (µmol de FeSO4)/(g de amostra) para a redução do ferro e de 174,4±7,7 (µmol de Trolox®)/(g de amostra) e de 63,3±0,1 (µmol de Trolox®)/(g de amostra) para a redução do ABTS•+, para a CLB e para o PBL, respectivamente.