https://dspace.ifrs.edu.br/xmlui/handle/123456789/553 Thu, 04 Jun 2026 16:11:04 GMT 2026-06-04T16:11:04Z https://dspace.ifrs.edu.br:443/xmlui/bitstream/id/071353cc-9dc3-4e2b-86fd-95ea792cac5e/ https://dspace.ifrs.edu.br/xmlui/handle/123456789/553 https://dspace.ifrs.edu.br/xmlui/handle/123456789/2386 Obtenção de um biossorvente a partir do resíduo de malte de uma microcervejaria Boetcher, William A cafeína é considerada micropoluente emergente e também um importante indicador de contaminação humana. As técnicas de tratamento de águas e efluentes possuem eficiência limitada para remoção dessa substância. Com isto, a adsorção surge como uma opção para ser utilizada, uma vez que, é uma técnica que possui uma boa eficiência na remoção destes. Pensando nisso, este trabalho tem como objetivo a obtenção de um biossorvente oriundo do resíduo de malte de uma microcervejaria do Rio Grande do Sul, para que este seja utilizado na remoção de cafeína de soluções aquosas. Para tanto, o resíduo foi preparado para os ensaios de adsorção a fim de evitar a degradação, facilitar o manuseio e padronizar o tamanho das partículas. Este foi lavado, seco a 105 °C por 48 horas, moído e classificado. Foram testados diferentes tempos (30 – 103 min) e temperaturas (209 – 492 °C) de carbonização, para determinação da melhor condição operacional de obtenção do biossorvente, visando a máxima remoção de cafeína. A melhor condição de queima ocorreu na temperatura de 350 °C e 60 minutos tendo uma remoção de 96,44 ± 0,72% da cafeína. Para determinação deste ponto foi utilizado um planejamento experimental do tipo composto central. As características do biossorvente obtido a partir destas condições operacionais foram avaliadas por meio de Microscopia Ótica, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Análise Termogravimétrica (TGA), Difratometria de raio X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), já a área superficial específica e o volume de poros foram determinados através das isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio, pelos métodos Brunauer-Emert-Teller (BET) e Brunauer-Joyner-Hallenda (BJH). Através do preparo de resíduo de malte e posterior análises, obteve-se um biossorvente com estrutura amorfa, que possui uma área superficial de 270,627 m², porosidade formada majoritariamente por microporos, grupos funcionais orgânicos como alcenos, álcoois, alcanos, alcenos, carbonilas e aromáticos que auxiliam na adsorção da cafeína. Em comparação com o malte seco, o biossorvente obteve melhoras em suas características físicas e químicas, o tratamento térmico realizado é eficiente para a finalidade proposta. A obtenção do biossorvente que resultou no maior percentual de remoção, através do modelo desenvolvido, foi na temperatura de 397 °C e 72 minutos, a remoção total foi de 97,45 ± 2,35%. Porém, para o seguimento do trabalho, foi escolhido o ponto central levando em conta a comparação dos custos de obtenção do carvão. O biossorvente obtido funcionou para a remoção de cafeína em matrizes aquosas. Sugere-se que para trabalhos futuros seja feita a viabilidade econômica deste resíduo e testes com outros micropoluentes.; Caffeine is considered an emerging micropollutant and also an important indicator of human contamination. Water and effluent treatment techniques have limited efficiency in removing this substance. Therefore, adsorption emerges as an option to be used, since it is a technique that has good efficiency in removing these substances. With this in mind, this work aims to obtain a biosorbent from the malt residue of a microbrewery in Rio Grande do Sul, so that it can be used in the removal of caffeine from aqueous solutions. For this purpose, the residue was prepared for adsorption tests in order to avoid degradation, facilitate handling and standardize particle size. It was washed, dried at 105 °C for 48 hours, ground and classified. Different carbonization times (30 - 103 min) and temperatures (209 - 492 °C) were tested to determine the best operational condition for obtaining the biosorbent, aiming at maximum caffeine removal. The best burning condition occurred at 350 °C and 60 minutes, with a removal of 96.44 ± 0.72% of caffeine. A central composite experimental design was used to determine this point. The characteristics of the biosorbent obtained from these operating conditions were evaluated by means of Optical Microscopy, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), X-ray Diffractometry (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The specific surface area and pore volume were determined through nitrogen adsorption and desorption isotherms, by the Brunauer-Emert-Teller (BET) and Brunauer-Joyner-Hallenda (BJH) methods. Through the preparation of malt residue and subsequent analysis, a biosorbent with an amorphous structure was obtained, which has a surface area of 270.627 m², porosity formed mainly by micropores, organic functional groups such as alkenes, alcohols, alkanes, alkenes, carbonyls and aromatics that aid in the adsorption of caffeine. In comparison with dry malt, the biosorbent obtained improvements in its physical and chemical characteristics, and the heat treatment performed is efficient for the proposed purpose. The biosorbent that resulted in the highest percentage of removal, through the developed model, was obtained at a temperature of 397 °C and 72 minutes, with the total removal being 97.45 ± 2.35%. However, for the continuation of the work, the central point was chosen taking into account the comparison of the costs of obtaining coal. The biosorbent obtained worked for the removal of caffeine in aqueous matrices. It is suggested that future work should assess the economic viability of this residue and tests with other micropollutants. Mon, 01 Jan 2024 00:00:00 GMT https://dspace.ifrs.edu.br/xmlui/handle/123456789/2386 2024-01-01T00:00:00Z https://dspace.ifrs.edu.br/xmlui/handle/123456789/2385 Incorporação de resíduos na produção de agregados leves: potencial do vidro, disco de corte e casca de ovo Franz, Sabrina Bender Agregados leves são materiais porosos e de baixa densidade geralmente usados na construção civil e apresentam diversas aplicações, podendo ser utilizados como isolamento térmico e acústico, em obras de infraestrutura, paisagismo, entre outros. Nos últimos anos, estudos sobre a incorporação de resíduos para sua fabricação têm ganhado destaque. Nesse contexto, o vidro, um material amplamente disponível, reciclável e de baixo custo e o carbeto de silício, utilizado em abrasivos como lixas e discos, possuem grande potencial para serem reciclados e reaproveitados em novas aplicações, incluindo a produção de agregados leves. As cascas de ovos, resíduos da indústria alimentícia gerados em grandes quantidades, também possuem potencial para incorporação na área da construção civil. O processo de queima é uma etapa crucial na fabricação de agregados leves, pois as propriedades físicas e químicas do material dependem fortemente da temperatura e do tempo de permanência durante o processo. Dessa forma, foram desenvolvidos agregados leves contendo diferentes percentuais de casca de ovo, carbeto de silício, vidro e argila, com o intuito de investigar o mecanismo de formação e expansão. As matérias primas foram caracterizadas quanto a granulometria e os agregados foram avaliados quanto à resistência à compressão, absorção de água e densidade. Os resultados revelaram que os agregados com casca de ovo alcançaram expansão de até 238%, enquanto aqueles com carbeto de silício chegaram a atingir 432%, com densidades entre 0,13 g/cm³ e 1,51 g/cm³ para os agregados com carbeto de silício, e entre 0,39 g/cm³ e 0,59 g/cm³ para os com casca de ovo. Esses valores encontram-se dentro dos padrões normativos para agregados leves, indicando o potencial desses resíduos para aplicação em materiais de construção.; Lightweight aggregates are porous, low-density materials commonly used in civil construction, with various applications such as thermal and acoustic insulation, infrastructure projects, landscaping, and more. In recent years, studies on the incorporation of waste materials in their production have gained prominence. In this context, glass — a widely available, recyclable, and low-cost material — and silicon carbide, commonly used in abrasives such as sandpaper and grinding discs, show great potential for recycling and reuse in new applications, including the production of lightweight aggregates. Eggshells, a byproduct of the food industry generated in large quantities, also hold the potential for incorporation in the construction sector. Firing is a crucial stage in the production of lightweight aggregates, as the physical and chemical properties of the materials strongly depend on the temperature and residence time during the process. Accordingly, lightweight aggregates containing different proportions of eggshells, silicon carbide, glass, and clay were developed to investigate the mechanisms of formation and expansion. The raw materials were characterized for particle size distribution, and the aggregates were evaluated for compressive strength, water absorption, and density. The results showed that aggregates containing eggshells achieved up to 238% expansion, while those with silicon carbide reached up to 432%, with densities ranging from 0.13 g/cm³ to 1.51 g/cm³ for silicon carbide aggregates and from 0.39 g/cm³ to 0.59 g/cm³ for eggshell aggregates. These values meet the normative standards for lightweight aggregates, indicating the potential of these waste materials for application in construction materials. Mon, 01 Jan 2024 00:00:00 GMT https://dspace.ifrs.edu.br/xmlui/handle/123456789/2385 2024-01-01T00:00:00Z https://dspace.ifrs.edu.br/xmlui/handle/123456789/2384 Avaliação dos parâmetros operacionais no processo de co-extrusão em filmes de polietileno Santos, Paula Patrícia Siqueira O polietileno é um dos polímeros mais aplicados nos setores industriais na forma de embalagens flexíveis. É um polímero termoplástico, sendo um dos mais reciclados atualmente. A reciclagem dá origem ao polietileno pós-consumo, que possui variadas aplicações, como por exemplo seu uso em filmes. Sendo que, um dos processos de produção mais utilizados para esses filmes é a extrusão por sopro. A extrusão pode ser feita em multicamadas, a qual é conhecida como co-extrusão, produzindo filmes com propriedades diferenciadas. Dessa forma, o objetivo do estudo é analisar os parâmetros operacionais da co-extrusão por sopro de filmes de polietilenos reciclados e a sua influência na produtividade baseada na vazão de filme extrusado, tal como as causas previas que levaram os parâmetros serem limitantes. Os parâmetros analisados foram: temperatura de fusão nas roscas, resfriamento interno do balão (IBC), velocidade de rotação das roscas e pressão da massa nas roscas (A, B e C). O estudo foi realizado em uma co-extrusora de três camadas (três roscas), e os dados foram analisados para dois filmes (P1 e P2) que possuíam em sua formulação uma mistura de polietileno pós-consumo e virgem, de mesma formulação, com diferença na espessura e largura do balão. A metodologia aplicada foi a coleta dos dados realizada diretamente no equipamento e a compilação dos dados para a análise do comportamento das variáveis em função do aumento da vazão de filme extrusado. Foi estimada a vazão teórica que cada filme poderia alcançar, a variação entre o teórico e o real e o percentual de uso de cada rosca do equipamento. Após as análises dos comportamentos dos parâmetros operacionais nos filmes, observa-se um desgaste das roscas foi uma das causas encontradas devido as elevadas temperaturas e o fenômeno de refluxo presente. Além disso, a rosca B se mostrou a limitante dentre as três roscas na temperatura e na velocidade das roscas estudadas. Os desvios experimentais obtidos indicaram uma perda de capacidade real considerável em quase todas as vazões analisadas. As roscas A e C não foram limitantes na velocidade das roscas, mas tiveram pontos de altos e baixos de temperaturas e altas pressões. O IBC de saída se mostrou limitante, com destaque para o filme P2. Conclui-se, portanto, que dentre os parâmetros analisados, a temperatura das roscas e a velocidade das roscas possuíram maior influência como limitantes.; Polyethylene is one of the most widely used polymers in the industrial sector, primarily in the form of flexible packaging. It is a thermoplastic polymer and one of the most recycled materials today. Recycling generates post-consumer polyethylene, which has various applications, such as in films. One of the primary methods for producing films is blown extrusion. This process can be carried out in multiple layers, known as co-extrusion, to produce films with varied properties. Thus, the objective of this study is to analyze the operating parameters in the blown co-extrusion of post-consumer polyethylene and their influence on the throughput of films. The parameters analyzed included screw temperature, internal bubble cooling (IBC), screw rotation speed, and screw pressure (A, B and C). The study was conducted on a three-layer co-extruder, and data were analyzed for two films (P1 and P2) that had in their formulation a blend of post-consumer polyethylene and virgin polyethylene, with differences in the thickness and width of the bubble. The methodology applied involved collecting data directly from the equipment and compiling it to analyze the behavior of the variables as a function of the increase in film throughput. In addition, the theoretical throughput that each film could achieve was estimated, along with the experimental deviation and the utilization percentage of each screw. After analyzing the behavior of the operating parameters in the films, it was observed that the screws were wearing due to high temperature and screw rotation, and the reflux phenomenon was present. Moreover, screw B was the one among the three screws that limited the process in terms of temperature and rotation speed. The experimental deviation obtained indicates a considerable loss in actual capacity across almost all throughput levels analyzed. Screws A and C were not limited in rotation speed but showed fluctuations in temperature and high pressures. The outlet IBC proved to be limited, especially for P2. In conclusion, among the parameters analyzed, screw temperature and rotation speed were the two factors with the greatest influence as limiting parameters. Mon, 01 Jan 2024 00:00:00 GMT https://dspace.ifrs.edu.br/xmlui/handle/123456789/2384 2024-01-01T00:00:00Z https://dspace.ifrs.edu.br/xmlui/handle/123456789/2381 Adaptação e avaliação do desempenho de uma coluna de destilação de bancada para fluxo contínuo Both, Mathias A destilação é uma operação crucial em indústrias químicas e petrolíferas, usada para separar componentes de misturas líquidas com base na diferença de composição entre vapor e líquido em equilíbrio. Existem métodos de destilação simples e fracionada, e processos contínuos e em batelada. Neste trabalho foi alterado o fluxo para contínuo de uma coluna de destilação de bancada disponível no laboratório de Engenharia Química do IFRS – Campus Feliz. Na configuração anterior, a coluna operava em batelada em um sistema dinâmico ou em estado estacionário sem remoção de produto. Com as adaptações, a coluna de destilação opera em fluxo contínuo, utilizando um sistema de pré-aquecimento da solução de alimentação e bombas peristálticas para alimentação da coluna e remoção dos produtos de topo e de fundo. Foram avaliados os efeitos da vazão de alimentação, razão de refluxo e potência do refervedor na pureza, vazão dos produtos e estabilidade da coluna. A partir dos resultados, foram obtidos os melhores pontos operacionais, que foram os pontos com razão de refluxo igual a 2 e 4 para as três vazões de alimentação e três potências de refervedor testadas. Os parâmetros definidos para escolha dos melhores pontos operacionais foram a eficiência energética, estabilidade, vazão efetiva de etanol e teor de etanol no topo. Foram obtidos pontos operacionais com estágios estáveis, possuindo camada de líquido e vapor ascendente, o que possui grande importância para o adequado funcionamento da coluna. A partir da análise dos resultados e dos parâmetros definidos, foi obtido o melhor ponto operacional, com vazão de 49 mL/min, razão de refluxo igual a 2 e potência do refervedor de 352 W.; Distillation is a crucial operation in chemical and petroleum industries, used to separate components of liquid mixtures based on the difference in composition between vapor and liquid in equilibrium. There are both simple and fractional distillation methods, as well as continuous and batch processes. In this work, the flow of a bench-scale distillation column available at the Chemical Engineering Laboratory of IFRS – Campus Feliz was changed to continuous. In the previous configuration, the column operated in batch mode in a dynamic or steady-state system without product removal. With the adaptations, the distillation column now operates in continuous flow, using a pre-heating system for the feed solution and peristaltic pumps for feeding the column and removing top and bottom products. The effects of feed flow rate, reflux ratio, and reboiler power on product purity, flow rates, and column stability were evaluated. Based on the results, the best operating points were obtained, which were the points with reflux ratios of 2 and 4 for the three feed flow rates and three reboiler power levels tested. The parameters defined for selecting the best operating points were energy efficiency, stability, effective ethanol flow, and ethanol content at the top. Stable operating points were achieved, with stages having a liquid layer and ascending vapor, which is crucial for the proper functioning of the column. From the analysis of the results and the defined parameters, the best operating point was obtained, with a flow rate of 49 mL/min, a reflux ratio of 2, and reboiler power of 352 W. Mon, 01 Jan 2024 00:00:00 GMT https://dspace.ifrs.edu.br/xmlui/handle/123456789/2381 2024-01-01T00:00:00Z