http://hdl.handle.net/123456789/758 Wed, 08 Apr 2026 02:20:32 GMT 2026-04-08T02:20:32Z http://rosario.ufma.br:8080/jspui/retrieve/1341/tcc_coramax.jpg http://hdl.handle.net/123456789/758 http://hdl.handle.net/123456789/10291 Título: DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO DE FILMES BIODEGRADÁVEIS À BASE DE ALGINATO, MESOCARPO DE COCO BABAÇU E FIBRAS DE ARIRI Autor(es): PIRES, Vitória Santos Resumo: Os biocompósitos vêm ganhando destaque devido à crescente demanda por alternativas sustentáveis em substituição aos materiais petroquímicos não degradáveis. Entre as opções estudadas estão os biopolímeros naturais, como os polissacarídeos, que, em meio aquoso, formam géis e soluções viscosas e permitem o desenvolvimento de filmes biodegradáveis. O amido do mesocarpo de coco babaçu (AMCB), abundante no Maranhão, destaca-se como uma matéria-prima promissora por seu baixo custo, não toxicidade e fácil degradação, representando uma alternativa viável ao polietileno presente em curativos convencionais. Neste estudo, foram desenvolvidas membranas de biocompósitos à base de AMCB e alginato, reticuladas com cloreto de cálcio dihidratado (CaCl₂·2H₂O), agente de reticulação iônica dos grupos carboxilato do alginato e reforçadas com fibras do endocarpo de coco ariri, utilizada para melhorar a resistência mecânica das membranas. As formulações diferiram na concentração de glicerol, quantidade de CaCl₂ e presença de fios de algodão. Os filmes sem glicerol apresentaram-se quebradiços, enquanto os com maior teor de glicerol, que atua como plastificante, apresentaram melhor maleabilidade. Entre os resultados obtidos destacam-se: umidade de 7,72% a 31,18%, solubilidade de 28,56% a 49,64%, espessura de 0,14 a 0,24 mm e permeabilidade ao vapor d’água de 2,75 a 8,27 (g.mm)/(m².dia.kPa). As formulações F1 e F2 foram selecionadas por apresentarem os melhores desempenhos nas análises. O filme F2, com maior teor de CaCl₂, apresentou maior rigidez e tensão de ruptura, mas menor alongamento, o que restringe o movimento das cadeiras poliméricas. A análise morfológica revelou cristais de CaCl₂ e poros na superfície, enquanto as análises de difração raios X (DRX) confirmaram o caráter semicristalino dos filmes. Os resultados indicam o potencial das membranas como curativos biodegradáveis e embalagens. Estudos futuros incluem a adição de fibras e compostos bioativos para ampliar suas funcionalidades. Descrição: Biocomposites have been gaining prominence due to the growing demand for sustainable alternatives to replace non-degradable petrochemical materials. Among the options studied are natural biopolymers, such as polysaccharides, which, in aqueous media, form gels and viscous solutions, enabling the development of biodegradable films. The starch from babassu coconut mesocarp (BCMS), abundant in Maranhão, stands out as a promising raw material due to its low cost, non-toxicity, and easy degradation, representing a viable alternative to polyethylene found in conventional wound dressings. In this study, biocomposite membranes based on BCMS and alginate were developed, crosslinked with calcium chloride dihydrate (CaCl₂·2H₂O), an ionic crosslinking agent for the carboxylate groups of alginates, and reinforced with fibers from the ariri coconut endocarp, used to improve the mechanical strength of the membranes. The formulations differed in glycerol concentration, CaCl₂ content, and the presence of cotton threads. Films without glycerol were brittle, while those with higher glycerol content, which acts as a plasticizer, exhibited better flexibility. Among the results obtained, notable values include moisture content ranging from 7.72% to 31.18%, solubility from 28.56% to 49.64%, thickness from 0.14 to 0.24 mm, and water vapor permeability from 2.75 to 8.27 (g·mm)/(m²·day·kPa). Formulations F1 and F2 were selected for presenting the best performances in the analysis. The F2 film, with a higher CaCl₂ content, showed greater stiffness and tensile strength but lower elongation, which restricts the movement of the polymer chains. Morphological analysis revealed CaCl₂ crystals and pores on the surface, while X-ray diffraction (XRD) analyses confirmed the semicrystalline nature of the films. The results indicate the potential of these membranes for use as biodegradable wound dressings and packaging. Future studies include the addition of fiber and bioactive compounds to expand their functionalities. Thu, 07 Aug 2025 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/123456789/10291 2025-08-07T00:00:00Z http://hdl.handle.net/123456789/10290 Título: MODELOS PREDITIVOS PARA O CONTROLE DA TURBIDEZ DA ÁGUA EM ETA INDUSTRIAL: UM ESTUDO COMPARATIVO ENTRE REGRESSÃO LINEAR E RANDOM FOREST Autor(es): MESQUITA, Mateus Gonçalves de Resumo: Este projeto surgiu no contexto de uma estação de tratamento de água (ETA) em uma fábrica de celulose, situada no Maranhão, com o objetivo de substituir a etapa de determinação de dosagem ideal do coagulante, nesse caso o policloreto de alumínio 18% ou PAC 18 (que era feita de forma empírica pelo operador de equipamentos do setor, a partir da sua experiência no trabalho) por um método de determinação da dosagem de coagulante com embasamento estatístico. Para cumprir esse objetivo, decidiu-se criar dois modelos preditivos e compará-los. Um mais tradicional, feito com regressão linear múltipla, e outro mais moderno, utilizando o método da floresta aleatória. Ambos modelos trabalharam com a mesma base de dados contendo 206 observações. O modelo de regressão linear criado utilizou dados de turbidez da água de entrada do sistema (água bruta) e da turbidez da água decantada, atingindo p-valor iguais a 0,000 para ambas as variáveis independentes e R2 igual a 0,961. Já o modelo de floresta aleatória atingiu um R2 igual a 0,825, não performando bem durante treinamento e teste nos pontos extremos de dosagem e turbidez. O modelo de regressão linear foi escolhido para ser utilizado no processo e obteve sucesso (turbidez da água decantada abaixo de 1,8 NTU) em 94,92% das ocasiões testadas in loco. Descrição: This research project emerged in the context of a water treatment plant (WTP) in a pulp mill located in Maranhão, with the objective of replacing the stage of determining the ideal dosage of the coagulante, in this case, 18% aluminum polychloride or PAC 18 (which was empirically performed by the equipment operator in the sector, based on their work experience) with a method for determining the coagulant dosage based on statistical foundations. To fulfill this objective, it was decided to create and compare two predictive models. One more traditional, made with multiple linear regression, and another more modern, developed using the random forest method. Both models worked with the same database containing 206 observations. The linear regression model used turbidity data from the system’s inlet water (raw water) and the turbidity of the decanted water, achieving p-values equal to 0.000 for both independent variables and an R2 of 0.961. The random forest model, in turn, achieved an R2 of 0.825, not performing well during training and testing at the extreme points of dosage and turbidity. The linear regression model was chosen to be used in the process and was successful (decanted water turbidity below 1.8 NTU) in 94.92% of the tested occasions. Fri, 08 Aug 2025 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/123456789/10290 2025-08-08T00:00:00Z http://hdl.handle.net/123456789/10289 Título: ANÁLISE E DIMENSIONAMENTO DE PROCESSO DE DRENAGEM DE SISTEMA TANQUE-BACIA DE CONTENÇÃO Autor(es): GONÇALVES, Henrique Lima Resumo: Sistemas de contenção desempenham um arranjo de extrema importância nas indústrias de processamento, que vão desde o isolamento de produtos contaminantes, como soda cáustica, até o controle de grandes volumes de fluidos. Sendo assim, a análise e o dimensionamento desses sistemas têm papel fundamental ao fornecer medidas e parâmetros de segurança que asseguram um bom funcionamento de toda uma planta química. Nesse contexto, a previsão de quantidades de volume de chuva e as dimensões das estruturas utilizadas para seu manejo são imprescindíveis para garantir que o sistema não venha a colapsar, considerando um cenário de uma empresa da área de extração e refino de minério, atuante no estado do Pará. Dessa forma, neste trabalho pretende-se realizar a previsão do volume de afluente decorrente de chuvas com períodos de retorno de 25, 1000 e 10000 anos, ao passo em que será dimensionado poços e canaletas para a área de contenção que contém um tanque de armazenamento de soda cáustica e para uma casa de bombas, com o intuito de prevenir possíveis vazamentos e danos de ordem ambiental. Para isso, fez-se uso da equação de Otto Pfafstetter sobre índices pluviométricos e das equações de balanço de massa para o dimensionamento das estruturas de drenagem. A simulação hidrológica apresentou grandes quantidades de volume de chuva, que vão desde 35402,6 m3 para a chuva de 25 anos, até 96023,7 m3 , para a de 10000 anos. Diante disso, foi visível a necessidade da implementação de poços de armazenamento e do uso de bombas, e da substituição das antigas canaletas, que precisaram de reajustes em suas alturas em mais de 20 cm. Os resultados obtidos pelo presente trabalho demostraram a necessidade da previsão meteorológica ao se construir áreas de contenção, além de acrescer estudos acerca do dimensionamento de estruturas de drenagem. Descrição: Containment systems play a highly important role in processing industries, ranging from the isolation of contaminating products, such as caustic soda, to the control of large volumes of fluids. Thus, the analysis and sizing of these systems are crucial, providing safety measures and parameters that ensure the proper functioning of an entire chemical plant. In this context, the prediction of rainfall volumes and the dimensions of the structures used to manage them are essential to ensure that the system does not collapse, considering the scenario of a mining extraction and refining company operating in the state of Pará. Therefore, this study aims to predict the inflow volume resulting from rainfall with return periods of 25, 1000, and 10,000 years, while also sizing wells and channels for the containment area that houses a caustic soda storage tank and a pump house, with the goal of preventing potential leaks and environmental damage. For this, Otto Pfafstetter’s equation on rainfall indices and mass balance equations were used for the sizing of drainage structures. The hydrological simulation showed large volumes of rainfall, ranging from 35,402.6 m³ for the 25-year rainfall event to 96,023.7 m³ for the 10,000-year event. As a result, the need for the implementation of storage wells and the use of pumps, as well as the replacement of old channels, was evident, requiring adjustments to their heights by more than 20 cm. The results obtained in this study demonstrated the importance of weather forecasting when constructing containment areas, in addition to emphasizing further studies on the sizing of drainage structures. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/123456789/10289 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/123456789/10287 Título: CONVERSÃO DE FURFURAL A ÁLCOOL FURFURÍLICO VIA HIDROGENAÇÃO CATALÍTICA POR TRANSFERÊNCIA EM FASE LÍQUIDA Autor(es): CUNHA, Aline de Meneses Resumo: Diante da urgência em mitigar a crise climática e fomentar a economia circular bio-baseada, este trabalho investigou a conversão de furfural em álcool furfurílico (FuOH) por meio da reação de Meerwein–Ponndorf–Verley (MPV) em fase líquida. O estudo combinou experimentação laboratorial com simulações computacionais no simulador Aspen Plus, visando avaliar a viabilidade do processo e elucidar os fatores limitantes envolvidos. Como catalisador, foi utilizada argila maranhense previamente submetida a tratamentos de ativação ácida e básica, seguidos de calcinação. Os experimentos foram conduzidos a 120 °C por 1 h, utilizando uma razão molar furfural/isopropanol de 1:2, com 1,5 mL de furfural, 3 mL de isopropanol e 1,5 g de catalisador. Os resultados foram comparados ao desempenho do óxido de zircônio (ZrO₂), que também foi utilizado como catalisador nos ensaios de bancada. As análises por GC–MS revelaram que a argila proporcionou 45,1 % de conversão de furfural, sem formação de FuOH, principal produto de interesse, mas com predominância de oligômeros e produtos de transesterificação. Já o ZrO₂ apresentou conversão de 8,2 %, com perfil de subprodutos mais limpo, porém também sem geração de FuOH. Esses dados evidenciam que taxas de conversão isoladas não explicam os mecanismos moleculares envolvidos: a acidez moderada da argila favorece reações de condensação e oligomerização, enquanto o ZrO₂, apresenta sítios ácidos mais dispersos nessa conversão e induz processos de etoxilação e ciclização, ambos desviando da rota MPV. Considerando a ausência de FuOH nos produtos, foram realizadas simulações termodinâmicas em um reator RGIBBS, equipamento que simula a reação no equilíbrio termodinâmico de fases e químico, que confirmaram a baixa viabilidade do processo sob equilíbrio, indicando produção insignificante do álcool. Buscando alternativas, simulou-se um reator CSTR (do inglês Continuous Stirred Tank Reactor, modelo contínuo ideal com mistura completa) sob condições otimizadas (20 bar, 180 °C), utilizando o modelo termodinâmico NRTL (Non-Random Two-Liquid, considera interações não ideais entre os componentes da mistura). Nessas condições, com razão furfural/isopropanol 1:1 a 133,3 °C e 50 kg de catalisador (ρcat = 1500 kg/m³), obtiveram-se conversão de 99,86 % e seletividade de 99,82 % para FuOH. Quando testadas novamente no RGIBBS, essas condições mostraram que apenas com a introdução de barreiras cinéticas e controle de difusão, o produto permanece estável em níveis significativos, sendo utilizadas equações do tipo power law e todas as reações com ordem zero. Conclui-se, portanto, que a formação de FuOH pela rota MPV não é termodinamicamente favorecida, inexistindo uma janela operacional espontânea para sua síntese. Assim, o uso de catalisadores eficazes é fundamental para direcionar vias reacionais mais seletivas. Embora o FuOH não tenha sido formado, os produtos obtidos apresentam potencial em aplicações industriais, como fragrâncias, aditivos e solventes verdes. As argilas maranhenses se mostram promissoras como catalisadores, mas ainda requerem otimizações para viabilização prática do processo. Descrição: In view of the urgent need to mitigate the climate crisis and promote a bio-based circular economy, this study investigated the conversion of furfural into furfuryl alcohol (FuOH) using the Meerwein-Ponndorf-Verley (MPV) reaction in liquid phase. The study combined laboratory experimentation with computer simulations in the Aspen Plus simulator, with the aim of assessing the feasibility of the process and elucidating the limiting factors involved. Maranhão clay previously subjected to acid and basic activation treatments, followed by calcination, was used as the catalyst. The experiments were conducted at 120 °C for 1 h, using a furfural/isopropanol molar ratio of 1:2, with 1.5 mL of furfural, 3 mL of isopropanol and 1.5 g of catalyst. The results were compared to the performance of zirconium oxide (ZrO₂), which was also used as a catalyst in the bench tests. GC-MS analysis revealed that the clay provided 45.1 % conversion of furfural, without the formation of FuOH, the main product of interest, but with a predominance of oligomers and transesterification products. ZrO₂, on the other hand, showed conversion of 8.2 %, with a cleaner by-product profile, but also without FuOH generation. These data show that isolated conversion rates do not explain the molecular mechanisms involved: the moderate acidity of the clay favours condensation and oligomerization reactions, while ZrO₂ has more dispersed acid sites in this conversion and induces ethoxylation and cyclization processes, both of which deviate from the MPV route. Considering the absence of FuOH in the products, thermodynamic simulations were carried out in a RGIBBS reactor, equipment that simulates the reaction in thermodynamic and chemical phase equilibrium, which confirmed the low viability of the process under equilibrium, indicating insignificant alcohol production. Looking for alternatives, a CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor, ideal continuous model with complete mixing) was simulated under optimized conditions (20 bar, 180 °C), using the NRTL (Non-Random Two-Liquid, considers non-ideal interactions between the components of the mixture) thermodynamic model. Under these conditions, with a furfural/isopropanol ratio of 1:1 at 133.3 °C and 50 kg of catalyst (ρcat = 1500 kg/m³), conversion of 99.86 % and selectivity of 99.82 % were obtained for FuOH. When tested again in RGIBBS, these conditions showed that only with the introduction of kinetic barriers and diffusion control does the product remain stable at significant levels, using power law equations and all reactions with zero order. It is therefore concluded that the formation of FuOH by the MPV route is not thermodynamically favored, and there is no spontaneous operational window for its synthesis. Thus, the use of effective catalysts is essential to direct more selective reaction routes. Although FuOH was not formed, the products obtained have potential in industrial applications such as fragrances, additives and green solvents. The clays from Maranhão show promise as catalysts, but still require optimization to make the process practically viable. Wed, 30 Jul 2025 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/123456789/10287 2025-07-30T00:00:00Z