Mestrado em Tecnologia de Produtos e Processos

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Navegando Mestrado em Tecnologia de Produtos e Processos por Autor "França Neta, Luzia Sergina de"

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    Avaliação do desempenho do processo de ultrafiltração aplicado a efluentes de lavanderia visando o reúso e sua viabilidade ambiental
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022-08-31) Resende, Ingrid Daiane; Rezende, Patrícia Sueli de; França Neta, Luzia Sergina de; http://lattes.cnpq.br/7946921413803113; http://lattes.cnpq.br/9451950811333244; http://lattes.cnpq.br/9776371569591940; Rezende, Patrícia Sueli de; França Neta, Luzia Sergina de; Andrade, Laura Hadmam; Mello, Marilia Carvalho de; Moravia, Wagner Guadagnin
    A maioria das atividades antrópicas dependem diretamente do uso da água, e o seu consumo tem aumentado cada vez mais, devido crescimento acelerado da população e das cidades. O reúso de águas cinzas claras, águas residuais domésticas oriundas de lavatório, banho e área de serviço, tem sido muito reconhecido devido serem efluentes de alto volume e fácil acesso. As águas cinzas de lavanderias podem ser domésticas ou industriais. Esses efluentes apresentam coloração mais clara e baixa concentração de poluentes quando comparados a outros efluentes domésticos. Sobretudo, estudos que envolvem águas cinzas de lavanderia têm relevância, pois estima-se que 10% de toda a água utilizada nas áreas urbanas são consumidas na lavagem de roupas. O reaproveitamento de efluentes de lavanderia é uma forma de mitigar a escassez hídrica e reduzir a poluição dos cursos d’água. Os Processos de Separação por Membranas (PSM) vêm se mostrando efetivos na aplicação desses efluentes, devido as membranas funcionarem como barreira seletiva para os compostos presentes em uma dada fração líquida. A Ultrafiltração (UF) tem se apresentando eficiente na remoção de sólidos suspensos, turbidez e compostos orgânicos dos efluentes de lavanderia. A ferramenta de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) permite avaliar os potenciais impactos ambientais oriundos das diversas tecnologias de tratamento de efluentes. Diante do exposto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a viabilidade técnica e ambiental do processo de ultrafiltração quando aplicado à recuperação de águas cinzas de lavanderias doméstica e industrial, visando o seu reúso. Foram utilizadas membranas poliméricas de Fluoreto de Polivinilideno (PVDF) na conformação de fibras ocas acondicionadas em dois módulos de permeação na configuração casco tubo. As membranas foram caracterizadas pelo método de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e teste de rejeição a solutos. Os módulos foram acoplados ao sistema de UF com escoamento tangencial, sistema pressurizado e modo operacional com reciclo total. Eles foram caracterizados quanto a permeabilidade hidráulica e o fluxo limite. Os ensaios de permeação foram realizados com duas matrizes de efluentes: lavanderias doméstica e industrial. A alimentação e o permeado obtidos foram caracterizados físico-quimicamente para verificar a eficiência da UF na remoção de compostos, como matéria orgânica e materiais sólidos em geral. A viabilidade ambiental foi analisada pela ferramenta ACV com auxílio do software OpenLCA versão 1.10.3 e considerando três cenários: coagulação-floculação com reúso em lavagem de pisos (cenário 1), UF com reúso em lavagem de pisos (cenário 2) e UF com reúso na etapa de lavagem da própria lavanderia (cenário 3). Os ensaios de permeação com operação de 40 horas para cada uma das matrizes de efluentes apresentaram estabilidade do fluxo permeado. As caracterizações físico-químicas mostraram melhores remoções para os parâmetros: Turbidez (93,2% lavanderia doméstica e 92,7% lavanderia industrial), Demanda Química de Oxigênio (68,7% lavanderia doméstica e 62,6% lavanderia industrial), Sólidos Totais (45,3% lavanderia doméstica e 44,6% lavanderia industrial) e Sólidos Dissolvidos Totais (25,1% lavanderia doméstica e 39,1% lavanderia industrial). Para os parâmetros analisados, as matrizes apresentaram viabilidade quanto ao reúso não potável pela norma NBR 13.969/1997, exceto classe 1. A ACV indicou que o cenário 3 foi o mais viável ambientalmente reduzindo significativamente o consumo de água potável.
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    Beneficiamento do vinhoto através da eletrodiálise conjugada com nanofiltração visando a sustentabilidade técnica e ambiental
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022-09-02) Duarte, Franciele Aparecida Plotásio; Moravia, Wagner Guadagnin; França Neta, Luzia Sergina de; http://lattes.cnpq.br/7946921413803113; http://lattes.cnpq.br/4529899353788455; http://lattes.cnpq.br/2680316250053777; Moravia, Wagner Guadagnin; França Neta, Luzia Sergina de; Andrade, Laura Hadmam; Rezende, Patrícia Sueli de
    As indústrias sucroalcooleiras no Brasil possuem grande importância econômica, social e ambiental, sendo responsável pela maior parte da ocupação no meio rural e produção de energia renovável e limpa. Apesar da contribuição para o crescimento socioeconômico com geração de empregos e riquezas, este setor também se destaca pelo seu alto potencial poluidor. O vinhoto, rejeito líquido gerado em grande quantidade no processo de destilação do caldo de cana-de-açúcar fermentado para obtenção de etanol, pode desencadear uma série de impactos ao meio ambiente quando gerenciado de forma incorreta, pois este efluente apresenta elevada carga orgânica, baixo pH, alta corrosividade e elevados teores de potássio. Uma das alternativas que tem sido mais utilizada pelas usinas, como forma de disposição final do efluente, é a fertirrigação, a qual o vinhoto é bombeado ou transportado por canais e aspergido sobre os canaviais. Porém a aplicação de vinhoto em solo agrícola foi limitada por meio de normas, devido este efluente conter altas concentrações de potássio, o que pode favorecer a formação de complexos químicos com carga neutra que são facilmente lixiviados. O complexo formado entre o K+ e o NO3- é preocupante do ponto de vista ambiental porque o nitrato é um grande poluente das águas. Diante disto, o presente estudo visa o beneficiamento do vinhoto de tal forma a extrair o seu potencial, contribuindo para a ecoeficiência da cadeia produtiva do etanol. Com a ideia de reutilização de recursos em um conceito de ciclo fechado que é conduzida pelo princípio da "economia circular", onde as aplicações de novas técnicas e melhores práticas ajudam a reduzir a geração de resíduos, impulsionar a reciclagem e reduzir o uso de insumos virgens, trazendo ainda mais sustentabilidade. Com isto será empregada no beneficiamento proposto, a eletrodiálise para a diluição do potássio presente no vinhoto, adequando o efluente para a fertirrigação. O concentrado catódico da eletrodiálise será submetido à nanofiltração, permitindo, ao mesmo tempo, recondicionar a solução de eletrólito e gerar uma solução rica em potássio, podendo servir de insumo para a indústria de fertilizantes. Para obter uma maior eficiência no beneficiamento do vinhoto serão determinadas as condições operacionais ótimas dos processos envolvidos através da técnica de planejamento de experimentos. A otimização das condições operacionais será realizada em duas etapas: através de uma fase exploratória empregando planejamento fatorial para a investigação dos efeitos dos fatores do processo de forma a identificar sua significância; e em seguida por análise comparativa, onde serão determinados os valores críticos das condições dos fatores envolvidos em função da variável resposta de interesse. Ainda, os processos serão investigados fim de propor, de forma consciente, parâmetros técnico-operacionais necessários à aplicação das técnicas estudadas. Espera-se que os resultados desta pesquisa forneçam subsídios para uma melhor compreensão dos fenômenos que ocorrem ao longo dos processos estudados e que sirvam de subsídio técnico para aplicações de beneficiamento do vinhoto.
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    Produção e caracterização de membranas híbridas contendo MOF de cobre com potencial uso no tratamento de efluentes
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022-11-18) Martins, Poliana Vicente; França Neta, Luzia Sergina de; Mambrini, Raquel Vieira; http://lattes.cnpq.br/2859884193381045; http://lattes.cnpq.br/7946921413803113; http://lattes.cnpq.br/3295049382494943; França Neta, Luzia Sergina de; Mambrini, Raquel Vieira; Silva, Aline Bruna da; Ferraz, Helen Conceição
    Os processos de separação por membranas (PSM) são classificados como uma tecnologia promissora em função da sua viabilidade técnica e econômica. Os PSM apresentam limitações inerentes ao processo de separação devido à polarização de concentração e a formação de incrustação sobre a superfície da membrana. Visando minimizar essas limitações e ampliar seu desempenho de separação, tem sido observado o desenvolvimento de membranas híbridas, mediante a incorporação de partículas inorgânicas na matriz polimérica da membrana. Devido às suas características excêntricas, as redes metalorgânicas (MOFs), uma classe de materiais porosos, têm sido amplamente empregados na produção de membranas híbridas aprimorando as propriedades de separação. Diante do exposto, o presente trabalho tem como objetivo sintetizar membranas híbridas contendo matriz polimérica constituída de polieterimida (PEI) impregnadas com MOF à base do ligante 1,4-benzenodicarboxilato (bdc) e Cu(II). As membranas híbridas obtidas foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TG), e por microscopia eletrônica de varredura (MEV). As membranas híbridas foram analisadas quanto à hidrofobicidade por medidas de ângulos de contato, estabilidade frente um ambiente oxidante, medições de porosidade e seus desempenhos quanto ao fluxo de permeação. As membranas foram submetidas a um teste de oxidação para investigar sua atividade como catalisadores ativando o H2O2 na remoção do azul de metileno. As membranas híbridas apresentaram um maior percentual de remoção quando comparadas às membranas contendo apenas PEI, evidenciando sua atividade catalítica. Além de indicar uma alta dispersão da MOFCu na matriz polimérica, sendo esse um ponto importante em síntese de membranas híbridas. A membrana híbrida com maior teor de MOFCu apresentou carater hidrofílico mais acentuado e maior permeabilidade hidráulica. Diante disso, incorporar MOF na matriz polimérica teve resultados positivos para síntese das membranas híbridas.
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    Uso de processos de separação por membrana aplicado a efluente de lavanderia de jeans para fins de reuso
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2023-06-16) Souza, Raquel Ianine Lima de; França Neta, Luzia Sergina de; Rezende, Patrícia Sueli de; http://lattes.cnpq.br/9451950811333244; http://lattes.cnpq.br/7946921413803113; http://lattes.cnpq.br/0210241568470330; França Neta, Luzia Sergina de; Rezende, Patrícia Sueli de; Nunes, Gisele Fátima Morais; Padilha, Liana Franco; Moravia, Mirian Cristina Santos Amaral
    A indústria da moda faz uso intensivo de recursos hídricos em seu processo produtivo e consequentemente gera altos volumes de efluentes anualmente. O uso de corantes sintéticos e produtos químicos fizeram com que estas águas residuais se tornassem uma das fontes substanciais de graves problemas de poluição nos tempos atuais. O processamento de jeans tem contribuído intensamente para este alto consumo e poluição hídrica. E é nos processos de beneficiamento, nas lavanderias, que ocorrem os maiores gastos de água limpa. Eventos de escassez e elevado stress hídrico tem sido cada vez mais frequentes e isso tem gerado preocupação mundial. A otimização dos processos produtivos visando a sustentabilidade é um dos grandes desafios da atualidade. Pautado nos princípios de uma economia circular, os recursos nunca devem ser transformados em resíduos, mas sim mantidos no processo durante o maior tempo possível. Sendo o reúso de água uma alternativa confiável e que faz parte do plano de ac?a?o da Agenda 2030. Neste estudo, efluentes gerados por uma lavanderia de jeans foram permeados em uma membrana de fibra oca de fluoreto de polivinilideno (PVDF) objetivando o seu reúso. A fibra foi caracterizada por meio de parâmetros morfológicos e de transporte. A observação da sua estrutura porosa e a avaliação da sua capacidade de retenção demonstrou que a membrana é de ultrafiltração (UF). O ponto de corte molecular encontrado foi de 66 kDa. A estrutura da fibra analisada por espectroscopia mostrou uma estrutura com características piro e piezoeletricas. Um sistema em escala de bancada foi desenvolvido para permeação. Por meio de testes de operação, variáveis do processo e o comportamento do sistema permeando o efluente de lavanderia foram investigados. O sistema demonstrou boa estabilidade para testes em maiores durações. O teste de fluxo crítico e avaliação de permeabilidade indicaram 0,5 bar como pressão ideal de operação. A diminuição do fluxo em certos momentos foi atribuída a processos reversíveis de adsorção e/ou polarização da concentração. Declínios no fluxo também podem ter ocorrido devido à sensibilidade da membrana à alta presença de íons no efluente. O desempenho da UF foi avaliado permeando diferentes amostras. Parâmetros de qualidade foram comparados entre o efluente bruto e os permeados obtidos. O efluente em pH baixo (ácido) apresentou baixa no fluxo. A agregação das moléculas do corante e possíveis obstruções dos poros da membrana contribuíram para esta diminuição. A UF foi eficiente na melhoria dos parâmetros cor, turbidez (95%) e sólidos (94%). No entanto, o processo foi pouco efetivo para a remoção de íons e demanda química de oxigênio (DQO). A adição de um processo de separação posterior à UF explorada é sugerida para permitir melhores filtrados e possibilitar a reutilização segura deste permeado em alguma etapa do processo produtivo da lavanderia de jeans.