ISEP - DM – Engenharia Química
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O Mestrado em Engenharia Química, visando a especialização nas áreas ambiental e energética, nasceu da necessidade de conjugar a optimização dos recursos ambientais e energéticos com a engenharia química.
O Mestrado em Engenharia Química (2º ciclo) tem como objetivo aprofundar os conhecimentos adquiridos na Licenciatura (1º ciclo) em áreas fundamentais para o engenheiro químico, como fenómenos de transporte, termodinâmica, reatores químicos, matemática aplicada à engenharia e projeto e conferir aos diplomados as competências técnicas e científicas adequadas a cada um dos ramos: Tecnologias de Proteção Ambiental e Otimização Energética na Indústria Química.
Os diplomados devem possuir capacidade de planear e conduzir experiências, analisar e interpretar resultados, projetar um sistema ou um processo para atingir determinada necessidade com constrangimentos realísticos (económicos, ambientais, sociais, de saúde, de segurança e de sustentabilidade). Devem demonstrar as competências adquiridas para identificar, equacionar e resolver problemas complexos de engenharia química e devem saber colaborar no desenvolvimento e na aplicação de novos produtos e de novos processos.
• Ramo de Otimização Energética na Indústria Química
É objetivo específico do Mestrado em Engenharia Química – Ramo de Otimização Energética na Indústria Química formar técnicos de engenharia com elevada preparação técnica e científica, capazes de avaliar o consumo de energia de uma unidade industrial e propor alterações no sentido da sua otimização, tendo em conta a necessidade de aumentar o nível tecnológico e a eficiência dos processos. Os diplomados devem ainda ser capazes de gerir sistemas de produção de energia, colaborar na realização de auditorias energéticas, definir e implementar planos de racionalização da utilização da energia.
• Ramo de Tecnologias de Proteção Ambiental
É objetivo específico do Mestrado em Engenharia Química – Ramo de Tecnologias de Proteção Ambiental a formação de técnicos de engenharia com elevada preparação técnica e científica, capazes de projetar e operar unidades de proteção ambiental, nas áreas de tratamento de águas e águas residuais, de emissões gasosas e de resíduos sólidos. Os diplomados terão capacidade para aplicar conhecimentos e implementar tecnologias que garantam um avanço real nas técnicas de proteção ambiental
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- Remoção de metais usando casca de amendoimPublication . Oliveira, F. D.; Figueiredo, Sónia Adriana Ribeiro da Cunha; Freitas, Olga Manuela Matos deNo presente trabalho pretendeu-se estudar a viabilidade da utilização de um resíduo agrícola – casca de amendoim – como biossorvente na remoção de metais pesados – cobre (II), níquel (II) e zinco (II) – em solução aquosa. A escolha deste biossorvente baseou-se no facto de se saber que se trata de um material natural que revela aptidão para a fixação de iões metálicos, bastante abundante e de baixo custo, podendo vir a ser uma potencial alternativa aos materiais actualmente utilizados. O trabalho contemplou os seguintes aspectos: caracterização do biossorvente, estudo da influência da granulometria, ensaios cinéticos num adsorvedor perfeitamente agitado, estudo da influência do pH nos sistemas mono-componente, planeamento factorial para o estudo da influência da força iónica e da razão massa biossorvente/metal, isotérmicas de equilíbrio e ensaios em coluna mono e tricomponente. Seleccionou-se a granulometria de 1,0-2,0 mm para o trabalho experimental. No ensaios cinéticos o modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais do cobre e do zinco foi o de pseudo-primeira ordem, sendo o de pseudo-segunda-ordem o mais adequado para o níquel. O estudo da influência do pH permitiu concluir que o valor de pH 5 seria adequado para todos os sistemas. O planeamento factorial incidiu sobre os sistemas mono-componente, sendo os factores – força iónica e concentração de adsorvente – o objecto de estudo. A partir dos resultados obtidos verificou-se que a capacidade de biossorção aumenta com o aumento da concentração da casca de amendoim e com a força iónica, apresentando esta uma forte influência. Os estudos de equilíbrio foram adequadamente descritos pelo modelo de Freundlich, verificando-se uma maior afinidade da casca de amendoim para o cobre. Nos ensaios em coluna de leito fixo, para o cobre nos sistemas mono e tricomponente, verifica-se que o modelo de Yan é o que melhor descreve a curva de ruptura experimental.
- Minimização de odores em contentores de resíduos sólidosPublication . Lima, Ana Raquel Gomes de; Figueiredo, Sónia Adriana Ribeiro da Cunha; Lopes, Manuel Joaquim PereiraA emissão de odores associada aos contentores de resíduos sólidos, constitui actualmente um dos impactos ambientais mais sensíveis, nomeadamente em meios urbanos. Alguns dos compostos odoríficos podem constituir, quando em concentrações elevadas, uma ameaça para a segurança e saúde dos trabalhadores e das pessoas que a eles estão expostos. Os odores que ocorrem nos contentores de resíduos sólidos urbanos (RSU) têm origem, essencialmente em compostos sulfurados ou azotados, resultantes da decomposição anaeróbia da matéria orgânica: ácido sulfídrico (H2S), mercaptanos (CH3SH) e amoníaco (NH3). Existem vários factores que fazem com que haja emissão de odores oriundos dos contentores nomeadamente, o elevado tempo de residência dos resíduos, as temperaturas elevadas e as condições anaeróbias a que ficam sujeitos os resíduos orgânicos. Este trabalho, teve por objectivo identificar potenciais soluções para minimizar a ocorrência de odores provenientes de contentores de RSU. Realizaram-se ensaios para avaliar o efeito dos compostos testados na redução de emissão de odores, recorrendo à cromatografia em fase gasosa para quantificação dos compostos orgânicos voláteis e a testes olfactométricos. Dos compostos avaliados para a minimização de odores nos contentores de resíduos sólidos, verifica-se que o carvão activado em pó (PAC) foi o composto cuja capacidade na remoção de compostos orgânicos voláteis (COVs) foi a mais elevada (92%). Um outro composto que mostrou ter aptidão para a remoção de compostos orgânicos voláteis foi o óxido de zinco, que quando adicionado isoladamente contribuiu para uma remoção de 58 % de COVs. Por fim, o composto que também evidenciou uma capacidade de remoção de COVs significativa, foi o peróxido de hidrogénio, contribuindo para uma remoção de 56 %. Ainda assim, a combinação deste agente oxidante com sulfato de ferro (II) apresentou um efeito significativo na remoção de COVs. O permanganato de potássio, o zeólito ZEO CEM e a substância absorvedora de humidade não tiveram efeitos significativos na remoção de COVs.
- Encapsulamento de monómeros da lenhina pela β-ciclodextrina: estudos químico e de biodegradaçãoPublication . Vale, Eliana Regina Marques; Garrido, Ermelinda Manuela Pinto Jesus; Garrido, Jorge Manuel Pinto de JesusCom este trabalho pretendeu-se estudar o encapsulamento de monomeros da lenhina, especificamente o acido sinapico e o alcool coniferilico, pela ƒÀ .ciclodextrina, tendo em vista a sua aplicacao e utilizacao no tratamento de efluentes das industrias do papel e da celulose. Este estudo foi dividido em duas partes essenciais: o estudo quimico, por forma a avaliar a influencia dos complexos formados na solubilidade do composto, e o estudo da biodegradacao, em que se pretendeu avaliar e comparar a biodegradabilidade dos monomeros livres e quando encapsulados pela ƒÀ.ciclodextrina. Os resultados obtidos na avaliacao da influencia da ƒÀ.ciclodextrina na solubilidade do acido sinapico nao foram conclusivos; no entanto, nao e de excluir o facto de ter ocorrido complexacao. Relativamente aos estudos do alcool coniferilico, verificou-se um aumento da solubilidade pelo aumento da concentracao de ƒÀ.ciclodextrina em solucao. Foi tambem possível concluir que ocorreu complexacao na razao 1:1. Os estudos de biodegradacao permitiram verificar um aumento da taxa de consumo de oxigenio dos microrganismos com o aumento da concentracao de ƒÀ.ciclodextrina, o que confirma a melhoria da biodegradacao do alcool coniferilico. Verificou-se tambem que o encapsulamento do alcool coniferilico pela ƒÀ.ciclodextrina garante a sua estabilidade, consequente biodegradacao e que o arejamento promove o aceleramento dessa mesma biodegradacao. Constatou-se que a taxa de crescimento microbiano aumenta com a presenca de ƒÀ.ciclodextrina. Estes resultados sao confirmados pela aplicacao do modelo cinetico de 1a ordem. Com a aplicacao do modelo de Monod determinou-se a constante de Monod (150,7 mM), ou seja, a concentracao de ƒÀ.ciclodextrina para a qual a taxa de crescimento e metade da taxa de crescimento maxima (0,883 h-1). No entanto, verificou-se que este modelo nao e o mais adequado, sendo restrita a sua aplicacao as concentracoes estudadas.
- Avaliação da eco-eficiência de uma empresa de serviços: caso práticoPublication . Fernandes, Luís Manuel Falcão Paiva; Martins, Florinda FigueiredoO objectivo deste trabalho foi desenvolver um estudo da eco-eficiência de uma empresa de serviços, cuja actividade compreende a recolha e transporte de resíduos sólidos urbanos no Concelho da Maia. Procedeu-se à análise do desempenho operacional e ambiental, incluindo os aspectos energéticos, numa perspectiva de eco-eficiência, relacionados com o desenvolvimento da actividade empresarial da Maiambiente – Empresa Municipal do Ambiente E.M. Foram ainda sugeridas acções que possibilitem a melhoria dos indicadores de eco-eficiência permitindo atingir não só objectivos empresariais mas também ambientais. A primeira etapa consistiu num levantamento das condições organizacionais e ambientais da empresa. Para tal foi desenvolvido um enquadramento da empresa, ao nível da organização dos serviços e da sua gestão, passando pela análise económica e operacional dos seus resultados, tendo igualmente presente os seus resultados ambientais. A análise foi efectuada tendo como referência, sempre que possível, o último triénio de actividade da empresa (2005 a 2007). A segunda etapa contemplou a aplicação e desenvolvimento de indicadores de ecoeficiência mais relevantes para a empresa e respectivo sector de actividade, que possam ser utilizados pela empresa para melhorar o seu desempenho. Este estudo permitiu aplicar e desenvolver, portanto, um conjunto de indicadores que poderá ser aplicado ao sector de actividade em que a empresa se inclui, permitindo a comparação entre diferentes empresas. Pretende-se desta forma fomentar o desenvolvimento sustentável das empresas deste sector de actividade, suportada em critérios de eco-eficiência uniformes e comparáveis. A terceira etapa consistiu na indicação de medidas, numa perspectiva de melhoria contínua, que permitam à empresa melhorar o seu desempenho em termos de ecoeficiência. Os indicadores utilizados na etapa anterior permitem que a empresa monitorize e avalie os seus resultados obtidos, uma vez que podem ser usados como instrumentos de gestão, servindo por exemplo para definição de metas e prioridades. Da análise dos resultados obtidos percebe-se que a empresa melhorou globalmente de 2005 para 2006 sendo contudo que em 2007 registou uma regressão nos resultados alcançados, muito motivada pela redução dos quantitativos transportados que não foi acompanhada por uma redução nos aspectos ambientais considerados, que permitisse manter ou aumentar os indicadores de eco-eficiência.
- Auditoria à qualidade do ar interior de um edifício de serviços - RSECE QAIPublication . Ferreira, Fedra Alexandra de Sousa Vaquero Marado; Pilão, Rosa Maria Barbosa Rodrigues; Costa, João LimaO objectivo principal deste trabalho é a realização de uma auditoria, à qualidade do ar interior (QAI), a um edifício de serviços – COCIGA, SA, tendo como base o Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização dos Edifícios (RSECE). A auditoria QAI implica a medição de vários parâmetros físicos, químicos, microbiológicos e também a inspecção aos componentes do sistema de climatização com a finalidade de averiguar o seu estado de limpeza e manutenção. Assim, foram seleccionados 3 espaços, para a realização de amostragens designados por Comercial - Produtos, AVAC e Mezaninne das oficinas, nos quais foi efectuada a medição de diversos parâmetros, de acordo com as imposições do RSECE, utilizando medidores portáteis ou recorrendo a métodos analíticos. Relativamente aos parâmetros físicos, registaram-se valores de temperatura, para os três espaços estudados, entre os 21 e os 24 ºC e valores médios de humidade relativa de cerca de 50 %. Outro parâmetro medido, e de grande importância para garantir o conforto dos ocupantes, foi a velocidade do ar nos postos de trabalho. De acordo com o RSECE este valor não deve ser superior a 0,2 m/s, o que se verificou em todos os pontos medidos. O último parâmetro físico medido foi a concentração de partículas (PM10) tendo-se obtido valores de cerca de 23 μg/m3ar, valor bastante inferior ao máximo permitido pelo RSECE (150 μg/m3ar). Também no que diz respeito aos parâmetros químicos, ou seja, CO2, CO, formaldeído e ozono, não se verificaram valores superiores aos regulamentares. No caso do CO2, o valor máximo encontrado, nestes três espaços, foi de 745 ppm na Mezaninne das Oficinas e para o CO, na zona AVAC com uma concentração de 0,73 ppm. A medição do formaldeído registou valores perto dos 45 μg/m3ar e o ozono apenas foi detectado, em concentração muito reduzida, na zona Comercial – Produtos. Por fim, as concentrações de bactérias e fungos, de acordo com o RSECE, não devem ultrapassar as 500 UFC/m3ar (parâmetros microbiológicos). Em qualquer dos espaços, os valores medidos foram inferiores ao máximo legal, não ultrapassando as 50 UFC/m3ar. Da avaliação do projecto AVAC, e através da medição dos caudais de insuflação/ extracção em cada zona, concluiu-se que os seus valores não estão de acordo com os valores do projecto inicial que poderá ser imputada a uma insuficiência no funcionamento do sistema detectada na altura das medições. No que diz respeito ao estado de limpeza do sistema AVAC, apenas foi possível inspeccionar as unidades de tratamento de ar, tendo-se constatado que se encontram em boas condições. Ou seja, do ponto de vista do RSECE, e referindo-nos apenas à vertente da Qualidade do Ar Interior, o edifício em causa, cumpre todos os limites impostos para as concentrações de poluentes mas, apresenta algumas deficiências no que respeita aos caudais de ar novo insuflados em cada espaço.
- Estudo da obtenção de gelatina a partir de raspa Wet-Blue da indústria de curtumesPublication . Moreira, Silvana; Ribeiro, António Alfredo Crispim; Pinto, Gilberto AntónioA indústria dos curtumes é uma das mais antigas e tradicionais, mas também bastante problemática. De facto, as quantidades de resíduos gerados são tão grandes e os seus constituintes tão diversos que se tornou necessário encontrar técnicas de tratamento que permitam reduzir drasticamente o volume de resíduos Este trabalho teve como objectivo o desenvolvimento de metodologias de recuperação da gelatina a partir de raspa Wet-Blue, com vista à sua valorização. Assim sendo, realizou-se a extracção da gelatina dos resíduos de couro por via química, através de um processo de Hidrólise Alcalina. Estudou-se a influência de alguns dos principais parâmetros sobre a eficiência do processo de extracção da gelatina, tais como: a concentração do material utilizado na Hidrólise Alcalina, o tempo de extracção e ainda a temperatura à qual a Hidrólise é realizada. Mostrou-se que as condições ideais para a hidrólise são uma temperatura de 80ºC, um tempo de contacto de 2 horas e a utilização de uma quantidade de Óxido de Magnésio correspondente a 12% da massa da raspa tripa a tratar, e obteve-se como resultado uma fase orgânica com baixa concentração de crómio e uma lama rica no mesmo elemento. Estudou-se o efeito da adição de duas enzimas sobre o processo de extracção. Os produtos desenvolvidos foram testados à escala semi-piloto com resultados positivos. Obtiveram-se rendimentos de primeira extracção de gelatina da ordem dos 63,5%, com utilização de 1% da enzima Oropon WB, e 25,18% na segunda extracção. A digestão final da raspa wet-blue é possível, com NaOH e Ca(OH)2, obtendo-se dois produtos com potencial na indústria de curtumes: um bolo de crómio e um hidrolisado proteico. A gelatina obtida, após redução da salinidade por permuta iónica, e concentração, tem potencial para ser utilizada como produto em várias indústrias.
- PPO Reaction Scale-upPublication . Pereira, Joana Sofia Nogueira Caseiro; Pinto, Gilberto António; Beleza, Vitorino de Matos; Delsman, ErikO óxido de polifenileno com a marca comercial PPO® é uma das resinas principais produzidas na SABIC IP e o ingrediente principal do plástico de engenharia com a marca registada, Noryl®. A equipa de tecnologia de processo de PPO® desenvolve uma série de novos produtos em reactores de pequena escala, tanto em Selkirk como em Bergen op Zoom. Para se efectuar uma transição rápida da escala laboratorial para a fábrica, é necessário um conhecimento completo do reactor. O objectivo deste projecto consiste em esboçar linhas gerais para o scale-up de novos produtos de PPO1, do laboratório para a escala industrial, baseado no estudo de um tipo de PPO, PPO 803. Este estudo pode ser dividido em duas fases. Numa primeira fase, as receitas e os perfis da reacção são comparados, de onde se retiram as primeiras conclusões. Posteriormente, com base nestas conclusões, é realizado um planeamento experimental. O estudo inicial sugeriu que a receita, a temperatura inicial do reactor e a velocidade do agitador poderiam influenciar o tempo da reacção bem como a queda da velocidade intrínseca do polímero (IV drop). As reacções experimentais mostraram que a receita é o principal factor que influencia, tanto o tempo de reacção, como a queda de viscosidade intrínseca. O tempo de reacção será tanto maior quanto menor a agitação devido à má dispersão do oxigénio na mistura. O uso de temperaturas iniciais elevadas conduz a uma queda maior da viscosidade intrínseca devido à desactivação do catalisador. O método experimental utilizado no laboratório de Bergen op Zoom é um bom exemplo, simulador, do procedimento utilizado na fábrica.
- Capacidade antioxidante de cervejas comerciaisPublication . Tafulo, Paula A. R.; Sales, Maria Goreti FerreiraO estudo da capacidade antioxidante (CA) de cervejas consistiu na determinação e avaliação da CA de cervejas comerciais, disponíveis no mercado nacional. A CA indica o grau de protecção conferido ao organismo relativamente a danos oxidativos radicalares envolvidos em processos degenerativos. A CA foi determinada pelos métodos (i) Total radical trapping antioxidant parameter (TRAP); (ii) Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC); (iii) Trolox equivalent antioxidant capacity (DPPH); (iv) Ferric ion reducing antioxidant parameter (FRAP); (v) Cupric reducing antioxidant capacity (CUPRAC); (vi) Oxygen radical absorbance capacity (ORAC). Estes métodos são ópticos e baseiam-se na inibição de radicais livres em solução. Os valores de CA foram calculados relativamente aos compostos ácido ascórbico (AA), ácido gálico (AG) e o trolox (TR). No sentido de esclarecer o efeito de alguns factores na CA das várias amostras de cerveja procedeu-se à análise estatística dos resultados com base no teste ANOVA (analysis of variance). Os factores considerados neste estudo foram: método de análise, composto padrão, marca comercial, tipo, origem, corantes, aromas, antioxidantes, edulcorantes, teor de álcool, cor, sumo e outros aditivos. O teste ANOVA sugeriu a existência de diferenças estatisticamente significativas entre as marcas nos métodos FRAP (para o padrão AG) e no método ORAC. Relativamente ao teor de álcool, somente o método ORAC, para os padrões AG e TR, sugeriu existirem dois subgrupos diferentes. Todos os métodos indicaram diferenças estatisticamente significativas entre os vários grupos de cores da cerveja. No estudo relativo ao efeito do método verificou-se que, para todos os padrões, o método ORAC apresentou diferenças estatisticamente significativas dos restantes, tendo valores de CA muito superiores aos dos restantes métodos usados. No efeito dos padrões concluiu-se que, para todos os métodos, existiam diferenças estatisticamente significativas entre os vários padrões. No método TRAP e CUPRAC todos os padrões se comportaram de forma distinta, nos métodos TEAC e FRAP o padrão AG apresentou CA inferiores aos restantes, pertencendo a um subgrupo diferente. O método DPPH sugeriu que o AG produzia valores de CA superiores aos dos demais padrões. O método ORAC registou um comportamento semelhante, mas para o padrão TR.
- Capacidade antioxidante de bebidas comerciaisPublication . Queirós, Raquel Barbosa; Sales, Maria Goreti FerreiraO presente trabalho pretende avaliar a capacidade antioxidante (CA) de bebidas comerciais. O valor de CA poderá fornecer informações quanto ao grau de protecção conferido ao organismo relativamente a processos de dano oxidativo celular, visto que a CA traduz o potencial de inibição de processos de oxidação. Foram analisadas 50 amostras das quais 6 eram referentes a vinhos, 18 eram de bebidas refrigerantes, 14 eram águas naturais e aromatizadas e 12 eram referentes a cervejas. A determinação da CA foi realizada por três métodos ópticos, Total Radical trapping Antioxidant Parameter (TRAP), Trolox Equivalent Antioxidant Capacity (TEAC) e Ferric ion Reducing Antioxidant Parameter (FRAP). O método TRAP é um método cuja determinação analítica envolve reacções de transferência de átomos de hidrogénio, enquanto que o TEAC e o FRAP envolvem reacções de transferência de electrões. Os resultados foram calculados em função de três antioxidantes (AOs) de referência, Ácido Ascórbico (AA), Ácido Gálico (AG) e o Trolox. Os resultados foram avaliados relativamente aos constituintes das amostras, como por exemplo, a presença de gás, de aromas, de conservantes, de corantes, de AOs, de vitaminas e outros aditivos, relativamente ao método e padrão utilizados na determinação da CA, e relativamente à marca e ao tipo de bebida. Os estudos baseados no teste Anova sugerem que de uma forma geral, os métodos e os padrões podem produzir diferenças estatisticamente significativas. Para as bebidas refrigerantes os factores que se revelam importantes são o aroma, o regulador de acidez, o teor de sumo e a cor. Para as águas os factores que mais influenciam os valores de CA foram os aromas e os AOs. Para as cervejas foi o tipo de cerveja. E para o vinho nenhum dos factores analisado é determinante na avaliação da CA.
- Síntese de derivados de ácidos fenólicos e estudo da sua actividade antioxidantePublication . Reis, Bruno Miguel Macedo da Silva; Garrido, Jorge Manuel Pinto de Jesus; Garrido, Ermelinda Manuela Pinto Jesus; Silva, Paulo Alexandre Pereira daA peroxidação lipídica, além de causar sérios danos no corpo humano, é a principal causa da deterioração dos alimentos afectando a sua cor, aroma e valor nutricional, o que conduz a uma diminuição do seu ciclo de vida. O fenómeno de oxidação pode ser retardado com recurso a antioxidantes, de origem natural ou sintética, que inibam a formação de espécies reactivas, ou que reajam com estas, formando posteriormente radicais com menor grau de reactividade. Nesta dissertação procedeu-se à síntese e elucidação estrutural de novos antioxidantes, derivados dos ácidos 3,4-diidroxibenzóico (PCA) e 3,4-diidroxifenilacético (DOPAC), e à avaliação da sua actividade anti-radicalar e antioxidante. Os novos antioxidantes sintetizados foram caracterizados usando RMN de 1H e de 13C, FTIR e EM-IE. A avaliação da actividade antioxidante foi realizada com base no método do radical 2,2- difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH·) e por técnicas electroquímicas (voltametria de impulso diferencial e voltametria cíclica). Os resultados obtidos permitiram concluir que a eficácia anti-radicalar (AE) é determinada por aspectos da estrutura molecular dos compostos, nomeadamente pela presença de grupos hidroxilo no anel aromático e também de grupos extensores relativamente à posição do grupo carboxílico. Os resultados permitiram verificar que o DOPAC apresenta a mais elevada eficiência anti-radicalar dos compostos em estudo, incluindo o trolox e o ácido gálhico (compostos de referência). Com base nos resultados obtidos concluiu-se que, um menor potencial de oxidação conduz a uma melhor actividade anti-radicalar dos compostos. De facto, verificou-se para o PCA e respectivos ésteres o maior potencial de oxidação e também a menor eficiência anti-radicalar. Em contrapartida, os antioxidantes com maior eficiência anti-radicalar, DOPAC, trolox e ácido gálhico, apresentaram menor potencial de oxidação.