Fábio Rodolfo Miguel Batista.

A aderência, permanência e proliferação de agentes infecciosos em superfícies e ambientes correlatos às áreas da saúde despende enorme atenção e investimento em tecnologias que tragam melhorias nos procedimentos de sanitização, durabilidade e eficiência, diminuição de custo, e menor impacto ambiental. O presente projeto visa o desenvolvimento de agentes antimicrobianos que formem películas bacteriostáticas. Em conjunto com Truly Nolen Brasil, empresa líder no controle de agentes infecciosos, desenvolveremos materiais tendo como base biopolímeros de nanocelulose, pectina e lignina que tenham capacidade de formar películas antimicrobianas, visando-se a substituição dos componentes silano-quaternários usualmente utilizados e importados. Portanto, pretende-se obter agentes antimicrobianos inéditos e sustentáveis utilizando-se de matérias primas abundantes da indústria agrícola brasileira. A proposta firma a parceria Academia-Iniciativa privada que direciona seus esforços para disponibilizar inovações-produtos que elevem a qualidade de vida da sociedade, e que certamente impactará positivamente para as áreas globais de saúde pública e de controle dos agentes infecciosos

O crescente interesse por fontes vegetais alternativas para a obtenção de matérias-primas utilizadas para a produção de biocombustíveis, alimentos, fármacos, cosméticos, entre outros, tem impulsionado a investigação e o estudo de uma maior diversidade de vegetais e resíduos para tal fim. No que tange aos biocombustíveis, em especial à produção de biodiesel, fontes alternativas de óleo vegetal podem contribuir para minimizar o dilema alimento vs combustível, tão discutido nos dias atuais. Sendo assim, essa proposta tem por objetivo o estudo da extração e caracterização de óleo de Hemp Seeds através de extração por solvente (Sohxlet - etanol e n-hexano) e extração assistida por ultrassom, avaliando a viabilidade do emprego dessa matéria prima na produção de biodiesel. As HempSeeds, também conhecida como sementes de Cânhamo, são sementes provenientes do vegetal da espécie Cannabis sativa, sem a presença do tetrahydrocannabinol (THC), princípio ativo alucinógeno da maconha, com elevado teor de lipídeos (entre 25 a 40% do seu peso seco), destacando-se como potencial fonte de triglicerídeos para a produção de biocombustíveis e outros fins.

Esse projeto tem por objetivo a utilização do glicerol, puro e oriundo da reação de transesterificação, para a produção de éteres etílicos de glicerol. Tendo em vista que o glicerol é o principal subproduto da produção de biodiesel, com uma proporção, em média, de 10 m3 de glicerol para cada 90 m3 de biodiesel, e que a disponibilidade por esse poliol tende a aumentar substancialmente nos próximos anos, especialmente devido ao maior incentivo à produção e consumo do biodiesel, uma destinação economicamente viável para este glicerol se faz necessária, objetivando o fechamento da cadeia produtiva do biodiesel. Dentre essas destinações, a produção de óxido de zinco nanoparticulado pela rota glicerol-ureia (GU) e a produção de éteres etílicos de glicerol, despontam-se como dois bons caminhos. Especialmente no que tange à produção de éteres etílicos de glicerol, foco desta proposta, pretende-se desenvolver uma rota reacional que viabilize a produção desses compostos em condições de temperatura moderadas e pressão atmosférica. O estudo será conduzido através de um planejamento fatorial 23 no qual será estudada a influência da temperatura, porcentagem de catalisador e razão mássica etanol/glicerol, sobre a conversão do glicerol puro (padrão PA) e também daquele oriundo da reação de transesterificação. Para a catalise do processo serão investigados três tipos de resina ácida, sendo duas comerciais (Amberlyst 36 e Purolite CT 275) e uma desenvolvida pelo grupo de pesquisa. Por fim, o glicerol bruto será utilizado como fonte de glicerol para o processo de eterificação, investigando a viabilidade da utilização desse resíduo.

Esse projeto tem por objetivo a utilização do glicerol, puro e oriundo da reação de transesterificação, para a produção de óxido de zinco nanoparticulado e éteres etílicos de glicerol. Tendo em vista que o glicerol é o principal subproduto da produção de biodiesel, com uma proporção, em média, de 10 m3 de glicerol para cada 90 m3 de biodiesel, e que a disponibilidade por esse poliol tende a aumentar substancialmente nos próximos anos, especialmente devido ao maior incentivo à produção e consumo do biodiesel, uma destinação economicamente viável para este glicerol se faz necessária, objetivando o fechamento da cadeia produtiva do biodiesel. Dentre essas destinações, a produção de óxido de zinco nanoparticulado pela rota glicerol-ureia (GU) e a produção de éteres etílicos de glicerol, despontam-se como dois bons caminhos. No primeiro caso, pretende-se investigar (planejamento fatorial 24) a influência de diferentes contaminantes do glicerol, oriundo da transesterificação (óleo, etanol, biodiesel e catalisador), no processo reacional GU para a produção de óxido zinco, além de verificar o impacto dos mesmos no tamanho das partículas formadas. Concomitantemente, a simulação computacional (Aspen Plus) será utilizada com o intuito de se desenvolver uma rota completa para a produção desse óxido (reação, purificação e recuperação de reagentes), uma vez que a rota reacional GU foi patenteada pelo grupo de pesquisa. No segundo caso, pretende-se desenvolver uma rota reacional que viabilize a produção de éteres etílicos de glicerol em condições de temperatura moderadas e pressão atmosférica. O estudo será conduzido através de um planejamento fatorial 23 no qual será estudada a influência da temperatura, porcentagem de catalisador e razão mássica etanol/glicerol, sobre a conversão do glicerol puro (padrão PA) e também daquele oriundo da reação de transesterificação. Para a catalise serão investigados três tipos de resina ácida, sendo duas comerciais (Amberlyst 36 e Purolite CT 275) e uma desenvolvida pelo grupo de pesquisa

As preocupações ambientais e os riscos de escassez energética vêm impulsionando a transição para uma economia baseada em recursos renováveis. Tal evolução, fundada no conceito de biorrefinaria, procura desenvolver produtos e processos com base em fontes renováveis de matérias-primas e energia. No Brasil, o exemplo desta evolução é o parque industrial sucroalcooleiro. Outros setores da agroindústria possuem potencial para seguir o mesmo caminho, em particular os baseados em biomassa rica em óleos vegetais. Este projeto tem como objetivo estudar processos de produção de biocombustíveis e bioprodutos derivados de fontes de biomassa ricas em óleos e carboidratos, englobando os seguintes tópicos de investigação: a) extração de óleos vegetais a partir da matriz sólida empregando bioetanol como solvente; b) refino de óleos vegetais e obtenção de bioprodutos graxos; c) produção e purificação de biodiesel etílico e de seus subprodutos; d) produção e purificação de biocombustíveis e de bioprodutos derivados de cana-de-açúcar; e) investigação do equilíbrio sólido-líquido, da formulação de bioprodutos e das propriedades físicas de sistemas de interesse para biorrefinarias. O projeto envolve: i) determinação experimental, correlação e desenvolvimento de métodos preditivos do equilíbrio de fases, das constantes de reação e de propriedades físicas envolvidas na produção e formulação de bioprodutos e biocombustíveis; ii) avaliação e otimização experimental do desempenho de diferentes etapas de produção e purificação de biocombustíveis e bioprodutos; iii) avaliação e otimização por simulação computacional do conjunto de etapas de produção e purificação de biocombustíveis e bioprodutos.

Sistemas estruturados em dimensões meso e nanométricas recebem muita atenção devido a melhoria de desempenho que trazem para as áreas em que são aplicados. Dentro desse contexto, métodos de preparação visando determinados arranjos estruturais, ou estruturas desenhadas, para alcançar alguma função e propriedade específicas, têm papel fundamental para o desenvolvimento de novos materiais. A presente proposta se relaciona com a evolução da linha de pesquisa que vem se desenvolvendo no laboratório de Fotoquímica e Materiais Funcionais (FMF) - EEL/USP. Os temas de trabalho envolvidos nesta proposta são: 1. a ampliação de escala e diversificação da rota Glicerol-Ureia (patente n° BR 10 2017 011345-0) para a produção de novos sistemas nanoestruturados; 2. o desenvolvimento de sistemas núcleo-capa entre óxidos metálicos e metais (MO/Metal) para estudos e aplicação fotocatalítica visando a produção de hidrogênio por fotodegradação de substratos como água e glicerol; 3. formação e caracterização de organogéis e cristais orgânicos baseados em moléculas orgânicas semicondutoras com capacidade auto-associativa. Métodos analíticos e de modelagem matemática serão desenvolvidos para a elucidação dos mecanismos sintéticos.
Serão desenvolvidos três temas de pesquisa cada qual com seus objetivos. 1) Rota Glicerol-Ureia: ampliação em escala da produção de nanopartículas de ZnO pela rota Glicerol-Ureia; estudo mecanístico por dimensionamento químico, métodos matemáticos de modelagem; extensão do método para a produção de nanopartículas de CeO2, SiO2, CuO, ZnS e PbI; aplicação do método Glicerol-Ureia para a produção de nanoparticulas de ZnO recobertas com polímeros. 2) Sistemas Nanoestruturados núcleo-capa: serão sintetizados sistemas nanoestruturados do tipo ZnO/NPs de Ag, com morfologia, tamanho e distribuição altamente controlados através da deposição, in-situ e ex-situ, por métodos ambientalmente amigáveis. As diferentes rotas de síntese serão testadas para se comparar o melhor método para obter uniformidade de recobrimento metálica na superfície; os sistemas nanoestruturados de ZnO/Ag serão testados principalmente em estudos de produção de hidrogênio via foto-degradação da água e, também, de outros substratos tais como glicerol. 3) Sistemas Orgânicos Funcionais: síntese e caracterização de organo-géis baseados em moléculas orgânica semicondutoras e em reações Sol-Gel de grupos silanos; formação de cristais orgânicos a partir de estruturas de empilhamento "pi" e grupos eletrônicos doadores e aceptores de elétrons; otimização de nova reação de substituição aromática em diimidas 1,4,5,8-naftálicas.

O desenvolvimento de uma tecnologia economicamente viável do processo de hidrólise de materiais lignocelulósicos vem ao encontro da preocupação com o uso sustentável dos recursos naturais. O processo de hidrólise de diversos materiais lignocelulósicos vem sendo realizado há algum tempo, porém diversas variáveis tem que ser mais bem estudadas para otimização desse processo, principalmente no que diz respeito à área de engenharia. No entanto, para que este processo possa vir a ser competitivo economicamente, são necessários alguns pré-requisitos, destacando-se o estabelecimento de condições ideais do pré-tratamento (hidrólise da fração hemicelulósica e celulósica) da biomassa, etapa de fundamental importância, bem como as condições ideais do reator de hidrólise e finalmente um estudo do balanço material e de energia envolvido durante todo o processo. Neste sentido, com esse projeto, pretende-se determinar as melhores condições para o pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar e a hidrólise enzimática da celulose. O hidrolisado celulósico, poderá posteriormente, ser utilizado por outros grupos de pesquisa da unidade para a produção de etanol de segunda geração. Além disso, serão realizados os balanços material, de energia e ampliação de escala envolvidos no processo para assim, otimizar o protótipo de uma unidade de hidrólise para produção de hidrolisado celulósico do bagaço de cana-de-açúcar. O presente trabalho será uma inovação no Departamento de Engenharia Química da Escola de Engenharia de Lorena na área de engenharia, para o tratamento das variáveis envolvidas nas etapas propostas, serão utilizados programas estatísticos. Além disso, o projeto propõe uma análise técnico-econômica, usando a ferramenta de simulação Aspen Plus e MATLAB, a qual possibilitará identificar os pontos críticos e propor possíveis alternativas do processo para sua melhoria. Com isso pretende-se que a área de Engenharia da instituição seja fortalecida. Para a realização desse projeto será necessário, dentre outros itens, a aquisição de um reator de bancada de hidrólise de volume 5L. Com tal aquisição, pretende-se melhorar a infraestrutura do Departamento de Engenharia Química, que é carente na área de Engenharia Química.

O projeto tem por objetivo o estabelecimento de uma parceria científica internacional, na área de fluidodinâmica computacional, entre a EEL/USP e a Universidade de Coimbra (Portugal), através do grupo de Pesquisa do Professor Almerindo Ferreira - Departamento de Engenharia Mecânica. Pretende-se estudar o escoamento de liquido e vapor em bandejas perfuradas de colunas de destilação e paradestilação, objetivando a comparação dos processos e fornecimento de subsídios técnicos e científicos para o projeto de colunas de paradestilação. Será utilizado o software livre OpenFOAM e os resultados serão validados através de correlações empíricas presentes na literatura científica. Além do desenvolvimento do trabalho proposto, espera-se consolidar uma pareceria científica entre as universidades, viabilizando o intercâmbio de alunos e professores e o desenvolvimento de projetos conjuntos

The biomass of microalgae is attracting great scientific interest as raw material for
biodiesel production due to the high oil content of some species, and its importance as source
of a large amount of biocompounds. Its cultivation does not compete with food production
and also helps in the capture of CO2, having a beneficial impact to the environment. Taking
into account this promising potential, this work aims to investigate the liquid-liquid
equilibrium of mixtures containing microalgae oil, its ethylic biodiesel, ethanol and glycerol
at different temperatures (298.15 K, 313.15 K and 328.15 K). These equilibrium are
important to improve the biodiesel reaction condition and its purification. Commercial
microalgae oil from specie Chlorella protothecoides was obtained from SOLEY
BIOTECHNOLOGY INSTITUTE (SoleyBio), characterized in terms of its fatty acids and
used as raw material for biofuel production. Ethylic biodiesel was produced by homogeneous
catalysis according methodology adapted by the research group. Liquid-liquid equilibrium
experimental data were determined and modelled taking into account the thermodynamic
models NRTL and UNIQUAC. The NRTL model presented better than UNIQUAC, with a
global average deviation around 45% lower.

Esse projeto esta vinculado ao projeto temático BIOEn intitulado "Phase Equilibrium and Purification Processes in the Production of Biofuels and Biocompounds" e tem por objetivo o estudo de uma via etílica para a produção de biodiesel de soja e microalga. A biomassa de microalgas vem despertando grande interesse científico como matéria prima para produção de biodiesel devido ao elevado teor de óleo de algumas espécies, questões ambientais associadas à captura de CO2 por parte desses microorganismos e, principalmente, por não competir com a produção de alimentos. Etanol será utilizado em diversas etapas de produção e sua utilização será investigada de forma sistemática visando estabelecer uma rota renovável completa para a produção de biodiesel, diminuindo os impactos ambientais com o uso de recursos não renováveis e com a geração de resíduos. Sua aplicação com solvente para extração de óleos vegetais e de microalgas, solvente para a desacidificação do óleo bruto por adsorção em resina de troca iônica e como álcool reagente da reação de transesterificação, serão cuidadosamente estudadas. Equilíbrio liquido-liquido de várias misturas presentes no processo de produção, envolvendo biodiesel, óleo, água, etanol, ácidos graxos e ésteres graxos, será estudado experimentalmente sendo posteriormente modelado teoricamente. Uma atenção especial será dada à purificação e caracterização dos produtos finais com posterior comparação entre o biodiesel gerado pelas duas fontes de biomassa. Por fim, uma etapa de otimização do processo como um todo será conduzido através de simulação computacional com o intuito de viabilizar o processo industrialmente.

Esse trabalho teve por objetivo estudar, por simulação computacional, um sistema típico de produção de álcool hidratado e neutro, visando a otimização do primeiro, bem como a produção de cachaça por meio contínuo. Todo o trabalho foi conduzido com auxílio do simulador comercial Aspen Plus 12.1. Tanto para a simulação da produção de álcool hidratado como de cachaça, foi considerado um vinho com uma grande quantidade de componentes, a fim de representar, o mais fielmente possível, o processo industrial. Com o auxílio da ferramenta de planejamento experimental, buscou-se otimizar uma configuração industrial típica para produção de álcool hidratado. Variaram-se alguns parâmetros de controle das colunas envolvidas, identificando quais desses parâmetros eram estatisticamente significativos, sendo os mesmo utilizados em seguida em um planejamento experimental completo. Como resultado, não se verificou grandes diferenças em relação à configuração padrão, obtendo-se um álcool com 93,1 %, em massa, de teor alcoólico; 96,96 % de recuperação de etanol como álcool de primeira e 2,82 % como álcool de segunda; 105 mg/kg de teor de etanol na flegmaça e vinhaça e um consumo total de vapor de 2,02 kg de vapor por litro de álcool produzido. Posteriormente, investigou-se a produção de álcool neutro, produto utilizado na indústria de alimentos, a partir da planta otimizada de álcool hidratado. No que se refere à produção contínua de cachaça, foi estudada a influência do refluxo e da vazão de cachaça na coluna, sobre os principais contaminantes da mesma, além de se estudar o papel da degasagem no controle de qualidade da bebida