Ambiental - Prof. dr. Antonio Augusto Ulson de Souza/UFSC

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2º Workshop Internacional SENAI

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Ambiental - Prof. dr. Antonio Augusto Ulson de Souza/UFSC

  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA Workshop Internacional Ambiental e Têxtil - SENAIDEMANDAS TECNOLÓGICAS NO SETOR TÊXTIL Prof. Antônio Augusto Ulson de Souza http://www.enq.ufsc.br/labs/LABSIN
  2. 2. GRUPOS DE PESQUISA CADASTRADOS NO CNPqSIMULAÇÃO NUMÉRICA DE SISTEMAS QUÍMICOSDESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO TÊXTILhttp://www.enq.ufsc.br/labs/LABSIN
  3. 3. CAMPUS UFSC - FLORIANÓPOLIS Joinville + Curitibanos Araranguá Blumenau
  4. 4. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA E ENGENHARIA DE ALIMENTOS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA Cursos de Mestrado e Doutorado (Conceito 6 CAPES)Laboratório de Transferência de Massa - LABMASSALaboratório de Simulação Numérica de Sistemas Químicos - LABSIN
  5. 5. INFRAESTRUTURA LABMASSA
  6. 6. Modernas Instalações
  7. 7. Infraestrutura Computacional  Modelagem  Simulação • Predição do comportamento de sistemas químicos
  8. 8. Infraestrutura Analítica Absorção Atômica TOC • Análise de Metais • Análises de Compostos orgânicos
  9. 9. Análises cromatográficas - HPLC Análise da composição em líquidos (poluentes)
  10. 10. Análises cromatográficas – CG e CGMS  CG - Head Space  CGMS – Espectrômetro de Massas • Análise de composição de gases e líquidos
  11. 11. Desenvolvimento de Processos Têxteis Estamparia Tingimento Jigger Foulard Rama HT
  12. 12. Processos Enzimáticos Aplicações Têxteis Biopurga Bioacabamento Liberação Controlada Efluentes Remoção de cores
  13. 13. Desenvolvimento de Adsorvente Adsorventes - Produção e Caracterização Processos Contínuos e Descontínuos Biofilmes ECO REMOVE
  14. 14. Remoção de Poluentes Reúso de Água Unidades Piloto de Micro, Ultra e Nanofiltração Bioadsorção (Algas e cascas de crustáceos)
  15. 15. EQUIPE DO LABSIN / LABMASSA :Professores Líderes: Prof. Dr. Antônio Augusto Ulson de Souza Prof. Dr. Ayres Ferreira Morgado Profa. Dra. Selene M. A. Guelli Ulson de Souza
  16. 16. Professor Visitante – Itália : Dr. Erasmo Mancusi (maio/2010 a abril/2012)Pós-Doutorandos (3): Ana Paula (maio/2010 a abril/2011)- Cooperação com a INTEXTER - Espanha Elaine (janeiro/2011 a dezembro/2015) Heloisa (janeiro/2011 a agosto/2011)- Cooperação com a FEUP – Portugal, UP
  17. 17. Em Andamento ConcluídosPÓS-DOUTORADO 03 03DOUTORADO 18 22MESTRADO 19 54INICIAÇÃO CIENTÍFICA 14 156ESPECIALIZAÇÃO 4 22T.C.C. 2 59
  18. 18. BOLSAS EM ANDAMENTO 3 17 18 PD D M 16 IC*Pós-Doutorado; Doutorado; Mestrado; Iniciação Científica
  19. 19. ÁREAS DE ATUAÇÃOo PROCESSOS DA INDÚSTRIA TÊXTIL o Reúso de resíduos sólidos oTingimento / Alvejamento / Estamparia o Racionalização do Uso de Água o Corantes Naturais / Adsorção / Biodegradação / Nanofiltração o Processos Enzimáticos / Aplicação de Plasma / Ozonização o Liberação controlada / Utilização de Resíduos Têxteis
  20. 20. o PROCESSOS DA INDÚSTRIA PETROQUÍMICA,PETRÓLEO E GÁS o Dessulfurização de combustíveis: gasolina, diesel, óleos lubrificantes naftênicos; o Reúso de efluentes e água nos processos petroquímicos o Detecção de adulteração de combustíveis o Regeneração de efluentes petroquímicos o Leito Móvel Simulado – SMB o Células a Combustível o Biodegradação e adsorção de produtos petroquímicos o Nanofiltração e ozonização de produtos petroquímicos
  21. 21. o TRANSFERÊNCIA DE MASSA COMPUTACIONALAPLICADA A SISTEMAS REATIVOS E ADSORTIVOS oCFD – Fluidodinâmica Computacional oModelagem Fenomenológica oDesenvolvimento de Métodos Numéricos oSistemas Multifásicos, Leito Móvel Simulado - SMB oReação Química/Bioquímica - Adsorção
  22. 22. o PURIFICAÇÃO DE PRODUTOS DE ALTO VALORAGREGADO oExtração de Produtos Naturais oPurificação de Produtos de Alto Valor Agregado oCorantes Naturais oPigmentos para cosméticos oProcessos Alimentícios oAdsorventes alternativos
  23. 23. o POLUIÇÃO AMBIENTAL – DISPERSÃO E REMOÇÃO DEPOLUENTES LÍQUIDOS, GASOSOS E PARTICULADOS oImpacto Ambiental oRacionalização do uso de água oAdsorção e absorção oBiodegradação oProcessos Enzimáticos oSeparação por Membranas oDispersão de Poluentes Industriais oCiclones / Hidrociclones oFlotação e Ozonização
  24. 24. o PROCESSOS DA INDÚSTRIA DE PAPEL E CELULOSE o Desenvolvimento de Papel Inteligente o Reúso de Água de Efluentes da Indústria de Papel e Celulose o Melhoria/modificação das propriedades das fibras o Uso de aditivos/Maior valor agregado
  25. 25. o PROJETOS APROVADOS EM ANDAMENTO:  ÓRGÃOS GOVERNAMENTAIS CNPq CAPES PADCT FINEP SENAI IEL FRIGORÍFICO Bondio COSMÉTICO NaturaTÊXTILBuettner, Coteminas, Hering, Karsten, Marisol,Menegotti, Brandili, Tapajós PETRÓLEO ANP IBP CENPES MINERAÇÃO Mineração-PR
  26. 26. Projeto com Empresas Têxteis Empresas ParticipantesZEROTOR KARSTENINOTEXTIL COTEMINAS BUETTNER BRANDILI TAPAJÓS IEL/SENAICorDaTerra/Pirilampo COTEMINAS NATURAECO REMOVE COTEMINASLiberação ControladaEstampariaNanopartícula Bactericida TEC NANO SOLUTIONReticulação de Polímeros para INTEXTER –(Espanha)Recobrimento de FiosPROTEXTIL MARISOL, HERING, BUETTNER, MENEGOTI
  27. 27. Demandas Tecnológicas na Área Têxtil augusto@enq.ufsc.br
  28. 28. UFSC Empresas ICTs • formação graduação • capacitação especialização mestrado doutoradopesquisa científica e tecnológica - P&D&IICTs + Empresas = Diferencial competitivo
  29. 29. EQUIPE ATUAL No Pós-doutorandos 2 Doutorandos 19 Mestrandos 19 Alunos de I.C. 16Projetos em andamento 17
  30. 30. PROCESSOS TÊXTEISM.P.FiaçãoMercerizaçãoPreparação à tecelagem (urdição e engomagem)TecelagemMalhariaTecidos não TecidosPreparação: Purga e Pré-AlvejamentoAlvejamentoTingimentoAcabamentoConfecção
  31. 31. FIBRAS (a)- Fibras naturais- Fibras artificiais- Fibras sintéticas
  32. 32. -NANOPARTÍCULAS BACTERICIDAS (Ag) Imagens SEM de partículas de prata : a) nano-Ag (Sigma Aldrich), b) sub-micro-Ag, c) TEM nanopartículas *SEM - Scanning Electron Microscopy; TEM – Transmitance Electron Microscopy. 40 nm
  33. 33. Imagens do tecido tratado com SEM imagem da aglomeração dascompósitos de Ag e resina partículas de Ag no tecido: nano-polimérica: nano-Ag (Sigma- Ag (Sigma-Aldrich)Aldrich) acabamento em têxteis.
  34. 34. PROCESSOS TÊXTEISM.P.FiaçãoMercerizaçãoPreparação à tecelagem (urdição e engomagem)TecelagemMalhariaTecidos não TecidosPreparação: Purga e Pré-AlvejamentoAlvejamentoTingimentoAcabamentoConfecção
  35. 35. - Fios convencionais- Fios Open end- Fios compactados- Fios zero-torção (zero twist yarn)
  36. 36. Recobrimento poliméricocom reticulação (UVC)
  37. 37. Estrutura química do PVA 100% hidrolisado e contendogrupos residuais
  38. 38. PROCESSOS TÊXTEISM.P.FiaçãoMercerização (brilho, hidrofilidade e toque)Preparação à tecelagem (urdição e engomagem)TecelagemMalhariaTecidos não TecidosPreparação: Purga e Pré-AlvejamentoAlvejamentoTingimentoAcabamentoTratamento de Afluentes e EfluentesConfecção
  39. 39. Tecelagem – tecidos planos e malhas -Climatização -Mistura de fios - Estabilidade dimensional (métodos preditivos)
  40. 40. PROCESSOS TÊXTEISM.P.FiaçãoMercerizaçãoPreparação à tecelagem (urdição e engomagem)TecelagemMalhariaTecidos não TecidosPreparação: Purga e Pré-AlvejamentoAlvejamentoTingimentoAcabamentoConfecção
  41. 41. Preparação: Purga e Pré-Alvejamento -Agentes tensoativos - Detergência - Hidrofilidade
  42. 42. - Processos convencionais (HClO, H2O2)- Processos enzimáticos-- Utilização de Ozônio
  43. 43. • Tratamentos enzimáticos aplicados nos processos têxteis• Pré-alvejamento• Alvejamento• Tingimento• Acabamento
  44. 44. - Remoção desujidades
  45. 45. Corantes - Estrutura Química
  46. 46. • O medidor do biquíni, de US$ 190, exibe a intensidade de UV numa escala de 0 a 20. A sensibilidade das pessoas ao UV depende do tipo de pele, mas, em geral, de 3 a 5 seria considerado moderado, de 8 a 10, muito alto e, mais de 11, extremo. A companhia já detectava uma forte demanda da Austrália à África do Sul, que têm os mais altos índices de câncer de pele do mundo. Os EUA têm cerca de 1 milhão de novos casos por ano. No Brasil, devem ser registrados até o fim do ano 58 mil novos casos. (Belinda Goldsmith, Reuters) (O Estado de SP, 27/7)
  47. 47. Luz visível l entre 400 a 780 nanômetros (4000 a 7800 A)
  48. 48. PROCESSOS TÊXTEISM.P.FiaçãoMercerizaçãoPreparação à tecelagem (urdição e engomagem)TecelagemMalhariaTecidos não TecidosPreparação: Purga e Pré-AlvejamentoAlvejamentoTingimentoAcabamentoTratamento de afluentes/efluentes e reúso de águaConfecção
  49. 49. • Processos de Tratamento de Efluentes TêxteisOrganograma das classes de tratamento de efluentes.
  50. 50. CARACTERIZAÇÃO E REÚSO DE EFLUENTESFluxograma do processo industrial de tecidos de algodão e sintéticos.
  51. 51. Proposta de reutilização do efluente de lavação do alvejamento.
  52. 52. Reúso de água - Fluxograma do Processo 2 4 6 8 9 11 1 3 5 7 10 12 1 2 3 4 5 13 14 16 17 8 6 7 15 18 19
  53. 53. PROCESSOS REGENERATIVOS Adsorção em Colunas de Leito Fixo Separação por membranas Colunas com Biofilme em Leito Fluidizado
  54. 54. Adsorção em Colunas de Leito Fixo Processo de separação no qual o soluto é removidode uma fase fluida e é retido na superfície de uma fasesólida (adsorvente).- processo inverso: dessorção. Ilustração - Processo de Adsorção
  55. 55. Características dos Processos Adsortivos• Não há formação de intermediários;• Possibilidade de recuperação do soluto adsorvido;• Depende de fatores físico-químicos como: - interação adsorvente/corante; - área superficial - o [ 1000 m2/g]; - tamanho de poro, partícula e molécula do soluto; - T, pH e do tempo de contato.
  56. 56. Estrutura das Membranas. (a) (b)Micrografia de fratura (a) e Superfície (b)de uma membrana assimétrica. • Polieterssulfona (PES) • Polivinilpirrolidona (PVP)
  57. 57. Surfactantes e Formação de Micelas Tipo de micelas e microemulsões.
  58. 58. Retardante de Chamas• Utilização de polímeros e argilas
  59. 59. Processo Industrial  Sais Geração de Resíduos  Ácidos Degradação Ambiental  BasesEfluente  Surfactantes Têxtil  Seqüestrantes  Agentes oxidantes  Corantes
  60. 60. Objetivo da Pesquisa:Avaliação do potencial da enzima Horseradishperoxidase (HRP), para descoloração de corantes eefluentes têxteis;efluentes coloridos e resistentes ao tratamentobiológico (recalcitrantes);
  61. 61. Foram determinadas as melhores condições paraatuação da enzima;Foi avaliada a descoloração, através de espectros UV-vis;Foi avaliada a toxicidade com Artemia salina, Daphniamagna e inibição do crescimento da raíz da cebola(Allium cepa). Daphnia magna
  62. 62. Minimização de impactos ambientais Tratamento dos despejos; Reúso de água; Redução do volume de água no processo.
  63. 63. •Horseradish peroxidase (HRP) Denominação: peroxidase - depende do peróxido de hidrogênio para se tornar ativa. São encontradas em plantas (rabanetes) e em animais (plasma sanguíneo, leite, leveduras, etc.). Podem ser encontradas em mais de uma forma molecular em uma mesma espécie, tecido ou célula.
  64. 64. •Corante reativoTurquesa Remazol G 133%Avaliação da degradação do corante com a enzima HRP após45 minutos de reação. Espectro de varredura do corante Turquesa Remazol G 133%
  65. 65. • Corante reativo Turquesa Remazol G 133% Efeito do H2O2 máximaEfeito da quantidade de H2O2, na descoloração do corante TurquesaRemazol G 133%, pela enzima HRP
  66. 66. Efeito da Temperatura Corante Turquesa Remazol G 133%Influência da Temperatura na descoloração do Corante, pela enzima HRP.
  67. 67. • Corante reativo Turquesa Remazol G 133% Testes de Toxicidade (Artemia Salina) Mortalidade (%) Concentração (%) Corante Não Corante Tratado Tratado 100 100 100 95 80 100 90 70 100 85 30 100 75 0 90 50 0 10 CL50 = 87,5% CL50 = 62,5%
  68. 68. •Corante Turquesa Remazol G 133% Inibição do Crescimento da Raiz da Cebola Amostra % inibição Corante não tratado 100% 73,68 Corante não tratado 50% 65,78 Corante não tratado 25% 63,15 Corante não tratado 10% 47,36 Corante tratado 100% 89,48 Corante tratado 50% 84,21 Corante tratado 25% 81,57 Corante tratado 10% 59,47
  69. 69. •Corante ácido Azul Lanaset 2RDegradação Enzimática do Corante, em função do tempo decontato com a enzima livre.Corante removido com HRP livre em função do tempo de contato.
  70. 70. •Corante ácido Azul Lanaset 2RAvaliação da Toxicidade (Artemia salina) Concentração Corante não Corante (%) Tratado Tratado 100 100% 100% 95 37% 100% 85 10% 100% 50 0% 20% 25 0% 0% CL50 = 96,03% CL50 = 63,13%
  71. 71. •Efluente Têxtil Atuação da enzima, H2O2 e enzima + H2O2.
  72. 72. •Efluente TêxtilDegradação enzimática de Efluente Têxtil
  73. 73.  Minimizando consumo de água com os regeneradores DADOS ATUAIS DADOS OTIMIZADOS REDUÇÃO VAZÃO (t/h) 144,817 33,571 76,82%CUSTO ANUAL* (US$) 2.432.892,00 1.115.268,00 54,16% *considerando 8400h/ano Minimizando consumo de água com os regeneradores e vazãofixa DADOS ATUAIS DADOS OTIMIZADOS REDUÇÃO VAZÃO (t/h) 144,817 33,571 76,82%CUSTO ANUAL (US$) 2.432.892,00 859.404,00 64,68%
  74. 74. Concentração de nitrato - N-NO3- - e nitrito - N-NO2- - aolongo do biorreator 35 Experimental N-NO3 Experimental N-NO2 30 Resultado Modelo N-NO3 Resultado Modelo N-NO2 25 Concentração - [mg/l] 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 Comprimento do biorreator - [dm]
  75. 75. Efluente da tinturaria de uma indústria têxtil sem filtrar e o permeado obtido através da filtração com membranas
  76. 76. -region -region l uo -region l -region r V l Averaging volume for the  system.MODELLING TEXTILE DYEING PROCESS UTILIZING THE METHOD OF VOLUME AVERAGING
  77. 77. SOLUÇÃO DO ESCOAMENTO EM CICLONES E HIDROCICLONES
  78. 78. Bixina NorbixinaCachopa de urucum.
  79. 79. TINGIMENTO DE FIOS TÊXTEIS EM BOBINAS
  80. 80. Autoclave horizontal e vertical para tingimento de bobinas de fios.
  81. 81. Esquema representativo do reator vertical.
  82. 82. Descrição detalhada das escalas
  83. 83. Figura – Concentração do Concentração do corante C.I Basic Blue 41 nocorante C.I Basic Yellow 28 no banho de tingimentobanho de tingimento
  84. 84. APLICAÇÃO DO MÉTODO DA MÉDIA NO VOLUME NO TINGIMENTO DE FIOS EMPACOTADOS
  85. 85. Esquema representativo das escalas utilizadas namodelagem do processo de tingimento de fios em bobinas.
  86. 86. Tratamento de Efluentes Remoção de Cor Remoção de Odor
  87. 87. REMOÇÃO DE ODORES
  88. 88. Loranthaceae
  89. 89. REMOÇÃO DE METAIS NO PROCESSO TÊXTILMuitos metais pesados podem ser incorporados em fibras têxteisa partir de diferentes processos: corantes de complexos metálicos; agentes decapantes; beneficiadores de solidez; compostos oxidantes; compostos de acabamento: repelentes de água, retardantes dechama, agentes de prevenção a odor e antifúngicos.
  90. 90. Matérias-primas têxteis também podem conter certa quantidade de metais pesados.Algodão, linho e cânhamo podem adsorver grandesquantidades de metais do meio ambiente, sendo assimpodem ser usados como biosorventes.
  91. 91. Obrigado pela atenção!E-mail: augusto@enq.ufsc.br

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