Revista ION

Physico-chemical evaluation of Wood plastic composites for product design

Resumen Los residuos de madera son tratados comúnmente como desecho y existe un problema para su disposición. Actualmente, las fibras son utilizadas para producir papel, material de construcción y bioplásticos; aunque han sido desarrollados previamente materiales compuestos madera-plástico, no hay reportes de uno con matriz de policaprolactona. Durante la investigación se desarrollaron materiales compuestos policaprolactona-harina de madera de álamo que fueron caracterizados por medio de microscopía electrónica de barrido, espectroscopía infrarrojo por transformada de Fourier, biodegradación, prueba de captación de agua, propiedades mecánicas de flexión a tres puntos y barrido de temperatura. Las imágenes de microscopía electrónica de barrido mostraron materiales compuestos con uniformidad en la matriz, la espectroscopía evidenció interacción del grupo carbonilo de la policaprolactona y el enlace de estiramiento O-C-O con los grupos OH de la madera. Los materiales compuestos son resistentes a la degradación hidrolítica aún bajo los efectos de los rayos UV. De acuerdo con los resultados, se obtuvo un material apropiado para su uso en diseño de productos, por lo que finalmente fue generada una propuesta de diseño del mismo.

Abstract Wood waste is commonly treated as waste, and there is a problem for its disposal. Currently, fibers are used to produce paper, building material, and bioplastics, although wood-plastic composite materials have previously been developed, there are no reports of one with a polycaprolactone matrix. During this research, polycaprolactone-poplar wood composite materials were developed that were characterized by scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, biodegradation, water uptake test, three-point bending mechanical properties, and temperature sweeping. Scanning electron microscopy images showed composite materials in a uniform matrix, spectroscopy showed the interaction of the carbonyl group of polycaprolactone and the stretch bond O-C-O with the OH groups of wood. Composite materials are resistant to hydrolytic degradation even under the effects of UV rays. According to the results, an appropriate material was obtained for product design, so a design proposal for it was eventually generated.

Resumo A eliminação de resíduos de madeira, comumente tratados como desperdício, ocasiona problemas em seu processo de descarte. Atualmente, as fibras são utilizadas na produção de papel, material de construção e bioplásticos; embora materiais compostos de madeira-plástico tenham sido desenvolvidos anteriormente, não há relatos de algum com matriz de policaprolactona. Durante a presente pesquisa, foram desenvolvidos materiais compósitos de policaprolactona-farinha de madeira de choupo que foram caracterizados por meio de microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, biodegradação, teste de absorção de água, propriedades mecânicas de flexão em três pontos e varredura de temperatura. Imagens de microscopia eletrônica mostraram materiais compostos com uniformidade na matriz, a espectroscopia mostrou interação do grupo carbonil de policaprolactona e da ligação elástica O-C-O com os grupos de madeira OH. Os materiais compostos são resistentes à degradação hidrolítica mesmo sob os efeitos dos raios UV. De acordo com os resultados alcançados, foi obtido um material adequado para uso em projeto de produto, para o qual foi finalmente gerada uma proposta formal de design.

Methodology for the numerical simulation of catalytic agent addition in a steam injection process

Resumen Las reservas de petróleo hoy en día se encuentran integradas en gran medida por aceites pesados y extrapesados, de los cuales se obtienen pequeñas cantidades en su producción primaria. En este tipo de yacimientos la aplicación de métodos de recuperación térmica es una etapa importante en el programa de desarrollo y explotación de los campos. La inyección de vapor es uno de estos métodos empleados con el objetivo principal de reducir la viscosidad del crudo. En la literatura existen investigaciones experimentales las cuales recopilan evidencia de una interacción entre el vapor y el aceite en el yacimiento, permitiendo la aparición de reacciones químicas en un proceso denominado acuatermólisis, esta transformación es un resultado químico que se presenta a temperaturas entre los 200 y 325 °C típicas de la inyección de vapor. La adición del catalizador al proceso posibilita establecer un escenario donde se reduce la energía de activación necesaria generando cambios permanentes en propiedades del crudo, incluso si el calor suministrado se ha dispersado. La representación de este fenómeno mediante simulación numérica de yacimientos constituye un desafío, ya que las reacciones que gobiernan el proceso de cambios fisicoquímicos sobre el crudo presentan incidencias por parte de factores externos los cuales no pueden ser representados de manera directa por los simuladores comerciales. De esta manera, el presente trabajo se enfocó en el análisis de las investigaciones encontradas en la literatura acerca de la representación de los fenómenos fisicoquímicos, con los cuales se generó una metodología para replicar los efectos mediante simulación numérica.

Abstract Oil reserves today are largely composed of heavy and extra-heavy oils, of which small quantities are obtained in primary production. In this type of reservoirs, the application of thermal recovery methods is an important stage in the field development and exploitation program. Steam injection is one of these methods used with the main objective of reducing the viscosity of the crude oil. In the literature there is experimental research which compiles evidence of an interaction between steam and oil in the reservoir, allowing the occurrence of chemical reactions in a process called aquathermolysis. This transformation is a chemical result that occurs at temperatures between 200 and 325 °C typical of steam injection. The addition of the catalyst to the process makes it possible to establish a scenario where the necessary activation energy is reduced, generating permanent changes in the properties of the crude oil, even if the heat supplied has been dispersed. The representation of this phenomenon by means of numerical reservoir simulation is a challenge, since the reactions that govern the process of physicochemical changes in the crude oil are influenced by external factors that cannot be directly represented by commercial simulators. Thus, the present work focused on the analysis of the research found in the literature on the representation of physicochemical phenomena, with which a methodology was generated to replicate the effects through numerical simulation.

Resumo As reservas petrolíferas actuais são em grande parte constituídas por óleos pesados e extra-pesados, dos quais pequenas quantidades são obtidas na produção primária. Neste tipo de reservatório, a aplicação de métodos de recuperação térmica é uma etapa importante no programa de desenvolvimento e exploração do campo. A injecção de vapor é um destes métodos utilizados com o objectivo principal de reduzir a viscosidade do petróleo bruto. A investigação experimental na literatura fornece provas de uma interacção entre vapor e petróleo no reservatório, permitindo a ocorrência de reacções químicas num processo chamado aquathermolysis. Esta transformação é um resultado químico que ocorre a temperaturas entre 200 y 325 °C, típicas da injecção de vapor. A adição do catalisador ao processo torna possível estabelecer um cenário onde a energia de activação necessária é reduzida, gerando alterações permanentes nas propriedades do petróleo bruto, mesmo que o calor fornecido tenha sido disperso. A representação deste fenómeno através de simulação numérica de reservatório é um desafio, uma vez que as reacções que regem o processo de alterações físico-químicas no petróleo bruto são influenciadas por factores externos que não podem ser directamente representados por simuladores comerciais. Assim, o presente trabalho centrou-se na análise da investigação encontrada na literatura sobre a representação dos fenómenos físico-químicos, com a qual foi gerada uma metodologia para replicar os efeitos através da simulação numérica.

Optimization of the fibroin extraction process from the Bombyx Mori silkworm cocoon

Resumen En el presente trabajo se realizó un estudio estadístico para optimizar el rendimiento del proceso de extracción de fibroína del capullo del gusano de seda Bombyx Mori, también conocido como desgomado, en el cual la fibroína y la sericina, componentes que conforman la estructura del capullo, son separadas utilizando soluciones acuosas de carbonato de sodio (Na2CO3); el estudio en cuestión se hizo mediante un diseño experimental 23 con dos puntos centrales, para ello, los factores seleccionados fueron la temperatura, la relación Na2CO3/Capullos y el tiempo de extracción. La significativa estadística de estos factores fue estudiada mediante análisis de varianza (ANOVA). De acuerdo con los resultados, el proceso de extracción depende principalmente del tiempo de extracción (p = 0,009) y la temperatura de trabajo (p = 0,0112), obteniéndose bajo las condiciones óptimas de extracción un promedio de 74,76% de fibroína del capullo. Finalmente, la muestra obtenida bajo las mejores condiciones se caracterizó por medio de análisis Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR) y por análisis termogravimétrico (TGA) con el fin de tener la base del material obtenido para posibles aplicaciones biomédicas.

Abstract In the present work, a statistical study was carried out to optimize the performance of the fibroin extraction process from the cocoon of the silkworm Bombyx Mori, also known as degumming, in which fibroin and sericin, components that make up the cocoon structure, are separated using aqueous solutions of sodium carbonate (Na CO ); the study was done through an experimental design 23 with two central 23 points. For this purpose, the selected parameters were temperature, the Na2CO3/Cocoons ratio and extraction time. The statistical significance of these factors was studied by analysis of variance (ANOVA). According to the results, the extraction process depends mainly on the extraction time (p = 0.009) and the working temperature (p = 0.0112), obtaining an average of 74.76% fibroin from the cocoon under optimal extraction conditions. Finally, the sample obtained under the best conditions was characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and by Thermo Gravimetric Analysis (TGA) in order to have the basis of the material obtained for possible biomedical applications.

Resumo No presente trabalho, foi realizado um estudo estatístico para otimizar o desempenho do processo de extração da fibroína do casulo do bicho-da-seda Bombyx Mori, também conhecido como degomagem, em que a fibroína e a sericina, componentes que compõem a estrutura do casulo, são separadas. utilizando soluções aquosas de carbonato de sódio (Na2CO3); o estudo em questão foi feito através de um delineamento experimental 23 com dois pontos centrais, para isso, os fatores selecionados foram a temperatura, a relação Na2CO3/Cocoons e o tempo de extração. A significância estatística destes. Fatores foi estudado por análise de variância (ANOVA). De acordo com os resultados, o processo de extração depende principalmente do tempo de extração (p = 0,009) e da temperatura de trabalho (p = 0,0112), obtendo-se uma média de 74,76% de fibroína do casulo em condições ideais de extração. Finalmente, a amostra obtida nas melhores condições foi caracterizada por meio de análise por Transformada de Fourier no infravermelho (FTIR) e por análise termogravimétrica (TGA) a fim de se ter como base o material obtido para possíveis aplicações biomédicas.

Exploratory Study and Construction of Polymeric Membranes of PLA and PMMA with Lignocelulosic Byproducts

Resumo No Brasil, quantidades elevadas de biomassa residual, como os bagaços de cana-de-açúcar e do açaí são geradas, como resultado a produção de etanol e consumo da fruta de açaí. Assim, estudos aprofundados sobre o aproveitamento destes resíduos são relevantes, quando se considera o impacto ambiental gerado pelo destino inapropriado deles. Neste trabalho, foram construídas e avaliadas membranas de Polimetacrilato de Metila (PMMA) e Poliácido Láctico (PLA) com cargas lignocelulósicas como a fibra do caroço de açaí e a lignina do bagaço de cana-de-açúcar. As membranas foram construídas através da moldagem por solução, introduzindo óleo de rícino como compatibilizante e, através dos testes de tração foram avaliadas as propriedades mecânica dos materiais. Em geral, nos casos do conjunto polímero/fibra, foi observado um aumento na porcentagem de absorção de umidade, comparado com o polímero puro, mantendo-se a resistência mecânica do polímero. Por outro lado, as membranas de polímero/lignina resultaram mais resistentes do que o polímero puro. O pré-tratamento alcalino da fibra teve um efeito positivo, possibilitando a maior introdução da fibra no conjunto, o que favoreceu a biodegradabilidade. As imagens vistas desde o microscópio mostraram que as cargas nos compósitos se conservaram uniformemente distribuídas, ainda no ato da ruptura, indicando que a resistência mecânica do compósito se deveu ao efeito combinado da matriz e da carga.

Abstract Brazil generates high amount of residual biomass as a result of the sugar, ethanol and açaí berry beverage industries. Thus, in-depth studies about exploitation of these biological resources are highly relevant considering the environmental impact caused for the inappropriate management of this waste. In this work, polymeric membranes of Polymethyl methacrylate (PMMA) and Polylactic acid (PLA) with lignocellulosic fillers, such as açaí fiber and lignin from sugar cane bagasse were built by solution molding technique, introducing castor oil as a coupling agent. Through the testing tensile strength, it was possible to assess the Young´s modulus, the deformation and the ductility of the materials. In general, in polymer/ fiber membranes the percentage of humidity absorption increased in comparison to the polymer however, the mechanical strength of the polymer was preserved. On the other hand, polymer/lignin membranes were more strength than the polymer. The alkaline pretreatment on the fibers had a positive effect, which promoted the integration of greater fiber amount in the ensemble and increased the biodegradability. The microscope images showed that the fillers in the membranes remained evenly distributed, moreover at breaking point thus, the mechanical strength of the composite was a result of the combined effect of the matrix/fillers.

Resumen Brasil, produce grandes cantidades de biomasa residual, como los bagazos de caña de azúcar y de açaí, como resultado de la producción de etanol y consumo de fruta. Así, estudios profundos sobre el aprovechamiento de estos residuos son de alta relevancia, cuando se piensa en el impacto ambiental generado por el destino inapropiado de estos. En este trabajo, se construyeron y evaluaron membranas de Polimetacrilato de metilo (PMMA) y Poliácido láctico (PLA), reforzadas con fibras lignocelulósicas, como la fibra de la semilla de açaí y la lignina del bagazo de caña de azúcar. Las membranas fueron construidas por el método de moldeo por solución, introduciendo aceite de ricino como aglutinante y, a través de pruebas de tracción, fue posible evaluar las propiedades mecánicas de los materiales. En general, en los casos del conjunto polímero/fibra se observó un aumento en el porcentaje de absorción de humedad, comparado con el polímero puro, manteniéndose la resistencia mecánica del polímero. Por otro lado, las membranas de polímero/lignina fueron más resistentes que el polímero puro. El pretratamiento alcalino de la fibra tuvo un efecto positivo, posibilitando una mayor introducción de la fibra en el conjunto, favoreciendo la biodegradabilidad. Las imágenes microscópicas mostraron que fibras de las membranas se distribuyeron uniformemente, lo que indicó que la resistencia mecánica hasta la ruptura fue un resultado del efecto combinado de la matriz y la fase dispersa.

Ammonium Persulfate Oxidation of Lignocellulosic Biomass and Acai Berry Biomass for the Extraction of Nanocrystalline Cellulose: A Review

Resumo O interesse pela produção de Nanocristais de Celulose (NCCs) tem surgido pela procura de novos materiais. Os NCCs apresentam bom desempenho em compósitos poliméricos, por suas dimensões manométricas e sua rigidez. Sua produção impacta positivamente por seu baixo consumo energético e porque seus precursores podem ser qualquer biomassa lignocelulósica, diferente da madeira. A rota de extração convencional dos NCCs é a hidrólise ácida, usando ácido sulfúrico, ácido clorídrico ou uma mistura entre eles. Recentemente, tem-se registrado métodos alternativos de extração, que despertam o interesse para seu estudo por serem ambientalmente amigáveis e eficientes. Um deles destaca o uso de uma solução de persulfatos inorgânicos em uma única etapa de processo, sem prétratamento. Assim, os NCCs são extraídos diretamente sem a remoção prévia da lignina e da hemicelulose. A vantagem é o menor consumo de água, solventes e energia. Por outro lado, a comercialização da polpa de açaí desde a várzea amazônica tem crescido a um ritmo acelerado no mercado interno e externo, pelas propriedades, energéticas e nutricionais da fruta. Consequentemente, a geração de biomassa residual tem-se extrapolado, e as políticas sobre aproveitamento são ainda tímidas, resultando no despejo e descarte aleatório destes resíduos processados e em problemas ambientais. Este artigo apresenta um estado-da-arte sobre os desenvolvimentos em extração de NCCs da biomassa lignocelulósica pela oxidação com Persulfato de Amônio, destacando-se a utilização da biomassa do açaí.

Abstract The growing interest in the production of Cellulose Nanocrystals (CNCs) is due to the search for new materials. CNCs have shown good performance in polymeric composites because of their nanometric dimensions and strength. CNCs production have had a positive impact because of its low energy consumption, also any lignocellulosic biomass, different from wood can be used. The conventional extraction method of CNCs is the acid hydrolysis using sulfuric acid, hydrochloric acid or a mixture between them. Recently, alternative methods of extraction have aroused interest as they are eco-friendly and efficient. One of them highlights the use of inorganic persulfates solutions in a single process stage, where no pretreatment is necessary. Thus, the CNCs are extracted directly without the previous removal of lignin and hemicellulose. The main advantage of this method is the lower consumption of water, solvents and energy. On the other hand, marketing of acai pulp from the Amazonian region has had an accelerated growing in the internal and foreign markets because of the antioxidant, energetic and nutritious properties of the fruit. Consequently, the generation of biomass has been extrapolated, and the policies about better use of this resource are still modest, resulting in the random dispose and discard of these processing wastes and in environmental problems. This article presents a state- of-the-art of achievement on CNCs extraction through Ammonium Persulfate Oxidation of lignocellulosic biomass, and also the acai berry biomass.

Resumen El interés por la producción de Nanocristales de Celulosa (NCCs) ha surgido de la búsqueda por nuevos materiales. Los NCCs presentan buen desempeño en compuestos poliméricos por sus dimensiones nanométricas y su alta rigidez. Su producción impacta positivamente pues se requiere bajo consumo energético y, su fuente de extracción, puede ser cualquier biomasa lignocelulósica diferente de la madera. La ruta de extracción convencional de los NCCs es la hidrólisis ácida usando ácido sulfúrico o ácido clorhídrico o una mezcla entre ellos. Recientemente, se han registrado métodos alternativos de extracción, que han despertado interés en su estudio por ser ambientalmente amigables y eficientes. Uno de ellos destaca el uso persulfatos inorgánicos en una sola etapa de proceso, sin pretratamiento. Así, los NCCs son extraídos directamente sin la remoción previa de la lignina y de la hemicelulosa. La ventaja es el menor consumo de agua, solventes y energía. Por otro lado, la comercialización de la pulpa de açaí, desde la Amazonia ha crecido a un ritmo acelerado en el mercado interno y externo, lo cual se debe a las propiedades antioxidantes, energéticas y nutricionales de la fruta. Consecuentemente, la generación de la biomasa residual se ha extrapolado, y las políticas sobre aprovechamiento son todavía modestas, resultando en disposición y descartes aleatorios de los residuos procesados y en problemas ambientales. Este artículo presenta una revisión sobre los desarrollos en extracción de NCCs de la biomasa lignocelulosica por el método de oxidación con Persultafo de Amonio, destacándose la utilización de la biomasa del açaí.

Conceptual study of direct flame furnaces installed in a gas plant located in Sabana de Torres

Resumen En este estudio técnico se llevó a cabo un análisis operativo a dos hornos de calentamiento de llama directa donde se identificaron posibles factores que impactan su eficiencia y, con base en la literatura asociada a esta tecnología, se plantearon alternativas que podrían mejorar su desempeño disminuyendo el consumo de gas combustible. Se realizó una compilación y depuración de información operativa y en paralelo se llevó a cabo una contextualización bibliográfica basada en artículos relacionados. Posteriormente, se identificaron tres factores que impactan sobre la eficiencia del proceso: el desgaste del aislamiento térmico y/o las paredes del equipo, la temperatura y el flujo de la corriente de aire alimentada al sistema. Teniendo en cuenta lo anterior, se establecieron como opciones técnicas de mejora: intervenir el aislamiento térmico; realizar adecuaciones que permitieran ajustar el flujo de aire alimentado e instalar un sistema de calentamiento del aire. Posteriormente, se elaboró un modelo con las condiciones del proceso haciendo uso del software de simulación Aspen HYSYS® que permitió analizar el impacto de las alternativas sobre el sistema para así obtener evidencia de la repercusión de cada alternativa sobre el proceso. Para la primera alternativa se estima un ahorro entre 27 103,44 USD y 51 309,07 USD por año, para la segunda entre 56 856,52 y 73 049,23 USD por año y para la tercera entre 20 899,59 USD y 71 064,14 USD por año.

Abstract This technical study consists of an operational analysis of two direct fired heaters in order to identify possible factors impacting their efficiency. Furthermore, possible improvements were raised based on articles and academic information related to these machines in order to increase their efficiency and decrease their gas consumption. Two sources of information were used: the academic one and the data provided by the company. Then, they were filtered to choose the most important of them and raise the alternatives. Three factors that impact the efficiency were identified; wear of the thermal isolation and/or their walls, the temperature and the flux of the air that is used in the system. Based on the filtered information, three alternatives were raised: check and fix the thermal isolation, adjust the air flux and install a pre-heating system to increase the temperature of the air. Subsequently, a simulation of the process was made on Aspen HYSYS ® to analyze the impact of the alternatives on the efficiency. Finally, evidence of the impact on gas consumption was obtained. The first alternative could save between $27,103.44/y and $ 51,309.07/y, the second between $ 56,856.52 and $ 73,049.23/y and the third one between $20,899.59/y and $71,064.14/y.

Resumo Este estudo técnico foi feito através de uma análise operacional de dois aquecedores de queima direta, a fim de identificar possíveis fatores que impactam sua eficiência. Além disso, possíveis melhorias foram levantadas com base em artigos e informações acadêmicas relacionadas a estas máquinas, de modo a aumentar sua eficiência e diminuir seu consumo de gás. Foram utilizadas duas fontes de informação: a acadêmica e os dados fornecidos pela empresa. Em seguida, as mais importantes foram selecionadas para suscitar alternativas. Três fatores que impactam a eficiência foram identificados: o desgaste do isolamento térmico e/ou de suas paredes, a temperatura e o fluxo de ar que é utilizado no sistema. Com base nas informações selecionadas, três alternativas foram apontadas: verificar e corrigir o isolamento térmico, ajustar o fluxo de ar e instalar um sistema de pré-aquecimento para aumentar a temperatura do ar. Posteriormente, uma simulação do processo foi feita no Aspen HYSYS ® para analisar o impacto das alternativas sobre a eficiência. Finalmente, foram obtidas evidências do impacto sobre o consumo de gás. A primeira alternativa poderia economizar entre $ 27 103,44/ano e $ 51 309,07/ano, a segunda entre $ 56 856,52 e $ 73 049,23/ano e a terceira entre $20 899,59/ano e $ 71 064,14/ano.

Development and evaluation of SPMEGC- MS method for the analysis of volatile organic compounds in cocoa liquor from Nariño-Colombia

Resumen En la presente investigación se determinaron las condiciones óptimas de tiempo, temperatura y tipo de fibra para la extracción por el método HS-SPME de compuestos orgánicos volátiles (COV´s) presentes en licor de cacao, mediante la aplicación de un diseño experimental factorial usando la metodología de superficie de respuesta. Las condiciones óptimas determinadas para extraer un mayor número de COV´s mediante el análisis multivariable fueron: 50 min, 60 °C y el tipo de fibra DVB/CAR-PDMS. La precisión del método fue adecuada, con valores de coeficiente de variación (% CV) para la repetibilidad de 0,59 a 11,39 % y 4,29 a 12,93 % de reproducibilidad. El desarrollo del método se realizó empleando una muestra de licor de cacao CCN51 como referencia, producido por la asociación Cortepaz en el municipio de Tumaco en el Departamento de Nariño-Colombia, según las condiciones de fermentación, secado y tostado tradicionales de la región. Utilizando las condiciones óptimas de extracción, se identificaron 39 COV´s mayoritarios mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC-MS). Los resultados determinaron que el licor de cacao presentó principalmente compuestos tipo aldehído, cetona, alcohol, pirazina, éster, terpeno, ácido y lactona, de los cuales los mayoritarios fueron el ácido acético, 2-propanol y 3-etil-2,5-dimetil-pirazina, con porcentajes (%) relativos de área del 46,16; 8,96 y 4,64 respectivamente.

Abstract In this research, the optimal conditions of time, temperature and fiber type were determined for the HS- SPME extraction method of volatile organic compounds (VOCs) presents in cocoa liquor, for this purpose, a factorial experimental design using the response surface methodology was applied. The optimal conditions determined in order to extract a greater number of VOCs through multivariable analysis were 50 min, 60 °C and the DVB/CAR-PDMS fiber. The precision of the method was adequate with a variation coefficient values (% CV) in terms of repeatability of 0.59 to 11.39 % and 4.29 to 12.93 % in reproducibility terms. The method development was carried out using a sample of cocoa liquor from CCN51 variety as reference, produced by the Cortepaz association in the municipality of Tumaco in Nariño-Colombia, according to the traditional fermentation, drying and roasting conditions implemented in the region. Using the optimal extraction conditions, 39 major VOCs were identified by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC- MS). The results determined that cocoa liquor mainly presented aldehyde, ketone, alcohol, pyrazine, ester, terpene, acid and lactone compounds, of which acetic acid, 2-propanol and 3-ethyl-2.5-dimethyl- pyrazine were found to the majority with a relative area percentages (%) of 46.16; 8.96 and 4.64 respectively.

Resumo Na presente investigação, foram determinadas as condições ótimas de tempo, temperatura e tipo de fibra para a extração pelo método HS-SPME de compostos orgânicos voláteis (COV´s) presentes no licor de cacau, por meio da aplicação de um planejamento experimental fatorial utilizando a superfície de resposta metodologia. As condições ótimas determinadas para extrair um maior número de VOCs através da análise multivariada foram: 50 min, 60 °C e o tipo de fibra DVB/CAR-PDMS. A precisão do método foi adequada, com valores de coeficiente de variação (% CV) para repetibilidade de 0,59 a 11,39 % e 4,29 a 12,93 % de reprodutibilidade. O desenvolvimento do método foi realizado usando como referência uma amostra de licor de cacau CCN51, produzido pela associação Cortepaz no município de Tumaco no departamento de Nariño-Colombia, de acordo com as condições tradicionais de fermentação, secagem e torrefação da região. Usando as condições ótimas de extração, 39 COV´s principais foram identificados por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa (GC-MS). Os resultados determinaram que o licor de cacau apresentou principalmente compostos como aldeído, cetona, álcool, pirazina, éster, terpeno, ácido e lactona, sendo a maioria ácido acético, 2-propanol e 3-etil-2,5-dimetil- pirazina, com uma porcentagens (%) de área relativa de 46,16; 8,96 e 4,64 respectivamente.

Kinetics of diesel adsorption by fiber in coconut nature bioadsorbents (cocus nucifera)

Resumo Bioadsorventes lignocelulósicos têm sido empregados em processos de adsorção, sendo ambientalmente corretos e economicamente viáveis. Neste trabalho, seguindo um planejamento experimental 23 com um ponto central, avaliou-se a eficiência das fibras de mesocarpo do coco verde (Cocus nucifera L.), como bioadsorventes de diésel. Buscou-se determinar a concentração de fibras, granulometria do adsorvente e tempo de contato que proporcionariam uma maior sorção. Os resultados dos testes cinéticos foram ajustados pelos modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem, difusão intraparticular e Elovich, visando à adequação do melhor modelo ao mecanismo de adsorção. Notou-se uma maior sorção para granulometria de 125-250 µm, 45 min e 200 mg de fibras, alcançando a sorção de 0,67 g de óleo por grama de fibra. Com essa eficiência, para níveis médios de contaminação, 1 kg de fibras pode ser utilizado para tratamento de até 10 m3 de efluentes. Os resultados cinéticos ajustaram-se melhor ao modelo de pseudo-segunda ordem. A energia de ativação foi de 210,13 J/mol com constante de Arrhenius equivalente a 60,47, revelando que adsorção ocorreu por fisissorção, através da difusão superficial do adsorvato no adsorvente.

Resumen Los bioadsorbentes lignocelulósicos son comúnmente utilizados en los procesos de adsorción debido a sus características de no deteriorar el medio ambiente y ser económicamente rentables. En este trabajo fue realizado un diseño experimental 23 con un punto central para evaluar la eficiencia de las fibras del mesocarpio de coco verde (Cocus nucifera L.), como bioadsorbente para el diésel. El objetivo fue determinar la concentración de fibras, la granulometría del adsorbente y el tiempo de contacto que proporcionaran una mayor sorción. Los resultados de los ensayos cinéticos se ajustaron a través de los modelos de pseudo primera orden, pseudo segunda orden, difusión interpartícula y Elovich. Se observó una mayor sorción para la granulometría de 125-250 µm, 45 min y 200 mg de fibras, alcanzando la sorción de 0,67 g de diésel por gramo de fibra. Con esta eficacia, para niveles medios de contaminación, se puede utilizar 1 kg de fibras para tratar hasta 10 m3 de efluente. Además, el modelo de pseudo segunda orden presentó los mejores ajustes a los datos experimentales. La energía de activación fue de 210,13 J/mol con una constante de Arrhenius equivalente a 60,47, mostrando que la adsorción se produjo por fisisorción, a través de la difusión superficial del adsorbato en el adsorbente.

Abstract Lignocellulosic bioadsorbents are commonly used in adsorption processes due to their characteristics of being environmentally friendly and economically profitable. In this work, an experimental design of 23 with a central point was applied to evaluated the efficiency of coconut mesocarp fibers (Cocus nucifera L.) as bioadsorbent for diesel. Thus, this research aims to determine the effect of the coconut mesocarp in the bioabsorption of diesel as a function of the concentration of fibers, granulometry and time of exposition. Kinetics results were fitted using the models of pseudo-first-order, pseudo-second-order, intraparticle diffusion and Elovich. The highest sorption was observed for 125-250 µm granulometry, 45 min and 200 mg of fiber, which reached of 0.67 g of oil per gram of fiber. With this efficiency, for average contamination levels, 1 kg of fibers can be used to treat up to 10 m3 of effluent. A model of pseudo-second presents the best fitted results. The activation energy was 210.13 J/mol with an Arrhenius constant equivalent to 60.47, revealing that the adsorption occurred by physisorption, through the surface diffusion of the adsorbate on the adsorbent.

Evaluative analysis of reaction mechanisms to model the combustion of biomass derived gases

Resumen Parte fundamental en la simulación de procesos de combustión es modelar con la mayor exactitud posible la cinética química que tiene lugar en el fenómeno. Por otro lado, en simulaciones complejas de combustión que involucran la dinámica de fluidos computacional (CFD) del sistema, el recurso computacional es un factor crítico para tener en cuenta. Con base en lo anterior, en este estudio se evalúa el desempeño de cuatro mecanismos de reacción semidetallados (DRM22, C1-C4 de Heghes, GRI 3.0 y Konnov), para modelar la cinética de combustión de gases de síntesis derivados de biomasa en simulaciones CFD (motores, turbinas, quemadores, entre otros). La metodología consiste en la realización de pruebas computacionales para obtener resultados relacionados con la variable retraso al encendido. Dichas simulaciones se llevaron a cabo en un reactor a presión constante variando diferentes parámetros de la combustión. Los resultados obtenidos con los mecanismos semidetallados se compararon con los obtenidos con un mecanismo detallado (Westbrook), por medio del cálculo de errores. Se encontró que la aplicabilidad de cada modelo cinético depende de las variables del proceso analizadas, donde la calidad de sus predicciones siempre es inversamente proporcional al contenido de hidrógeno en el combustible. Cabe resaltar que el mecanismo GRI 3.0 presentó el mejor desempeño global.

Abstract A fundamental part in the simulation of combustion processes is to model as accurately as possible the chemical kinetics that take place in the phenomenon. On the other hand, in complex combustion simulations that involve the computational fluid dynamics (CFD) of the system, the computational resource is a critical factor to consider. Based on the above, this study evaluates the performance of four semi-detailed reaction mechanisms (DRM22, C1-C4 from Heghes, GRI 3.0 y Konnov), to model the combustion kinetics of biomass derived syngas in CFD simulations (engines, turbines, burners, among others). The methodology consisted of computational tests to obtain results related to ignition delay. These simulations were carried out in a constant pressure reactor varying different combustion parameters. The results obtained with the semi-detailed mechanisms were compared with those achieved using a detailed mechanism (Westbrook), through the calculation of errors. It was found that the applicability of each kinetic model depends on the process variables analyzed, where the quality of their predictions is always inversely proportional to the hydrogen content in the fuel. It should be noted that the GRI 3.0 mechanism presented the best overall performance.

Resumo Parte fundamental na simulação de processos de combustão é modelar com a maior precisão possível a cinética química que ocorre no fenômeno. Por outro lado, em simulações de combustão complexas que envolvem a dinâmica de fluidos computacional (CFD) do sistema, o recurso computacional é um fator crítico a ser levado em consideração. Com base no exposto, este estudo avalia o desempenho de quatro mecanismos de reação semi-detalhados (DRM22, C1-C4 de Heghes, GRI 3.0 e Konnov), para modelar a cinética de combustão de gases de síntese derivados de biomassa em simulações de CFD. (Motores, turbinas, queimadores, entre outros). A metodologia consiste na realização de testes computacionais para obtenção de resultados relativos à variável de atraso na partida. As ditas simulações foram realizadas em um reator de pressão constante variando diferentes parâmetros de combustão. Os resultados obtidos com os mecanismos semi-detalhados foram comparados com os obtidos com um mecanismo detalhado (Westbrook), calculando os erros. Constatou-se que a aplicabilidade de cada modelo cinético depende das variáveis do processo analisadas, onde a qualidade dos seus as previsões são sempre inversamente proporcionais ao teor de hidrogênio no combustível. Vale ressaltar que o mecanismo GRI 3.0 apresentou o melhor desempenho geral.