Estrutura moderna

Linhas de Pesquisa

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          O PPGEQ/UERJ, em nível de mestrado e doutorado, tem como área de concentração: Processos Químicos, Petróleo e Meio Ambiente. Nesse contexto, esta área engloba uma série de projetos de pesquisa associados ao desenvolvimento de processos químicos, com especial destaque para aqueles pertinentes à cadeia produtiva do setor petróleo e gás, sempre conjugados aos aspectos relativos à questão ambiental. Há na proposta da área de concentração uma questão a destacar: ela permite a inserção de diferentes correntes do conhecimento científico, sem restringir as relações com as áreas que lhe são afins, oferecendo a elas, ao mesmo tempo, suas teorias e práticas. 

A proposta da área de concentração é uma síntese integradora das diversas direções de atuação do PPGEQ/UERJ em função dos projetos de pesquisa que vêm sendo desenvolvidos. 

 

01

Processos Catalíticos

Esta linha de pesquisa aborda os desafios técnico-científicos associados ao desenvolvimento de catalisadores e sua aplicação aos diferentes segmentos da indústria. Além disto, dadas as crescentes preocupações com a questão ambiental, o emprego de catalisadores como alternativa para o controle de emissões gasosas e para o desenvolvimento de processos que gerem menos resíduos tóxicos tem crescido de modo significativo. Dentro deste panorama, a linha congrega projetos de pesquisa voltados para os aspectos fundamentais da catálise, para o desenvolvimento, a caracterização e a avaliação de catalisadores e processos catalíticos, além de outros relacionados ao emprego de catalisadores na solução de problemas ambientais. Em linhas gerais, os projetos desenvolvidos atualmente envolvem estudos de catalisadores à base de zeólitas, metais e óxidos, mássicos ou suportados, aplicados a processos relacionados a setores industriais diversos (petróleo, petroquímica, química fina e biocombustíveis) e à valorização de derivados de biomassa. Além disso, no âmbito da catálise ambiental, o grupo desenvolve pesquisas com ênfase em fotocatálise e no controle de emissões gasosas veiculares.

Projetos:

  • Catálise ambiental e suas aplicações

  • Desenvolvimento e caracterização de catalisadores e outros materiais

  • Processos catalíticos na indústria química

  • Processos catalíticos relacionados à valorização de biomassa

Infraestrutura: A linha de pesquisa possui um grupo de três laboratórios associados, com área total de 150 m2:

 

Todos os laboratórios são dotados de uma infraestrutura básica que contempla itens convencionais necessários para pesquisas na área de Catálise, tais como: balanças analíticas, estufas e muflas, vidrarias, capelas com exaustão de gases, evaporadores rotativos, sistemas de vácuo nas capelas e bancadas, sistemas de purificação de água, banhos ultrassônicos, centrífugas, medidores de pH, sistemas de agitação com controle de temperatura e rotação, freezers, geladeiras, fornos para calcinação sob atmosfera e temperatura controladas e banhos termostáticos.

Além dos instrumentos básicos, os laboratórios dispõem de equipamentos e instrumental específico para a síntese, caracterização e avaliação de catalisadores em processos relacionados a setores industriais diversos (petróleo, petroquímica, química fina e biocombustíveis), à valorização de derivados de biomassa, bem como no âmbito da catálise ambiental (fotocatálise e controle de emissões gasosas veiculares), como listado a seguir.

  • Sistema automatizado para a síntese de materiais com controle simultâneo de pH e de vazão de reagentes líquidos;

  • Espectrômetro de fluorescência de raios-X (Rigaku, modelo Supermini);

  • Difratômetro de raios X (Rigaku, modelo Miniflex II);

  • Analisador termogravimétrico (TGA), diferencial de temperatura (DTA) e calorímetro diferencial de varredura (DSC) (TA Instruments);

  • Analisador de área superficial e porosidade por fisissorção de N2 (ASAP 2020, Micromeritics);

  • Analisador de propriedades superficiais por quimissorção (ASAP 2020C, Micromeritics);

  • Espectrômetro de absorção molecular no infravermelho (FTIR), Perkin Elmer, modelo Spectrum 100, com câmara de reação para medidas por reflectância difusa (DRIFTS);

  • Espectrômetro de absorção molecular no infravermelho (NIR-MIR-FT), Perkin Elmer, modelo Frontier, com acessório para medidas por reflectância total atenuada (ATR);

  • Unidades multipropósito para caracterização de catalisadores por TPR/TPO/TPD automatizadas, Autochem II, Micromeritics, sendo uma delas acoplada a espectrômetro de massas;

  • Cromatógrafo capilar a gás FID, Varian, modelo CP 3800;

  • Cromatógrafo capilar a gás com injetor automático e FID, Agilent modelo 7890;

  • Sistemas para testes catalíticos em microrreator de leito fixo, a pressão atmosférica, acoplados a cromatógrafo a gás (Varian CP 3800, Varian CP 3900, Agilent 6890);

  • Sistema para testes catalíticos a alta pressão em reator de leito fixo automatizado (PID Eng&Tech) acoplado a cromatógrafo a gás Agilent, Micro GC;

  • Sistema de reação química assistida por micro-ondas (CEM Instruments);

  • Reatores em aço inoxidável para testes catalíticos em batelada, com pressão, temperatura e velocidade de agitação controladas, com volumes de 50 ml e 250 mL (PARR Instruments, modelo 4843);

 

02

Bioprocessos e Tecnologia Ambiental

A linha de pesquisa de Bioprocessos e Tecnologia Química tem como objetivo desenvolver processos e novas tecnologias para a indústria de processos, explorando os fundamentos dos fenômenos do ponto de vista biotecnológico e químico. A linha contempla a melhoria da qualidade e produtividade de bioprodutos, através dos conhecimentos teórico-práticos dos processos fermentativos, da tecnologia enzimática, das técnicas de separação, extração e purificação de biomoléculas, assim como o domínio das técnicas de instrumentação analítica e estatística aplicadas a problemas da indústria química e áreas afins.

 

Projetos:

  • Análise digital e hiperespectral de imagem

  • Aplicações da quimiometria em química e engenharia química

  • Biodeterioração do patrimônio cultural

  • Catálise enzimática e processos fermentativos

  • Desenvolvimento e aplicação de métodos analíticos

  • Instrumentação analítica

  • Qualificação de equipamentos e validação de processos

  • Remoção de substâncias tóxicas por biossorventes e adsorventes inorgânicos

Infraestrutura: Esta linha de pesquisa envolve seis laboratórios associados, sendo três ligados às pesquisas em Bioprocessos e três às pesquisas em Tecnologia Química. Os laboratórios de Bioprocessos totalizam uma área de 170 m2:

  • Laboratório de Bioprocessos

  • Laboratório de Tecnologia Enzimática (LTE)

  • Laboratório de Microbiologia e Química Ambiental

 

Estes laboratórios possuem infraestrutura que permite a realização de diversos trabalhos, tais como processos fermentativos, tecnologias não convencionais para tratamento de efluentes, biorremediação, biodegradação, biodeterioração, microbiologia ambiental, síntese de biocombustíveis e biolubrificantes, síntese enzimática de poliésteres, despolimerização enzimática entre outros processos empregando biocatalisadores.

 

Além da infraestrutura básica, os laboratórios dispõem dos seguintes equipamentos e instrumentos analíticos:

  • Microscópios óticos com aumento de 1000 x (Ética)

  • Microscópio de fluorescência (Zeiss, modelo Axioskop)

  • Capelas de fluxo laminar

  • Estufa de incubação para determinação de DBO

  • Estufa de incubação para micro-organismos com temperatura de até 40 °C (Nova Ética)

  • Mesas rotatórias (shakers) com agitação orbital e controle de temperatura (Tecnal, modelo TE 420)

  • Autoclave vertical

  • Autoclaves

  • Analisador de Carbono Orgânico Total (TOC) (Shimadzu, modelo TOC-VCPN)

  • Fermentador de bancada Biostat Aplus (Sartorius)

  • Incubadora de BOD com fotoperíodo (Nova Ética)

  • Estufas incubadoras

  • Medidor de oxigênio dissolvido (HACH);

  • Microdestilador de álcool (Tecnal)

  • Reator de ozonização em escala de bancada

  • Contadores de colônias

  • Fermentador de bancada

  • Microdestilador de álcool

  • Medidor de oxigênio dissolvido

  • Contadores de colônias

  • Tituladores automáticos (Mettler-Toledo, modelo T50), com amostrador automático

  • Titulador automático (Mettler-Toledo, modelo L 25)

  • Reatores de bancada em aço inoxidável, com controle de temperatura e pressão, volumes de 150 mL e 50 mL (Parr Instuments, modelo 4843)

  • Cromatógrafos a gás Varian CP 3800 e CP 3380, com amostrador automático

  • Sistema de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), marca Waters, com detector UV-Vis e detector de Índice de refração

  • Sistema reacional de bancada EasyMaxTM102 Basic System da Mettler Toledo, com reatores batelada de volumes de 10 mL, 50 mL, 100 mL

  • Sistema reacional contínuo, com reatores de volume ajustável do sistema Asia da Syrris

  • Reator de DQO, marca Hach

  • Espectrofotômetros de absorção molecular no UV-VIS, marca Hach, modelo DR/4000

 

Em relação às atividades de pesquisa em Tecnologia Química, há três laboratórios que totalizam uma área de 90 m2:

 

Além dos instrumentos básicos, a infraestrutura analítica disponível nestes laboratórios é detalhada a seguir.

  • Espectrofotômetro de absorção molecular no UV/Vis (Agilent, modelo Cary 60)

  • Espectrômetro de absorção atômica com atomização por chama (FAAS) (Perkin Elmer AAnalyst 300)

  • Espectrômetros de absorção atômica com atomização por chama (FAAS) (Thermo Scientific iCE 3300) com sistema de geração de hidretos (HG-AAS) e vapor frio para determinação de mercúrio (CV-AAS) ambos em batelada

  • Espectrômetro de emissão por plasma indutivamente acoplado (ICP-OES) simultâneo com observação radial ou axial (ThermoScientific  modelo iCAP6000)

  • Sistema de aquecimento elétrico para digestão de amostras em vaso fechado (Tecnal)

  • Forno de micro-ondas para digestão de amostras (DGT 100 Plus, Provecto Analítica)

  • Forno de micro-ondas para digestão de amostras (MicrowavePro, Anton Paar)

  • Sistema eletroforese capilar com detector UV/Vis (Lumex, model Capel 105)

  • Sistema de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), Agilent modelo 1210, com detecção por rede de díodo (DAD) e fluorescência (FLD)

  • Espectrofotômetros de fluorescência molecular (Lumex, modelo Panorama)

  • Titulador potenciométrico automático para reações ácido-base, em meio aquoso e não aquoso, para reações de oxi-redução e com acoplamento de um módulo de titulação amperométrica com eletrodos polarizados (Mettler Toledo)

  • Densímetro digital com módulo para medida do índice de refração (RX 40) com temperatura controlada (Mettler-Toledo, modelo DM40)

  • Espectrofotômetro de infravermelho próximo, dispersivo, para análises de líquidos e sólidos (Femto, modelo NIR 900)

  • Espectrofotômetro de infravermelho médio e próximo (FT-NIR/MIR) Perkin Elmer, modelo Frontier com um acessório de reflectância total atenuada (ATR) e outro acessório para medidas de transflectância

  • Espectrômetro Raman com microscópio ótico equipado com fibra ótica com linha de excitação de 789 nm (Ocean Optics).

 

03

Fundamentos de Engenharia Química e Engenharia de Processos 

Esta linha de pesquisa aborda os desafios científicos e tecnológicos associados ao projeto, operação e análise de processos químicos, incluindo também os aspectos de gestão no âmbito da segurança, meio-ambiente e responsabilidade social na indústria química. Este escopo congrega projetos de pesquisa em fundamentos da engenharia química, análise, síntese e otimização de processos e gestão corporativa. As atividades de pesquisa desenvolvidas nesta linha envolvem a modelagem, simulação e otimização de processos químicos, em especial processos da indústria de petróleo e gás; o desenvolvimento de modelos termodinâmicos para a previsão do comportamento de misturas complexas; a caracterização de frações de petróleo; a investigação de fenômenos interfaciais e o estudo de sistemas coloidais de interesse para a indústria; a investigação de técnicas de estimação de parâmetros e o aprimoramento das metodologias de gestão nas indústrias químicas.

 

Projetos:

  • Caracterização físico-química de petróleo e combustíveis

  • Desenvolvimento de produtos e processos na indústria química

  • Fenômenos interfaciais

  • Gestão na indústria química

  • Modelagem, simulação e otimização de processos e equipamentos na indústria química

  • Termodinâmica molecular e aplicada

Infraestrutura: A infraestrutura desta linha de pesquisa é formada por três laboratórios, cuja área total é de 90 m2 que, além da estrutura básica de equipamentos, possuem instrumental adequado aos estudos realizados, conforme descrito a seguir.

 

Laboratório de Fenômenos Interfaciais e Termodinâmica (LaFIT)

  • Tensiômetro/goniômetro OCA 15E (Dataphysics), que determina tensão superficial, interfacial, reologia interfacial e ângulo de contato

  • Medidor de distribuição de tamanho de partículas e potencial zeta modelo SZ-100Z, da marca Horiba

  • Agitador Turrax, para preparo de emulsões

  • Viscosímetro rotacional MVD8, para determinação da reologia de misturas viscosas

  •  Ultra purificador de água Sartorius modelo Arium mini plus- ref. H2O-MA-UV-T

  • Estufa de esterilização e secagem digital Bio SED, 30 L

 

Laboratório de Engenharia e Tecnologia de Petróleo e Petroquímica (LETPP)

  • Unidade de bancada para estudos de adsorção/dessorção

  • Espectrômetro de fluorescência de raios X (Shimadzu)

  • Cromatógrafos a gás (Agilent modelo 6890)

  • Analisadores de enxofre e nitrogênio (ANTEK)

  • Cromatógrafo a gás acoplado a espectrômetro de massas (Agilent)

  • Analisador termogravimétrico (TGA), diferencial de temperatura (DTA) e calorímetro diferencial de varredura (DSC)

  • Sistema de determinação de viscosidade Rheotech

  • Espectrofotômetro de absorção molecular no UV/Vis

 

Laboratório de Termodinâmica Molecular e Aplicada (LaTeMA)

  • Aparatos para determinação de equilíbrio líquido-líquido (método do ponto de névoa e método analítico) e líquido-vapor (ebuliômetro de Othmer) em pressão atmosférica e previsão para medição de propriedades em alta pressão

  • Sistema para determinação de pressão de vapor Reid, método ASTM D 323

  • Destilador automático seguindo a norma ASTM D 86 (Tanaka Scientific LTDA, modelo AD-6)

  • Medidor de densidade e velocidade do som (Anton Paar modelo DSA 5000)

  • Refratômetro automático (Rudolph Research Analytical modelo J357)

  • Viscosímetro de queda de bola (todos com controle de temperatura por Peltier) (Anton Paar modelo AMVn)

  • Calorímetro para determinação de capacidade calorífica, entalpia de mistura e determinação de curvas de calorimetria diferencial de varredura (Thermal Hazard Technology modelo Micro Reaction Calorimeter)

  • Titulador automático Karl-Fisher (Mettler-Toledo modelo C20)

  • Microscópio Nikon E200 para medidas por microscopia ótica com acesso de luz polarizada (Nikon modelo E200-eclipse)

  • Condutivímetros CON500 (determinações em diferentes temperaturas) ION; modelo CON500)

  • Cromatógrafo a gás (DPS Instruments, Inc. modelo Series 600 Hydrocarbon Gases GC Analyzer)

 

04

Novos Materiais

Esta linha de pesquisa oferece aos profissionais de diversas áreas a oportunidade para a sua capacitação em modernas técnicas de desenvolvimento e caracterização de materiais e processos voltados a atender as demandas e solucionar problemas relacionados às indústrias químicas, farmacêuticas, de materiais da área biomédica e da sociedade em geral. Para isto, esta linha de pesquisa abrange as áreas de corrosão, nanotecnologia, revestimentos, adsorventes, compósitos e biocompósitos poliméricos, sempre considerando as questões ambientais e com foco inovador. 

 

Projetos:

  • Estudos de corrosão e seu controle

  • Estudos de inibidores de corrosão ambientalmente não agressivos

  • Produção e caracterização revestimentos funcionais

  • Síntese e caracterização de materiais nanoestruturados

  • Síntese e caracterização de novos materiais para processos de separação

  • Tecnologia de polímeros

Infraestrutura: Esta linha de pesquisas conta com dois laboratórios, cuja área total equivale a 112 m2, conforme descrito a seguir:

  • Laboratório de Eletroquímica e Corrosão (LEC) (dividido em sala de preparação de amostras - via úmida e sala de instrumentos)

  • Laboratório de Materiais para Engenharia Química (LabMEQ)

 

O Laboratório de Eletroquímica e Corrosão (LEC) possui infraestrutura própria ao desenvolvimento dos estudos realizados pelos pesquisadores dessa linha de pesquisas como relacionado a seguir, além do aparato analítico básico, já descrito.

  • Politrizes (3)

  • Condutivímetros (Analyser, Metler e Analion)

  • Lupa (Olympus) com aquisição automática de imagem

  • Espectrofotômetro UV/visível Camspec M501(1)

  • Fontes de corrente (Dayer) (2)

  • Potenciostatos/galvanostatos PT05 (3)

  • Potenciostato/galvanostato Autolab (três Autolab 302N e um Autolab 128)

  • Microbalança de cristal de quartzo (1)

  • Unidades de disco rotatório

  • Titulador automático Karl Fisher Metler 53D (1)

  • Sistema dip coating (1)

 

O Laboratório de Materiais para Engenharia Química (LabMEQ) conta com os seguintes equipamentos:

- Sistemas para o controle de pH e vazão de reagentes líquidos

- Banho termostático

- Bombas de vácuo

- Aerógrafo de pressão constante (20 psi, modelo Vonder)

- Unidade de avaliação de desempenho catalítico conectada a cromatógrafo a gás

- Unidade para a permeação de gases conectada a cromatógrafo a gás.

 

Além desses laboratórios, a Linha de Pesquisa do Novos Materiais conta com dois laboratórios que são compartilhados com o Programa de Pós-graduação em Química do IQ/UERJ.

Laboratório de Processamento de Polímeros (40 m2)

  • Reômetro de torque Haake Polylab OS-System – com câmara de mistura Rheomix 600 e extrusora dupla rosca corrotacional interpenetrante PTW 16/25

  • Injetora AXPlastico

  • Máquina de ensaios universais EMIC, modelo DL 2000

  • Estufa para acondicionamento – ensaio de biodegradação

 

Laboratório de Reologia (15 m2)

  • Reômetro rotacional Anton Paar

  • Reômetro MDPT