Resumo em Português:

Resumo A drenagem ácida mineral (DAM) é um dos mais graves impactos ambientais da mineração. Cursos de água impactados pela DAM são avaliados como impróprios acarretando graves impactos ambientais e problemas socioeconômicos severos. Este estudo visa identificar o potencial de um resíduo, casca de camarão, como fonte de quitina e alcalinidade para remediação de águas contaminadas por DAM visando seu posterior reuso para fins secundários não potáveis. Foram efetuados ensaios com a casca de camarão, diferenciando entre corpo (CR) e cabeça (CB), e quitina comercial (QT, 70% de pureza), para o tratamento de amostras de água superficiais e subterrâneas impactadas da Região Carbonífera Catarinense/SC (Brasil). Realizaram-se ensaios em duplicata e em regime de batelada variando o teor de substrato, tempo de contato e velocidade de agitação. Conseguiu-se a remoção quase total de Fe (>92%) e Al (>99%) e uma remoção de Mn entre 40-60%. CR apresentou os melhores resultados após 48h de tratamento com 200 rpm e 10 gL–1de substrato. O aumento no pH foi mais significativo nas amostras contendo CR, passando o pH de ~3 para ~7. Os resultados indicaram o potencial da utilização direta da casca de camarão para o tratamento de efluentes para reuso secundário não potável.

Resumo em Inglês:

Abstract The mineral acid mine drainage (AMD) is one of the most serious environmental impacts of mining. Watercourses impacted by DAM are assessed as unfit, causing serious environmental consequences and severe socioeconomic problems. The main objective of the present study is to evaluate the potential of a residue, shrimp-shell, as source of chitin and alkalinity for remediation of mine-impacted water (MIW), seeking their subsequent reuse for secondary non-potable reuse. Comparative tests with the shrimp-shells were performed, differentiating between body (CR) and head (CB), and commercial chitin (QT 70% purity), with samples of surface water and groundwater from the impacted “Região Carbonífera Catarinense” (Brazil). Assays were performed in batch-microcosms with different concentrations of substrate, contact time and stirring speed. Metals were almost removed [Fe (> 92%), Al (> 99%), and Mn (40-60%)]. CR showed the best results after 48 hours of treatment with 200 rpm and 10 g L–1 of substrate. The higher increase in pH was in the samples with CR, from ~ 3 to ~ 7. The results indicated the potential of direct use of shrimp shells to treat effluents for secondary non-potable reuse.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho apresenta um estudo comparativo dos comportamentos térmicos de três famílias de laminados de fibra de carbono/resina epóxi, submetidas a múltiplos ciclos térmicos, via análises termogravimétricas e dinâmico-mecânicas. Este estudo procura aliar a possibilidade de utilização de retalhos de pré-impregnados de fibra de carbono com resina epóxi - um material nobre na indústria aeronáutica, por meio da comparação do comportamento térmico de um laminado preparado com retalhos de pré-impregnados (laminado R), com outros dois laminados, sendo um manufaturado com prepreg comercial (laminado A) e um terceiro obtido por impregnação manual de reforço seco de fibra de carbono com resina epóxi (laminado B). Os laminados curados a 180 °C foram submetidos a múltiplos ciclos térmicos, totalizando 40, 100 e 300 h de exposição na temperatura máxima de 180 °C. As análises termogravimétricas mostram que os laminados submetidos às múltiplas ciclagens apresentam estabilidade térmica na temperatura de 180 °C, com perda de massa relativa à umidade absorvida pelos laminados. As análises dinâmico-mecânicas evidenciam que as múltiplas ciclagens térmicas afetam pouco ou até aumentam as temperaturas de transição vítrea dos sistemas de resinas epóxis estudados. A partir dos resultados obtidos pode-se afirmar que os laminados submetidos às múltiplas ciclagens térmicas apresentam estabilidade térmica suficiente para serem utilizados, por exemplo, em ferramentais de cura de componentes aeronáuticos.

Resumo em Inglês:

Abstract In this study, the thermal behavior of three families of carbon fiber/epoxy resin laminates, exposed to multiple thermal cycles, were evaluated. Thermogravimetric (TGA) and dynamic mechanical (DMA) analyses were used. This paper aims to consider the use of carbon fiber/epoxy prepreg scraps - a noble material in the aircraft industry, by comparing the thermal behavior of one laminate manufactured with prepreg scraps (laminate R), a laminate manufactured with commercial prepreg (Laminate A) and a third one produced with wet hand lay-up materials (Laminate B). The cured laminates were exposed to multiple thermal cycles: 40, 100 and 300 h of exposure at the maximum temperature of 180 °C. TGA results show that laminates exposed to the multiple thermal cycles present thermal stability at 180 °C, with relative mass loss due to humidity absorbed by the laminates. DMA curves show that the multiple thermal cycling has almost no effect on the thermal behavior and even raises the glass transition temperatures of the epoxy resin systems studied. With these results, it can be affirmed that the laminates submitted to multiple thermal cycling have thermal stability enough to be used on composite curing jigs.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho trata-se de um estudo experimental do comportamento de propriedades termomecânicas de um compósito ativo, obtido através da introdução de diferentes frações volumétricas de fios de uma liga NiTi com efeito de memoria de forma em uma matriz polimérica reforçada com fibras de carbono (CFRP). Para tal estudo, inicialmente fez-se uma análise do módulo elástico de um pré preg de CFRP aeronáutico com diferentes posições de ângulo de fibras de carbono, a fim de determinar a matriz mais adequada para a introdução de fios de NiTi para obter compósito ativo. Verificou-se que a matriz com fibras alinhadas a 15º apresenta-se como uma boa opção para a obtenção de compósitos ativos, sendo utilizada para a fabricação de amostras de CFRP/NiTi. As amostras tiveram seu potencial de ativação avaliado através da análise da variação do módulo de elasticidade com o aumento da temperatura usando a técnica de Análise Dinâmico-Mecânica (DMA). Através dos resultados obtidos, verificou-se a capacidade de ativação dos compósitos CFRP/NiTi, os quais apresentam variação positiva de módulo de elasticidade ao serem aquecidos acima da temperatura de transformação dos fios NiTi.

Resumo em Inglês:

Abstract This paper is in an experimental study of the thermomechanical properties behavior of an active composite obtained by introducing different volumetric fractions of NiTi shape memory alloy wires into a reinforced carbon fiber polymer (CFRP) matrix. For this study, an initial analysis of an aeronautic CFRP pre-preg with different angle positions of carbon fibers was performed verifying the elastic modulus in order to determinate the more adequate matrix for introducing NiTi SMA wires to obtain active composites. It was found that the CFRP aligned with the carbon fibers at 15º presents with a good choice for obtaining active composite, being used to manufacture CFRP/NiTi samples. The samples had their activation potential confirmed by the change in elastic modulus with increasing temperature using the Dynamic Mechanical Analysis (DMA) technique. By obtained results, we verified the activation ability of the CFRP/NiTi composite, which show positive variation of elastic modulus when heated above transformation temperatures of the NiTi wires.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho teve como objetivo determinar o efeito da inclusão de óleos essenciais (EOs) e do armazenamento na cor dos filmes de quitosana (CH) para os parâmetros de L*, a*, b* e ΔE. Os óleos essenciais de tomilho (TEO) e alecrim (REO) foram incluídos em concentrações de 0,5:1 e 1:1 p/p (EOs:CH), assim como suas combinações 50/50 (TEO:REO). Os filmes foram armazenados a temperaturas de 5 °C, 20 °C e, 33 °C e umidade relativa do ar de 60%, 75% e, 93% durante quatro semanas. Os parâmetros da cor foram determinados por refletância com componente especular incluído (RSIN) e por refletância com componente especular excluído (RSEX), usando seis padrões de fundos diferentes. A inclusão e o aumento da concentração de óleos essenciais, assim como o aumento do tempo, da temperatura e da umidade e o padrão de fundo alteraram os valores das variáveis resposta.

Resumo em Inglês:

Abstract The aim of this study was to determine the effect of the thyme and rosemary essential oils (EOs) inclusion and the storage on the chitosan (CH) films color for the parameters L*, a*, b* and ΔE. The thyme (TEO) and rosemary (REO) essential oils were included in 0,5:1 and 1:1 p/p (EOs:CH), as well as their combination 50/50 (TEO:REO). The films were stored at temperatures of 5 °C, 20 °C and 33 °C and relative humidity of 60%, 75% and 93% during four weeks. The colour parameters were determined by reflectance with included specular component (RSIN) and reflectance with excluded specular component (RSEX) using six different standard backdrops. Most of the results provides that the standard backdrops, the inclusion and the increasing concentration of the essential oils, as well as the time, temperature and humidity influenced the response of the variables.

Resumo em Português:

Resumo A adequada fotopolimerização das resinas compostas é fundamental para obtenção de uma boa dureza capaz de resistir aos esforços mastigatórios. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a influência das técnicas de fotopolimerização - Convencional (CONV), Soft-start (SS) e Pulso atrasado (PA) na microdureza Knoop de três resinas compostas. Para a confecção dos corpos-de-prova foram utilizadas as resinas compostas Filtek Z350 (3M ESPE), Empress Direct (IvoclarVivadent) e P90 (3M ESPE). Foram obtidos nove grupos experimentais em função da técnica de polimerização e resina composta. Vinte e quatro horas após a fotopolimerização foi realizado o teste de microdureza Knoop nas superfícies de base e topo de cada corpo-de-prova. Assim, os valores obtidos foram submetidos ao teste de Kruskall Wallis, seguido do teste de Dunn, p < 0,05. A eficácia da polimerização na superfície de topo das resinas compostas testadas não foi afetada pelos diferentes modos de polimerização. A resina composta Empress Direct apresentou os mais baixos valores de dureza para todos os modos de polimerização quando comparada às demais resinas compostas avaliadas.

Resumo em Inglês:

Abstract Proper curing of composites is critical to obtaining good toughness able to withstand masticatory forces. The objective of this study was to evaluate the influence of curing techniques - conventional (CONV), Soft -start (SS) and Pulse delayed (PA) in microhardness of three composites. To make up the body-of - evidence were used composites Filtek Z350 (3M ESPE), Empress Direct (IvoclarVivadent) and P90 (3M ESPE). Nine experimental groups were obtained according to the polymerization technique and composite resin. Twenty -four hours after curing was performed Knoop microhardness test surfaces of base and top of each body - of - evidence. Thus, the values ​​obtained were subjected to the Kruskal Wallis test followed by Dunn's test, p < 0.05. The effectiveness of the polymerization on the top surface of the composites tested was not affected by different modes of polymerization. The Empress Direct composite resin showed the lowest hardness values ​​for all modes of polymerization compared to other composites evaluated.

Resumo em Português:

Resumo A vulcanização é um importante fator que determina as propriedades mecânicas da borracha, mas a influência do método de vulcanização nas propriedades mecânicas do material, ainda é um assunto pouco explorado na literatura. Neste artigo, uma formulação à base de poli-cis-isopreno ou borracha natural (NR), denominada NR4010-A, foi vulcanizada em prensa e autoclave, com o objetivo de avaliar a influência do método de vulcanização na formação das ligações cruzadas e, consequentemente, nas propriedades mecânicas do material. Amostras do material vulcanizado, pelos dois métodos, foram caracterizadas por meio de análise reométrica, ensaio de inchamento e testes mecânicos, onde foi avaliada a resistência ao rasgo e à tração. Os resultados mostraram que para essa formulação, nas mesmas condições de temperatura, o método de vulcanização por autoclave se mostrou mais eficiente em relação às propriedades estudadas.

Resumo em Inglês:

Abstract Vulcanization is an important factor on rubber mechanical properties determination. The influence of vulcanization method on mechanical properties is still an ongoing issue. Thus, a composition based in natural rubber (NR), named NR4010-A, was vulcanized by autoclave and press, on purpose to evaluated the vulcanization method influence on crosslink formation and thereafter on the mechanical properties of this material. Samples of vulcanized material in both conditions were characterized through swelling, rheometer tests, tear strength, strain strength and hardness. The mechanical properties studied and crosslink density were increased when the material was vulcanized by autoclave. Therefore, autoclave vulcanization method showed be more effective than press at the same conditions of temperature.

Resumo em Português:

Resumo A reciclagem mecânica é uma das possibilidades existentes para revalorização dos resíduos plásticos. Neste trabalho, foram acompanhadas as atividades de uma indústria, localizada em Teresina-PI, que realiza a reciclagem mecânica de polietileno (PEBD e PEAD) para a produção de sacolas. A qualidade da matéria-prima pós-uso influencia a qualidade do produto final e determina etapas adicionais em relação ao processamento da resina virgem, como lavagem, secagem e extrusão para produção de grãos. O efluente gerado na etapa de pré-tratamento dos reciclados, o consumo de energia e recursos humanos envolvidos impactam os aspectos ambientais, econômicos e sociais do processo. A reciclagem mecânica só pode ser considerada vantajosa se for dada uma destinação ou disposição final ambientalmente correta do que não é aproveitado na indústria; incorporada a externalidade econômica de realizar tratamento do efluente gerado, e, por fim, qualificar e remunerar de modo justo o catador que disponibiliza a matéria-prima para a indústria.

Resumo em Inglês:

Abstract Mechanical recycling is one alternative for the revaluation of plastic waste. In this study, the activities of a factory in Teresina-PI, which mechanically recycles polyethylene (LDPE and HDPE) to produce plastic bags were analysed. The quality of the raw material after use influences the quality of the final product and determines the need for additional processing stages when compared with the virgin resin, such as washing, drying and extrusion for grain production. The effluent generated by the pretreatment of the recycled goods, the energy consumption and the human resources involved have an impact on the environmental, economical and social aspects of the process. Mechanical recycling can only be considered advantageous if: what is not used by the factory is correctly disposed of; if the economic externality to treat the effluent generated is incorporated to the recycling process and when it qualifies and remunerates fairly the individual who collects the raw material for the factory.

Resumo em Português:

Resumo O polietileno de baixa densidade (PEBD) é um dos polímeros mais usados atualmente, e a grande quantidade desse polímero produzida resulta em toneladas de resíduos, que necessitam ser tratados. Neste trabalho foi realizada a pirólise termocatalítica do PEBD usando como catalisador a argila vermiculita modificada, como alternativa para o tratamento dos resíduos. A argila foi tratada com solução de ácido nítrico a diferentes concentrações e calcinada a 400 °C. Os materiais foram caracterizados por técnicas de difratometria de raios X, termogravimetria, adsorção de nitrogênio e espectroscopia de energia dispersiva. A pirólise térmica e termocatalítica foi realizada em um micro reator acoplado com GC/MS, a 500 °C. O intuito da pirólise de resíduos poliméricos é a obtenção de hidrocarbonetos leves (C<16), que possam ser empregados na indústria química e petroquímica, através de quebras na cadeia polimérica. Os resultados foram satisfatórios, com aumento no rendimento para hidrocarbonetos leves ao empregar os catalisadores chegando a 71,4% de produtos com C<16, enquanto a pirólise térmica resultou apenas de 25,8%.

Resumo em Inglês:

Abstract Low density polyethylene (LDPE) is one of the most commonly-used polymers currently, and the great quantity of this polymer produced results in tons of waste that must be treated. We studied the thermocatalytic pyrolysis of LDPE with a modified clay vermiculite catalyst as an alternative for treatment of waste. The clay was treated with a solution of nitric acid at different concentrations and calcined at 400 °C. The materials were characterized by X-ray diffraction, thermogravimetry, nitrogen adsorption, and energy dispersive spectroscopy. Thermal and thermocatalytic pyrolysis were carried out in a microreactor coupled with GC/MS at 500 °C. The aim of the polymeric waste pyrolysis is the obtainment of light hydrocarbons (C<16), which can be used in the chemical and petrochemical industry, through breaks in the polymer chain. The results were satisfactory, with an increase in yield for light hydrocarbons by using catalysts reaching up to 71.4% of products with C<16, whereas thermal pyrolysis resulted in only 25.8%.

Resumo em Português:

Resumo Polímeros termoplásticos podem ser utilizados como veículo orgânico (VO) em processos de conformação de peças cerâmicas por extrusão. Neste contexto, termoplásticos à base de amido surgem como uma alternativa sustentável ao emprego das poliolefinas convencionalmente utilizadas na formulação de pastas cerâmicas. O passo inicial para o desenvolvimento de um feedstock (carga extrudável) é a seleção adequada do sistema polimérico ligante, o qual é responsável por conferir propriedades reológicas adequadas durante o processamento. O presente trabalho se propôs a caracterizar termoplásticos a base de amido obtidos na presença de ácido cítrico e avaliar o potencial de utilização destes materiais na extrusão de pós cerâmicos. A processabilidade das pré-misturas de amido foi avaliada em extrusora dupla-rosca e em reômetro de torque. A variação dos teores de água e glicerol na composição das pré-misturas de amido influenciou significativamente as interações entre as cadeias poliméricas, promovendo alterações nos valores de densidade e de viscosidade para a maior parte das amostras analisadas. O amido foi parcialmente esterificado como efeito da ação do ácido cítrico no sistema. Dentre as formulações investigadas, a amostra hidratada e processada com 34% p/p de glicerol (H-34) foi a que apresentou as melhores propriedades de pasta, podendo ser futuramente empregada em processos de conformação de pós cerâmicos.

Resumo em Inglês:

Abstract Thermoplastic polymers can be used as organic vehicle (OV) in ceramic parts forming by extrusion. In this context, starch-based thermoplastics arise as a sustainable alternative to polyolefins conventionally used in ceramic slurry formulation. The initial step for the development of a feedstock (extrudable load) is the selection of the polymeric binder system, which is responsible for providing appropriate rheological properties during processing. Accordingly, in this work thermoplastic starches obtained in the presence of citric acid are characterized and evaluated as for the potential use in the extrusion of ceramic powders. The processability of the premixed starches was investigated in a twin-screw extruder and in a mixer torque rheometer. The variation of water and glycerol contents in the composition of the premixed starches significantly influenced the interactions between polymer chains, promoting changes in density and viscosity for most analysed samples. The thermoplastic starches were partly esterified as an effect of the citric acid presence in the system. Among all formulations investigated, the H-34 sample (hydrated and processed with 34% w/w of glycerol content) showed the best paste properties and can be further employed in ceramic powder forming processes.

Resumo em Português:

Resumo Vários aditivos são incorporados nas formulações de tintas para evitar defeitos no revestimento e melhorar o desempenho nas aplicações, constituindo, desse modo, um sistema complexo. A caracterização de uma composição pode ser realizada por separações física/ química e técnicas analíticas instrumentais. A análise de multicomponentes é utilizada no estudo de não conformidades, investigação forense e pesquisa e desenvolvimento de novos produtos. As pesquisas correlatas, em geral, utilizam metodologias convencionais, encontrando algumas limitações, o que motiva a utilização de técnicas alternativas, incluindo acoplamentos, para a análise de aditivos em tintas. Nesse contexto, foi avaliada a aplicabilidade do acoplamento (indireto ou off-line) das técnicas de cromatografia de camada fina (TLC) e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), denominado TLC-IR, e extração seletiva na análise de aditivos em tinta à base de resina poliuretânica (PU) e nitrocelulose (NC). Foi utilizada uma formulação, avaliados três sistemas de eluentes e um tipo de revelador, o de Gibbs. Os espectros FT-IR foram obtidos por Reflexão Total Atenuada Universal (UATR). Os principais resultados mostraram que o plastificante Acetil Tributil Citrato (ATBC), aditivo majoritário, foi facilmente identificado por TLC-IR. A metodologia permitiu detectar e diferenciar plastificantes do tipo ftalato, como dioctil ftalato (DOP) e dibutil ftalato (DBP), mesmo em pequena quantidade de amostra, e identificar a oleamida (aditivo promotor de deslize) por meio de extração seletiva e UATR.

Resumo em Inglês:

Abstract Various additives are incorporated into the paint formulations to prevent coating defects and improving the application performance, so it is a complex system. The characterization of the components present in this system can be performed by physical/ chemical separation and instrumental analytical techniques. Multi component analysis is used in the study of non-compliance, forensic investigation and research and development of new products. The related research generally uses conventional methodologies, finding some limitations, which motivates the use of alternative techniques, including couplings, for additive analysis in paints. In this context, has been reported the coupling (off-line) of thin layer chromatography (TLC) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) (TLC-IR) and selective extraction in the analysis of additives in ink containing polyurethane (PU) and nitrocellulose (NC) resin. One formulation was evaluated, by using three eluting systems, and one type of developer, Gibbs. The FT-IR spectra were obtained by Universal Attenuated Total Reflection (UATR). The main results showed that the plasticizer Acetyl Tributyl Citrate (ATBC), as the majority additive was easily identified by TLC-IR. The methodology allowed even detect and differentiate phthalates like dioctyl phthalate (DOP) and dibutyl phthalate (DBP), even in small amount of sample, and identify oleamide (slip promoter) by means of selective extraction and UATR.

Resumo em Português:

Resumo Embalagens de polietileno de alta densidade (PEAD) pós-consumo foram coletadas e moídas. Após processamento em extrusora de rosca dupla, o material definido como PEAD reciclado (mistura de embalagens brancas, marfins e incolores) foi injetado e as propriedades mecânicas de resistência à tração e resistência ao impacto foram avaliadas e comparadas com uma amostra de PEAD comercial. A análise térmica, através da calorimetria exploratória diferencial (DSC), a microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a análise estatística dos resultados experimentais também foram conduzidas. Em relação à resistência à tração, a diferença entre as amostras de PEAD reciclado e PEAD comercial foram tão pouco expressivas que, dentro das condições experimentais adotadas, se pôde afirmar que o material reciclado é equivalente ao comercial. Por sua vez, o modelo cinético aplicado na análise térmica revelou que a amostra de PEAD comercial demonstra um processo de nucleação e crescimento dos cristais mais homogêneo e simples, embora a energia de ativação seja consideravelmente maior do que o das demais amostras de PEAD.

Resumo em Inglês:

Abstract High density polyethylene (HDPE) post-consumption bottles were collected and milled. After processing in a twin screw extruder, material defined as recycled HDPE (mixture of white, ivory and colorless bottles) was injection molded and mechanical properties, such as tensile strength and impact strength, were evaluated and compared with a commercial HDPE sample. Thermal analysis by differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM) and statistical analysis of the experimental results were also carried out. Regarding tensile strength, difference between samples of recycled HDPE and commercial HDPE was so insignificant that, within the adopted experimental conditions, one might say that recycled and commercial materials are equivalent. In turn, kinetic model used in the thermal analysis showed that commercial HDPE presents process of nucleation and growth of crystals more simple and homogeneous, while activation energy is significantly higher than the other samples of HDPE.

Resumo em Português:

Resumo A mudança de hábito e o aumento do consumismo nas últimas décadas levaram a inovações tecnológicas e consequentemente à maior produção de bens de consumo, o que gerou um aumento na produção de embalagens. As embalagens estão presentes em diversos setores, dentre eles destacam-se as indústrias de alimentos, nas quais as embalagens têm como principal função contribuir para conservação do alimento, além de vender o produto. Diferentes materiais são utilizados na fabricação de embalagens para alimentos, sendo eles os plásticos, metais, vidro e celulose. Cada material possui suas diferentes características para conservar o produto, dentre elas as principais são propriedade de barreira a gases, aroma, luz, água, microrganismos e resistência mecânica. No entanto, apesar das diversas vantagens de sua utilização, seu uso e descarte desordenado gera um grande volume de resíduos sólidos, que estão associados ao impacto ambiental. Em preocupação a essa situação têm-se buscado meios alternativos para reduzir tais impactos podendo destacar a reutilização e reciclagem das embalagens, bem como o desenvolvimento de polímeros verdes e materiais biodegradáveis.

Resumo em Inglês:

Abstract Change of habits and increasing consumerism observed in the recent decades have widely influenced technological innovations, as well as the growth of consumer goods production, which has consequently required a crescent packaging production. Packages are used in diverse sectors, among them the food industry stand out, in which their main functions are to contribute to food conservation and selling the product. Different materials, such as plastics, metals, glass and paper, have been used in the food packaging production. Each material has different attributes that help to conserve the product: gas, aroma, light, water barrier, microorganisms and mechanical strength are the main ones. Despite the several advantages of its application, its uncontrolled use and disposal result in a large volume of solid residues and environmental impact. Concerning this situation, alternative practices, such as reuse and development of biodegradable and green polymers, have been considered in order to reduce the impacts.