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2º Workshop Internacional SENAI - Ambiental
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http://www.enq.ufsc.br/labs/LABSIN
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
DEMANDAS TECNOLÓGICAS NO SETOR TÊXTIL
Prof. Antônio Augusto Ulson de Souza
Workshop Internacional Ambiental e Têxtil - SENAI
http://www.enq.ufsc.br/labs/LABSIN
GRUPOS DE PESQUISA CADASTRADOS NO CNPq
SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE SISTEMAS QUÍMICOS
DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO TÊXTIL
CAMPUS UFSC - FLORIANÓPOLIS
Joinville
Curitibanos
Araranguá
Blumenau
+
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 -
LABMASSA
Laboratório de Simulação Numérica de
Sistemas Químicos - LABSIN
INFRAESTRUTURA LABMASSA
Modernas Instalações
Infraestrutura Computacional
Modelagem
Simulação
• Predição do
comportamento de
sistemas químicos
Infraestrutura Analítica
Absorção Atômica
TOC
• Análise de Metais
• Análises de Compostos
orgânicos
Análises cromatográficas - HPLC
Análise da composição
em líquidos (poluentes)
CG - Head Space
CGMS –
Espectrômetro de Massas
• Análise de composição
de gases e líquidos
Análises cromatográficas – CG e CGMS
Desenvolvimento de Processos Têxteis
Estamparia
Tingimento
Jigger
Foulard
Rama
HT
Processos Enzimáticos
Aplicações
Têxteis
Biopurga
Bioacabamento
Liberação
Controlada
Efluentes
Remoção de cores
Desenvolvimento de Adsorvente Adsorventes - Produção
e Caracterização
Processos Contínuos e
Descontínuos
Biofilmes
ECO REMOVE
Remoção de Poluentes
Reúso de Água Unidades Piloto de
Micro, Ultra e
Nanofiltração
Bioadsorção (Algas e
cascas de crustáceos)
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
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
Em Andamento
Concluídos
PÓS-DOUTORADO 03 03
DOUTORADO 18 22
MESTRADO 19 54
INICIAÇÃO CIENTÍFICA 14 156
ESPECIALIZAÇÃO 4 22
T.C.C. 2 59
*Pós-Doutorado; Doutorado; Mestrado; Iniciação Científica
3
18
16
17
BOLSAS EM ANDAMENTO
PD
D
M
IC
o PROCESSOS DA INDÚSTRIA TÊXTIL
ÁREAS DE ATUAÇÃO
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
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
o TRANSFERÊNCIA DE MASSA COMPUTACIONAL
APLICADA A SISTEMAS REATIVOS E ADSORTIVOS
oCFD – Fluidodinâmica Computacional
oModelagem Fenomenológica
oDesenvolvimento de Métodos Numéricos
oSistemas Multifásicos, Leito Móvel Simulado - SMB
oReação Química/Bioquímica - Adsorção
o PURIFICAÇÃO DE PRODUTOS DE ALTO VALOR
AGREGADO
oExtração de Produtos Naturais
oPurificação de Produtos de Alto Valor Agregado
oCorantes Naturais
oPigmentos para cosméticos
oProcessos Alimentícios
oAdsorventes alternativos
o POLUIÇÃO AMBIENTAL – DISPERSÃO E REMOÇÃO DE
POLUENTES 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
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
o PROJETOS APROVADOS EM ANDAMENTO:
ÓRGÃOS GOVERNAMENTAIS
CNPq CAPES PADCT FINEP SENAI IEL
FRIGORÍFICO
Bondio
COSMÉTICO
Natura
PETRÓLEO
ANP IBP CENPES
MINERAÇÃO
Mineração-PR
TÊXTIL
Buettner, Coteminas, Hering, Karsten, Marisol,
Menegotti, Brandili, Tapajós
Projeto com Empresas Têxteis Empresas Participantes
ZEROTOR KARSTEN
INOTEXTIL COTEMINAS
BUETTNER
BRANDILI
TAPAJÓS
IEL/SENAI
CorDaTerra/Pirilampo COTEMINAS
NATURA
ECO REMOVE
Liberação Controlada
Estamparia
COTEMINAS
Nanopartícula Bactericida TEC NANO SOLUTION
Reticulação de Polímeros para
Recobrimento de Fios
INTEXTER –(Espanha)
PROTEXTIL
MARISOL, HERING,
BUETTNER, MENEGOTI
Demandas Tecnológicas na Área Têxtil
• formação
• capacitação
graduação
especialização
mestrado
doutorado
pesquisa científica e tecnológica - P&D&I
ICTs + Empresas = Diferencial competitivo
UFSC Empresas
ICTs
EQUIPE ATUAL No
Pós-doutorandos 2
Doutorandos 19
Mestrandos 19
Alunos de I.C. 16
Projetos em andamento 17
PROCESSOS TÊXTEIS
M.P.
Fiação
Mercerização
Preparação à tecelagem (urdição e engomagem)
Tecelagem
Malharia
Tecidos não Tecidos
Preparação: Purga e Pré-Alvejamento
Alvejamento
Tingimento
Acabamento
Confecção
FIBRAS
(a)
- Fibras naturais
- Fibras artificiais
- Fibras sintéticas
-NANOPARTÍCULAS BACTERICIDAS (Ag)
40 nm
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.
Imagens do tecido tratado com
compósitos de Ag e resina
polimérica: nano-Ag (Sigma-
Aldrich) acabamento em têxteis.
SEM imagem da aglomeração das
partículas de Ag no tecido: nano-
Ag (Sigma-Aldrich)
PROCESSOS TÊXTEIS
M.P.
Fiação
Mercerização
Preparação à tecelagem (urdição e engomagem)
Tecelagem
Malharia
Tecidos não Tecidos
Preparação: Purga e Pré-Alvejamento
Alvejamento
Tingimento
Acabamento
Confecção
- Fios convencionais
- Fios Open end
- Fios compactados
- Fios zero-torção (zero twist yarn)
Recobrimento polimérico
com reticulação (UVC)
Estrutura química do PVA 100% hidrolisado e contendo
grupos residuais
PROCESSOS TÊXTEIS
M.P.
Fiação
Mercerização (brilho, hidrofilidade e toque)
Preparação à tecelagem (urdição e engomagem)
Tecelagem
Malharia
Tecidos não Tecidos
Preparação: Purga e Pré-Alvejamento
Alvejamento
Tingimento
Acabamento
Tratamento de Afluentes e Efluentes
Confecção
Tecelagem – tecidos planos e malhas
-Climatização
-Mistura de fios
- Estabilidade dimensional
(métodos preditivos)
PROCESSOS TÊXTEIS
M.P.
Fiação
Mercerização
Preparação à tecelagem (urdição e engomagem)
Tecelagem
Malharia
Tecidos não Tecidos
Preparação: Purga e Pré-Alvejamento
Alvejamento
Tingimento
Acabamento
Confecção
Preparação: Purga e Pré-Alvejamento
-Agentes tensoativos
- Detergência
- Hidrofilidade
- Processos convencionais (HClO, H2O2)
- Processos enzimáticos
-- Utilização de Ozônio
• Tratamentos enzimáticos aplicados nos
processos têxteis
• Pré-alvejamento
• Alvejamento
• Tingimento
• Acabamento
- Remoção de
sujidades
Corantes - Estrutura Química
•
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)
Luz visível l entre 400 a 780 nanômetros
(4000 a 7800 A)
PROCESSOS TÊXTEIS M.P.
Fiação
Mercerização
Preparação à tecelagem (urdição e engomagem)
Tecelagem
Malharia
Tecidos não Tecidos
Preparação: Purga e Pré-Alvejamento
Alvejamento
Tingimento
Acabamento
Tratamento de afluentes/efluentes e reúso de água
Confecção
Organograma das classes de tratamento de efluentes.
• Processos de Tratamento de Efluentes Têxteis
Fluxograma do processo industrial de tecidos de algodão e sintéticos.
CARACTERIZAÇÃO E REÚSO DE EFLUENTES
Proposta de reutilização do efluente de lavação do alvejamento.
4
13
1 2 3 4 5
15
14
6 8 2
1 3 5 7
9
10
11
12
16 17
18
6 8
19
7
Reúso de água - Fluxograma do Processo
Adsorção em Colunas de Leito Fixo
Separação por membranas
Colunas com Biofilme em Leito Fluidizado
PROCESSOS REGENERATIVOS
Processo de separação no qual o soluto é removido
de uma fase fluida e é retido na superfície de uma fase
sólida (adsorvente).
- processo inverso: dessorção.
Adsorção em Colunas de Leito Fixo
Ilustração - Processo de Adsorção
• 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.
Características dos Processos Adsortivos
Estrutura das Membranas.
(a) (b)
Micrografia de fratura (a) e Superfície (b)
de uma membrana assimétrica.
• Polieterssulfona (PES)
• Polivinilpirrolidona (PVP)
Surfactantes e Formação de Micelas
Tipo de micelas e microemulsões.
Retardante de Chamas
• Utilização de polímeros e argilas
Processo Industrial
Geração de Resíduos
Degradação Ambiental
Efluente
Têxtil
Sais
Ácidos
Bases
Surfactantes
Seqüestrantes
Agentes oxidantes
Corantes
Objetivo da Pesquisa:
Avaliação do potencial da enzima Horseradish
peroxidase (HRP), para descoloração de corantes e
efluentes têxteis;
efluentes coloridos e resistentes ao tratamento
biológico (recalcitrantes);
Foram determinadas as melhores condições para atuação da enzima;
Foi avaliada a descoloração, através de espectros UV-vis;
Foi avaliada a toxicidade com Artemia salina, Daphnia magna e inibição do crescimento da raíz da cebola (Allium cepa).
Daphnia magna
Tratamento dos despejos;
Reúso de água;
Redução do volume de água no processo.
Minimização de impactos ambientais
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.
•Horseradish peroxidase (HRP)
Avaliação da degradação do corante com a enzima HRP após
45 minutos de reação.
Espectro de varredura do corante Turquesa Remazol G 133%
•Corante reativoTurquesa Remazol G 133%
Efeito do H2O2
Efeito da quantidade de H2O2, na descoloração do corante Turquesa
Remazol G 133%, pela enzima HRP
• Corante reativo Turquesa Remazol G 133%
máxima
Influência da Temperatura na descoloração do Corante, pela enzima HRP.
Efeito da Temperatura
Corante Turquesa Remazol G 133%
Testes de Toxicidade (Artemia Salina)
Mortalidade (%)
Concentração (%) Corante Não Tratado
Corante 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%
• Corante reativo 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
•Corante Turquesa Remazol G 133%
Degradação Enzimática do Corante, em função do tempo de
contato com a enzima livre.
Corante removido com HRP livre em função do tempo de contato.
•Corante ácido Azul Lanaset 2R
Avaliação da Toxicidade (Artemia salina)
Concentração (%)
Corante não Tratado
Corante Tratado
100 100% 100%
95 37% 100%
85 10% 100%
50 0% 20%
25 0% 0%
CL50 = 96,03% CL50 = 63,13%
•Corante ácido Azul Lanaset 2R
Atuação da enzima, H2O2 e enzima + H2O2.
•Efluente Têxtil
Degradação enzimática de Efluente Têxtil
•Efluente Têxtil
Minimizando consumo de água com os regeneradores
DADOS ATUAIS DADOS OTIMIZADOS REDUÇÃO
VAZÃO (t/h) 144,817 33,571 76,82%
CUSTO ANUAL* (US$) 2.432.892,00 1.115.268,00 54,16%
*considerando 8400h/ano
Minimizando consumo de água com os regeneradores e vazão
fixa
DADOS ATUAIS DADOS OTIMIZADOS REDUÇÃO
VAZÃO (t/h) 144,817 33,571 76,82%
CUSTO ANUAL (US$) 2.432.892,00 859.404,00 64,68%
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25
30
35
Comprimento do biorreator - [dm]
Concentr
ação -
[m
g/l]
Experimental N-NO3 Experimental N-NO2 Resultado Modelo N-NO3Resultado Modelo N-NO2
Concentração de nitrato - N-NO3- - e nitrito - N-NO2
- - ao
longo do biorreator
Efluente da tinturaria de uma indústria têxtil sem filtrar e o
permeado obtido através da filtração com membranas
Averaging volume for the system.
-region
-region
l
uo
-region
l
-region
r
V
l
MODELLING TEXTILE DYEING PROCESS UTILIZING THE METHOD
OF VOLUME AVERAGING
SOLUÇÃO DO ESCOAMENTO EM CICLONES E
HIDROCICLONES
Cachopa de urucum.
Bixina
Norbixina
TINGIMENTO DE FIOS TÊXTEIS EM BOBINAS
Autoclave horizontal e vertical para tingimento de
bobinas de fios.
Esquema representativo do reator vertical.
Descrição detalhada das escalas
Figura – Concentração do
corante C.I Basic Yellow 28 no
banho de tingimento
Concentração do corante
C.I Basic Blue 41 no
banho de tingimento
APLICAÇÃO DO MÉTODO DA MÉDIA NO VOLUME
NO TINGIMENTO DE FIOS EMPACOTADOS
Esquema representativo das escalas utilizadas na
modelagem do processo de tingimento de fios em bobinas.
Tratamento de Efluentes
Remoção de Cor
Remoção de Odor
REMOÇÃO DE ODORES
Loranthaceae
Muitos metais pesados podem ser incorporados em fibras têxteis
a partir de diferentes processos:
corantes de complexos metálicos;
agentes decapantes;
beneficiadores de solidez;
compostos oxidantes;
compostos de acabamento: repelentes de água, retardantes de
chama, agentes de prevenção a odor e antifúngicos.
REMOÇÃO DE METAIS NO PROCESSO TÊXTIL
Matérias-primas têxteis também podem conter certa quantidade
de metais pesados.
Algodão, linho e cânhamo podem adsorver grandes
quantidades de metais do meio ambiente, sendo assim
podem ser usados como biosorventes.
Obrigado pela atenção!
E-mail: [email protected]