Abstract: Rejeitos radioativos líquidos contendo compostos orgânicos precisam de atenção especial, porque os processos de tratamento disponíveis são caros e difíceis de serem gerenciados. A biossorção é uma potencial técnica de tratamento que tem sido estudada em rejeitos simulados. O termo biossorção é utilizado para descrever a remoção de metais, metalóides e/ou radionuclídeos por um material de origem biológica independentemente de sua atividade metabólica. Dentre as potenciais biomassas, os resíduos agrícolas apresentam características muito atraentes, pois possibilitam a remoção dos radionuclídeos presentes no rejeito utilizando um biossorvente de baixo custo. O objetivo deste estudo foi avaliar o uso potencial de diferentes biomassas originadas de produtos ou resíduos agrícolas (fibra de coco, casca de café e casca de arroz) no tratamento de rejeitos radioativos líquidos orgânicos reais. Foram realizados experimentos com essas biomassas incluindo i) Preparação, ativação e caracterização das biomassas; ii) Realização dos ensaios de biossorção e iii) Avaliação do produto da imobilização de biomassas em cimento. As biomassas foram testadas nas formas brutas e ativadas. A ativação foi realizada com soluções diluídas de HNO3 e NaOH. Os ensaios de biossorção foram realizados em frascos de polietileno, nos quais foram adicionados 10 mL do rejeito radioativo ou diluições do rejeito em água deionizada com o mesmo pH e 2 % da biomassa (m/v). No final do experimento, a biomassa foi separada por filtração e a concentração dos radioisótopos remanescente no filtrado foi determinada por ICP-OES e espectrometria gama. O rejeito estudado contém urânio natural (U (total)), amerício-241 e césio-137. Os tempos de contato adotados foram 30 min, 1, 2 e 4 horas e as concentrações estudadas variaram entre 10% e 100%. Os resultados foram avaliados por meio da capacidade máxima de sorção experimental e modelos ternários de isotermas e cinética. As maiores capacidades de sorção foram observadas com casca de café bruta, com valores aproximados de 2 mg/g de U (total), 40 x10-6 mg/g de Am-241 e 50 x10-9 mg/g de Cs-137 e, também, com fibra de coco ativada, com valores de 2 mg/g de U (total), 70 x10-6 mg/g de Am-241 e 40 x10-9 mg/g de Cs-137. As propriedades avaliadas na determinação da qualidade do produto de imobilização foram água livre, resistência mecânica, trabalhabilidade e tempo de pega. Os melhores produtos de imobilização para estas biomassas foram obtidos com uma relação água/cimento de 0,30, contendo 5%, 10% e 15% de casca café bruto, fibra de coco ativada e casca de café ativado, respectivamente. Estes resultados sugerem que a biossorção com casca de café bruta e fibra de coco sob a forma ativada podem ser aplicadas no tratamento de rejeitos radioativos líquidos orgânicos contendo urânio, amerício-241 e césio-137.

Palavras-Chave: liquid wastes; radioactive wastes; organic compounds; bioadsorbents; adsorption; biomass; waste processing; icp mass spectroscopy

FERREIRA, RAFAEL V. de P. Aplicação de biossorventes no tratamento de rejeitos radioativos líquidos. Orientador: Júlio Takehiro Marumo. 2014. 96 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2014.tde-03112014-143732. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/23499. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O óxido nitroso (N2O) é o terceiro gás de efeito estufa natural mais importante no planeta Terra, suas emissões são provenientes, principalmente, da atividade bacteriana nos solos em processos de nitrificação e desnitrificação. Este estudo foi desenvolvido com o objetivo de elucidar a contribuição da Amazônia nas emissões de N2O nos anos de 2010 a 2018. A quantificação do N2O foi realizada por meio da coleta do ar atmosférico utilizando aviões de pequeno porte que descreveram um perfil vertical da superfície até 4,4 km de altitude, em quatro locais, posicionados de tal forma na Amazônia, que tornasse possível um estudo que a representasse regionalmente. As amostras são quantificadas em laboratório em um sistema de alta precisão e acurácia. O fluxo de N2O foi estimado utilizando-se o método de integração de coluna, que consiste na subtração da concentração deste gás no perfil vertical concentração de N2O nas massas de ar que entram no continente (BKG), considerando o tempo que as massas de ar levaram da costa brasileira até o local de coleta. Desenvolveu-se um novo método de determinação das BKG. Foi determinada a emissão de N2O pela queima de biomassa, utilizando a razão CO:N2O, determinada nos perfis amostrados que apresentaram comportamento de emissão de ambos os gases. Os fluxos foram comparados com parâmetros climatológicos e queima de biomassa para serem melhor interpretados. A região tem um comportamento emissor como um todo, lançando para a atmosfera 2,43 ± 0,88 TgN2O ano-1, em média neste período estudado. As fontes Biogênicas representam 81% da emissão total da Amazônia, apresentando uma emissão de 1,95± 0,75 TgN2O ano-1 e as emissões oriundas da queima de biomassa representam 19% da emissão total com 0,47±0,13 TgN2O ano-1.

Palavras-Chave: greenhouse gases; greenhouse effect; nitrous oxide; emissions tax; absorption; bacterial spores; biomass; burnup; sample preparation; chemical analysis; chromatography; atmospheric circulation; air pollution monitoring; climatic change

CORREIA, CAIO S. de C. Avaliação da influência climática no balanço de N2O na Amazônia. Orientador: Luciana Vanni Gatti. 2020. 117 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-27092022-150615. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33591. Acesso em: $DATA.

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Abstract: No presente trabalho, o desempenho energético e ambiental de potencias rotas de produção de hidrogênio gaseificação da biomassa via leito fixo (LFX) e leito fluidizado (LFL) e de energia solar fotovoltaica foram estudados com base na metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). Após a revisão da literatura e a descrição dos procedimentos de análise, os resultados da ACV são apresentados e discutidos em termos de Demanda Acumulada de Energia (CED), Tempo de Retorno de Investimento em Energia (EPBT) e danos relacionados à Saúde Humana (SH), Qualidade do Ecossistema (QE) e Recursos Minerais e Combustíveis Fósseis (RMCF). No cômputo geral, o LFL é mais favorável para a produção de hidrogênio, embora os dois sistemas de gaseificação apresentem desempenho energético e ambiental similares. Comparativamente, o sistema fotovoltaico apresenta um EPBT maior (4,55 anos) do que os encontrados nos dois sistemas de conversão da biomassa (1,65 anos no LFL e 1,77 anos no LFX). Por outro lado, o sistema de energia solar fotovoltaico é o mais ambientalmente recomendável para a produção de hidrogênio, tendo em vista a menor contribuição em relação aos danos majoritários (saúde humana). Dentro do escopo do estudo, os sistemas avaliados apresentam mais características de complementaridade do que competição. Neste caso, enfatiza-se a importância de uma análise dos fatores econômicos e sociais pertinentes a cada país ou região, bem como dos processos posteriores de reforma e/ou purificação e eletrólise da água, considerando também o seu inteiro ciclo de vida.

Palavras-Chave: life cycle assessment; hydrogen; gasification; photovoltaic conversion; solar power plants; biomass; socio-economic factors; environmental impacts

FUKUROZAKI, SANDRA H. Avaliação do ciclo de vida de potenciais rotas de produção de hidrogênio: estudo dos sistemas de gaseificação da biomassa e de energia solar fotovoltaica. Orientador: Jose Octavio Armani Paschoal. 2011. 180 f. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2011.tde-10102011-102047. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9993. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A tecnologia de nanocompósitos é aplicável a uma vasta gama de polímeros termoplásticos e termofixos. A utilização de subprodutos da cana de açúcar tem sido extensivamente estudada como fonte de reforços para os nanocompósitos. O bagaço da cana é largamente utilizado na cogeração de energia e, como resultado da queima deste material, são produzidas milhões de toneladas de cinzas. Para este trabalho, sílica contida nas cinzas do bagaço da cana de açúcar foi extraída por método químico e método térmico. O método térmico se mostrou mais eficiente levando a uma pureza de mais de 93 % em sílica, enquanto o método químico gerou sílica bastante contaminada com cloro e sódio provenientes dos reagentes da extração. As partículas de sílica obtidas foram avaliadas por espalhamento de luz dinâmico (DSL) e apresentaram tamanho médio de 12 μm. Estas partículas foram submetidas à moagem em moinho de bolas e na sequência a tratamento sonoquímico em meio líquido. As partículas de sílica tratadas no processo sonoquímico a 20 kHz, potência de 500 W e 90 minutos tiveram suas dimensões reduzidas a escala nanométrica da ordem de dezenas de nanômetros. A nanossílica obtida foi então incorporada como reforço em polietileno de alta densidade (HDPE). Ensaios mecânicos e termo-mecânicos mostram ganhos de propriedades mecânicas, com exceção da propriedade de resistência ao impacto. O ensaio de deflexão térmica (HDT) mostrou que a incorporação deste reforço no HDPE levou a um pequeno aumento nesta propriedade relação ao HDPE puro. A cristalinidade dos nanocompósitos gerados foi avaliada por meio de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e observou-se um decréscimo de cristalinidade do material quando a incorporação de reforço foi de 3%. O material irradiado a 250 kGy com feixe de elétrons mostra ganhos acentuados na principais propriedades do mesmo, principalmente devido ao alto nível de reticulação do HDPE irradiado.

Palavras-Chave: bagasse; sugar cane; waste processing; biomass; extraction; silica; polymers; thermoplastics; nanostructures; crystal structure; crystallography; radiochemistry; thermal analysis; chlorine compounds; sodium chlorides; light scattering; high-level radioactive wastes; mechanical properties; thermodynamic properties; comparative evaluations

ORTIZ, ANGEL V. Desenvolvimento de processo de obtenção de nanopartículas de sílica a partir de resíduo de fonte renovável e incorporação em polímero termoplástico para a fabricação de nanocompósito. Orientador: Esperidiana Augusta Barretos de Moura. 2016. 103 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2017.tde-19122016-091851. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/27498. Acesso em: $DATA.

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Abstract: No panorama atual de mudanças climáticas, o Metano (CH4) é considerado o segundo principal gás de efeito estufa antrópico. Este trabalho teve como objetivo estudar o papel da Amazônia na emissão global de CH4, sendo esta a maior floresta tropical do mundo. Neste estudo foram realizados perfis verticais, utilizando aviões de pequeno porte, desde 150 m da superfície até 4,4 km, em quatro localidades da Bacia Amazônica, formando um grande quadrante abrangendo toda a Bacia. Os locais foram: próximo a Santarém (SAN; 2,8°S, 54,9°O), Alta Floresta (ALF; 8,8°S, 56,7°O), Rio Branco (RBA; 9,3°S, 67,6°O) e Tabatinga (TAB; 5,9°S, 70,0°O). Foram realizados quatro anos (2010-2013) de medidas contínuas em escala regional, quinzenalmente, totalizando 293 perfis verticais. Até o presente momento estas medidas são únicas e representam uma nova abordagem nas emissões nesta escala. Foram calculados os fluxos de CH4 nestas quatro localidades por meio do Método de Integração de Coluna e os fluxos anuais foram calculados através de média proporcional, considerando a área de influência de cada localidade. Os anos de 2010 e 2012 foram anos de seca, enquanto 2011 e 2013 foram anos com precipitação acima da média na Amazônia. Dos quatro anos de estudo apenas 2011 apresentou uma temperatura inferior a média. Os resultados obtidos mostraram que a Amazônia atua como uma importante fonte de CH4, com uma emissão de 25,4 Tg ano-1 (4% - 5% da emissão global), considerando a área da Amazônia Brasileira (4,2 milhões de km2). As emissões nesta região apresentaram variações regionais e anuais, com maiores emissões nos anos de seca. A emissão pela queima de biomassa não foi significativa nas regiões de estudo, enquanto as estimativas de emissões por fermentação entérica e manejo dos dejetos de animais foram significativas na maioria destas regiões. Os resultados obtidos ressaltam a importância da realização de estudos em escala regional para esclarecer o comportamento de toda a área da Bacia Amazônica Brasileira.

Palavras-Chave: brazil; amazon river; methane; greenhouse gases; biomass; burnup; aircraft

BASSO, LUANA S. Determinação da emissão de metano da bacia amazônica. Orientador: Luciana Vanni Gatti. 2014. 123 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2014.tde-23012015-091850. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/23500. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O Metano (CH4) é o segundo gás de efeito estufa mais importante, com aproximadamente 40% de sua emissão proveniente de fontes naturais, enquanto as fontes antrópicas representam cerca de 60%. Sua média global em 2009 foi de 1803ppb, que representa um aumento de 5ppb em relação ao ano anterior. Neste estudo foram calculados os fluxos de CH4, utilizando medidas de perfis verticais com aviões de pequeno porte, desde a superfície até 4,4km na Bacia Amazônica, sobre Santarém (SAN), Alta Floresta (ALF), Rio Branco (RBA) e Tabatinga (TAB), por meio do Método de Integração de Coluna. Estas medidas de CH4 em escala regional até o presente momento são únicas e representam uma nova abordagem nas emissões nesta escala. As medidas em SAN foram realizadas entre 2000 e 2010 e o fluxo de CH4 encontrado para este período foi de 53,0 ± 27,9mgCH4.m-2.dia-1. Para o ano de 2010, o maior fluxo de emissão de CH4 foi observado no lado leste da Bacia Amazônica, entre a costa e SAN, 56,4 ± 22,4mgCH4.m-2.dia-1. Entre a costa e ALF, ao sul da Bacia Amazônica, o fluxo médio anual foi de 17,1 ± 2,3mgCH4.m-2.dia-1, e entre a costa e os locais TAB e RBA, no lado oeste da Bacia, foi observado um fluxo médio anual de 18,7 ± 4,2 e 19,3 ± 10,2mgCH4.m-2.dia-1, respectivamente. Extrapolando os resultados obtidos em TAB e RBA para toda a área da Bacia Amazônica (5 milhões Km2) obtêm-se uma emissão de 34,7 ± 13,5TgCH4.ano-1. Com o objetivo de determinar a influência da queima de biomassa no fluxo regional de emissão de CH4, foi utilizada a correlação 6,4ppbCO/ppbCH4 calculada neste estudo, ALF foi o local de estudo que apresentou a maior influência no fluxo de CH4 oriundo da queima de biomassa, 23% do fluxo total anual.

Palavras-Chave: brazil; amazon river; methane; greenhouse gases; biomass; burnup; aircraft

BASSO, LUANA S. Estudo da emissão de metano da Bacia Amazônica utilizando perfis verticais com avião. Orientador: Luciana Vanni Gatti. 2011. 89 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2011.tde-16092011-134230. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10000. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A casca da castanha de caju (CCC), um resíduo agrícola da produção de castanha, proveniente da região nordeste do Brasil foi caracterizada e submetida ao processo de pirólise lenta. As propriedades do bio-carrvão, do bio-óleo e dos gases produzidos foram investigados e potenciais aplicações foram propostas. A CCC foi caracterizada pela seguintes técnicas: análise elementar CHNS, umidade total, conteúdo de cinzas, matérias voláteis, poder calorífico superior e por análise termogravimétrica. A análise termogravimétrica sob fluxo de nitrogênio mostrou que a decomposição é dominada pela degradação da hemicelulose e celulose na faixa de 250 a 350oC e pela decomposição da lignina na faixa de 400 a 500oC. Na presença de ar, o perfil de degradação é semelhante, porém observa-se uma maior degradação da lignina. A pirólise lenta da casca da castanha de caju foi realizada em um reator tipo batelada aquecido por chama ar-GLP sob diferentes fluxos (mL min-1) de nitrogênio ou ar. O sólido obtido (bio-carvão), líquido (fase aquosa + bio-óleo) e a fase gás foram quantificados e caracterizados por diferentes técnicas. Os experimentos realizados sob fluxo de nitrogênio apresentaram um rendimento de cerca de 30, 40 e 30% em massa paras as fases sólido, líquida e gás, respectivamente. Sob fluxo de ar ocorreu uma diminuição no rendimento da fase líquida, principalmente na produção de bio-óleo, e um aumento da fase gás. Os bio-carvões produzidos apresentaram elevados teores de carbono, na faixa de 70-75% em massa, poder calorífico na faixa de 25 a 28 MJ kg-1, características de carbono amorfo, sem morfologias definidas e ausência de poros. Os espectros FTIR de bio-óleos produzidos sob fluxo de nitrogênio apresentaram um aumento da intensidade relativa das bandas cerca de 1700 cm-1 (ν C=O) e 1230 cm-1 (ν C-O) em comparação com os produzidos sob fluxo de ar, o que sugere a presença de grandes quantidades de compostos oxigenados de carbono, como aldeídos, cetonas e ácidos carboxílicos. As análises das fases gás mostraram a predominância de CO2 e CO a temperaturas inferiores a 400ºC e a formação preferencial de H2 acima desta temperatura.

Palavras-Chave: thermal gravimetric analysis; thermochemical processes; organic nitrogen compounds; hydrogen; carbon compounds; carbonization; decomposition; organic compounds; pyrolysis; nuts; shells; oils; biomass

MOREIRA, RENATA. Estudo da pirólise lenta da casca da castanha de caju. Orientador: Estevam Vitorio Spinacé. 2015. 66 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2015.tde-07102015-090727. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/26078. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O objetivo deste trabalho foi investigar os ganhos ambientais e energéticos com o aproveitamento da biomassa residual de gado leiteiro no município de Lagoa da Prata-MG. Para este estudo realizaram-se trabalhos de campo, tanto para caracterizar a pecuária leiteira no município, como para conhecer os aspectos ambientais da localidade. Para se conseguirem dados de relevância energética e ambiental, visitaram-se nove fazendas da região onde os responsáveis responderam a um questionário. Recolheram-se amostras de resíduos do gado confinado em cada uma delas. Os resultados da pesquisa mostraram uma média de 3 toneladas de geração diária de biomassa residual por propriedade. Constatou-se um consumo médio de energia elétrica de 2.500 kW/h, pela utilização de uma série de equipamentos energointensivos. Encontrou-se um consumo médio de água de 27 m³/dia. Realizaram-se análises químicas por Espectrometria de Fluorescência com Raio X nas amostras de resíduos e observaram-se concentrações médias relativamente altas para os elementos P, Fe, S, Ti, Mn, Zn e Na, passíveis de comprometer o meio ambiente local e regional. Para diagnosticar os ganhos energéticos foi simulada a produção de biogás através de protótipos de biodigestores com as amostras de dejetos obtidas nas fazendas. Os resultados analíticos do biogás através de cromatografia gasosa demonstraram concentrações aproximadas de 70% de CH4 , logo concluiu-se que o biogás obtido possui alto valor energético. Portanto, a utilização dos dejetos do gado leiteiro na produção de biogás, além de resolver o problema dos resíduos, efluentes e diversas outras poluições ambientais, eventualmente geradas pela atividade na região, poderá trazer auto-suficiência energética às propriedades locais.

Palavras-Chave: cattle; residues; agriculture; pastures; biomass; energy conversion; biogas process; methane; environmental effects; x-ray fluorescence analysis; gas chromatography; fluorescence spectroscopy

OLIVEIRA, FLAVIO S. de. Ganhos ambientais e energeticos com a utilizacao da biomassa residual de gado leiteiro em Lagoa da Prata-MG. Orientador: Fatima Maria Sequeira de Carvalho. 2010. 79 f. Dissertacao (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2010.tde-09082011-143526. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9583. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Dois exemplos de combustíveis renováveis em uso atualmente são bioetanol e biodiesel. Novas alternativas de combustíveis incluem etanol celulósico e biobutanol. Estes apresentam vantagens pois contribuem para uma melhor produtividade e otimização do uso de biomassa. Possuem ainda boas propriedades que garantem o bom desempenho como combustíveis. A pesquisa e interesse industrial têm crescido sobre o biobutanol, com melhorias no processo tradicional de fermentação ABE (Acetona-Butanol-Etanol), desenvolvimento de novos microorganismos para aumentar o rendimento e técnicas de separação para isolar o solvente do meio fermentativo. Algumas companhias anunciaram planos para a introdução de biobutanol em misturas com gasolina no mercado norte-americano. O interesse por biobutanol no Brasil como combustível ainda é limitado, pois a infraestrutura de comercialização já é adaptada ao uso de bioetanol, e a maior parte da frota de carros circulante utiliza motores adaptados ao uso do bioetanol. A cana-de-açúcar pode ser utilizada como matéria prima no processo produtivo do biobutanol, capacitando o Brasil a tornar-se um importante exportador para suprir o biobutanol para outros países. Em curto prazo, o biobutanol poderá ser produzido no Brasil para substituir o petro-butanol como solvente em aplicações industriais ou para o mercado de exportação como combustível. O presente trabalho propõe o uso da técnica technology roadmapping para o planejamento estratégico do desenvolvimento do biobutanol, alinhando os objetivos de longo prazo com os recursos, linhas de financiamento e prioridades para atender as necessidades do processo de desenvolvimento.

Palavras-Chave: brazil; biofuels; market; biomass; butanols; renewable energy sources; research programs; planning

NATALENSE, JULIO C. Prospecção tecnológica do biobutanol no contexto brasileiro de biocombustíveis. Orientador: Desiree Moraes Zouain. 2013. 121 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2013.tde-13082013-091628. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10525. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A geração de rejeitos radioativos é consequência da diversificada atuação do Brasil na área nuclear. A necessidade de um gerenciamento eficaz vem impulsionando pesquisas em novas tecnologias para o tratamento desses rejeitos de forma a garantir a segurança e a saúde dos seres humanos, além da preservação do meio ambiente. No Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, rejeitos aquosos contendo urânio são gerados em diversas etapas do ciclo do combustível nuclear, requerendo um tratamento específico de modo a atingir níveis de inocuidade que permitam a sua liberação como rejeitos isentos. No presente estudo, a adsorção foi considerada para o tratamento desses rejeitos por ser uma técnica simples, de fácil operação e de baixo custo. Nos últimos anos, o interesse por fontes renováveis foi alavancado por questões ambientais e os resíduos agroindustriais tornaram-se uma fonte importante para a produção de novos materiais. No Brasil, o agronegócio tem uma expressiva participação na economia do país e a diversidade e a disponibilidade dos resíduos gerados em larga escala vêm se revelando como uma alternativa em potencial para a produção de adsorventes de baixo custo, como é o caso do biocarvão, que pode ser obtido através da decomposição térmica dos resíduos de biomassa. Dessa forma, esses resíduos de biomassa podem ser aproveitados para a obtenção de um material de valor agregado. Devido à sua estrutura porosa e superfície carregada, rica em grupos funcionais, os biocarvões são considerados excelentes adsorventes para metais tóxicos e, por isso, vêm conquistando o interesse de muitos cientistas nos últimos anos. A macaúba (Acrocomia aculeata) é uma palmeira nativa do cerrado e uma das mais promissoras fontes naturais e renováveis de óleo para as indústrias cosméticas, de alimentos e para a produção de biocombustíveis. O processamento do óleo da amêndoa do coco de macaúba gera um resíduo, que corresponde à casca da noz, denominado de "endocarpo". O presente estudo teve por objetivo demonstrar o potencial do endocarpo de macaúba como matéria-prima para a produção de biocarvão e a empregabilidade deste como material adsorvente na remoção de urânio (VI) de soluções aquosas. O biocarvão foi preparado por pirólise lenta a partir do endocarpo de macaúba em seis temperaturas diferentes (250 a 750 °C). O desempenho do processo de adsorção foi maximizado através da seleção das condições mais adequadas, ajustando-se os parâmetros que podem influenciar na adsorção: pH, dose, concentração inicial e tempo de contato. As maiores capacidades de adsorção foram obtidas para o biocarvão não-ativado produzido a 250 °C (BC250), seguido pelo biocarvão obtido a 350 °C (BC350), com eficiências de remoção de 86 % e 80 %, respectivamente. Esses resultados demonstraram o importante papel desempenhado pelos grupos funcionais de superfície na adsorção do U, hipótese que foi reforçada por meio da caracterização dos biocarvões obtidos em diferentes temperaturas. A análise elementar confirmou a redução das frações molares H/C e O/C conforme temperaturas mais elevadas foram empregadas na pirólise do endocarpo e a análise por espectroscopia no infravermelho demonstrou a crescente degradação dos grupos funcionais de superfície com o aumento da temperatura de pirólise, reduzindo a disponibilidade de sítios ligantes. Por isso, os biocarvões obtidos em temperaturas mais baixas (250 e 350 °C) apresentaram maior capacidade de troca catiônica. Além disso, a presença de grupos funcionais oxigenados tais como hidroxilas, carbonilas e carboxilas contribui para o fenômeno de quimissorção. Entretanto, o BC350 foi selecionado preferencialmente ao BC250 por apresentar um maior teor de carbono fixo, sendo, com isso, um material mais estável e, portanto, mais adequado para imobilizar U radioativo a longo-prazo. A ativação física do BC350 empregando CO2 possibilitou o aperfeiçoamento do adsorvente, obtendo-se um biocarvão com uma maior capacidade de adsorção para o U, alcançando 99,17 % de remoção. A análise por adsorção de nitrogênio mostrou que a ativação proporcionou um desenvolvimento significativo da estrutura porosa do biocarvão ativado (BC350- A), aumentando substancialmente a sua área superficial específica de 0,83 m2 g-1 para 643,12 m2 g-1. A adsorção do U(VI) pelo biocarvão de macaúba foi melhor descrita pelo modelo isotérmico de Redlich-Peterson. O melhor ajuste dos dados experimentais foi atribuído ao modelo cinético de pseudo primeira-ordem. A técnica de microfluorescência de raios X possibilitou comprovar a presença de urânio no biocarvão após a adsorção. Por fim, a aplicabilidade do BC350-A foi avaliada, em um estudo de caso, para o efluente de UF4 gerado em uma das etapas do ciclo do combustível nuclear, cuja concentração era de aproximadamente 5,1 mg L-1 de U. Após a adsorção, a concentração de U(VI) remanescente em solução foi de 107 μg L-1, ficando abaixo do limite máximo estabelecido pela Norma CNEN-NN-8.01 (217 μg L-1) evidenciando, assim, a empregabilidade do BC350-A no tratamento de rejeitos aquosos contendo U.

Palavras-Chave: water pollution control; waste water; waste processing; radioactive wastes; uranium; removal; synthesis; biomass; adsorption; pyrolysis products; coal

GUILHEN, SABINE N. Síntese e caracterização de biocarvão obtido a partir do resíduo de coco de macaúba para remoção de urânio de soluções aquosas. Orientador: Denise Alves Fungaro. 2018. 325 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2018.tde-13092018-144036. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/29434. Acesso em: $DATA.

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