Síntese sustentável de biofluido com perspectivas de utilização em transformadores de potência
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) |
Texto Completo: | https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3899 |
Resumo: | Um dos problemas mais desafiadores que a sociedade enfrentará nos próximos anos é o impacto das mudanças climáticas. Devido a crescente preocupação sobre o futuro, a busca contínua por formas de superar a crise ambiental global tornou-se imprescindível e, assim, diversas ações estão sendo tomadas em todo mundo para reverter essa situação. Frente ao cenário atual, tem havido um intenso interesse nas inovações disruptivas ecologicamente amigáveis que são particularmente importantes no desenvolvimento de máquinas elétricas de potência (MEPs) como, por exemplo, o transformador de distribuição de potência (TDP). Os TDPs utilizam fluidos dielétricos para refrigeração do equipamento, como o óleo mineral isolante (OMI). De uma perspectiva ambiental, em razão as inúmeras desvantagens do uso do OMI, têm sido envidados esforços concernentes à procura por fluidos isolantes alternativos. Os líquidos isolantes a partir de óleos vegetais (OVs) são considerados substitutos confiáveis ao OMI e constituem uma abordagem relevante para promover a sustentabilidade. Diante desse contexto, nesse trabalho pretende-se realizar modificações moleculares no óleo de coco de babaçu (OCB) com a finalidade de se obter um biofluido isolante ecologicamente correto para utilização em TDPs. Com esse propósito, foi realizada a encapsulação de lipase (LIP) em microcápsulas de poliglicerol hiper-ramificado (HPG) através da tecnologia microfluídica. As microcápsulas de HPG-LIP foram caracterizadas através das seguintes técnicas: MEV, ATR-FTIR e TGA. A otimização dos parâmetros celulares microfluídicos para imobilização da LIP foi realizada por rede neural artificial (RNA). As microcápsulas de HPG-LIP resultantes são esféricas e tem diâmetro médio de 29 mm com distribuição de tamanho monomodal. As condições ótimas determinadas por RNA foram: concentração de HPG de 10% (peso), carga de LIP de 20% (peso) e taxa de fluxo total na célula microfluídica de 1,0 mL/h. Nessas condições, a capacidade máxima de LIP que pode ser microencapsulada é de 85%. O Km aparente e o Vm´ ax aparente do HPG-LIP foram 1,13814 mM e 0,49 U/mg, respectivamente. A reutilização do HPG-LIP mostrou 81,5% da atividade retida mesmo após 10 ciclos. Com base nos resultados obtidos, a microfluídica guiada por RNA pode ser útil para produzir microcápsulas de HPG-LIP para aplicações em biotecnologia. Dessa forma, as microcápsulas preparadas foram utilizadas como biocatalisadores enzimáticos nas reações de síntese para obtenção do biofluido isolante baseado no OCB em reator batelada. |
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2023-09-152023-09-252023-09-25T18:47:17Z2023-09-25T18:47:17Zhttps://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3899Um dos problemas mais desafiadores que a sociedade enfrentará nos próximos anos é o impacto das mudanças climáticas. Devido a crescente preocupação sobre o futuro, a busca contínua por formas de superar a crise ambiental global tornou-se imprescindível e, assim, diversas ações estão sendo tomadas em todo mundo para reverter essa situação. Frente ao cenário atual, tem havido um intenso interesse nas inovações disruptivas ecologicamente amigáveis que são particularmente importantes no desenvolvimento de máquinas elétricas de potência (MEPs) como, por exemplo, o transformador de distribuição de potência (TDP). Os TDPs utilizam fluidos dielétricos para refrigeração do equipamento, como o óleo mineral isolante (OMI). 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Due to the growing concern about the future, the continuous search for ways to overcome the global environmental crisis has become indispensable and, therefore, several actions are being carried out worldwide to reverse this situation. Because of the current scenario, there has been intense interest in ecologically friendly disruptive innovations that are particularly important in the development of electrical power machines (EPM), such as the power distribution transformer (PDT). PDTs use dielectric fluids to cool the equipment, such as insulating mineral oil (IMO). From an environmental perspective, due to the numerous disadvantages of using IMO, efforts have been made regarding the search for alternative insulating fluids. Insulating liquids from vegetable oils (VO) are considered reliable substitutes for IMO and are a relevant approach to promoting sustainability. Given this context, this work intends to perform molecular modifications in babassu coconut oil (BCO) to obtain an environmentally friendly insulating biofluid for use in PDTs. For this purpose, lipase (LIP) encapsulation was performed in hyperbranched polyglycerol (HPG) microcapsules using microfluidic technology. The HPG-LIP microcapsules were characterized by the following techniques: SEM, ATR-FTIR and TGA. The optimization of the microfluidic cell parameters for immobilization of LIP was carried out by artificial neural network (ANN). The resulting HPG-LIP microcapsules are spherical and have an average diameter of 29 mm with monomodal size distribution. The optimum conditions determined by ANN were: HPG concentration of 10% (wt), LIP loading of 20% (wt) and total flow rate in the microfluidic cell of 1.0 mL/h. Under these conditions, the maximum capacity of the LIP that can be microencapsulated is 85%. The apparent Km and apparent Vm´ ax of the HPG-LIP were 1.138,14 mM and 0.49 U/mg, respectively. The reusability of HPG-LIP showed 81.5% of the activity retained even after 10 cycles. Based on the results obtained, microfluidics guided by RNA could be useful to produce HPG-LIP microcapsules for applications in biotechnology. Thus, the prepared microcapsules were used as enzymatic biocatalysts in the synthesis reactions to obtain the BCO-based insulating biofluid in a batch reactor.porUniversidade Federal de ItajubáPrograma de Pós-Graduação: Doutorado - Ciência e Engenharia de MateriaisUNIFEIBrasilIEM - Instituto de Engenharia MecânicaCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICATransformador de potênciaBiofluidoMicrofluídicaLipaseMicrocápsulas de poliglicerol hiper-ramificadoSíntese sustentável de biofluido com perspectivas de utilização em transformadores de potênciainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisQUEIROZ, Alvaro Antônio Alencar dehttp://lattes.cnpq.br/3129798508009056ALMEIDA, Karina Arrudahttp://lattes.cnpq.br/7040287999911921http://lattes.cnpq.br/4486482059129217ALVES, Andressa AparecidaAndressa Aparecida Alves. Síntese sustentável de biofluido com perspectivas de utilização em transformadores de potência. 2023. 177 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2023.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)instname:Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)instacron:UNIFEILICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/3899/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINALTese_2023026.pdfTese_2023026.pdfapplication/pdf7994770https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/3899/1/Tese_2023026.pdf49d1d12f4d99002c7e1dbbccf80b2488MD51123456789/38992023-09-25 15:48:56.262oai:repositorio.unifei.edu.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unifei.edu.br/oai/requestrepositorio@unifei.edu.br || geraldocarlos@unifei.edu.bropendoar:70442023-09-25T18:48:56Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) - Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)false |
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