Estudo da geometria do fluxo hidrodinâmico de micro-reatores fabricados por manufatura aditiva no processo de fotossíntese artificial em fase gasosa para a produção de combustíveis renováveis (2024)
- Authors:
- Autor USP: CINTRA, RENATA DE TOLEDO - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PMT
- Subjects: REATORES QUÍMICOS; FOTOSSÍNTESE; COMBUSTÍVEIS; MANUFATURA ADITIVA; DIÓXIDO DE CARBONO
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Na busca por reatores com canais internos otimizados, vislumbrando uma fotocatálise heterogênea de fluxo contínuo, uma etapa inicial de simulação foi necessária. Foram consideradas 24 diferentes combinações de geometrias, simuladas através de CFD (Computational Fluid Dynamics) como canais internos dos reatores, que apontaram informações importantes para cada tipo de design, como capacidade de mistura do fluido e eficiência na conversão de reagentes. Selecionados os 4 modelos com melhor desempenho, foram confeccionados reatores com o material polimérico acrilonitrila butadieno estireno (ABS), através da Fused Deposition Modelling (FDM), uma das técnicas de Manufatura Aditiva. Para viabilizar a reação de fotocatálise, foi preparado um catalisador de óxido de zinco (ZnO), na forma de filme fino, depositado através do método spray pirólise. Para validar de forma experimental os resultados obtidos na simulação, foi montado um sistema para uma reação de degradação fotocatalítica, utilizando solução de paracetamol (ACT) como fluido modelo. Utilizada luz UV-A como fonte de irradiação. Após realizar o mesmo experimento em fase líquida para os 4 diferentes modelos de reator, e analisar as amostras coletadas em um cromatógrafo líquido de alta performance (HPLC), os resultados obtidos foram utilizados para comparar eficiência. Foi escolhida a geometria que apresentou melhor desempenho. Continuando o processo de validação, outro sistema foi montado, dessa vez em fase gasosa, e o experimento foi conduzido somente com o reator cuja geometria interna apresentou maior eficiência. Na entrada do reator foi injetado dióxido de carbono (CO2) e água (H2O), ambos em vapor. Com o mesmo catalisador de ZnO em filme fino, e um simulador solar como fonte de irradiação, o experimento foi realizado ao longo de algumas horas eos produtos da reação foram detectados por um cromatógrafo gasoso. Foram identificados Hidrogênio (síntese acumulada de H2 a uma taxa de 12,8 mol h1 g1), Etanol (0,26 mol h1 g1 de C2H6O), Etano (0,05 mol h1 g1 de C2H6) e Metano (0,23 mol h1 g1 de CH4), e alguns desses produtos podem ser utilizados como combustíveis renováveis.
- Imprenta:
- Data da defesa: 17.12.2024
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ABNT
CINTRA, Renata de Toledo. Estudo da geometria do fluxo hidrodinâmico de micro-reatores fabricados por manufatura aditiva no processo de fotossíntese artificial em fase gasosa para a produção de combustíveis renováveis. 2024. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2024. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-13082025-094644/pt-br.php. Acesso em: 10 jan. 2026. -
APA
Cintra, R. de T. (2024). Estudo da geometria do fluxo hidrodinâmico de micro-reatores fabricados por manufatura aditiva no processo de fotossíntese artificial em fase gasosa para a produção de combustíveis renováveis (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-13082025-094644/pt-br.php -
NLM
Cintra R de T. Estudo da geometria do fluxo hidrodinâmico de micro-reatores fabricados por manufatura aditiva no processo de fotossíntese artificial em fase gasosa para a produção de combustíveis renováveis [Internet]. 2024 ;[citado 2026 jan. 10 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-13082025-094644/pt-br.php -
Vancouver
Cintra R de T. Estudo da geometria do fluxo hidrodinâmico de micro-reatores fabricados por manufatura aditiva no processo de fotossíntese artificial em fase gasosa para a produção de combustíveis renováveis [Internet]. 2024 ;[citado 2026 jan. 10 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-13082025-094644/pt-br.php
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