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

augusto@enq.ufsc.br

• 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: augusto@enq.ufsc.br