Abstract: A quitosana, um poliaminossacarídeo formado por unidades repetidas de D-glucosamina, é derivada da quitina pela retirada do grupo acetila. Apresenta propriedades iônicas favoráveis agindo como quelante, sendo considerado um removedor de contaminantes de águas residuárias. Possui ampla bioatividade, ou seja, é biocompatível, biodegradável, bioadesivo e biossorvente. A quitosana interage por ligações intramoleculares por meio de seus grupos ativos com outras substâncias, pode revestir materiais magnéticos como as nanopartículas superparamagnéticas de magnetita, produzindo um conjugado polímero-magnetita. Materiais superparamagnéticos são susceptíveis ao campo magnético, assim estas partículas podem ser atraídas e agrupadas por aplicação de um campo magnético e como não retêm a magnetização, podem ser desagrupadas e reutilizadas em processos para remoção de contaminantes de rejeitos aquosos. No presente trabalho, preparam-se as partículas magnéticas de magnetita revestidas e funcionalizadas com quitosana (PMQ). O pó de PMQ exibiu uma resposta magnética de atração intensa na presença de um campo magnético sem, contudo tornar-se magnético, um comportamento típico de material superparamagnético. Foi caracterizado por espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier e medidas de magnetização. Avaliou-se o seu desempenho de adsorção de urânio (VI), na forma de íon uranilo UO2 2+, com relação às influências da dose, velocidade de agitação, do pH, do tempo de equilíbrio e estudaram-se as isotermas de adsorção bem como o comportamento de dessorção com os íons de carbonato e oxalato. Constatou-se que a melhor remoção ocorreu em pH 5 e que o aumento da dose aumenta a remoção, tornando-se constante acima de 20 g.L-1. Na cinética de adsorção, o tempo para atingir o equilíbrio foi de 20 minutos. O modelo de isoterma que melhor se aplicou aos dados experimentais de adsorção de UO2 2+ foi de Langmuir, sendo a capacidade máxima de adsorção encontrada igual a 41,7 mg.g-1. Do estudo de dessorção com os íons carbonato verificou-se uma recuperação de 94% de UO2 2+ do PMQ contra 49,9% com ío

Palavras-Chave: polysaccharides; adsorption; removal; uranium; magnetite; nanostructures; appropriate technology

Abstract: Este trabalho apresenta a contribuição obtida no desenvolvimento de um Gerador de Eletricidade Híbrido (HYBRIDGEN), com tecnologia nacional, focado nos sistemas de terceira geração de energia elétrica híbrido, composto por um módulo de células a combustível tipo PEMFC, associado a um acumulador chumbo ácido. Mostra-se também a sua capacidade de operar em modo contínuo, carga com demanda variável e fator de carga inferior a 50%. Foram abordados quatro temas principais. O primeiro refere-se a um estudo para a melhoria da eficácia na conversão de energia em corrente contínua (cc), ao regular o potencial de saída do conversor cc-cc. A energia é proveniente do módulo de célula a combustível de 1 kWe, equipado com sistema térmico de refrigeração e sistema de alimentação de gases, aqui denominados MCC1. Para tal, foi construído o modelo matemático do sistema conversor de corrente contínua (sistema conversor cc-cc), com solução suportada em equações diferenciais algébricas, ensaios no MCC1, bem como em simulação computacional no programa MATLAB7®. O segundo tema refere-se ao desenvolvimento do projeto e montagem do protótipo do HYBRIDGEN devido à inexistência no mercado brasileiro de um equipamento com as características necessárias tanto para a pesquisa, quanto para uso comercial. Desenvolveu-se uma placa controladora para o acumulador (PCC), os esquemas elétricos, os barramentos e o sistema de relés. Também foi utilizado o MCC1 em desenvolvimento pelo IPEN e ELECTROCELL® com tecnologia 100% nacional. O HYBRIDGEN foi instalado em um sistema móvel. O terceiro tema refere-se à análise de estabilidade do modelo matemático do sistema conversor cc-cc. Utilizou-se de quatro testes de estabilidade, sendo: 1 - pela Resposta em Frequência ao utilizar o Teorema do Mapeamento, de Nyquist; 2 - Lugar das Raízes, de Nyquist; 3 - função de teste Degrau, em pontos de operação e, 4 - função de teste Impulso, em pontos de operação. Por fim, apresentaram-se os resultados dos ensaios de potencial e corrente de uma célula a combustível unitária de 25 cm2, do MCC1, e do HYBRIDGEN. No desenvolvimento dos primeiros testes o MCC1 atingiu 704,55 We, (potência considerada condição predominante de operação). A seguir, demonstrou-se a capacidade do HYBRIDGEN para simultaneamente: alimentar cargas em corrente contínua; carregar o acumulador de 45 Ah; alimentar o inversor de 2 kWe e o autotransformador, para fornecer energia a equipamentos em 12Vcc, 127 Vac e 220Vac, 60 Hz, todos num total de 819,52 We. Esses resultados foram obtidos mesmo com limitações na refrigeração ventilada do MCC1, observadas no decorrer dos testes. Assim, o HYBRIDGEN se mostrou viável tecnicamente, e com grande potencial de uso.

Palavras-Chave: power generation; electric power; hybrid systems; proton exchange membrane fuel cells; hydrogen; stacks; electric batteries; lead; lead-acid batteries; appropriate technology; brazil

Abstract: Planejar e gerenciar o desenvolvimento tecnológico são questões estratégicas para as organizações que desejam realizar processos de P&D. A elaboração de Planos Tecnológicos (PT) pode representar um desafio significativo de esforço e planejamento para essas organizações. Os problemas mais comuns são falhas nas previsões dos projetos sejam eles de novos produtos, serviços ou processos. Esse estudo tem por objetivo desenvolver uma metodologia para identificar, classificar e quantificar os fatores denominados alavancadores e desafiadores que possam estar presentes na elaboração do PT. Desenvolveu-se um protocolo para entrevista e coleta de dados em duas fases, aplicado aos envolvidos na elaboração do PT. Na Fase 1 considerou-se a metodologia de construção do PT vigente na unidade de análise. Para Fase 2, considerou-se a metodologia T-Plan na construção do Mapa Tecnológico. Os fatores investigados foram organizados em dimensões (planejamento, desenvolvimento e aplicação) que foram segmentados em variáveis de pesquisa (viabilidade, compromissos, comunicação, direcionadores, priorização, monitoramento, aprendizado, revalidação, aplicação e replicação) e, dependendo dos resultados, eles foram classificados em alavancadores ou desafiadores. O processo de elaboração do PT foi também avaliado com base em dois atributos: qualidade e satisfação. Nas duas fases, ambos foram avaliados segundo a percepção dos entrevistados. Para a Qualidade, a representação foi em 4 quadrantes, para indicar a presença e a formalidade evidenciando a existência da variável da pesquisa. Para a Satisfação foram avaliados estatisticamente considerando o valor médio e desvio padrão entre a condição atual e a desejada. Essa distancia caracterizou as oportunidades das mudanças. A unidade de análise foi o Centro de Célula a Combustível de Hidrogênio - CCCH, um departamento do Instituto de Pesquisa Energéticas e Nucleares do Brasil. A análise da Fase 1 considerou um PT elaborado anteriormente e da Fase 2 foi aplicado a metodologia T-Plan. Nessa segunda fase foi construído o Mapa Tecnológico para os próximos dez anos considerando direcionadores estratégicos, produtos, tecnologias e recursos necessários para realização do protótipo comercial até 2024 e assim viabilizar a inclusão da Célula a Combustível na Matriz Energética Nacional. Com as análises dos resultados das duas fases verificou-se: Fase 1: foram identificados como fatores Desafiadores: Direcionadores e Aplicação; como Fatores Potencial Desafiador: Viabilidade, Priorização, Monitoramento, Aprendizado e Revalidação; como fatores Potencial Alavancador: Replicação e como fatores Alavancadores: Compromisso e Comunicação. Fase 2: todos fatores foram classificados como Alavancadores: Viabilidade, Compromisso, Comunicação, Direcionadores, Priorização, Monitoramento, Aprendizado, Revalidação, Aplicação e Replicação. Concluiu-se que na metodologia T-Plan há uma sensível alteração da avaliação dos fatores Alavancadores e Desafiadores. O Mapa de Rotas Tecnológicas do CCCH, construído na Fase 2 indicou as seguintes rotas tecnológicas: 1) preparação de materiais e principais componentes do módulo; 2) partir da demanda do mercado para chegar aos novos produtos; 3) partir do desenvolvimento das tecnologias para chegar aos novos produtos; 4) desenvolvimento dos materiais para chegar aos produtos e atender aos drivers. Tais resultados sugerem concluir que a aplicação da metodologia do T-Plan não é só viável, mas até recomendável, no âmbito da elaboração de Planos Tecnológicos das Instituições de Pesquisa Pública.

Palavras-Chave: institutional sector; research programs; organizational models; knowledge management; planning; decision making; appropriate technology; quality control; brazilian cnen; fuel cells; hydrogen production