Arejamento e Extracção em Reactores Biológicos Multifásicos

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1 Arejamento e Extracção em Reactores Biológicos Multifásicos Mara Guadalupe Freire Martins Orientador: João A. P. Coutinho Co-orientadora: Isabel M. Marrucho Universidade de Aveiro

2 Sumário 1. Motivação e Objectivos 2. Fluorocarbonetos (Arejamento) 2.1. Introdução 2.2. Propriedades estudadas 2.3. Fluorocarbonetos estudados 2.4. Métodos Experimentais e Resultados 2.5. Conclusões 3. Líquidos Iónicos (Extracção) 3.1. Introdução 3.2. Propriedades estudadas 3.3. Líquidos Iónicos Estudados 3.4. Métodos Experimentais e Resultados 3.5. Conclusões 4. Modelo de Previsão COSMO-RS 5. Trabalho Futuro

3 1. Motivação e Objectivos Alguns produtos de valor acrescentado (álcoois, antibióticos, aminoácidos e enzimas) são produzidos por técnicas de fermentação Optimizar a produção ao nível da biotecnologia Processo aeróbio ou anaeróbio e decorre num bioreactor Optimizar as condições de produção de metabolitos: Temperatura ph O 2 dissolvido Fornecimento adequado de nutrientes Etapas de recuperação e purificação do produto

4 1. Motivação e Objectivos Optimização dos processos que decorrem em bioreactores Aumentar a quantidade de oxigénio disponível para as células em processos aeróbios por adição de uma segunda fase orgânica com maior afinidade para o gás Extracção selectiva de metabolitos e/ou produtos de processos fermentativos usando um solvente orgânico com elevada capacidade de solvatação Fluorocarbonetos Sistemas Multifásicos Líquidos Iónicos

5 2. Fluorocarbonetos (Arejamento) 2.1. Introdução C 8 H 18 C 8 F 18 Temperatura de Ebulição (ºC) Tensão Superficial a 25 ºC (mn/m) Solubilidade de O 2 a 25 ºC e 1 atm (ml O2 /ml solução ) Solubilidade de CO 2 a 25 ºC e 1 atm (ml CO2 /ml solução ) Pressão de Vapor (mmhg) Densidade a 25 ºC (g/cm 3 ) Viscosidade a 25 ºC (mpa.s -1 ) H 2 O C 8 H 18 C 8 F Elevada electronegatividade do átomo de F Ligações intramoleculares fortes e intermoleculares fracas Química e biologicamente inertes

6 2. Fluorocarbonetos (Arejamento) 2.2. Propriedades estudadas Tensões superficiais e viscosidades de FCs Solubilidades mútuas entre FCs e água (e efeito de sais comuns em meios de cultura) Solubilidade de oxigénio em emulsões de PFCs Estabilidade de emulsões de PFCs Optimização do k L a do oxigénio num bioreactor

7 2. Fluorocarbonetos (Arejamento) 2.3. Fluorocarbonetos estudados Perfluorocarbonetos (PFCs) Lineares C 6 F 14 C 7 F 16 Fluorocarbonetos (FCs) Substituídos C 8 F 18 C 9 F 2 C 8 F 17 Br C 8 F 17 I C 8 F 16 Cl 2 C 8 F 17 H C 8 F 16 H 2 Perfluorocarbonetos Aromáticos Perfluorocarbonetos Cíclicos C 6 F 6 C 7 F 8 C 7 F 14 C 1 F 18

8 2. Fluorocarbonetos Tensões Superficiais Define a eficácia da transferência de massa do O < (T/K) < γ / (mn.m -1 ) γ / (mn.m -1 ) Tensiómetro NIMA DST 95 (Du Noüy ring) T / K C6F14 C7F16 C8F18 C9F2 C8F17Br T / K C7F14 C1F18 C6F6 C7F8 γ : PFCs < HCs γ : C 6 F 14 < C 7 F 16 < C 8 F 18 < C 9 F 2 γ : C 6 F 14 < C 7 F 14 < C 1 F 18 < C 7 F 8 < C 6 F 6 γ : C 8 F 18 < C 8 F 17 Br

9 2. Fluorocarbonetos Tensões Superficiais vap H e a organização da superfície: energia necessária para quebrar as ligações intermoleculares Correlação de Faizullin γ r / mn.m Desvios < 3 % m = T = r T T c γ r = v vap Lr H r m γ r = γ γ T r = ( vap H r /υ Lr ) / mn.m -1.6 v L r = v v L LT r =.6 vap H r = vap vap H H T r =.6 C1F18 C6F14 C8F18 C9F2 C6F6 C7F16 C7F14 C8F17Br C7F8 Faizullin Correlation C8H18 Faizullin, M. Z., Fluid Phase Equilib. 211 (23) 75-83

10 2. Fluorocarbonetos Viscosidades < (T/K) < Define o carácter reológico do sistema e a permeabilidade dos gases = η η E η RT lnη Viscosímetro Ubbelohde Schott AVS / T (K -1 ) C6F14 C7F16 C8F18 C9F2 C8F17Br C7F14 C1F18 C6F6 C7F8 η : PFCs > HCs η : C 6 F 14 < C 7 F 16 < C 8 F 18 < C 9 F 2 η : C 6 F 14 < C 6 F 6 < C 7 F 8 < C 7 F 14 < C 1 F 18 η : C 8 F 18 < C 8 F 17 Br

11 2. Fluorocarbonetos Tensão Superficial vs. Viscosidade Correlação de Pelofsky: B lnσ = ln A + η lnσ r 2 > / η (Pa -1.s -1 ) C6F14 C7F16 C8F18 C9F2 C8F17Br C7F14 C1F18 C6F6 C7F8 Pelofsky, A. H., J. Chem. Eng. Data 11 (1966)

12 2. Fluorocarbonetos Solubilidade de Água em Fluorocarbonetos < (T/K) < C6F14 C7F16 C8F18 C9F C6F6 C7F14 C7F8 C1F18 ln x -7.7 ln x -7.1 Titulador Metrohm 831 Karl-Fischer Fonte de aquecimento Bloco de alumínio Controlador de temperatura, PID B ln x W = A + T / K (1 / T). (K -1 ) (1 / T). (K -1 ) -4. ±.1 K Pt Isolamento térmico Fonte de arrefecimento x H2O : PFCs < HCs x H2O : C 6 F 14 < C 7 F 16 < C 8 F 18 < C 9 F 2 x H2O : C 7 F 14 < C 1 F 18 < C 6 F 6 < C 7 F 8 x H2O : C 8 F 18 < C 8 F 17 Br < C 8 F 16 Cl 2 < C 8 F 17 I < C 8 F 17 H < C 8 F 16 H 2 ln x C8F17H C8F17Br C8F18 C8F16H2 C8F16Cl2 C8F17I (1 / T). (K -1 )

13 2. Fluorocarbonetos Solubilidade de Água em Fluorocarbonetos svt S A * m sol sol H m ln x 2 = 2 R T T p ( x ) p o sol G m = RT ln 2 sol H S o m o m = = R svt H ln x 2 ( ln T ) p o m + g l ln H o m o o p ( s2, T ) svt G m = sol G m + RT p o svt = G svt * m H svt svt = * m S S o m o m = = svt G svt o m svt H o H m T RT ln m RT svt G o m RT p º V ( T 1 1, m α 1) ln RT + R ( 1 1) º R T α p V 1, m Solvent C 7 H ± ± ± 1.8 C 6 F ± ± ± 4.2 C 7 F ± ± ± 2.3 C 8 F ± ± ± 2.8 C 9 F ± ± ± 3.8 C 7 F ± ± ± 5.3 C 1 F ± ± ± 2.1 C 6 F ± ± ± 1.9 C 7 F ± ± ± 2.9 C 8 F 17 H ± ± ± 2.4 C 8 F 16 H ± ± ± 2.1 C 8 F 16 Cl ± ± ± 3.2 C 8 F 17 Br C 8 F 17 I a desvio padrão * a ( svtg m ± σ ) 1 kj mol ± ±.13 * a ( svth m ± σ ) 1 kj mol ± ±.2 * a ( svtsm ± σ ) 1 1 J K mol ± ±.9 B C Interacção específica 1:1

14 2. Fluorocarbonetos Solubilidade de Hexafluorobenzeno em Água Indica o grau de contaminação da fase aquosa Agulha exterior para amostragem H 2 O C 6 F 6 Banho deágua termostatizado < (T/K) < 46 Pure Water Water/NaCl(5g/L) Water/NaNO3(5g/L) Water/NaCl (5g/L) Extracção líquido-líquido 1-5 x CH 2 Cl Análise quantitativa por Cromatografia Gasosa T / K Salting-out

15 2. Fluorocarbonetos Solubilidade de Oxigénio em Emulsões de Perfluorocarbonetos Vantagem emulsões sobre os compostos puros: melhor dispersão do O 2 nos meios de cultura D glucose+ H + H Método enzimático glucose oxidase 2O+ O2 D gluconicacid H2O2 peroxidase 2O2 + reduced o dianisidine oxidized o dianisidine (colorless) (brown) Emulsion C 6 F 14 /Lecithin (O 2 dissolvido a 31 K ± σ ) / (µmol).99 ±.1 O 2 esperado a 31 K / (µmol) 1.4 (Diferença ± σ a ) / (%) 4.6 ±.8 oxidized 4 H SO o dianisidine 2 oxidized o (brown) (pink) dianisidine C 6 F 14 /Span 2 C 6 F 14 /Pluronic F ±.2 1. ± ± ± 3. C 1 F 18 /Lecithin.94 ± ± 3.7 C 1 F 18 /Span 2.95 ± ±.8 C 1 F 18 /Pluronic F ± ± 2.8 Dissolução de H 2 O no PFC [1] Dias, A. M. A.; Freire, M. G.; Coutinho, J. A. P.; Marrucho, I. M., Fluid Phase Equilib. 222 (24) [2] Wilhelm, E.; Battino, R.; Wilcock, R. J., Chem. Rev. 77 (1977)

16 2. Fluorocarbonetos Estabilidade de Emulsões de Perfluorocarbonetos G = γ A T S Macroscopicamente: Coalescência: Difusão Molecular: a 3 = a t a 3 3 exp ( Kt ) 8C DγV = 9RT Análise de Imagem: 2 m Microscopicamente: (a) (b) (c) (e) (d)

17 2. Fluorocarbonetos Estabilidade de Emulsões de Perfluorocarbonetos Parâmetros estudados: Efeito da Temperatura Efeito do Perfluorocarboneto Efeito do Surfactante Droplet Diameter 3 / µm Períodos de estudo curtos Efeito de Fase Aquosa Time / days Contrariamente ao descrito na literatura a coalescência é o mecanismo primordial em emulsões concentradas de PFCs Solubilidades ínfimas de PFCs em água

18 2. Fluorocarbonetos Optimização do k L a do O 2 num Bioreactor Multifásico Método de desgaseificação dinâmico: C ln 1 C * = k L a t Parâmetros estudados: Volume do meio Posição das pás Tipo de pás Concentração de PFC Concentração de azeite Tipo de fase aquosa (água e meio de cultura YPD) Presença de células inactivas

19 2. Fluorocarbonetos Optimização do k L a do O 2 num Bioreactor Multifásico Fracção volumétrica de C 1 F 18 com H 2 O Fracção volumétrica de azeite com H 2 O kla / (h -1 ) kla / (h -1 ) kla / (h -1 ) 6 1 rpm rpm rpm Impellers type A kla / (h -1 ) kla / (h -1 ) kla / (h -1 ) Φ Φ rpm Φ Φ Impellers type B 6 25 rpm Φ Φ Impellers type C 6 25 rpm Fracção volumétrica de C 1 F 18 com meio YPD kla / (h -1 ) 6 1 rpm 6 25 rpm Φ kla / (h -1 ) 4 2 Aumento de 25 % Φ kla / (h -1 ) Aumento de 228 % Presença de peptona 5 16 rpm 5 25 rpm 5 35 rpm Φ Φ Φ kla / (h -1 ) Células inactivas e fracção volumétrica de C 1 F 18 kla / (h -1 ) kla / (h -1 ) rpm Φ rpm kla / (h -1 ) kla (h -1 ) Φ.2..1 Φ.2..1 Φ.2 [cells] = 1 g dry weight dm rpm rpm rpm kla / (h -1 ) [cells] = g dry weight dm rpm rpm 2..1 Φ.2 [cells] = 5 g dry weight dm rpm kla / (h -1 ) kla / (h -1 ) kla / (h -1 ) kla / (h -1 ) Φ rpm Φ Φ Φ kla / (h -1 ) Decréscimo do k L a Decréscimo do k L a

20 2. Fluorocarbonetos (Arejamento) 2.4. Conclusões Foram apresentados novos valores de tensões superficiais e viscosidades para uma larga gama de FCs Foram apresentados novos valores de solubilidades entre H 2 O e FCs até ao momento não existentes Foi desenvolvido um método enzimático para a determinação da solubilidade do O 2 em emulsões do tipo óleo-em-água Foi desenvolvido um método capaz de estudar os mecanismos responsáveis pela perda de estabilidade de emulsões por análise de imagem Foram optimizadas as condições de um bioreactor onde se atingiu um incremento de 228 % no k L a do O 2 na presença de perfluorodecalina e meio de cultura

21 3. Líquidos Iónicos (Extracção) 3.1. Introdução + LIs são compostos iónicos (estado líquido numa larga gama de temperaturas) Grande capacidade de solvatação Pressões de vapor ínfimas - Afinação de propriedades termofísicas por substituição do catião e/ou do anião

22 3. Líquidos Iónicos (Extracção) 3.2. Propriedades estudadas Densidades de LIs Tensões Superficiais de LIs Solubilidades mútuas entre LIs e água

23 3. Líquidos Iónicos (Extracção) 3.3. Líquidos Iónicos Estudados: Hidrofóbicos mas higroscópicos alquil-3-metil-imidazólio hexafluorofosfato [C 4 mim][pf 6 ], [C 6 mim][pf 6 ], [C 8 mim][pf 6 ] and [C 4 C 1 mim][pf 6 ] metil-1-propil-piperidínio bis(trifluorometilsulfonil)imida [C 3 mpip][tf 2 N] alquil-3-metil-imidazólio bis(trifluorometilsulfonil)imida [C 2 -C 8 mim][tf 2 N] metil-1-propil-piridínio bis(trifluorometilsulfonil)imida [C 3 mpy][tf 2 N] butil-3-metil-imidazólio tricianometano [C 4 mim][c(cn) 3 ] 1-alquil-1-metil-pirrolídinio bis(trifluorometilsulfonil)imida [C 3 mpyr][tf 2 N] and [C 4 mpyr][tf 2 N]

24 3. Líquidos Iónicos Purificação dos LIs Vácuo (.1 Pa) e temperatura moderada (353 K) durante um mínimo de 48 h Análise de RMN de 1 H, 13 C e 19 F

25 3. Líquidos Iónicos Densidades < (T/K) < < (p/mpa) < [C 8 mim][pf 6 ] [C 8 mim][pf 6 ] saturado com água a K ρ /kg.m ρ /kg.m T /K p/mpa T /K 373 p/mpa.1 Decréscimo da densidade em.53 % [C 4 mim][bf 4 ], [C 8 mim][bf 4 ], [C 6 mim][pf 6 ], [C 8 mimpf 6 ], [C 4 C 1 mim][pf 6 ] e [C 4 mim][cf 3 SO 3 ] O volume molar aumenta com o aumento da cadeia alquílica do catião: (33.88 ±.1) cm 3 mol -1 por adição de cada grupo CH 2 CH 2 O volume molar aumenta com o tamanho efectivo do anião na ordem: [BF 4 ] < [PF 6 ] < [CF 3 SO 3 ].

26 3. Líquidos Iónicos Tensões Superficiais Efeito do Catião 293 < (T/K) < 353 Efeito do Anião γ/mn.m T/K [C4mim][PF6] [C4C1mim][PF6] [C4mim][BF4] [C8mim][BF4] [C8mim][PF6] [C6mim][PF6] γ/mn.m T/K [C4mim][PF6] [C4mim][CF3SO3] [C4mim][BF4] [C4mim][Tf2N] γ : [C 4 mim][pf 6 ] > [C 6 mim][pf 6 ] > [C 8 mim][pf 6 ] γ : [C 4 C 1 mim][pf 6 ] > [C 4 mim][pf 6 ] γ : [C 4 mim][bf 4 ] > [C 4 mim][pf 6 ] > [C 4 mim][cf 3 SO 3 ] > [C 4 mim][tf 2 N]

27 3. Líquidos Iónicos Tensões Superficiais Influência da água 34 [C4mim][Tf2N] (seco) [C4mim][Tf2N] (saturado com água) 33 [C4mim][Tf2N] (atmosfericamente saturado) [C4mim][PF6] (seco) [C4mim][PF6] (saturado com água) [C4mim][PF6] (atmosfericamente saturado) γ/mn.m γ/mn.m T/K T/K [C8mim][BF4] (seco) [C8mim][BF4] (saturado com água) [C8mim][BF4] (atmosfericamente saturado) γ/mn.m T/K

28 3. Líquidos Iónicos Solubilidades Mútuas de Líquidos Iónicos e Água < (T/K) < Solubilidade de água em LIs wt % 1.9 wt % Solubilidade de LIs em água.1 xw [C2mim][Tf2N] [C4mim][Tf2N] [C6mim][Tf2N] [C8mim][Tf2N] [C6mim][PF6] [C4C1mim][PF6] [C3py][Tf2N] [C4mpyr][Tf2N] [C3mim][Tf2N] [C5mim][Tf2N] [C7mim][Tf2N] [C4mim][PF6] [C8mim][PF6] [C4mim][C(CN)3] [C3mpyr][Tf2N] [C3mpip][Tf2N] xil [C2mim][Tf2N] [C4mim][Tf2N] [C6mim][Tf2N] [C8mim][Tf2N] [C6mim][PF6] [C4C1mim][PF6] [C3py][Tf2N] [C3mim][Tf2N] [C5mim][Tf2N] [C7mim][Tf2N] [C4mim][PF6] [C8mim][PF6] [C4mim][C(CN)3] T / K T / K.78 wt %.83 wt %

29 3. Líquidos Iónicos Efeito do anião xw Solubilidade de água em LIs [C4mim][Tf2N] [C4mim][PF6] [C4mim][C(CN)3] xil Solubilidade de LIs em água [C4mim][Tf2N] [C4mim][PF6] [C4mim][C(CN)3] T / K T / K x H2O : [C(CN) 3 ] >> [PF 6 ] > [Tf 2 N] x LI : [C(CN) 3 ] >> [PF 6 ] > [Tf 2 N]

30 3. Líquidos Iónicos Efeito do Catião Solubilidade de água em LIs.35.3 [C3mim][Tf2N] [C3mpy][Tf2N] [C3mpyr][Tf2N] [C3mpip][Tf2N] Solubilidade de LIs em água.8.6 [C3mim][Tf2N] [C3py][Tf2N] xw.25 xil T / K T / K x H2O : [C 3 mim] > [C 3 mpy] [C 3 mpyr] > [C 3 mpip] x LI : [C 3 mim] > [C 3 mpy]

31 3. Líquidos Iónicos Efeito do tamanho da cadeia alquílica Solubilidade de água em LIs Solubilidade de LIs em água [C2mim][Tf2N] [C3mim][Tf2N] [C2mim][Tf2N] [C3mim][Tf2N] [C4mim][Tf2N] [C5mim][Tf2N] [C4mim][Tf2N] [C5mim][Tf2N] [C6mim][Tf2N] [C7mim][Tf2N] [C6mim][Tf2N] [C7mim][Tf2N] [C8mim][Tf2N] 1-3 [C8mim][Tf2N].15.1 xw xil T / K T / K x H2O : [C 2 mim] > [C 3 mim] > [C 4 mim] > [C 5 mim] > [C 6 mim] > [C 7 mim] > [C 8 mim] x LI : [C 2 mim] > [C 3 mim] > [C 4 mim] > [C 5 mim] > [C 6 mim] > [C 7 mim] > [C 8 mim]

32 3. Líquidos Iónicos Efeito do tamanho da cadeia alquílica.35.3 Solubilidade de água em ILs [C3mpyr][Tf2N] [C4mpyr][Tf2N] xw T / K x H2O : [C 3 mpyr] > [C 4 mpyr]

33 3. Líquidos Iónicos Efeito da substituição do H no C2 Solubilidade de água em LIs [C4mim][PF6] [C6mim][PF6] [C8mim][PF6] [C4C1mim][PF6] Solubilidade de LIs em água.2.15 [C4mim][PF6] [C6mim][PF6] [C8mim][PF6] [C4C1mim][PF6] xw xil.1.25 Substituição de H por CH T / K T / K x H2O : [C 4 mim] > [C 6 mim] > [C 8 mim] [C 4 C 1 mim] x LI : [C 4 mim] > [C 4 C 1 mim] > [C 6 mim] > [C 8 mim]

34 3. Líquidos Iónicos (Extracção) 3.4. Conclusões Foram apresentados novos valores de densidades e tensões superficiais para uma larga combinação de catiões e aniões nos LIs Foi inferido o efeito da presença de água em ambas as propriedades Foram apresentados novos valores de solubilidades mútuas entre LIs e água o que permite prever o grau de toxicidade dos LIs para as células

35 4. COSMO-RS Conductor-like Screening Model for Real Solvents 4.1. Introdução Modelo que combina a teoria electrostática das interacções locais da superfície de uma molécula acoplado a uma metodologia de termodinâmica estatística

36 4. COSMO-RS Previsão das solubilidades de água em fluorocarbonetos lnx /T (K -1 ) lnx /T (K -1 ) C6F14 exp C7F16 exp C8F18 exp C9F2 exp C6F6 exp C7F8 exp C7F14 exp C1F18 exp lnx /T (K -1 ) C8F18 exp C8F17Br exp C8F17H exp C8F16H2 exp C8F16Cl2 exp C8F17I exp

37 4. COSMO-RS Equílibrio Líquido-Líquido entre Líquidos Iónicos e Água Influência da família do catião [C3mpyr][Tf2N] [C3mim][Tf2N] [C3mpy][Tf2N] T/K 35 T/K xil Hidrofobicidade LI: [C 3 mim] < [C 3 mpy] < [C 3 mpyr] x IL

38 4. COSMO-RS Equílibrio Líquido-Líquido entre Líquidos Iónicos e Água Influência do tamanho da cadeia alquílica [C4mim][PF6] [C6mim][PF6] [C8mim][PF6] T/K 35 3 T/K x IL Hidrofobicidade LI: [C 4 mim] < [C 6 mim] < [C 8 mim] x IL

39 4. COSMO-RS Equílibrio Líquido-Líquido entre Líquidos Iónicos e Água Influência do anião [C4mim][PF6] [C4mim][Tf2N] T/K 35 T/K x IL Hidrofobicidade LI: [PF 6 ] < [Tf 2 N] x IL

40 4. COSMO-RS Equílibrio Líquido-Vapor entre Líquidos Iónicos e Água Influência do tamanho da cadeia alquílica 6 5 [C8mim][PF6] a K [C4mim][PF6] a K 6 5 Influência do anião [C8mim][PF6] a K [C8mim][BF4] a K 4 4 p/kpa 3 p/kpa Hidrofobicidade LI: [C 4 mim] < [C 8 mim] Hidrofobicidade LI: [BF 4 ] < [PF 6 ] xwater x Water [1] Anthony, J. L.; Maggin, E. J.; Brennecke J. F., J. Phys. Chem. B 15 (21) [2] Kim, K.; Park, S.; Choi, S.; Lee, H., J. Chem. Eng. Data 49 (24)

41 4. COSMO-RS Equílibrio Líquido-Líquido entre Líquidos Iónicos e Álcoois Influência da família do catião Influência da família do anião [C4mim][BF4] propan-1-ol [C4mpy][BF4] propan-1-ol [C4mim][BF4] butan-1-ol [C4mim][Tf2N] butan-1-ol [C4mim][PF6] butan-1-ol T/K T/K x IL x IL [1] Crosthwaite, J. M.; Aki, S. N. V. K.; Maggin, E. J.; Brennecke, J. F., J. Phys. Chem. B 18 (24) [2] Crosthwaite, J. M.; Muldoon, M. J.; Aki, S. N. V. K.; Maggin, E. J.; Brennecke, J. F., J. Phys. Chem. B 11 (26)

42 4. COSMO-RS Equílibrio Líquido-Líquido entre Líquidos Iónicos e Álcoois Influência do tamanho da cadeia alquílica do catião [C4mim][BF4] butan-1-ol [C6mim][BF4] butan-1-ol Influência do tamanho da cadeia alquílica do álcool [C4mim][BF4] propan-1-ol [C4mim][BF4] butan-1-ol [C4mim][BF4] hexan-1-ol T/K T/K Solubilidade: [C 4 mim] < [C 6 mim] x IL x IL [1] Crosthwaite, J. M.; Aki, S. N. V. K.; Maggin, E. J.; Brennecke, J. F., J. Phys. Chem. B 18 (24) [2] Crosthwaite, J. M.; Muldoon, M. J.; Aki, S. N. V. K.; Maggin, E. J.; Brennecke, J. F., J. Phys. Chem. B 11 (26) Solubilidade: hexan-1-ol < butan-1-ol < propan-1-ol

43 4. COSMO-RS 3 Equílibrio Líquido-Vapor entre Líquidos Iónicos e Álcoois Influência do anião 12 1 Influência do tamanho da cadeia alquílica do catião [C2mim][Tf2N] ethanol 353 K [C6mim][Tf2N] ethanol 353 K p/kpa 2 1 p/kpa [C4mim][Tf2N] propan-1-ol 298 K [C4mim][OctSO4] propan-1-ol 298 K x IL x IL [1] Safarov, J.; Verevkin, S. P.; Bich, E.; Heintz, A.,J. Chem. Eng. Data 51 (26) [2] Verevkin, S. P.; Safarov, J.; Bich, E.; Hassel, E.; Heintz, A., Fluid Phase Equilib. 236 (25)

44 4. COSMO-RS 4.3. Conclusões COSMO-RS mostrou ser capaz de descrever correctamente a tendência da solubilidade de água em FCs Para os LIs o COSMO-RS descreve correctamente as solubilidades mútuas com água e o carácter hidrofóbico do LI, falhando apenas com o aumento do carácter hidrofílico do anião Para os sistemas líquido-líquido entre LIs e álcoois, verificou-se uma degradação quantitativa gradual com o aumento do carácter não polar do LI e do álcool Para os sistemas líquido-vapor o COSMO-RS descreve correctamente os desvios positivos à lei de Raoult COSMO-RS mostrou ser uma ferramenta bastante útil para sistemas que envolvam LIs devido à impossibilidade de se medirem experimentalmente todas as combinações possíveis de catiões e aniões

45 5. Trabalho Futuro Estudo de outros FCs na optimização do k L a em bioreactores multifásicos Medições experimentais de tensões interfaciais entre FCs e água Estudo de misturas de FCs de forma a encontrar o melhor candidato Determinação dos coeficientes de partição dos metabolitos entre LIs e água Estudos directos de toxicidade de LIs para as células Desenvolvimento de modelos ou correlações capazes de prever as propriedades dos LIs

46 Agradecimentos Dr. João Coutinho e Dr a. Isabel Marrucho Dr a. Alice Coelho Dr. Luís Belchior Santos Dr a. Ana Fernandes Dr a. Isabel Fonseca e Dr. Abel Ferreira Dr. Jacques Jose e Dr a. Ilham Mokbel Dr. Luís Paulo Rebelo A todo o grupo Path (Ana Caço, Ana Dias, António Queimada, Carla Gonçalves, Fátima Mirante, Fátima Varanda, José Machado, Maria Jorge, Mariana Belo, Mariana Costa, Nelson Oliveira, Nuno Pedrosa, Pedro Carvalho, Ramesh Gardas e Sónia Ventura ) A todo o grupo do Lab 113 na UFRJ Fundação para a Ciência e a Tecnologia por todo o suporte financeiro