O mundo atual busca a sustentabilidade, o uso racional das matrizes energéticas e a mitigação do impacto ambiental das atividades humanas. Temas como análise de ciclo de vida (ACV) de processos e produtos; processos oxidativos avançados para tratamento de efluentes contendo poluentes emergentes; reciclagem de materiais com recuperação de metais; biorrecuperação de áreas contaminadas; reaproveitamento de rejeitos minerais; emprego de energia solar e otimização energética de processos fazem parte da área de pesquisa em Energia e Meio Ambiente.

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O estudo da velocidade de transferência de massa, quantidade de movimento e energia é o cerne do projeto de equipamentos da Indústria Química. A pesquisa nessa área utiliza ferramentas que permitem analisar e manipular os perfis de velocidade, temperatura e concentração com o objetivo de melhorar a eficiência de equipamentos ou elucidar fenômenos físicos, como a dispersão. A intensificação de processos é uma das áreas de aplicação, assim como o projeto de equipamentos e de processos de separação.

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Os fundamentos e operações da engenharia química podem ser utilizados para o desenvolvimento de novos processos e produtos que utilizam células e moléculas biológicas. Aplicações se estendem desde a fabricação de biofármacos, o desenvolvimento e a produção de biocombustíveis, o tratamento biológico de efluentes, até a recuperação de minerais valiosos presentes em efluentes e rejeitos da atividade mineradora.

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Em um processo químico, as transformações químicas são as etapas onde ocorrem modificações significativas dos compnentes e é onde existem oportunidades de agregar valor ao process. A compreensão desta etapa envolve o estudo dos mecanismos de reação, e das interações da cinética com as transferências de massa e energia, possibilitando o projeto de reatores com um desempenho melhorado. O estudo dos catalisadores possibilita intervir na cinética, a fim de tornar as reações mais rápidas ou mais seletivas.

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A Engenharia de processamento e síntese de Materiais tem proporcionado o progresso de novas fronteiras de pesquisa e desenvolvimento, que tem impactado o futuro da sociedade através da produção de novos materiais cada vez melhores e mais econômicos, projetados sob medida para objetivos específicos. Algumas das aplicações são em polímeros, nanotecnologia, processamento aquoso, síntese e cristalização, e engenharia de superfícies na busca de soluções contra corrosão e desgaste.

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Considerada um braço avançado da Engenharia Química, fundamentos e operações unitárias são aplicados em processos que envolvam alimentos. Pesquisas nesta área visam auxiliar indústrias de alimentos a produzirem ou desenvolverem produtos mais seguros, convenientes, econômicos e nutritivos através de inovações em processos e em equipamentos. Algumas aplicações envolvem processos de pasteurização assistidos por micro-ondas, novos processos de industrialização de frutas, simulação e otimização de processos.

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A engenharia de sistemas em processos é baseada na modelagem matemática, a simulação e a otimização aplicada ao projeto de processos e de produtos, ao planejamento, scheduling, operação e controle. É uma atividade extremamente criativa, baseada em sólidos conhecimentos matemáticos e de programação. O resultado prático é a melhoria na rentabilidade econômica, na confiabilidade, segurança e sustentabilidade dos processo químicos.

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No desenvolvimento de produtos e processos, partindo de observações macroscópicas experimentais são desejáveis modelos capazes de descrever o comportamento de substâncias e suas misturas, em diversos graus de complexidade e em várias fases. Com a crescente necessidade de desenvolvimento de novos produtos e processos usando matérias-primas renováveis, surgem novos desafios científicos e tecnológicos. Algumas aplicações são o estudo de soluções proteicas, do comportamento de fases em sistemas complexos de biopolímeros e sistemas graxos e da formação e dissociação de hidratos de gás.

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