Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-06-17T12:15:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) versao final da tese -BC - CD.pdf: 5568328 bytes, checksum: 303e3ca9fbfdb5e15b4d083eac98b1a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-17T12:15:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) versao final da tese -BC - CD.pdf: 5568328 bytes, checksum: 303e3ca9fbfdb5e15b4d083eac98b1a1 (MD5) Previous issue date: 2015-11-19 / CNPq / O tratamento do lixiviado representa um grande desafio. Os métodos desenvolvidos para o tratamento de lixiviado são físicos, químicos e biológicos. O presente trabalho avaliou, em laboratório, a eficiência do uso de extratos de sementes de Moringa oleifera Lam, isolados e combinados com Quiabo (Abelmoschus esculentus L. Moench) e biossurfactante no tratamento de lixiviado de aterro sanitário, devido suas propriedades coagulantes e a sua capacidade de remoção de metais e bactérias. Foram realizadas as caracterizações físico-químicas das sementes e dos óleos de moringa e do quiabo, de quatro amostras do lixiviado bruto (LB1,2,3,4) e do lixiviado com os coagulantes. Foram comparados os extratos preparados com o óleo (LBOM) da semente e aquoso com casca (LBEMC) e sem casca (LBEMS), Quiabo (LBQ) e biossurfactante (LBB), através dos ensaios Jartest, Cone Inhoff, filtro simplificado e Bioensaios com sementes de Alface - Lactuca sativa L. Avaliou-se a remoção de cor, turbidez, condutividade, coliformes fecais e totais, pH, DQO, DBO5 de lixiviados através de ensaios de coagulação/floculação/sedimentação/filtração em triplicata. O extrato de moringa apresentou em todos os ensaios com a dosagem de (LBEMS) 37,5g/L de maior eficiência no tratamento do lixiviado (LB1,2,3,4), não alterou o pH e apresentou remoção dos parâmetros: cor (84%), turbidez (68%), DQO (41%), DBO5 (55%), Fe (82%), condutividade (50%), reduziu odor e toxidade do lixiviado bruto e removeu Coliformes totais e fecais em 99%. Com a etapa de filtração, o extrato da moringa teve excelentes resultados de remoção para cor, turbidez, condutividade, sólidos, DQO e DBO5. O tratamento (LB3) com biossurfactante (LBB) demostrou eficiência de 99% de remoção de coliformes totais e fecais do (LB3), e os resultados da mistura biossurfactante com extrato de moringa reduziu cor, mas ocorreu aumento para turbidez, DQO e DBO5 em relação ao valor inicial do (LB1). O extrato com óleo da moringa (6 ml) removeu 65% de DBO5 e 99% de coliformes mas não se mostra eficiente na remoção de cor, turbidez, sólidos e condutividade. O tratamento do LB4 com quiabo (LBQ 37,5 g/L) não alterou o pH e obteve remoção para os parâmetros: cor, turbidez, sólidos, condutividade, DQO e DBO5, 72%, 35%, 87%, 20%, 78% e 72%, respectivamente. O emprego em conjunto com quiabo e moringa (LBEMQ 37gL+20gL), obteve-se 22%, 78%, 42%, 46%, 52% e 88% de remoção respectivamente. O LB4 apresentou toxicidade em Alface, pois não ocorreu germinação comparada ao controle negativo, o LB4 tratado com os extratos de moringa, obteve médias de 30 a 35% de germinação de sementes de Alface, tanto na fração extrato de moringa (EXTMO), quanto no lixiviado com adição dos extratos de moringa (LBEMC/LBEMS), indicando que a toxicidade reduz após o processo de coagulação/floculação. Os resultados demostram eficiência dos coagulantes na remoção dos parâmetros avaliados. Indica o uso do coagulante da semente da Moringa (LBEMS 37,5 g/L) sem casca com um tempo de decantação de 120 min no tratamento de lixiviados de aterro sanitário como mais promissor. / The treatment of the leachate is a major challenge. The methods developed for the treatment of leachate are physical, biological and chemical. This study evaluated in the laboratory, the efficiency of the use of Moringa seed extracts oleifera Lam, isolated and combined with Abelmoschus esculentus L. Moench and biosurfactant in the treatment of landfill leachate, due to its coagulant properties and their removal capacity metals and bacteria. Physicochemical characterizations of seeds and moringa oil and okra were held, four samples of raw leachate (LB1,2,3,4) and leached with coagulants. The extracts were compared cooked with oil (BOM) seed and aqueous shelled (LBEMC) and shelled (LBEMS), okra (LBQ) and biosurfactant (LBB) through Jartest tests cone Inhoff simplified filter and bioassays Lettuce seeds - Lactuca sativa L. was evaluated the removal color, turbidity, conductivity, total and fecal coliforms, pH, COD, BOD 5 leachate through coagulation assays / flocculation / sedimentation / filtration in triplicate. The moringa extract showed in all tests with dosage (LBEMS) 37,5g / L to greater efficiency in the treatment of the leachate (LB1,2,3,4) did not alter the pH and presented removal of parameters: color (84%), turbidity (68%), COD (41%) BOD5 (55%) Fe (82%) conductivity (50%) reduced odor and toxicity raw leachate and removed total and faecal coliforms in 99%. In the filtration step, the Moringa extract had excellent removal results for color, turbidity, conductivity, solids, COD and BOD5. Treatment (LB3) with biosurfactant (LBB) demonstrated efficiency 99% removal of total and fecal coliforms of (LB3), and the results of biosurfactant mixture with moringa extract reduced color, but it increased for turbidity, COD and BOD 5 in the initial value (LB1). The extract of moringa with oil (6 ml) removed 65% of BOD5 and 99% efficient coliform but not shown in the removal of color, turbidity, and conductivity solids. Treatment of LB4 and okra (LBQ 37.5 g / L) did not alter the pH and removing obtained for the parameters: color, turbidity, solids, conductivity, COD and BOD5, 72%, 35%, 87%, 20%, 78% and 72%, respectively. The use in conjunction with okra and moringa (37gL LBEMQ 20gL +), was obtained 22%, 78%, 42%, 46%, 52% and 88% removal respectively. The LB4 presented toxicity in lettuce because there was no germination compared to the negative control, the LB4 treated with moringa extract, averaged 30-35% lettuce seed germination, both in moringa extract fraction (EXTMO), as adding the leached with extracts of Moringa (LBEMC / LBEMS), indicating that the toxicity decreases after the process of coagulation / flocculation. The results demonstrate efficiency of coagulants in the removal of the evaluated parameters. Indicates the use of the seed of Moringa coagulant (LBEMS 37.5 g / L) peeled with a settling time of 120 min the treatment of landfill leachate as more promising.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2007. / Submitted by Caroline Silva (krol_bilhar@hotmail.com) on 2012-09-25T19:06:21Z No. of bitstreams: 1 microsoft word - dissertao.final.pdf: 515857 bytes, checksum: afa0c33effce4f7fb4a24ce581f95202 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-06-18T18:32:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 microsoft word - dissertao.final.pdf: 515857 bytes, checksum: afa0c33effce4f7fb4a24ce581f95202 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-18T18:32:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 microsoft word - dissertao.final.pdf: 515857 bytes, checksum: afa0c33effce4f7fb4a24ce581f95202 (MD5) Previous issue date: 2007 / Os biossurfactantes compreendem uma classe importante de compostos anfipáticos de origem microbiana. A bactéria gram negativa Pseudomonas aeruginosa é conhecida por sua habilidade de produzir biossurfactante do tipo ramnolipídio a partir de diversas fontes de carbono. A investigação da produção por novas linhagens pode resultar em processos mais eficientes, maiores rendimentos e biossurfactantes com características distintas, sendo aplicados em várias indústrias, tais como as indústrias farmacêutica, de cosméticos, de petróleo e de alimentos. Por outro lado, com o maior consumo de petróleo e derivados, cresceu a exposição de ambientes a possíveis acidentes relacionados à produção, transporte, carga e descarga desses materiais, sendo cada vez mais necessário buscarem-se alternativas tecnológicas para a recuperação desses ambientes. A biorremediação pode ser definida como o uso das potencialidades dos microrganismos em degradar compostos poluentes, reduzindo o grau de contaminação ou mesmo descontaminando ambientes degradados. Entre as técnicas disponíveis, a bioestimulação é uma das mais usadas, em que a microbiota nativa é estimulada pela adição de nutrientes e coadjuvantes como os biossurfactantes. Este trabalho teve como objetivo estudar a produção de ramnolipídios de Pseudomonas aeruginosa isolada de resíduos de pescado capturado no extremo sul do Brasil, utilizando diversas fontes de carbono (óleo de soja, borra de óleo de soja, óleo de pescado, glicerol e glicose) e fontes de nitrogênio (nitrato de sódio, nitrato de amônio, uréia e sulfato de amônio), bem como diferentes relações C/N. O biossurfactante foi caracterizado quanto à influência de fatores físicoquímicos na formação de emulsões. A degradação de petróleo em solo retirado de local próximo a um oleoduto, por técnicas de bioestimulação, com e sem a utilização do biossurfactante, também foi estudada. Os cultivos microbianos foram realizados em triplicata, sendo conduzidos em incubadora rotatória a 30°C e 180rpm, por um período de 96 horas. Pelo teste de Tukey, a 95% de confiança, o óleo de soja (40g/L) e o nitrato de sódio (8g/L) foram as melhores fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente, obtendose, com uma relação C/N 22, 0,94g/L de ramnose e índice de emulsificação de 62,1%. Com uma relação C/N 100 foram produzidos 1,42g/L de ramnose e índice de emulsificação de 60,7%, indicando que a produção é favorecida em condição nitrogêniolimitante. A formação de emulsões estáveis foi melhor em concentrações salinas menores que 0,5%, pH na faixa de 6-9 e temperaturas na faixa de 35-40°C, mantendo cerca de 80% de sua atividade original para salinidade de até 3% e 120 min de exposição a 100°C. Quanto à biorremediação, os melhores resultados foram obtidos nos tratamentos com adição de nutrientes e adição de nutrientes mais biossurfactante, com 90,4% e 80,9% de remoção de hidrocarbonetos totais de petróleo, respectivamente, demonstrando efetiva melhoria em relação ao controle (42,2%), havendo uma clara relação entre a dinâmica da microbiota local e a biodegradação. / Biosurfactants consist of an important class of amphipathic compounds of microbial origin. The Gram-negative bacteria Pseudomonas aeruginosa is known for its ability to produce rhamnolipid-type biosurfactant from diverse carbon sources. The investigation of the production by new strains can result in more efficient processes, greater yields and biosurfactants with distinct characteristics, being applied in various industries, such as pharmaceuticals, cosmetics, oils and foods. On the other hand, with the huge consumption of petroleum and its derivatives, the exposure of environments to possible accidents related to the production, transport, loading and unloading of these materials has increased, making it necessary to search for technological alternatives to restore of these environments. Bioremediation can be defined as the use of the potential of microrganisms in degrading pollutant compounds, reducing the degree of their contamination or decontaminating degraded environments. Among the available techniques, biostimulation is one of most commonly used, where native microbiota is stimulated by the addition of nutrients and amendments as surfactants. This work had as its objective to study the production of biosurfactant from a strain of Pseudomonas aeruginosa isolated from fish samples captured in the extreme south region of Brazil, using diverse carbon sources (soybean oil, soybean oil soapstock, fish oil and glycerol) and nitrogen sources (sodium nitrate, ammonium nitrate, urea and ammonium sulphate), as well as different C/N ratios. The biosurfactant was characterized taking into account the influence of physio-chemical factors in emulsion formation. The degradation of oil from the soil removed from a place next to a pipe-line in the region by different biostimulation techniques, with and without the use of the biosurfactant, also was studied. The microbial culture assays, carried out in triplicate, were conducted in a rotary shaker at 30°C and 180rpm, for a period of 96 hours, and the results analyzed by the Tukey test. The soybean oil (40g/L) and the sodium nitrate (8g/L) were the best sources of carbon and nitrogen, respectively, obtaining with a C/N 22, 0.94 g/L of rhamnose and an emulsification index of 62.1%. With a C/N ratio 100, 1.42 g/L of rhamnose and an emulsification index of 60.7% were produced, indicating that the production is favored in a nitrogen-limiting condition. The formation of stable emulsions was better in saline concentrations less than 0.5%, pH in the range of 6-9 and temperatures in the range of 35-40°C, maintaining about 80% of its original activity for salinity up to 3% and 120 min of exposure at 100°C. For bioremediation, the best results were obtained in the treatments with addition of nutrients and addition of nutrients with more biosurfactant, with 90.4% and 80.9% of TPH removal, respectively, demonstrating effective improvement in relation to the control (42.2%), having a clear relation between the dynamics of local microbiota and the biodegradation.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2007. / Submitted by Caroline Silva (krol_bilhar@hotmail.com) on 2012-09-25T18:56:16Z No. of bitstreams: 1 produo de biossurfactante e lipase por aspergillus fumigatus cultivado em estado slido e avaliao da biorremediao em derrames de leos e derivados.pdf: 999408 bytes, checksum: b510002262da45fc59e138e475cca986 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-06-19T17:01:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 produo de biossurfactante e lipase por aspergillus fumigatus cultivado em estado slido e avaliao da biorremediao em derrames de leos e derivados.pdf: 999408 bytes, checksum: b510002262da45fc59e138e475cca986 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-19T17:01:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 produo de biossurfactante e lipase por aspergillus fumigatus cultivado em estado slido e avaliao da biorremediao em derrames de leos e derivados.pdf: 999408 bytes, checksum: b510002262da45fc59e138e475cca986 (MD5) Previous issue date: 2007 / Os biossurfactantes são compostos de superfície ativa sintetizados por diversos microrganismos e que têm recebido crescente interesse pelas vantagens que possuem sobre os surfactantes químicos, tais como biodegradabilidade, baixa toxicidade e produção a partir de fontes renováveis. Estes compostos apresentam propriedades emulsificante, solubilizante e dispersante, podendo ser aplicados em diversos processos, em especial, na biorremediação. O presente trabalho teve por objetivo estudar a produção de biossurfactante e lipase a partir do fungo filamentoso Aspergillus fumigatus através de fermentação em estado sólido, avaliar a estabilidade do biossurfactante em diferentes condições físico-químicas e estudar a biorremediação em derrames de compostos de origem animal (óleo de pescado) e mineral (tolueno) ocasionados em solos utilizando o biosurfactante produzido. Para o estudo da produção de biossurfactante e lipase foram testados dois meios fermentativos (farelo de arroz e farelo de trigo), dois níveis de aeração (60 e 100 mL.g-1.h-1) e três fontes adicionais de carbono (óleo de soja degomado, óleo de pescado bruto e tolueno). Os experimentos foram realizados em biorreatores de coluna com leito fixo durante 144 h. Foram avaliados a cada 24 h, os teores de umidade, pH, atividade emulsificante água em óleo (AEw/o) e óleo em água (AEo/w), atividade lipolítica, tensão superficial e interfacial. Para o estudo da estabilidade, foi utilizado um planejamento experimental fatorial 23 com três pontos centrais, em que foram testados pH 5,0, 7,0 e 9,0, salinidades 3,0, 16,5 e 30,0, e temperaturas de 10, 20 e 30°C. Os experimentos de biorremediação foram realizados durante 90 dias, sendo avaliado a influência da adição de biossurfactante ou dispersante químico e adição de fertilizantes (uréia e superfosfato triplo) na proporção C:N:P de 100:15:3 nos solos contaminados. Durante o processo foram realizadas análises de concentração do contaminante, teor de fósforo e nitrogênio total nos solos e contagem microbiológica. Os resultados mostraram que a máxima atividade emulsificante água em óleo (25,49 UE.g-1) e atividade emulsificante óleo em água (58,51 UE.g-1) foram obtidas quando se utilizou tolueno, farelo de trigo e aeração de 60 mL.g-1.h-1. A maior redução na tensão superficial (36,2 mN.m-1) e interfacial foi obtida quando se utilizou óleo de soja degomado, farelo de trigo e aeração de 60 mL.g-1.h-1. O surfactante produzido mostrou ser estável em diferentes níveis de temperatura, pH e salinidade, apresentando maior estabilidade quando mantido em pH 7,0, salinidade 16,5 e 20°C. A máxima atividade lipolítica (112,46 U.g-1) foi obtida quando se utilizou farelo de trigo, aeração de 100 mL.g-1.h-1 e tolueno como fonte adicional de carbono. Os ensaios de biorremediação em solos mostraram que a maior taxa de remoção do contaminante óleo de pescado foi 59,47% obtido no experimento contendo biossurfactante e bioestimulante em 90 dias de processo. A maior taxa de remoção do contaminante tolueno (100%) foi obtido em 14 dias para os experimentos contendo biossurfactante, dispersante químico e biossurfactante com bioestimulação. Os resultados demonstraram a possibilidade de produzir biossurfactantes e enzimas a partir de Aspergillus fumigatus utilizando resíduos agroindustriais e menores taxas de aeração, contribuindo para a minimização de custos de processos e impactos ambientais. O biosurfactante foi eficaz no processo de descontaminação de solos, favorecendo a remoção do poluente quando utilizado juntamente com bioestimulante. A utilização de fertilizantes mostrou favorecer o crescimento microbiano e o emprego de biossurfactante mostrou aumentar a biodisponibilidade do contaminante, acelerando o processo de degradação dos compostos. / Biosurfactants are compounds of active surface synthesized by several microorganisms which have been increasingly receiving attention due to the advantages they show over chemical surfactants, such as biodegradability, low toxicity, and yield from renewable sources. Such compounds show emulsifying, solubilizing, and spreading features, being able to be applied to several processes, especially in bioremediation. This paper aimed at studying the production of biosurfactant and lipase from the filamentous fungus Aspergillus fumigatus through in the solid state fermentation, evaluating biosurfactant stability under different physical-chemical conditions, and studying the bioremediation in animal (fish oil) and mineral (toluene) origin compounds shedding that occur in soils using the biosurfactant produced. For studying the production of both biosurfactant and lipase two fermentation media have been tested (rice and wheat bran), two aeration levels (60 and 100 mL.g-1.h-1), and three additional carbon sources (degummed soybeans oil, raw fish oil, and toluene). The experiments have been performed in column, fix bed bioreactors for 144h. Moisture contents, pH, emulsifying activity water-in-oil (AEw/o) and oil-in-water (AEo/w), lipolytic activity, superficial and interfacial tension have been evaluated at 24h intervals. For studying stability a 2³ factorial experimental desing has been used with three central points in which pH 5.0, 7.0, and 9.0, salt contents 3.0, 16.5, and 30.0, and temperatures at 10, 20, and 30°C. Bioremediation experiments have been performed for 90 days, being evaluated the influence of adding biosurfactant or chemical spreading and adding fertilizers (urea and triple super phosphate) in the ratio C:N:P 100:15:3 on contaminated soils. During the process analyses have been performed on contaminant content, phosphorus content, and total nitrogen in the soils and microbiological count. The results have shown that the maximum emulsifying activity water-in-oil (25.49 UE.g-1) and emulsifying activity oil-in-water (58.51 UE.g-1) have been achieved when toluene, wheat bran and aeration 60 mL.g-1.h-1 have been used. The highest superficial and interfacial tension reduction (36.2 mN.m-1) has been achieved when degummed soybeans oil, wheat bran and aeration 60 mL.g-1.h-1 have been used. The surfactant produced has shown to be stable at different temperature, pH, and salt levels, presenting higher stability when maintained under pH 7.0, salt content 16.5, and at 20°C. The maximum lipolytic activity (112.46 U.g-1) has been obtained when wheat bran, aeration 100 mL.g-1.h-1 and toluene as carbon additional source were used. The bioremediation assays in soils have shown that the highest rate of fish oil contaminant removal was 59.47% obtained in the experiments containing biosurfactant and biostimulate in 90 days of process. The highest rate of toluene contaminant removal (100%) has been achieved in 14 days for experiments containing biosurfactant, chemical spreading, and biosurfactant with biostimulation. The results have shown the possibility of producing biosurfactants and enzymes from Aspergillus fumigatus by using agroindustrial residues and lower aeration rates, contributing to minimizing processes costs and environmental impacts. The biosurfactant has shown efficacy in the process of decontaminating soils, favoring the polluting removal when used along with a biostimulate. The use of fertilizers has shown to favor microbial growth and the use of biosurfactant has shown to increase contaminant bioavailability, accelering the process of degrading compounds.

The majority of surfactants commercially available is synthesized from petroleum, thus representing an important source of pollution, causing adverse biological effects to the aquatics organisms. In the detergent industries, despite of many trades available in the market are called as biodegradable and under the legislation actual, it's known that in real the actives components are tensoactives obtained by chemical and not by biochemical route. In other words, what occurred was only a change of the main active component alkylbenzene sodium sulphonate branched chain for one of linear chain, what in fact facilitated the molecular degradation by microorganisms, but not as much as compared to the natural surfactants. Arming to salve those problems, in this work we will show a development process of two biodetergents from biosurfactants that follow environmental appeal and available new alternatives products in the market, using a new technology which may be inserted promise of sustainable industrial development that give attention, specially, to the use of clean technologies. The purpose of this invention is to combine the main soap and synthetic detergent’s features providing an alternative to using of the latter, therefore it adds from the soap its higher biodegradability’s features and from the synthetic detergent its advantage on acting in a still efficient way, even when utilized in hard waters. Initially, were produced two biosurfactants called as liposan and rhamnolipid obtained from aerobic fermentation, using a Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682 yeast strain and another Pseudomonas aeruginosa INCQS 0588092 bacterium straim, respectively. After the analysis of the different experimental conditions, it was concluded that the pH 7.0, at temperature of 35°C with rotation of 150 rpm, were the main factor that influenced on the production of both biosurfactants. The response variables used were surface tension, the index E24, the production of biomass, biosurfactant production and consumption of substrate. After the separation and extraction of the liposan and the rhamnolipid, it was held the modification of the two molecules by a chemical reaction and the biodetergents were formulated adding the adjuvant agents and completing the final volume with distilled water. The efficiency of the biodetergents was evaluated comparing the viscosities from a sample of crude oil with a produced water emulsion/oil containing the biodetergents, where it was verified a reduction on the viscosity, about 8% for the biodetergent 1 derived from the liposan and 36% for the biodetergent 2 derived from the rhamnolipid. It was observed from the analysis of the DSC that the developed biodetergents didn’t show any physico-chemical change when dissolved in samples of distilled water and compared to the produced water, concluding that both show good thermal stability and it wasn’t detected any chemical interaction, on the studied thermal range, between the biodetergents and the present salts in great quantity in the produced water, showing also a good tolerance to ionic strength. Regarding the capacity to produce foam and remove dirt in tissues and dishes both produced biodetergents showed foaming power and detergent action similar when compared to the synthetic detergent commercial. Therefore, it’s concluded that the produced biodetergents show good surfactant and emulsification capacity compared to the chemical synthetic surfactants, maybe being used in substitution themselves for the presented advantages. / A maioria dos surfactantes disponíveis comercialmente é sintetizada a partir de derivados do petróleo, representando assim uma importante fonte de poluição, causando efeitos biológicos adversos a organismos aquáticos. Na indústria de detergentes, apesar das várias marcas disponíveis no mercado serem consideradas biodegradáveis e amparadas pela legislação em vigor, sabe-se que na verdade os componentes ativos são tensoativos obtidos por via química e não bioquímica, ou seja, o que houve foi apenas a mudança do principal componente ativo alquilbenzeno sulfonato de sódio de cadeia ramificada pelo de cadeia linear, o que de fato facilitou a degradação da molécula por microrganismos, mas não tanto quanto ao comparado com os surfactantes naturais. Com intuito de solucionar tais inconvenientes, neste trabalho apresentaremos um processo de desenvolvimento de dois biodetergentes, a partir de biossurfactantes que atendam ao apelo ambiental e que disponibilize no mercado novos produtos alternativos aos já existentes, utilizando uma nova tecnologia que possa estar inserida na promessa de desenvolvimento industrial sustentável que prima, sobretudo, pelo uso de tecnologias limpas. A presente invenção conjuga as principais propriedades do sabão e do detergente sintético proporcionando uma alternativa ao uso destes últimos, pois, agrega do sabão as características de maior biodegradabilidade e do detergente sintético a vantagem de agir de forma ainda eficiente mesmo quando utilizado em águas duras. Inicialmente produziram-se dois biossurfactantes denominados de liposan e ramnolipídeo obtidos a partir da fermentação aeróbia, utilizando-se uma cepa da levedura Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682 e outra cepa da bactéria Pseudomonas aeruginosa INCQS 0588092, respectivamente. Após a análise exploratória das diferentes condições experimentais, concluiu-se que o pH 7,0, a temperatura de 35°C e agitação de 150 rpm, foram os fatores que mais influenciaram na produção dos dois biossurfactantes. As condições experimentais foram analisadas quanto à tensão superficial, o índice E24, a produção de biomassa, a produção do biossurfactante e o consumo do substrato. Após a separação e extração do liposan e do ramnolipídeo, realizou-se a modificação das duas moléculas através de uma reação química e formulou-se os biodetergentes adicionando-se os agentes coadjuvantes e completando-se o volume final com água destilada. A eficiência dos biodetergentes foi avaliada comparando as viscosidades de uma amostra de óleo bruto com uma emulsão água produzida/óleo contendo os biodetergentes, onde se verificou uma redução da viscosidade em torno de 8% para o biodetergente 1 derivado do liposan e 36% para o biodetergente 2 derivado do ramnolipídeo. Observou-se através da análise de DSC que os biodetergentes desenvolvidos não apresentaram transformações físico-químicas quando dissolvidos em amostras de água destilada e comparadas com água produzida, concluindo-se que ambos apresentaram boa estabilidade térmica e que não foi detectada nenhuma interação química, na faixa de temperatura estudada, entre os biodetergentes e os sais presentes em grande quantidade na água produzida, mostrando assim também uma boa tolerância à força iônica. Em relação à capacidade de produzir espuma e de remover sujidades em tecidos e em louças, os dois biodetergentes produzidos apresentaram poder espumante e ação detergente semelhante quando comparado ao sintético comercial. Desta forma, pode-se concluir que os biodetergentes produzidos apresentaram boa capacidade tensoativa e de emulsificação comparado aos surfactantes químicos sintéticos, podendo ser utilizados em substituição aos mesmos pelas vantagens apresentadas.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial do microrganismo Bacillus subtilis LAMI005 em produzir biossufactantes utilizando suco de caju clarificado como fonte de carbono. A capacidade de produÃÃo do microrganismo foi avaliada com um ensaio preliminar utilizando meio mineral como meio e cultivo, tendo glicose e frutose padrÃo analÃtico como fonte de carbono. Posteriormente avaliou-se a influÃncia da variaÃÃo nas concentraÃÃes da fonte de carbono, utilizando suco de caju clarificado como substrato, mantendo a concentraÃÃo da suplementaÃÃo da fonte de nitrogÃnio constante com 1,0 g.L-1 de (NH4)2SO4. Realizou-se estudo cinÃtico para avaliaÃÃo da viabilidade de bioconversÃo do substrato utilizado em um produto de valor agregado, a surfactina bem como o tipo de metabÃlito formado. O ensaio com meio mineral, com concentraÃÃes iniciais de ART de 40,87 g.L-1 a maior concentraÃÃo de biomassa e surfactina obtidas foram de 2,5 g.L-1 137 mg.L-1 respectivamente,com 72 horas de ensaio. A menor reduÃÃo da tensÃo superficial do meio rico em surfactina foi em torno de 27,0 dina.cm-1, representando 55% de reduÃÃo. O pH permaneceu numa faixa de 6,0 - 7,0. Variando a fonte de carbono tendo concentraÃÃes iniciais de ART de 12,71 g.L-1, 22,92 g.L-1, 48,96 g.L-1, 65,04 g.L-1, 96,10 g.L-1 e 40,65 g.L-1 + 0,1% de soluÃÃo de micronutrientes, a maior produÃÃo de surfatina obtida foi no ensaio com concentraÃÃo de ART de 22,92 g.L-1 atingindo o valor de 372,56 g.L1 em 48 horas. A maior concentraÃÃo de biomassa alcanÃada para os ensaios com variaÃÃo nas concentraÃÃes iniciais de ART foram de 2,05 g.L-1, 5,3 g.L-1, 7,49 g.L-1, 8,6 g.L-1, 8,4 g.L-1 e 7,14 g.L-1 respectivamente, para as concentraÃÃes de ART supracitadas. Todos os ensaios apresentaram carbono residual ao final do processo, pH chegando a valores muito Ãcidos de atà 4,0, mostrando-se estÃvel na faixa entre 6,0 e 7,0 apenas no ensaio com concentraÃÃo de ART 96,10 g.L-1. O surfactante produzido apresentou boa capacidade emulsificante, em torno de 50%, em hidrocarbonetos como querosene e Ãleo de soja e formaram emulsÃes estÃveis, atingindo valores em torno de 2,0 U. Os ensaios fermentativos variando a concentraÃÃo da fonte carbono apresentaram velocidade especÃfica mÃxima de crescimento (μxmÃx) semelhantes. As velocidades especÃficas de crescimento (μx), de consumo de substrato (μs) e de produÃÃo de biossurfactante (μp) correlacionaram-se muito bem, podendo entÃo afirmar que a formaÃÃo do produto à um metabÃlito primÃrio e està associada ao crescimento. O modelo matemÃtico aplicado aos ensaios fermentativos ajustou-se bem aos dados experimentais, comprovando a viabilidade da bioconversÃo do substrato em um produto de valor agregado, a surfactina. / The purpose of this study was evaluate the biosurfactants potential production of the microorganism Bacillus subtilis LAMI005 using clarified cashew apple juice as carbon source. The microorganism production capacity was evaluated with preliminary test using mineral medium as inoculum and cultivation, and glucose and fructose standard analytical as carbon source. Subsequently, the influence of carbon source variation was evaluated keeping the supplementation of nitrogen source constant at 1.0 g.L-1 (NH4)2SO4. Kinetic study was conducted to assess the feasibility of substrate bioconversion used in a value-added product, surfactin, and the type of formed metabolite. The test with mineral medium with initial concentrations of 40.87 g.L-1 TRS were obtained the higher biomass concentration and surfactin of 2.5 g.L-1 and 137 mg.L-1 respectively in 72 hours of testing. The lower surface tension reduction of the medium rich in surfactin was around 27.0 dyne.cm-1, representing 55% reduction. The pH remained in a range from 6.0 to 7.0. By varying the carbon source and initial concentrations of TRS 12.71 g.L-1, 22.92 g.L-1, 48.96 g.L-1, 65.04 g.L-1, 96.10 g.L-1 and 40.65 g.L-1 + 0.1% solution of micronutrients, the highest yield was obtained in surfatin test concentration of TRS of 22.92 g.L-1 reaching a value of 372.56 g.L-1 in 48 hours. The highest concentration of biomass obtained for assays with variation in initial concentrations of TRS were 2.05 g.L-1, 5.3 g.L-1, 7.49 g.L-1, 8.6 g.L-1, 8.4 g.L-1 and 7.14 g.L-1 respectively, for concentrations above TRS. All tests showed residual carbon at the end of the process, reaching pH values much acid to 4.0, being stable in the range between 6.0 and 7.0 only at test concentrations of 96.10 g.L-1 TRS. Surfactant produced showed good emulsifying capacity, around 50% in hydrocarbons such as kerosene and soybean oil and formed stable emulsions, reaching values around 2.0 U. Fermentations varying the concentration of carbon source showed maximum specific growth (μxmÃx) similar. The specific growth rates (μx), substrate consumption (μs) and biosurfactant production (μp) fitted quite well, we conclude that the product formation is a primary metabolite and is associated with growth. The mathematical model used for testing fermentative fitted well to the experimental data, proving the feasibility of bioconversion of the substrate in surfactin.

Os surfatantes são substâncias químicas que têm uma ampla aplicação industrial principalmente como matéria-prima na fabricação de detergentes. No entanto, estas substâncias de origem sintética podem ser substituídas por biossurfatantes (BS), já que estes são biodegradáveis, menos tóxicos para o meio ambiente e além de estáveis em condições extremas de pH, temperatura e salinidade. O alto custo de produção dos BS inviabiliza até o presente momento a substituição dos surfatantes químicos (mais tóxicos). Pesquisadores acreditam que a produção de BS tenha que atingir custos abaixo de 5 dolares/lb para serem economicamente viáveis. Uma das estratégias usadas para diminuir o custo da produção de BS, é usar diferentes subprodutos agrícolas e industriais. Os resíduos de natureza celulósica vêm ganhando espaço nos últimos anos como fontes de carbono alternativas para produtos de base biotecnológica, devido principalmente a sua abundância na natureza e ao apelo das tecnologias sustentáveis. O sisal é uma fonte lignocelulósica de rápido ciclo de crescimento que contém alto teor de celulose vegetal, e que é encontrado em grandes quantidades no Brasil. Este projeto teve como objetivo a produção de biossurfatante por Bacillus subtilis ATCC 21332, utilizando como fonte de carbono o hidrolisado lignocelulósico ácido e enzimático obtido da polpa de sisal. A produção do BS no substrato alternativo proposto foi comparada com a produção em meio de cultivo convencional (glicose). Os BS sintetizados foram avaliados quanto às propriedades físico-químicas: concentração micelar crítica (CMC), tensão superficial (TS) e tensão interfacial (TI). O BS obtido a partir da fermentação do hidrolisado enzimático apresentou TS = 28,71 mN.m-1; TI = 3,81 mN.m-1; e CMC = 64,0 mg.L-1; e aquele produzido a partir da fermentação do hidrolisado ácido apresentou TS = 29,79 mN.m-1; TI = 5,70 mN.m-1; e CMC = 1394,0 mg.L-1. Os valores de tensão superficial inferiores a 30 mN.m-1 indicaram que o hidrolisado ácido e enzimático da polpa de sisal oferecem boas condições como substratos alternativos para a produção de surfactina. As soluções dos BS obtidos em hidrolisado ácido e enzimático removeram 79,96% e 70,35% do óleo diesel de areia contaminada respectivamente, evidenciando-se o potencial para biorremediação. / The surfactants are chemical products that have huge industrial applications, mainly as raw materials in detergent industry. However, these synthetic substances can be replaced by biosurfactants (BS), since they are biodegradable, less toxic and stable at a wide range of pH, temperature and salt concentrations. In spite of these favorable characteristics, the high production costs of BS difficult their use as substitutes to synthetic surfactants (more toxic). If the production costs were less than 5 dollar/lb, their commercialization of BS would be possible. One strategy that permits reducing costs is the use of alternatives substrates from different industries such as byproducts or wastes from agricultural processing units. The lignocellulosic residues are one the most abundant sources of renewable organic carbon, for this reason in the last years, they began to be used as an unconventional carbon source for the synthesis of biotechnology products. Sisal is a lignocellulosic source that growths rapidly and is found in high quantity in Brazil. The objective of this study was the production of biosurfactant by Bacillus subtilis ATCC 21332, using as carbon source enzymatic and acid hydrolysates obtained from sisal pulp. The production using the alternative substrates was evaluated and compared with the production in conventional medium. The critical micelle concentration (CMC), surface tension (TS) and interfacial tension (IT) of the BS were evaluated, the following values were obtained for surfactin synthesized through the fermentation with enzymatic hydrolysate: TS = 28.71 mN.m-1, TI = 3.81 mN.m-1 and CMC = 64.0 mg.L-1. When the acid hydrolysate was used as carbon source the physical-chemical properties were TS = 29.78 mN.m-1, TI = 5.70 mN.m-1 and CMC = 1394.0 mg.L-1. Surface tension values lower than 30.0 mN.m-1 demonstrated that enzymatic and acid hydrolysate offer good conditions as alternative substrates for biosurfactant production. The surfactin synthesized exhibited potential for bioremediation; washing soil with BS obtained in acid and enzymatic hydrolysate removed 80% and 70% of diesel from contaminated sand, respectively.

Os biossurfatantes (BS) são produtos de origem microbiana com propriedades tensoativas e emulsificantes. Estes compostos são candidatos para substituir os surfatantes sintéticos em aplicações industriais devido à sua menor toxicidade, maior biodegradabilidade, maior diversidade química e maior eficiência e efetividade em condições físicas extremas de salinidade, pressão e temperatura. O uso comercial e industrial dos BS ainda não é sustentável devido a seu alto custo de produção relacionado principalmente ao baixo rendimento. A utilização de substratos de baixo custo e ferramentas estatísticas para melhorar o rendimento de produção dos BS são duas das principais estratégias para tratar este problema. O objetivo do trabalho foi estudar a produção e recuperação do BS produzido por B. luteolum, visando o melhoramento na sua produção através do uso do planejamento fatorial e caracterizar a estrutura química do BS. A partir dos resultados, determinou-se que a adsorção em resina foi mais efetiva para a recuperação do BS comparada com a precipitação ácida. A produção do BS foi melhorada através de um planejamento fatorial 23 usando como fatores as concentrações da fonte de carbono (vaselina), a fonte de nitrogênio (nitrato de amônio) e a água do mar artificial e como resposta a tensão superficial da solução 0,1% de BS. A maior produção de BS foi obtida com 4% de fonte de carbono, 2% de fonte de nitrogênio e 20% de água do mar artificial gerando tensão superficial de 27 mNm-1. O BS foi caracterizado como uma mistura de lipopeptídeos com ácidos graxos cujo comprimento da cadeia variou entre 10-18 unidades de carbono e um conteúdo de proteína total de 5%. Três estruturas químicas foram sugeridas para os compostos ativos: dois prolina-lipídeos com os ácidos graxos C16:0 e C18:0 respectivamente e um lipopeptídeo com uma sequência peptídica Phe-Al-X-X-Pro-Pro-Thr (X=Leu/Ile) ligada a uma cadeia de ácido graxo C16:0. Não observou-se atividade antimicrobiana contra as cepas de S. aureus, E. coli, S. enteritidis, L. monocytogenes e S. mutans nas faixas de concentrações de BS testadas. O uso de vaselina como substrato para a produção do BS sugere que a bactéria e o BS podem ser explorados para aplicações como a biorremediação e a recuperação melhorada de petróleo (EOR). / Biosurfactants (BS) are microbial-derived molecules showing tensoactive and emulsification properties. These compounds are candidates to replace synthetic surfactants for industrial applications due to their less toxicity, greater biodegradation capacity, greater chemical diversity and greater efficiency and effectiveness under extreme physical conditions of salinity, pressure and temperature. Commercial and industrial use of BS is not sustainable due their high production cost mainly related to low production yields. The use of low cost substrates and statistical tools to enhance the production yield of biosurfactants are two of the main strategies to deal with that problem. The objective of this work was to study the production and recovery of the BS produced by B. luteolum, aiming to enhance its production through a factorial experimental design, and to characterize the chemical structure of the BS. It was found that resin adsorption was more effective than acid precipitation to recover the BS. The production of BS was enhanced through a factorial experimental design 23 using the concentrations of the carbon source (mineral oil), the nitrogen source (ammonium nitrate) and artificial seawater as the factors and the surface tension of a solution 0,1% of BS as the response. The value of factors that enhanced the production of BS were 4% of carbon source, 2% of nitrogen source and 20% of artificial sea water showing a surface tension of 27mNm-1. The BS was characterized as a mix of lipopeptides with fatty acid chains varying between 10-18 carbon units and a total protein content of 5%. Three chemical structures were proposed for the active compounds: two proline-lipids with the fatty acid chains C16:0 e C18:0 respectively and a lipopeptide with a peptide sequence Phe-Al-X-X-Pro-Pro-Thr (X=Leu/Ile) linked to a fatty acid chain C16:0. BS did not show antimicrobial activity against S. aureus, E. coli, S. enteritidis, L. monocytogenes and S. mutans at concentration range tested. The use of mineral oil as a substrate for the production of the BS suggests that the bacteria and the BS can be explore for applications as bioremediation and enhanced oil recovery (EOR).

Biosurfactants are naturally occurring amphiphiles with potential for use as alternatives to traditional petrochemical and oleochemical surfactants. The unique properties of biosurfactants, including their biodegradability and tolerance of a wide range of temperature and pH, make their use in a range of novel applications attractive. Currently the wider ultilisation of biosurfactants is hindered by a lack of economically viable production routes, with downstream processing presenting a significant challenge. This thesis presents an investigation into the production of HFBII, a hydrophobin protein, using an adsorptive bubble separation technique called foam fractionation for in situ recovery of the biosurfactant. The effects of foaming on the production of HFBII by fermentation were investigated at two different scales. Foaming behaviour was characterised in standard terms of the product enrichment and recovery achieved. Additional specific attention was given to the rate at which foam, product and biomass overflowed from the fermentation system in order to assess the utility of foam fractionation for HFBII recovery. HFBII was expressed as an extracellular product during fed batch fermentations with a genetically modified strain of Saccharomyces cerevisiae, which were carried out with and without antifoam. In the presence of antifoam HFBII production is shown to be largely unaffected by process scale, with similar yields of HFBII on dry matter obtained. More variation in HFBII yield was observed between fermentations without antifoam. In fermentations without antifoam a maximum HFBII enrichment in the foam phase of 94.7 was measured with an overall enrichment of 54.6 at a recovery of 98.1%, leaving a residual HFBII concentration of 5.3 mg L-1 in the fermenter. It is also shown that uncontrolled foaming reduced the concentration of biomass in the fermenter vessel, affecting total production. This series of fermentation experiments illustrates the potential for the application of foam fractionation for efficient in situ recovery of HFBII, through simultaneous high enrichment and recovery which are greater than those reported for similar systems. After the suitability of foam fractionation was demonstrated a novel apparatus design was developed for continuously recovering extracellular biosurfactants from fermenters. The design allows for the operating conditions of the foam fractionation process, feed rate and airflow rate, to be chosen independently of the fermentation parameters. Optimal conditions can then be established for each process, such as the aeration rate required to meet the biological oxygen demand of the cell population. The recirculating foam fractionation process was tested on HFBII producing fermentations. It is shown that by using foam fractionation to strip HFBII from fermentation broth in situ the amount of uncontrolled overflowing from the fermenter was greatly reduced from 770.0 g to 44.8 g, compared to fermentations without foam fractionation. Through optimisation of the foam column operating conditions the proportion of dry matter retained in the fermenter was increased from 88% to 95%, in contrast to a dry matter retention of 66% for fermentation without the new design. With the integrated foam fractionation process a HFBII recovery of 70% was achieved at an enrichment of 6.6. This work demonstrates the utility of integrated foam fractionation in minimising uncontrolled foaming in fermenters whilst recovering an enriched product. This integrated production and separation process has the potential to facilitate improved biosurfactant production, currently a major barrier to their wider use.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2017-07-14T18:15:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE - ficha catalográfica (Roberto Lima).pdf: 2704286 bytes, checksum: 196684c3e7fdeb681a04b47be121d8d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-14T18:15:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE - ficha catalográfica (Roberto Lima).pdf: 2704286 bytes, checksum: 196684c3e7fdeb681a04b47be121d8d8 (MD5) Previous issue date: 2014-06-16 / Capes / Avanços tecnológicos buscam recursos naturais adequados e disponíveis para obtenção de produtos sustentáveis e economicamente viáveis. Neste trabalho foi estudada a produção de metabólitos como os biossurfactante, lipídeos e Coenzima Q10 por Candida glabrata (UCP 1002 e 1556), por processo biotecnológico. O cultivo foi realizado em meio de baixo custo a base de resíduos agroindustriais (milhocina e soro de leite). Inicialmente neste estudo foi realizado um processo de produção de biossurfactante por C. glabrata (UCP 1002 e 1556), utilizando resíduos agroindustriais como fonte de carbono e nitrogêncio em substituição ao meio sintético, sendo observado que as duas linhagens produziram similares quantidades de biossurfactante. Foi realizado um processo de otimização do meio a base de resíduos agroindustriais por Delineamento Composto Central (DCC) 22. Os resultados obtidos evidenciaram que no segundo planejamento com 40% de soro de leite e 20% de milhocina foi mais eficiente na produção de biossurfactante utilizando a C. glabrata 1556, com uma redução da tensão superficial de 72 para 28,8mN/m. O biossurfactante foi caracterizado e classificado como lipoproteína e além disso demonstrou se seu caráter aniônico. O meio otimizado empregou se na produção e caracterização da CoQ10 por C. glabrata (UCP 1556), ficando evidenciado a presença significativa do composto e sua ação antioxidante. Neste meio foi testado o potencial das duas linhagens de C. glabrata (UCP 1002 e 1556) na produção de lipídeos e ácidos graxos poliinsaturados (PUFAs) e uma quantidade elevada de ácido γ-ácido linolênico (ω6) e α-ácido linolênico (ω3) foi detectada. Os resíduos agroindustriais são substratos nutritivos que representam uma redução econômica para a produção compostos limpos que podem ser aplicados na indústria de cosmética e farmacêutica. / Technological advances seek appropriate natural resources and available for achieving of sustainable products and viable economically. In this work was studied the production of metabolites as biosurfactant, Coenzyme Q10 and lipids by Candida glabrata (UCP 1002 and 1556) for biotechnological process. The cultivation was carried in medium of low cost the base of agroindustrial waste (whey and corn steep liquor). Initially this study was performed a process of biosurfactant production by C. glabrata (UCP 1002 and 1556), using agroindustrial residues as a carbon source and nitrogen replacing the synthetic medium, it was observed that both strains produced similar amounts of biosurfactant. It was performed a optimization process of the medium the base of agroindustrial waste by Central Composite Design (CCD) 22. The results showed that the second planning with 40% of whey and 20% of corn steep liquor it was more efficient in the biosurfactant production using C. glabrata (UCP 1556), with a reduction in surface tension from 72 to 28,8mN/m. The biosurfactant was characterized and classified as lipoprotein and furthermore it was demonstrated its anionic character. The optimized medium was performed in the production and characterization of CoQ10 by C. glabrata (UCP 1556), getting evidenced the significant presence of the compound and its antioxidant action. In this medium was tested the potential of two strains of C. glabrata (UCP 1002 e 1556) in the production of lipids and polyunsaturated fatty acids (PUFAs) and a high quantity of γ-linoleic acid (ω6) and e α- linoleic acid (ω3) was detected. The agroindustrial wastes are nutritious substrates which represent an economic cost reduction in the production of clean compounds that it can be applied in cosmetic and pharmaceutical industry.

The global market for fluoropolymers, including polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), and poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP), is growing rapidly due to their copious applications in the construction, automotive, medical, chemical, and electrical industries. Fluoropolymers owe their popularity partly to their excellent chemical and thermal stability and useful mechanical, piezoelectric, and ferroelectric properties. They are made into films or coatings that are used for corrosion protection or surface property enhancement. Electrophoretic deposition (EPD) has generated increasing interest in manufacturing advanced films for various applications due to its low cost, versatility, simple apparatus, and good film quality compared with other deposition techniques like dip coating, spin coating, electrospinning, or spay coating. Moreover, EPD facilitates uniform deposition on the substrates of complex shapes at a high deposition rate. The aim of this research is to develop novel biomimetic strategies for fabricating polymer films and their composite films with multifunctional particles through EPD. This method involves the electrophoresis of charged particles in a stable colloidal suspension towards an electrode, forming deposition. Fluoropolymers, however, are electrically neutral and chemically inert, and their EPD presents difficulties. Therefore, successful EPD depends on understanding how to modify the surface of polymer particles using advanced biosurfactants to impart charge and form a well dispersed, stable colloidal suspension. One strategy is to leverage the unique dispersing power of bile acids and salts as biosurfactants for EPD of PTFE and PVDF films and composite films. When doing so, it was found that the amphiphilic structure of bile salts such as sodium deoxycholate (DChNa) facilitated adsorption on the chemically inert, hydrophobic surfaces of PTFE, diamond, and carbon dots. In this strategy, DChNa acted as a charging, dispersing, film-forming agent for the co-deposition of PTFE composite films from an aqueous suspension. Water insoluble bile acids (BAs) were found to be biosurfactants for the EPD of PTFE and PVDF from organic solvents, in which lithocholic acid (LCA) was used as a co-dispersant for the fabrication of composite PTFE-diamond coatings and PTFE coatings provided corrosion protection for stainless steel in 3% NaCl solutions. The dispersing performance of four other bile acids, chenodeoxycholic acid (CDCA), deoxycholic acid (DCA), ursodeoxycholic acid (UDCA), and cholic acid (ChA), was analyzed and compared with LCA on the deposition performance of PVDF. It was found that the PVDF deposition yield obtained using different BAs increased in the order of LCA<CDCA<DCA<UDCA<ChA. This was attributed to the difference in number, position, and orientation of OH groups in the structures of the BAs. Another biomimetic strategy for the EPD of polymers and composites was inspired by the strong adsorption of mussel protein on rock surfaces in sea water. Catecholate-type molecules, caffeic acid (CA) and catechol violet (CV), were found to be biosurfactants for dispersing, charging, and depositing PVDF films and composites. Analyses of the deposition yield data, the chemical structure of the CA and CV, and the microstructure and composition of the films suggested that the aromatic rings on the CA and CV had hydrophobic interactions with the PVDF particles and that the phenolic groups formed bidentate chelating or bridging bonding to inorganic particle surfaces. The study demonstrated the feasibility of co-depositing PVDF with nanoparticles of TiO2, MnO2, and NiFe2O4. CA was also used for preparing PVDF-HFP particles and as a co-dispersant for the co-deposition of PVDF-HFP with NiFe2O4 and CuFe2O4 nanoparticles in order to make composite films that combine the ferrimagnetic properties of spinel ferrites with the multifunctional properties of ferroelectric polymers. / Dissertation / Doctor of Philosophy (PhD)