O presente trabalho teve por objetivo sintetizar espumas flexíveis de poliuretano e estudar seu desempenho como matriz para imobilização de células íntegras de micro-organismo com elevada atividade lipolítica (glicerol éster hidrolase - E.C. 3.1.1.3). A biomassa imobilizada foi empregada como catalisador na síntese de biodiesel a partir do óleo de babaçu e etanol. Na primeira etapa do trabalho, foram avaliadas as condições de síntese das espumas de poliuretano e verificado a necessidade do uso dos catalisadores e surfactantes na formulação para se obter espumas com resistência a solventes e com poros bem distribuídos. Com o objetivo de controlar o diâmetro dos poros das espumas, foram sintetizadas sete espumas. Em três formulações foram utilizados poliois poliéter de diferentes massas moleculares, 1100g/mol, 3000g/mol e 6000g/mol com mesma agitação (2500RPM) e os produtos apresentaram poros de menores dimensões. Em outras três, duas utilizando o poliol com massa molecular de 3000g/mol e agitações de 500 RPM e 1500RPM, foram obtidas espumas com tamanho de poros diferentes e maiores que as anteriores; em outra formulação foi utilizado poliol de menor massa molecular (1100g/mol) e agitação de 500RPM, quando foi obtida espuma com tamanhos de poros diferentes das três primeiras formulações. Na ultima formulação foi utilizado um poliol poliéster e agitação de 2500RPM na qual o diâmetro de poros foi semelhante ao das três primeiras formulações. Todas as espumas foram caracterizadas quanto à densidade aparente, tamanho de poros, permeabilidade ao ar, grau de inchamento, quantidade de solvente absorvida pelo polímero e sorção de água. Nesta etapa foi verificada a eficiência da agitação para o controle da dimensão dos poros. Na etapa seguinte, as espumas sintetizadas e uma espuma comercial pré-selecionada e utilizada como controle, foram empregadas nas imobilizações das células íntegras de Mucor circinelloides. Foram avaliadas as atividades de hidrólise das biomassas imobilizadas e a quantidade de micélio adsorvido nas espumas. Na seqüência as células foram empregadas na etanólise de óleo de babaçu em meio contendo terc-butanol como solvente. Os resultados obtidos indicaram uma influencia do tamanho de poros e do tipo de poliol no rendimento da bioconversão. Elevados rendimentos foram obtidos com as espumas com poros de menores dimensões, sendo estas utilizadas em bateladas consecutivas com o objetivo de comparar as respectivas estabilidades operacionais. Ao se utilizar espuma com diâmetros de poros maiores, houve um aumento das conversões nas primeiras 24 horas, porém um comprometimento dos rendimentos finais na transesterificação. As espumas com poliol poliéter apresentaram boa biocompatibilidade com o fungo, destacando as espumas sintetizada com os poliois de massa molecular de 1100g/mol, por apresentar boa estabilidade operacional e a espuma com poliol de massa molecular de 6000g/mol, por apresentar o maior rendimento, cerca de 87%. Entre as espumas testadas aquela sintetizada a partir de poliéster não apresentou uma boa biocompatibilidade devido à inibição da produção da lipase intracelular na biomassa imobilizada. Os resultados obtidos indicaram que as espumas de poliuretano apresentaramm boas características para a imobilização de células de M. circinelloides e que as biomassas imobilizadas nestas matrizes apresentaram boas propriedades catalíticas. / This study aimed to synthesize flexible polyurethane foams and to study their performance as matrix for immobilization of whole cell micro-organism with high lipolytic activity (glycerol ester hydrolase - EC 3.1.1.3). Each system consisted of polyurethane matrix and whole cell, called immobilized biomass, was used as catalyst in the synthesis of biodiesel from babassu oil and ethanol. In the first stage of the research were evaluated the conditions of synthesis of polyurethane foams and verified the utilization of catalysts and surfactants in the formulation to obtain foams with resistance to solvents and welldistributed pores. In order to control the pore diameter of the foams, seven foams were synthesized. In three formulations were used polyether polyols with different molecular weight, 1100g/mol, 3000g/mol and 6000g/mol with same agitation (2500rpm) and the foams exhibited pores of small dimensions. In other three synthesis, two of them using the polyols with molecular weight of 3000g/mol and agitations of 500 rpm, 1500 rpm, the foams showed the different and bigger pore dimensions when compared with the first three formulations; in other using polyol with lower molecular weight on agitation (1100g/mol) and 500rpm, resulting in foams with different pore sizes. The last foam with polyester polyol and agitation of 2500rpm showed the same pores sizes of the first three formulatios. All foams were characterized in terms of apparent density, pore size, air permeability, degree of swelling, amount of absorbed solvent by the polymer and water sorption. This step was verified the influence of the agitation speed in the control of pore size. In the next step, the synthesized foams and a pre-selected foam used as control, were used in immobilization of whole cells of Mucor circinelloides. The hydrolytic activity of immobilized biomass and the amount of adsorbed mycelium foams were evaluated. In the following step, the whole cells immobilized in the matrixes of polyurethane were employed in the ethanolysis of babassu oil using tert-butanol as solvent. The results indicated the influence of pore size and the type of polyol in the bioconversion yield. High yields were obtained with foams with smaller pores sizes, which were used in consecutive batches in order of evaluate the operational stability. When using foam with larger pore diameters, there was an increase in conversions in the first 24 hours, but a commitment of final earnings in the transesterification. Although the polyether polyol foams showed good biocompatibility with the fungus, highlighting the foam polyols synthesized with a molecular mass of 1100g/mol by presenting good operational stability and foam polyol with a molecular mass of 6000g/mol by presenting the highest yield (87%). Between the tested foams the one synthesized with polyester did not show good biocompatibility due to inhibition of intracellular production of biomass immobilized lipase. The results indicated that the polyurethane foams had good characteristics for immobilization of whole cells of M. circinelloides as well as the immobilized biomass showed good catalytic properties.

Visando ampliar as rotas de produção de biodiesel, o objetivo deste trabalho foi utilizar uma tecnologia alternativa para a produção de biodiesel por via enzimática. Neste processo, células do fungo Mucor circinelloides URM 4182 foram cultivadas em meio apropriado, imobilizadas in situ em espuma de poliuretano e utilizadas diretamente como biocatalisador na síntese de ésteres de ácidos graxos em reações de transesterificação do óleo de coco usando etanol como agente acilante. O trabalho experimental foi desenvolvido em 4 etapas. Inicialmente, as propriedades bioquímicas do biocatalisador foram determinadas, incluindo valores ótimos de pH (7,3) e temperatura (40° C) e constantes cinéticas (Vmax= 610 U/g e Km= 263 mM). Na segunda etapa foram realizados testes utilizando reatores de tanque agitados operados em regime descontínuo confirmando a eficiência do M. circinelloides UMR 4182 para converter os ácidos graxos presentes no óleo de coco em ésteres correspondentes (rendimento de transesterificação da ordem de 96% em 144 horas). Com objetivo de aumentar a produtividade do sistema, na terceira etapa, estudos foram conduzidos em reator de leito fixo operando em fluxo contínuo empregando dois reatores (A e B) com diferentes relações geométricas altura/diâmetro (l/d=4,2 e l/d=14). Avaliou-se inicialmente no reator A o comportamento do sistema para substratos preparados em diferentes razões molares (1:6, 1:8 e 1:10 óleo/álcool). Comparativamente os rendimentos mais elevados (da ordem de 62%) foram obtidos para substratos preparados na razão molar de 1:8 (óleo/álcool), indicando a necessidade de investigar outros parâmetros do processo. A presença de caminhos preferenciais detectada visualmente no reator A pela injeção do corante lipossolúvel indicou limitações de transferência de massa, justificando a baixa conversão em ésteres de etila. Em seguida, mediante a avaliação da geometria dos reatores, foi selecionado o reator B (volume útil - 286 mL) para determinar a influencia do tempo espacial (60, 70 e 80 horas) no desempenho do processo utilizando a condição pré-estabelecida, etanol em excesso na razão molar 1:8 (óleo/etanol). O melhor desempenho do reator foi constatado para tempo espacial de 80h (vazão volumétrica = 0,06 mL.min-1). Nessa condição, 92,7 ??1,5% dos ácidos graxos presentes no óleo de coco foram convertidos nos ésteres de etila correspondentes, alcançando uma produtividade média de 51,0 ??1,4 mgéster.g-1meio.h-1 e fornecendo uma operação estável do sistema por 25 dias. As amostras purificadas apresentaram valores de viscosidade 5,14 mm2/s e teores residuais de monoglicerídeos (3,2 m/m%) e diglicerídeos (3,4 m/m%). Na quarta etapa foram realizados testes em reatores agitados operados em regime descontínuo na presença de solvente (terc-butanol e/ou líquido iônico), em diferentes proporções (10 - 50%). Os resultados foram comparados com a reação conduzida na ausência de solvente que apresentou baixa velocidade de reação e rendimento reduzido (44,5% em 6 dias de reação). Ambos os solventes aumentaram as conversões e velocidades de reação; no entanto, terc-butanol apresentou melhor desempenho em menor proporção (15%). Nessa condição, rendimentos da ordem de 96% foram alcançados em 96 horas, provavelmente devido à polaridade moderada e baixa viscosidade deste solvente que dilui o glicerol acumulado no suporte e melhora a transferência do substrato para o interior das células imobilizadas, impedindo a inibição da enzima por limitação da transferência de massa. De forma geral, os resultados foram promissores e demonstraram a potencialidade das células íntegras de M. circinelloides URM 4182 imobilizada em poliuretano para mediar a síntese de biodiesel em um reator de leito fixo em fluxo contínuo. / Aiming at expanding routes for biodiesel production, the goal of this work was to use an alternative technology for the production of biodiesel by enzymatic route. In this case, whole-cells from filamentous fungus Mucor circinelloides URM 4182 were growth in appropriate medium, simultaneously immobilized on low-cost support and used directly as a biocatalyst in the transesterification reactions of coconut oil using ethanol as the acylating agent. The experimental work was carried out in four steps. Initially, the biochemical properties of the immobilized biocatalyst were determined, including values for optimum pH (7.3) and temperature (40 °C) and kinetics parameters (Vmax 610 U/g and Km= 263 mM). Following this, tests were carried out in stirred batch reactors confirming the efficiency of M. circinelloides URM 4182 to produce biodiesel from coconut oil (96% in 144 hours). However, the low productivity attained motivated the replacement of the batch system for packed bed reactor operating under continuous flow using two reactor (A and B) having different geometric relations height/diameter (l/d = 4.2 and l/d = 14). Initially, the performance of the reactor A was assessed for substrates at different molar ratios (1:6, 1:8 and 1:10 oil/alcohol). Comparatively the best conversion (62%) was achieved for substrate at molar ratio of 1:8 (oil/alcohol); suggesting the need to investigate other process parameters to overcome such limitations. The presence of preferential paths visual detected for Reactor A by tracer assay indicated severe mass transfer limitations, justifying the low conversion attained in ethyl esters. Following this, Reactor B was selected to run the continuous experiments using substrate at pre-established condition (molar ratio oil/ethanol 1: 8) under different space times (60, 70, and 80 hours). Better reactor performance was found for space time of 80 h (volumetric flow = 0.06 mL min-1). In this condition, 92.7±1.5% of the fatty acids present in the coconut oil have been converted into the corresponding ethyl esters, reaching an average volumetric productivity of 51.0 ??1.4 mgester.g-1medium.h-1 with no significant reduction in the efficiency during 25 days. The purified samples presented values of 5.14 viscosity mm2/s and residual levels of monoglycerides (3.2 wt %) and diglycerides (3.4 wt%). In the fourth step, transesterification reactions were performed in stirred tank reactors in the presence of solvent (tert-butanol and/or Ionic Liquid) at different proportions (10-50%) in relation to the total weight oil and ethanol. The results were compared with the reaction carried out in the absence of solvent which has low reaction rate and reduced yield (44.5% in 6 days of reaction). Both solvents enhanced the transesterification yields and reaction rates; however tert-butanol showed better performance at lower proportion (15%). Under this condition, yields in the order of 96% were attained in 96 hours, probably due to the moderate polarity and lower viscosity of this solvent which dilutes the glycerol accumulated in support and improved the substrate transfer into the interior of the immobilized cells by preventing the enzyme inhibition by limitation of the mass transfer. Overall, the results were promising and showed the potential of whole-cells from M. circinelloides URM 4182 immobilized in polyurethane to mediate the synthesis of biodiesel in a continuous packed bed reactor.

O biodiesel, que possui grande potencial para substituição do diesel tradicional na matriz energética, é amplamente estudado pela rota enzimática, cujo biocatalisador pode ser usado de duas formas principais: extra e intracelular. A forma intracelular é considerada mais vantajosa por evitar processos complexos de isolamento, purificação e imobilização, diminuindo o custo efetivo das enzimas. O custo enzimático também pode ser reduzido pela imobilização em suporte adequado. Com base neste contexto, este trabalho teve como objetivo sintetizar e caracterizar espumas de poliuretano utilizando diferentes formulações e verificar a influência das variáveis temperatura, pH, tempo de cultivo e quantidade mássica de suporte no crescimento de biomassa microbiana in situ de Mucor circinelloides URM 4182 nas espumas de poliuretano sintetizadas, visando a aplicação em processo não contínuo e contínuo de produção de biodiesel etílico a partir do óleo de babaçu. Definidas as melhores condições de cultivo, o trabalho teve como foco a otimização dos parâmetros de produção em sistema contínuo e reator de leito fixo: tempo espacial e razão molar óleo:álcool. Na primeira etapa de trabalho, a biomassa imobilizada em pH 5,5 a 35 ºC em 96 h e com 100 cubos de suporte EPU3 foi a que apresentou resultados de conversão mais elevados no sistema não contínuo (98%). Esta condição foi utilizada para definir os parâmetros da produção de biodiesel em reator de leito fixo e regime de fluxo contínuo. Inicialmente utilizou-se um reator com 44 mm de diâmetro e 56 mm de altura. Com este reator o melhor resultado em termos de rendimento foi da ordem de 64 ± 1,66 % obtido com um tempo espacial de 86 h e razão molar óleo:álcool de 1:6 com 120 cubos de biomassa imobilizada. Outras geometrias de suporte foram analisadas, mas o formato cúbico foi o mais estável, mantendo o rendimento durante o período analisado, apresentando uma perda de biomassa de 2% e produtividade de 5,68 ± 0,15 mg éster g-1 meio h-1. Visando aumentar o rendimento e a produtividade do sistema contínuo, utilizou-se uma segunda configuração de reator com 30 mm de diâmetro e 420 mm de altura. Utilizando os parâmetros já definidos e a nova configuração de reator, obteve-se um rendimento médio de 86 ± 3,53 % a partir do primeiro tempo espacial. A reação foi conduzida por um período máximo de 30 dias. O resultado apresentado em termos de produtividade foi de 7,57 ± 0,31 mg éster g-1 meio h-1 e a perda da biomassa de 44,55 ± 2,40 %. Os resultados de rendimento e produtividade apresentados pelo reator de razão diâmetro:altura de 1:14 foram superiores aos do primeiro reator utilizado que possuía essa razão de 1:1,3. Todavia, grande perda de biomassa foi observada. De forma geral, os resultados encontrados foram promissores para a utilização das células íntegras de Mucor circinelloides imobilizadas em espuma de poliuretano EPU3 para produção de biodiesel em reator de leito fixo operando em fluxo contínuo. Alguns ajustes ainda são necessários, como reduzir a vazão de alimentação inicial para estabilização do leito, visando uma menor perda de biomassa para obtenção de resultados ainda mais relevantes. / Biodiesel has a great potential to replace traditional diesel in the energy matrix and has been widely studied by enzymatic route, whose biocatalyst can be used in two main forms: extra and intracellular. The intracellular is considered more advantageous to avoid complex processes of isolation, purification and immobilization, reducing the effective cost of the enzymes which can also be reduced by immobilization of such biocatalysts on suitable matrix. This study aimed the synthesis and characterization of polyurethanes foams with different recipes and to verify the influence of the variables temperature, pH, cultivation time and mass amount of support in the growth in situ of Mucor circinelloides URM 4182 microbial biomass in the synthetized polyurethane foams, for application in noncontinuous and continuous production process of ethyl biodiesel from babassu oil. After the best growing conditions were defined, the focuses of this work changed to the optimization of the parameters of continuous production system in a fixed bed reactor: space time and molar ratio oil: alcohol. In the first stage of the work, the biomass immobilization in 100 cubes of support EPU3 at pH 5.5 and 35 °C in a period of 96h showed the highest conversion results in non-continuous system (98%). This condition was used to define the parameters of biodiesel production in a continuous flow fixed bed reactor. Initially, a 45 mm diameter and 55 mm height reactor was used. The best yield result with this reactor was approximately 64 ± 1.66% with a space-time of 86 h and the molar ratio oil: alcohol of 1:6 with 120 cubes of immobilized biomass. Different geometries of support were also analyzed, but the cuboid was the most stable, maintaining stable during the period analyzed, with a loss of 2% of biomass and productivity of 5.68 ± 0.15 mg ester. g-1 medium. h-1. In order to increase the yield and productivity in the continuous system, we used a second configuration of reactor: 30 mm in diameter and 420 mm height. It was obtained an average yield of 86 ± 3.53% from the first residence time using the parameters defined and the new configuration of the reactor. The reaction was carried for a period of 30 days. The productivity of was 7.57 ± 0.31 mg ester g-1 medium. h-1 and the biomass loss 44.55 ± 2.40%. The yield and productivity results presented with the second reactor, which diameter:height ratio was 1:14 was higher than that used in the first reactor which the diameter:height ratio was 1:1.3. However, great loss of biomass was observed. Overall, the results were promising for the use of whole cells of Mucor circinelloides immobilized in polyurethane foam EPU3 for biodiesel production in fixed bed reactor operating in continuous flow. Some adjustments are still needed, as the reduction the initial flow feed to stabilize the bed, in order to decrease biomass loss.

O aumento populacional verificado em escala mundial remete a necessidade do aumento da produção de alimentos, fibras e energia e, neste cenário, a prática da adubação como aporte de nutrientes ao solo ganha destaque para atender essas necessidades. Nesse contexto, a adubação nitrogenada, por fornecer nitrogênio, elemento fundamental ao desenvolvimento das plantas e à manutenção e aumento da produtividade, destaca-se com o uso da ureia. A ureia é o principal fertilizante sólido em âmbito mundial, ocupando metade da matriz dos nitrogenados tanto no Brasil como no mundo, possui alta concentração de N e preço mais atrativo por unidade do nutriente, porém esta sujeita a perdas, das quais a volatilização de amônia é o principal fator da baixa eficiência nas adubações. Como alternativa a minimização dessas perdas, tem-se hoje o desenvolvimento de produtos denominados fertilizantes de eficiência aumentada. Dentre esses, uma opção é o recobrimento da ureia com polímeros, resultando em proteção física do insumo. O objetivo foi estudar a dinâmica de fertilizante nitrogenado de liberação gradual avaliando a longevidade e suas perdas por volatilização de amônia. O experimento foi conduzido no município de Batatais- SP, de Novembro de 2011 a Fevereiro de 2012, utilizando Latossolo Vermelho-Amarelo. Foram utilizados 5 tratamentos de ureia recoberta com diferentes porcentagens de resina de poliuretano, mais um tratamento de ureia sem recobrimento para fins de comparação. As porcentagens de recobrimento utilizadas correspondem ao número de dias esperado para a liberação do nutriente sendo: 3,70% (30 dias), 4,55% (60 dias), 5,40% (90 dias), 7,10% (150 dias) e 8,80% (250 dias). Experimentos semelhantes foram instalados em condições laboratoriais de ambiente controlado (25 ± 2°C), e em casa de vegetação, simulando condições de aplicação em superfície e enterrada. Para o experimento de volatilização, foi utilizado o sistema fechado dinâmico, capturando a amônia volatilizada em coletores contendo solução ácida e, esta solução foi analisada em sistema FIA determinando a quantidade de N perdida. Em relação ao experimento de longevidade, foi desenvolvido sistema de análise destrutiva, colocando os tratamentos em sachês porosos e alocando-os em superfície e enterrados a 5 cm no solo. Para ambos os experimentos foram realizadas coletas periódicas, analisando as amostras e traçando gráficos relativos à volatilização da amônia, a faixas de liberação e potencial de longevidade dos tratamentos. O recobrimento da ureia com polímero de poliuretano apresentou redução na volatilização com porcentagens acima de 7%, além de causar atraso nos picos de volatilização. Quanto à longevidade, o recobrimento do fertilizante resultou em liberação gradual do nutriente com dinâmica exponencial, podendo ser traçadas faixas de liberação e potenciais de longevidade dos tratamentos. A aplicação superficial dos tratamentos obteve melhores resultados de liberação/longevidade. Os fatores temperatura e umidade interferem diretamente na volatilização da amônia, na velocidade de liberação e na longevidade dos fertilizantes recobertos com poliuretano. Pesquisas envolvendo este tipo de tecnologia são necessárias, pois além do estabelecimento de metodologias padrão, aplicáveis a estes produtos ou grupos dos mesmos, em rotinas de laboratório, pode-se obter melhor caracterização, entendimento e classificação desses novos materiais. / The worldwide population increase leads to necessity to increase food, fiber and energy production and, under this scenario, fertilizer applications like supply of nutrients to the soil, is highlighted to meet those needs. In this context, nitrogen fertilization, to provide nitrogen, essential element for plant development and maintenance and increased productivity, stands out with the urea use. Urea is the main solid fertilizer worldwide, occupying half of the matrix of nitrogen both in Brazil and in the world, has a high concentration of N and an attractive price per unit of nutrient, but is subject to losses, which the volatilization ammonia is the main factor in the low efficiency of fertilization. As alternative to minimize these losses, currently we have the development of products denominated increased efficiency fertilizer, which focus on urea coatings using polymers resulting in physical protection of the material. The objective was to study the dynamics of nitrogen fertilizer gradual release bu means of evaluating their longevity and losses by volatilization. The experiment was conducted in the municipality of Batatais-SP, extending from November 2011 to February 2012, using a Oxisol. Five treatments of coated urea with different percentages of a polyurethane resin were used, aswell a urea treatment without coating for comparison purposes was used too, the percentages used remitted expected number of days for the release of the nutrient was: 3.70% (30 days) 4.55% (60 days) 5.40% (90 days) 7.10% (150 days) and 8.80% (250 days). Similar experiments were assembled in a controlled environment (25 ± 2 ° C) and under greenhouse conditions simulating application in surface and buried. For the volatilization experiment, we used the closed system dynamic, capturing the volatilized ammonia in collectors containing acidic solution, and this solution was analyzed in FIA system in order to determine the amount of N lost. In relation to the longevity experiment, a destructive analysis system was used, placing the treatments in porous sachets and placing them on the surface and buried 5 cm into the soil. For both experiments samples were collected and analyzed periodically allowing plotting graphs for ammonia volatilization, release bands and potential longevity of the treatments. The urea coating with polyurethane polymer decreased the volatilization with percentages above 7%, besides causing a delay in the peak of volatilization. As for longevity, the fertilizer coating resulted in a gradual release of the nutrient presenting a release dynamic exponential and can be traced release bands and potential longevity treatments. Surface application of the treatments resulted in better results of release / longevity. The factors temperature and humidity affects directly ammonia volatilization, speed and longevity of release fertilizer coated with polyurethane. Additional research in this field is required, in addition to establishing standard methodologies to be used in routine laboratory in order to obtain a better characterization, classification and understanding of these new materials.

O novo paradigma de se preservar o meio ambiente e de se utilizar produtos naturais vem contribuindo para um maior interesse na utilização de materiais derivados da biomassa. Neste sentido, os compósitos poliméricos com fibras vegetais surgem como uma boa alternativa no campo dos materiais para aplicações de engenharia. Os principais objetivos deste trabalho foram o processamento e a caracterização do compósito formado por uma resina poliuretano derivada do óleo de mamona e fibras de sisal e coco. O processamento foi realizado utilizando-se a técnica de moldagem por compressão. As fibras foram utilizadas em diferentes formas como fibras curtas, fibras longas, tecido e fios contínuos. A caracterização foi realizada através dos seguintes ensaios: tração, flexão, impacto, tenacidade à fratura, absorção d’água e DMTA. Foi também avaliado o efeito do tratamento com hidróxido de sódio (10%), nas fibras de sisal e coco, nas análises realizadas. O resultados mostraram que o desempenho dos compósitos com fibras de coco foi inferior aos compósitos com fibras de sisal, e mesmo ao poliuretano. Nos ensaios de tração e flexão, as fibras longas de sisal apresentaram o melhor efeito de reforçamento, seguido dos fios contínuos, fibras curtas e tecido. Nos ensaios de impacto e tenacidade à fratura, o melhor desempenho foi dos compósitos com tecido de sisal. O efeito do tratamento alcalino variou em função do tipo de ensaio e da geometria do reforço. Nos ensaios de tração e flexão, o seu efeito foi positivo para os compósitos com fibras longas e curtas, e negativo para os compósitos com tecido e fios, devido à deterioração da estrutura dos fios. Nos ensaios de tenacidade e impacto foi prejudicial, pois ao melhorar a aderência na interface, reduziu os principais mecanismos de absorção de energia, que são, a extração de fibras e o descolamento na interface. Com relação às medidas de absorção d’água, foi observado aumento no nível de absorção dos compósitos com o aumento da fração volumétrica de fibras. O máximo percentual de absorção foi de 17%, para os compósitos com fibras curtas de coco não tratadas. Este percentual diminuiu com o tratamento alcalino das fibras. Na análise térmica dinâmico mecânica, de uma forma geral, os compósitos mostraram acréscimo do módulo de armazenamento e decréscimo do amortecimento e da temperatura de transição vítrea, Tg, em relação ao poliuretano. Este comportamento foi proporcional ao aumento da fração volumétrica de fibras. / The new paradigm in preserving the environment and the use of natural products has contributed to increase the interest in the development and use of derived biomass materials. In this sense, the polymeric composites with natural fibers appear to be a good alternative for engineering applications. The main targets of this work were the processing and characterization of composites obtained by a polyurethane resin derived from castor oil and sisal and coir fibers. The compression moulding technique was used to process the composite. The fibers were employed in different forms such as: short fibers, long fibers, biaxial weave and continuos yarns. Tension, bend, impact, fracture toughness, water absorption and DMTA tests were used to characterize the composites. The sodium hidroxide (10%) treatment effect on the sisal and coir fibers was also evaluated. The results showed, in general, that the coir fibers composites performance were inferior to the sisal fibers composites, and even to the polyurethane matrix. Under tension and bending conditions, the long sisal fibers presented the best reinforcement effect, followed by the continuous yarns, short fibers, and the biaxial weave. Under impact and fracture toughness tests, the best performance was enhanced by sisal weave composites. The alkaline treatment effect varied in accordance with test type and reinforcement geometry. In tension and bending tests, its effect was positive for composites with short and long fibers and negative for composites with weave and yarns. This late was due to deterioration of the yarn structure. In the impact and toughness tests, the alkaline treatment effect was harmful, because when adherence is improved at the interface, the main energy absorption mechanisms are reduced, that mean, the fibers are pulled out and interface is debonded. Water absorption measurements showed an increase in the absorption level for the composites with higher volumetric fraction of fibers. The maximum water absorption was 17% for composites with non-treated coir short fibers. This percentage decreased for composites with treated fibers. In the dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) the composites showed an increased storage modulus and a decreased glass transition temperature, Tg, when compared to polyurethane matrix. This behaviour was proportional to the increase of the fibers volumetric fraction.

O presente trabalho teve a finalidade de estudar a utilização da radiação ionizante para revestimento de nanopartículas de prata em Cateteres Venosos Centrais de Poliuretano, proporcionando redução de infecções associadas à contaminação de cateteres introduzidos na corrente sanguínea. A espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) possibilitou a identificação de grupos funcionais na estrutura das macromoléculas, como o poli(eteruretano). Um estudo do comportamento térmico dos cateteres de poliuretano, antes e após a radiação ionizante, foi realizado com a finalidade de caracterização do material polimérico desses cateteres. A DSC e a TG, foram empregadas na observação das alterações das propriedades do material antes e depois da degradação. A curva DSC permitiu a caracterização das propriedades térmicas, como Tm e Tg dos copolímeros, assim como, evidenciar os principais eventos térmicos. As nanopartículas de prata possuem propriedades físicas, químicas e biológicas quando comparadas ao metal em escala macroscópica, e têm sido utilizadas na área médica, em razão de sua atividade antimicrobiana excelente. As nanopartículas de dióxido de titânio, obtidas pelo método sol-gel, foram utilizadas como revestimento dos cateteres para posterior impregnação de nanopartículas de prata por radiação ionizante na dose de 25 kGy. A espectrometria Raman foi utilizada na identificação do polimorfo de óxido de titânio, rutilo. Em ensaios com (ICP OES) foram avaliadas as quantidades de titânio e prata nos cateteres revestidos com óxido de titânio e de prata. A avaliação comparativa realizada entre os cateteres antes e após a irradiação, por FTIR, Raman e DSC, possibilitou a utilização da radiação ionizante como agente de esterilização e impregnação de nanopartículas de prata. / The present work aimed to study the use of ionizing radiation for coating of silver nanoparticles on Central Venous Polyurethane Catheters, providing reduction of infections associated with contamination of catheters introduced into the bloodstream. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) enabled the identification of functional groups in the structure of macromolecules, such as poly(etherurethane). A study of the thermal behavior of central venous catheters before and after irradiation, was performed in order to characterize the polymeric material of these catheters. The DSC and TG were employed to observe the changes material properties before and after degradation. The DSC curve at the constant heating and cooling rate allowed the characterization of thermal properties, such as Tm and Tg of copolymers, as well as highlighting the main thermal events. Silver nanoparticles have physical, chemical and biological properties only when compared to metal on a macroscopic scale, and they have been used in the medical field because of its remarkable antimicrobial activity. Titanium dioxide nanoparticles obtained by the sol-gel method were used as the coating catheters for subsequent impregnation of silver nanoparticles with ionizing radiation, at 25 kGy. Raman spectrometry was used to identify the polymorph of titanium oxide, rutile. In trials with (ICP OES) were evaluated amounts of titanium and silver coated catheters in titanium oxide and silver. The comparative assessment conducted between the catheters before and after irradiation by FTIR, Raman and DSC enabled the use of ionizing radiation as an agent of sterilization and impregnating of silver nanoparticles.

Híbridos poliuretano-acrílicos foram sintetizados via polimerização em emulsão, utilizando uma dispersão de poliuretano base poliol poliéster como semente para a polimerização dos monômeros acrílicos, no caso, acrilato de butila e ácido metacrílico. As propriedades das dispersões híbridas resultantes foram avaliadas por espalhamento dinâmico de luz, teor de sólidos, pH e potencial Zeta. Os polímeros resultantes da secagem das dispersões aquosas foram caracterizados por cromatografia por exclusão de tamanho, calorimetria exploratória de varredura, análise dinâmico-mecânica, dureza, microscopia ótica do processo de cristalização, microscopia de força atômica, microscopia eletrônica de transmissão. A influência do método de síntese na morfologia dos híbridos foi avaliada. / PU-acrylic hybrids were prepared via emulsion polymerization, using an aqueous polyurethane dispersion as a seed for the acrylic monomers polymerization. Different quantities of acrylic monomers (butyl acrylate and methacrylic acid) were polymerized. The properties of the resulting hybrid dispersions were evaluated through dynamic light scattering, solid content, pH and Zeta potential. The resulting polymers obtained from dried dispersions were characterized via size exclusion chromatography, differential scanning calorimetry, dynamic mechanical analysis, optical microscopy of the crystallization process, atom force microscopy and transmission electron microscopy. The influence of the synthetic method on the morphology of the hybrids was evaluated.

[pt] Este trabalho apresenta um estudo sistemático da sorção de índio de meio iodeto, utilizando espuma de poliuretano à base de poliéter comercial como extrator em fase sólida, visando à pré-concentração e/ou separação de índio de diferentes matrizes de amostras. As características físico-químicas de sorção do sistema foram investigadas por processo em batelada, apresentando rápida cinética e máxima sorção numa faixa significativa de meio ácido ou básico, com coeficientes de distribuição acima de 104 L kg-1 ([KI] maior ou igual 0,6 mol L-1). A análise do equilíbrio de sorção indicou o tetraiodo- indato (MinI4) como a principal espécie sorvida na matriz da espuma; os mecanismos de sorção mais prováveis foram discutidos. A isoterma de Langmuir foi ajustada com êxito sendo obtido um valor de (1,55 mais ou menos 0,02)x10-1 mol kg-1 para a capacidade de saturação. O efeito da temperatura foi avaliado indicando um processo espontâneo e exotérmico caracterizado por sorção química. A reextração do índio da espuma com solução de HCl 1,0 mol L-1 em meio etanol 50% apresentou rápida cinética (10 minutos) e eficiência (97%). O sistema pode ser utilizado para a separação de traços de índio de grandes quantidades de Al, Fe, Zn, Ni, Co, Mn e Ga. Cd e Pb são co-extraídos. Ácido cítrico, F- e EDTA interferem na sorção do índio; tiosulfato de sódio (menor 0,1 mol L-1) e ácido ascórbio (até 0,8 mol L-1) não interferem. O sistema foi avaliado na determinaço de In na presença de 105 vezes Zn, Al, Fe pelo método de adição e recuperação de índio. Os elementos determinados por ICP- OES apresentaram fatores de separação, da ordem de 7,0 x 102 para Zn/In, 1,0x105 para Fe/In e de 5,5x104 para Al/In, com eficiente recuperação de índio. A metodologia desenvolvida foi aplicada para determinar índio por ICP- OES em material de referência padrão de zinco metálico (NIST), apresentando concordância compatível com o valor certificado, para um nível de confiança de 95%. / [en] This work shows a systematic study on indium iodide sorption using commercial polyether-based polyurethane foam as a solid phase extractor in order to preconcentrate and/ or separate indium from different sample matrices. The physico-chemical characteristics of the system sorption were investigated for the batch process. The system has shown rapid kinetic and maximum sorption from a meaningful range of either acid or basic medium and achieves distribution ratios above 104 L kg-1 ([KI] maior ou igual 0.6 mol L-1). Sorption equilibrium analysis indicates the tetraiodo- indate (MInI4) as the main species sorbed on the foam matrix; the more probable mechanisms of sorption were discussed. Langmuir isotherm was successfully fitted and a value of (1.55 mais ou menos 0.02)x10-1 mol kg-1 was obtained for the saturation capacity. The temperature effect was evaluated and indicates a spontaneous and exothermic chemisorption process favored at low temperatures. The indium reextraction from the foam using a HCl 0.1 mol L-1 in ethanol 50% medium solution has also shown a rapid kinetic (10 minutes) and efficiency (97%). The system should be used to separate large quantities of Al, Fe, Zn, Ni, Co, Mn and Ga from trace indium. Cd and Pb are coextracted with indium. Citric acid, F- and EDTA interfere on indium sorption; sodium thiosulfate (menor ou igual 0.1 mol L-1) and ascorbic acid (up to 0.1 mol L-1) do not interfere. The system was evaluated in the determination of indium in the presence of 105 times Zn, Al and Fe by indium addition and recovery technique. The elements determination by ICP-OES showed separation factors around 7.0x102 for Zn/In, 1.0X105 for Fe/In and of 5.5x104 for Al/In, with an efficient recovery of indium. The developed methodology was applied to determine indium in metallic zinc standard reference material (NIST) by ICP-OES and has shown compatible agreement with the certified value at a 95% confidence level.

Neste trabalho, foi estudada uma rota alternativa para síntese de poliuretanos sem a utilização de isocianatos (NIPU) por um processo de fabricação seguro e utilizando CO2 como insumo. A produção destes poliuretanos \"verdes\" ocorreu através da reação entre ciclocarbonatos e diaminas. A caracterização da estrutura química e a análise dos produtos da reação de formação dos poliuretanos foi possível com a utilização de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN). Foram sintetizados também os ciclocarbonatos pela reação de cicloadição de CO2 ao grupo oxirano de uma resina epóxi e o co-catalisador (resinato de zinco) utilizado na obtenção dos carbonatos cíclicos. Para otimização da formação dos ciclocarbonatos desenvolveu-se um reator de síntese, o qual permitiu a análise do rendimento da reação em função dos parâmetros de síntese controlados: pressão de CO2, temperatura do meio reacional, tempo de síntese, gaseificação da resina epóxi com CO2 (por agitação mecânica ou sistema de refluxo de CO2) e fonte de aquecimento (convencional ou utilizando radiação de microondas). A estrutura química do carbonato obtido, o rendimento e os possíveis subprodutos da reação de cicloadição também foram analisados por FTIR e RMN. / Seeking to optimize the formation of ciclocarbonates, it was developed a reactor in a closed system (no atmospheric emissions of CO2) in which the parameters of synthesis could be controlled: CO2 pressure, temperature of the reaction medium, distribution and concentration of CO2 gas bubbles in epoxy resin. The development of the ciclocarbonate synthesis\'s reactor included new systems to improve the gas-liquid contact between the reactants (aerator and CO2 reflux system) and also a heating system using microwave radiation. It were synthesized in this research, the co-catalyst (zinc resinate), the ciclocarbonate under different conditions of: pressure, temperature, synthesis time, heating source, aeration and catalyst, and \"green\" polyurethanes by an alternative route instead of the use of isocyanates, which have potential in specific applications (control of properties through chemical structure of the polymer). The result of the carbonates formation reaction was analyzed by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and nuclear magnetic resonance (RMN) to obtain the carbonates\'s chemical structure\'s, yield and the reaction\'s by-products. Non-isocyanate polyurethanes (NIPU) were obtained from a manufacturing process and secure using CO2 as an input. The characterization of the chemical structure and the yield and by-product\'s analysis of the polyurethanes formation reaction also happened by FTIR and RMN.

Visando ampliar as rotas de produção de biodiesel, o objetivo deste trabalho foi utilizar uma tecnologia alternativa para a produção de biodiesel por via enzimática. Neste processo, células do fungo Mucor circinelloides URM 4182 foram cultivadas em meio apropriado, imobilizadas in situ em espuma de poliuretano e utilizadas diretamente como biocatalisador na síntese de ésteres de ácidos graxos em reações de transesterificação do óleo de coco usando etanol como agente acilante. O trabalho experimental foi desenvolvido em 4 etapas. Inicialmente, as propriedades bioquímicas do biocatalisador foram determinadas, incluindo valores ótimos de pH (7,3) e temperatura (40° C) e constantes cinéticas (Vmax= 610 U/g e Km= 263 mM). Na segunda etapa foram realizados testes utilizando reatores de tanque agitados operados em regime descontínuo confirmando a eficiência do M. circinelloides UMR 4182 para converter os ácidos graxos presentes no óleo de coco em ésteres correspondentes (rendimento de transesterificação da ordem de 96% em 144 horas). Com objetivo de aumentar a produtividade do sistema, na terceira etapa, estudos foram conduzidos em reator de leito fixo operando em fluxo contínuo empregando dois reatores (A e B) com diferentes relações geométricas altura/diâmetro (l/d=4,2 e l/d=14). Avaliou-se inicialmente no reator A o comportamento do sistema para substratos preparados em diferentes razões molares (1:6, 1:8 e 1:10 óleo/álcool). Comparativamente os rendimentos mais elevados (da ordem de 62%) foram obtidos para substratos preparados na razão molar de 1:8 (óleo/álcool), indicando a necessidade de investigar outros parâmetros do processo. A presença de caminhos preferenciais detectada visualmente no reator A pela injeção do corante lipossolúvel indicou limitações de transferência de massa, justificando a baixa conversão em ésteres de etila. Em seguida, mediante a avaliação da geometria dos reatores, foi selecionado o reator B (volume útil - 286 mL) para determinar a influencia do tempo espacial (60, 70 e 80 horas) no desempenho do processo utilizando a condição pré-estabelecida, etanol em excesso na razão molar 1:8 (óleo/etanol). O melhor desempenho do reator foi constatado para tempo espacial de 80h (vazão volumétrica = 0,06 mL.min-1). Nessa condição, 92,7 ??1,5% dos ácidos graxos presentes no óleo de coco foram convertidos nos ésteres de etila correspondentes, alcançando uma produtividade média de 51,0 ??1,4 mgéster.g-1meio.h-1 e fornecendo uma operação estável do sistema por 25 dias. As amostras purificadas apresentaram valores de viscosidade 5,14 mm2/s e teores residuais de monoglicerídeos (3,2 m/m%) e diglicerídeos (3,4 m/m%). Na quarta etapa foram realizados testes em reatores agitados operados em regime descontínuo na presença de solvente (terc-butanol e/ou líquido iônico), em diferentes proporções (10 - 50%). Os resultados foram comparados com a reação conduzida na ausência de solvente que apresentou baixa velocidade de reação e rendimento reduzido (44,5% em 6 dias de reação). Ambos os solventes aumentaram as conversões e velocidades de reação; no entanto, terc-butanol apresentou melhor desempenho em menor proporção (15%). Nessa condição, rendimentos da ordem de 96% foram alcançados em 96 horas, provavelmente devido à polaridade moderada e baixa viscosidade deste solvente que dilui o glicerol acumulado no suporte e melhora a transferência do substrato para o interior das células imobilizadas, impedindo a inibição da enzima por limitação da transferência de massa. De forma geral, os resultados foram promissores e demonstraram a potencialidade das células íntegras de M. circinelloides URM 4182 imobilizada em poliuretano para mediar a síntese de biodiesel em um reator de leito fixo em fluxo contínuo. / Aiming at expanding routes for biodiesel production, the goal of this work was to use an alternative technology for the production of biodiesel by enzymatic route. In this case, whole-cells from filamentous fungus Mucor circinelloides URM 4182 were growth in appropriate medium, simultaneously immobilized on low-cost support and used directly as a biocatalyst in the transesterification reactions of coconut oil using ethanol as the acylating agent. The experimental work was carried out in four steps. Initially, the biochemical properties of the immobilized biocatalyst were determined, including values for optimum pH (7.3) and temperature (40 °C) and kinetics parameters (Vmax 610 U/g and Km= 263 mM). Following this, tests were carried out in stirred batch reactors confirming the efficiency of M. circinelloides URM 4182 to produce biodiesel from coconut oil (96% in 144 hours). However, the low productivity attained motivated the replacement of the batch system for packed bed reactor operating under continuous flow using two reactor (A and B) having different geometric relations height/diameter (l/d = 4.2 and l/d = 14). Initially, the performance of the reactor A was assessed for substrates at different molar ratios (1:6, 1:8 and 1:10 oil/alcohol). Comparatively the best conversion (62%) was achieved for substrate at molar ratio of 1:8 (oil/alcohol); suggesting the need to investigate other process parameters to overcome such limitations. The presence of preferential paths visual detected for Reactor A by tracer assay indicated severe mass transfer limitations, justifying the low conversion attained in ethyl esters. Following this, Reactor B was selected to run the continuous experiments using substrate at pre-established condition (molar ratio oil/ethanol 1: 8) under different space times (60, 70, and 80 hours). Better reactor performance was found for space time of 80 h (volumetric flow = 0.06 mL min-1). In this condition, 92.7±1.5% of the fatty acids present in the coconut oil have been converted into the corresponding ethyl esters, reaching an average volumetric productivity of 51.0 ??1.4 mgester.g-1medium.h-1 with no significant reduction in the efficiency during 25 days. The purified samples presented values of 5.14 viscosity mm2/s and residual levels of monoglycerides (3.2 wt %) and diglycerides (3.4 wt%). In the fourth step, transesterification reactions were performed in stirred tank reactors in the presence of solvent (tert-butanol and/or Ionic Liquid) at different proportions (10-50%) in relation to the total weight oil and ethanol. The results were compared with the reaction carried out in the absence of solvent which has low reaction rate and reduced yield (44.5% in 6 days of reaction). Both solvents enhanced the transesterification yields and reaction rates; however tert-butanol showed better performance at lower proportion (15%). Under this condition, yields in the order of 96% were attained in 96 hours, probably due to the moderate polarity and lower viscosity of this solvent which dilutes the glycerol accumulated in support and improved the substrate transfer into the interior of the immobilized cells by preventing the enzyme inhibition by limitation of the mass transfer. Overall, the results were promising and showed the potential of whole-cells from M. circinelloides URM 4182 immobilized in polyurethane to mediate the synthesis of biodiesel in a continuous packed bed reactor.