Orientador: Jorge Luis Akasaki / Resumo: Com a vigente expansão dos canaviais brasileiros, um estudo direcionado para os resíduos provenientes da cana-de-açúcar torna-se imprescindível no cenário atual. Neste sentido, pesquisas estão sendo desenvolvidas para a utilização de cinza do bagaço da cana-de-açúcar (CBC) em compósitos cimentícios, sendo que esta cinza é obtida a partir da queima do bagaço que é utilizado como combustível em processos de cogeração de energia. A CBC é predominantemente constituída de dióxido de silício, e esta característica tem conduzido à avaliação da potencialidade pozolânica do material, principalmente em substituição ao cimento Portland. Nos últimos anos, tem havido um crescente interesse em se determinar o que é conhecido como Fator k de Eficácia Cimentante, que corresponde a um número que caracteriza o material pozolânico e determina a equivalência entre este e o cimento, do ponto de vista das características aglomerantes, e o seu consequente resultado no desenvolvimento das resistências mecânicas. O coeficiente de eficácia não é único para cada tipo de material, isto é, depende de algumas variáveis como por exemplo a relação água/cimento, proporção entre cimento e pozolana, idade de cura, entre outros parâmetros. Sendo assim, o objetivo principal deste trabalho é determinar o fator de eficácia cimentante da cinza do bagaço de cana-de-açúcar, em termos de resistência mecânica à compressão de microconcretos e concretos. O estudo do fator k se deu a partir da substituição de cimento Port... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: A specific study related to the reusing of wastes from sugarcane industry is essential nowadays, mainly due to the increasing on the brazilian sugar cane plantations. On this way, several studies have been performed using sugarcane bagasse ash (SCBA) in cementitious composites, where the SCBA was obtained from the energy cogeneration process. Due to the chemical composition of SCBA, mainly silicon, studies related to its use as pozzolanic material in Portland cement binder have been reported. In the last years, the knowledge about factor k, that corresponds to a number characterize a pozzolanic material and determines its equivalence with Portland cement (OPC) from mechanical strength point of view, is increasing. Factor k depends on some variables used in mortars or concretes mixtures such as water/OPC ratio, proportion between OPC and pozzolanic material, curing time, among other parameters. The aim of this work is to assess the factor k of SCBA from mechanical point of view micro-concretes and concretes. The assessment of factor k was performed replacing OPC by SCBA and adding SCBA to the control mixture (without SCBA) for a fixed water/OPC ratio. Phisico-chemical characterization of SCBA and its reactivity on calcium hydroxide/SCBA and OPC/SCBA were assessed on pastes. Conductivity/resistivity and electrical impedance measurements were performed on mortar samples. Pozzolanic reactivity of SCBA could be detected by modifications on the conductivity/resistivity and electric... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

[pt] O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar do mundo, produzindo a maior quantidade de resíduo em forma de bagaço, que atualmente é queimado na indústria para geração de energia elétrica, apesar de ainda possuir potencial para produzir outros compostos de maior valor agregado, como etanol de segunda geração, ácido lático, butanodiol e etc. Neste trabalho, foi avaliado o desempenho do pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar utilizando peróxido de hidrogênio em meio alcalino. Com o intuito de retirar a lignina para liberar os carboidratos no meio, foram realizados experimentos variando a temperatura (25 graus Celsius – 45 graus Celsius) e concentração de peróxido de hidrogênio (1,5 por cento - 7,5 por cento) a pH 11,5 por 1 h em um shaker orbital a 100 rpm. O desempenho do pré-tratamento foi medido utilizando o método gravimétrico de Klason para quantificar a lignina, o HPLC para determinar as concentrações de xilose e glicose e o infravermelho para determinar mudanças na estrutura da biomassa. A análise de Klason indicou 45 graus Celsius /7,5 por cento como melhor condição de solubilização, com 75,4 por cento de solubilização, as análises de HPLC indicaram 45 graus Celsius/7,5 por cento como melhor condição para a obtenção de glicose com concentração de 1,66 g/L e 25 graus Celsius/7,5 por cento para obtenção de xilose com concentração de 0,82 g/L e as análises de FT-IR indicaram 25 graus Celsius /1,5 por cento como melhor condição de oxidação, com 66,9 por cento de oxidação de lignina. Para cada análise, foi proposto um modelo de rede neural artificial. A rede das análises de Klason teve a topologia trainlm/logsig/4 com SSE 0,00723 e R2 0,995, a rede das análises de glicose teve topologia trainlm/logsig/4 com SSE 0,0328 e R2 0,97384, a rede das análises de xilose teve topologia trainlm/logsig/5 com SSE 0,289 e R2 0,87441 e a rede das análises de FT-IR teve topologia trainlm/logsig/5 com SSE 0,0316 e R2 0,98414. / [en] Brazil leads the world in sugarcane production, consequently produces also the greatest amount of sugarcane bagasse. Currently, this sugarcane bagasse is leveraged for power generation in the mills, but this biomass still has a potential for production of others value-added compounds such as the second-generation ethanol, lactic acid, butanediol and etc. The present work was carried out in order to study the efficiency of the delignification process of sugarcane bagasse with alkaline hydrogen peroxide. Two variable were assessed experimentally: temperature (25 Celsius degrees - 45 Celsius degrees) and H2O2 concentration (1.5 percent -7.5 percent) at pH 11.5 for 1 h in an orbital shaker at 100 rpm. The Klason Method was used to measure concentration of extracted lignin, HPLC was used to measure the concentration of glucose and xylose and FT-IR analysis was applied to identify lignin structure in the samples. The Klason analysis indicated the 45 Celsius degrees/7,5 percent as the optimum condition with 75,4 percent of the lignin solubilidized, the glucose analysis indicated 45 Celsius degrees/7,5 percent as the optimum condition with a concentration of 1,66 g/L, the xylose analysis indicated 25 Celsius degrees/7,5 percent as the optimum condition with a concentration of 0,82 g/L, and the FT-IR analysis indicated 25 Celsius degrees/1,5 percent as the optimum condition with 66,9 percent of the lignin oxidized. For each analysis, an ANN model was proposed. The network of the Klason analysis had a trainlm/logsig/4 topology with SSE 0,00723 and R2 0,995, the network of the glucose analysis had a trainlm/logsig/4 topology with SSE 0,0328 and R2 0,97384, the network of the xylose analysis had a trainlm/logsig/5 topology with SSE 0,289 and R2 0,87441, the network of the FT-IR analysis had a trainlm/logsig/5 topology with SSE 0,0316 and R2 0,98414.

Brazil occupies a place of prominence in the productive sector, as well as in the exploitation of agricultural waste, from sugar cane. This use is a fairly widespread practice, both for effluents, mainly vinasse, but also for solid residues, such as filter-cake and bagasse from sugar cane. Thus, at the start of the 2005/06 harvest, samples were collected from residual waters of the S.T.E. (Station for the treatment of effluents), bagasse and from the filtrate liquid (percolate) from bagasse that was accumulated since the 2004/05 harvest, from the industrial processing of sugar cane in S.A. Usina Coruripe Açúcar e Álcool . The target was the isolation of microorganisms that produce extracellular enzymes able to degrade cellulose, hemicellulose, and lignin phenols. There were originally 42 microorganisms isolated, of which 31 were screened for the verification of the production of these and other enzymes, as well as for their morphobiochemistry identification. From these, 29 were identified, with the predominance of the genera Flavobacterium, Chromobaterium and Achromobacter. The other bacterial isolates belong to the genus Corynebacterium, Aeromonas., Bacillus, Clostridium, Citrobacter, Nocardia, Kurthia, Mycobacterium, Serratia, Pseudomonas, e Actinomyces. Among the fungal isolates, the genera detected were: Penicillium, Rhodotorula, Gonatobotrys and Gliocladium. The actynomicete Nocardia (PB4), isolated from the percolate of bagasse, presented a broad spectrum of enzymatic activities, being selected for evaluation of its cellulolitic activity in liquid medium containing carboxymethylcellulose and bagasse from sugar cane as a source of carbon. The production of cellulase in these substrates was evaluated according to the concentration of reducing sugars and of total protein, and the content of total phenols has also been determined. In addition to this isolated, another 5 microorganisms were chosen - because of their cellulolytic, xylanolytic, and phenolytic activities in a solid medium, and used for implementing a process of composting of the sugar cane bagasse (from 2005/06 and 2006/07 harvests) with filter-cake (2006/07 crop), in scale of the greenhouse for 48 days. These were divided into 2 consortia (CM1 and CM2), formed by 3 microorganisms each. Factors such as temperature, moisture, organic matter content, nitrate, nitrite, phosphate and organic carbon were evaluated in order to monitor the process of composting substrates, without the addition of other macro and micronutrients. From the physico-chemical analyses, it was found that there were not wide variations in the performance of both consortia, and that both led to a reduction of the concentration of organic matter and contents of nitrate and phosphate. Besides this, in period (48 days) and in the conditions (trays with large diameter and small height, which favors changes of temperature of the substrate with the environment; non addition of other sources of nitrogen and phosphorus) of this study, the substrates do not reached stabilization. However, the microorganisms presented here, have broad potential for exploitation in cases of composting the solid and liquid agri-industrial residues, provided that relations C:N be corrected, and also in bioremediation, because of its broad spectrum of enzymatic activities. It is suggested to combine the solid waste with a percentage of vinasse, because this is rich in nutrients that influence the action of microorganisms studied. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / O Brasil ocupa um lugar de destaque tanto no setor produtivo quanto no aproveitamento agrícola dos resíduos da cana-de-açúcar. Este aproveitamento constitui-se numa prática bastante generalizada, tanto para os efluentes, principalmente a vinhaça, como também para os descartes sólidos, como a torta de filtro e o bagaço de cana. Deste modo, no início da safra 2005/06, foram coletadas amostras de águas resíduárias da E.T.E. (estação de tratamento de efluentes), bagaço de cana e percolado desse bagaço (acumulado desde a safra 2004/05) oriundos do processamento industrial da cana-deaçúcar na S.A. Usina Coruripe Açúcar e Álcool, visando o isolamento de microrganismos produtores de enzimas extracelulares capazes de degradar celulose, hemicelulose, lignina e fenóis. Foram inicialmente isolados 42 microrganismos, dos quais 31 foram triados para a verificação da produção dessas e outras enzimas, bem como para sua identificação morfo-bioquímica. Destes, 29 microrganismos foram identificados, havendo a predominância dos gêneros Flavobacterium, Chromobaterium e Achromobacter. Os demais isolados bacterianos pertencem aos gêneros Corynebacterium, Aeromonas, Bacillus, Clostridium, Citrobacter, Nocardia, Kurthia, Mycobacterium, Serratia, Pseudomonas, e Actinomyces. Entre os isolados fúngicos, os gêneros detectados foram: Penicillium, Rhodotorula, Gonatobotrys e Gliocladium. O actinomiceto Nocardia (PB4), oriundo do percolado do bagaço, apresentou um amplo espectro de atividades enzimáticas, sendo selecionado para avaliação de sua atividade celulolítica em meios líquidos contendo carboximetilcelulose e bagaço de cana como fonte de carbono. Avaliou-se a produção de celulase a partir destes substratos, bem como a liberação de glicídios redutores, proteínas totais e fenóis totais. Além deste isolado, outros 5 microrganismos foram escolhidos, devido ao seu potencial em degradar celulose, xilana, lignina e fenóis em meio sólido, para execução de um processo de compostagem de bagaço de cana (oriundo da moagem das safras 2005/06 e 2006/07) e torta de filtro (safra 2006/07), em escala de casa de vegetação, durante 48 dias. Estes foram distribuídos em 2 consórcios (CM1 e CM2) compostos por 3 microrganismos cada. Fatores como temperatura, umidade, teor de matéria orgânica, nitrato, nitrito, carbono orgânico e fosfato foram avaliados a fim de acompanhar o processo de compostagem desses substratos sem adição de outros macro ou micronutrientes. A partir das análises físico-químicas, verificou-se que não ocorreram grandes variações no desempenho de ambos os consórcios, e que ambos conduziram a uma redução da concentração de matéria orgânica e disponibilização de nitrato e fosfato. Constatou-se que nas condições e período do estudo (48 dias, bandejas largas com uma superfície de exposição do volume de substrato utilizado suscetível a trocas de temperatura com o ambiente, e não adição de outras fontes de nitrogênio e fósforo), o material não atingiu a estabilização. Contudo, os microrganismos aqui apresentados, apresentam amplo potencial para exploração em processos de compostagem de resíduos agroindustriais sólidos/líquidos, desde que se corrijam as relações C:N, e biorremediativos, devido ao seu amplo espectro de atividades enzimáticas. Sugere-se uma combinação dos resíduos sólidos com um percentual de vinhaça, visto esta ser rica nos nutrientes que influenciaram a ação dos microrganismos estudados.

[pt] O bagaço da cana-de-açúcar é uma biomassa vegetal que possui muito potencial de uso devido aos seus três elementos estruturais: celulose, hemicelulose e lignina. Para servir como matéria prima na produção de insumos, o bagaço da cana-de-açúcar precisa passar por um processo de pré-tratamento. Nesse estudo, duas metodologias para o processo de pré-tratamento do bagaço da cana-de-açúcar foram utilizadas: a deslignização via peróxido de hidrogênio (H2O2) e via dióxido de carbono supercrítico (ScCO2). Para o estudo utilizando H2O2, foram desenvolvidos modelos a partir de planejamento experimental, Algoritmos Genéticos (GA, do inglês Genetic Algorithms), Redes Neurais Artificiais (RNA) e Neuro-Fuzzy (ANFIS). As variáveis independentes foram temperatura (25 – 60 graus Celsius), concentração de H2O2 (2 – 15 por cento m/v) e pH (10 – 13), tendo como resposta os teores de lignina residual e oxidada no processo, através de análises de FT-IR e análise pelo método de Klason. Para o estudo utilizando ScCO2 foram construídos modelos a partir de RNA e ANFIS. As variáveis estudadas no processo foram: temperatura (35 – 100 graus Celsius), pressão (75- 300 bar) e teor de etanol na solução de co-solvente (0 – 100 graus Celsius). De modo geral, para os dois processos, os modelos desenvolvidos consideram as variáveis independentes como sendo neurônios na camada de entrada e as variáveis dependentes como sendo neurônios na camada de saída. Todos os modelos neurais e ANFIS desenvolvidos neste trabalho foram avaliados pelo coeficiente de correlação e índices de erro (SSE, MSE e RMSE), além do número de parâmetros. Os resultados mostraram que, dentre estas estratégias estudadas, os modelos neurais se mostraram mais satisfatórios para predição das respostas do pré-tratamento com H2O2, já que se encaixa nos índices de performance estipulados. O mesmo ocorreu no modelo neural para predição do teor de lignina residual no pré-tratamento com ScCO2. Para cada modelo polinomial e neural desenvolvido, foi realizada a investigação das superfícies de respostas e das curvas de contorno. Com esse recurso, foi possível a identificação dos melhores pontos operacionais para os processos, visando a minimização dos teores de lignina residual e oxidada na biomassa. / [en] Sugarcane bagasse is a plant biomass that has a great potential for use due to its three structural elements: cellulose, hemicellulose and lignin. To serve as raw material in the production of other products, sugarcane bagasse needs to undergo a pre-treatment process. In this study, two methodologies for the sugarcane bagasse pretreatment process were used: delignification via hydrogen peroxide (H2O2) and via supercritical carbon dioxide (ScCO2). The models for study the process with H2O2 were developed from experimental planning, Genetic Algorithms (GA), Artificial Neural Networks (ANN) and Neuro-Fuzzy (ANFIS). The independent variables were: temperature (25- 60 degrees Celsius), H2O2 concentration (2 - 15 percent m/v) and pH (10-13). The residual and oxidized lignin contents in the process were evaluated from FT-IR and Klason method analysis. The models for study the process with ScCO2 were developed from RNA and ANFIS. The variables studied in the process were: temperature (35-100 degrees Celsius), pressure (75-300 bar) and ethanol content in the aqueous solution of co-solvent (0-100 percent). In general, for the two processes, the developed models consider the independent variables to be neurons in the input layer and the dependent variables to be neurons in the output layer. All the neural and ANFIS models developed in this study were evaluated by the correlation coefficient and error indexes (SSE, MSE and RMSE), as well as the number of parameters. From the stipulated indices of performance, among the results obtained by the different strategies, the neural models were the most satisfactory for the prediction of pretreatment responses with H2O2. The same occurred in the neural model for prediction of the residual lignin content in the pre-treatment with ScCO2. Response surfaces and the contour curves were investigated for each polynomial and neural model developed. With this resource, it was possible to identify the best operational points for the processes, pointing at minimizing the residual and oxidized lignin contents in the biomass.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4934.pdf: 6976486 bytes, checksum: c340cf221926ec58e76bb12981626d19 (MD5) Previous issue date: 2013-01-25 / Financiadora de Estudos e Projetos / Brazil is the world's largest producer of sugarcane and the leading exporter of its derivatives (sugar, alcohol, energy etc.). One of the main waste generated in the manufacturing process of this sector is the sugarcane bagasse ash sand (SBAS), produced from the burning of bagasse into boilers to produce electricity (cogeneration). This ash sand is composed of a high amount of silica and it is also currently discarded in cane plantations as organic fertilizer, despite the fact that it is poor in nutrients. This research proposes to provide an alternative application of SBAS in concrete as a replacement material for fine aggregate. Furthermore, the durability of concrete with alternative materials demands a special attention, especially regarding reinforcement corrosion. This is a major concern of the use of wastes on the degradation of concrete structures. The process begins with the despassivation of steel reinforcement, and it propagates in a suitable environment. The aim of this study was to evaluate the potential occurrence of reinforcement corrosion in concrete made with SBAS as a partial replacement material for fine aggregate. The ash sand samples were collected in a plant in the State of São Paulo, and standardized through a sieving and grinding. The SBAS was subjected to physical and chemical characterization, by its chemical composition, sieve analysis, powdery material, absorption, bulk density and true density. Mortars and concretes were produced with levels of substitution of 0% (reference), 30% and 50% of SBAS. In mortars, tests of compressive strength, porosity (void index and pores analysis by optical microscopy), water absorption, accelerated carbonation, chloride penetration and electrical conductivity of the aqueous solution were performed. The concretes were submitted to tests of compressive strength, void index, absorption, chloride penetration, potential and rate of reinforcement corrosion. Thus, the results indicated that substitution of 30% and 50% by SBAS can increase the compressive strength of concrete and the resistance to attack by chlorides, and decrease the despassivation probability of reinforcement. However, with the content of 50% of SBAS, the corrosion rate was significantly higher in comparison to other samples, and it was similar between the concretes with 30% of SBAS and reference. Thus, it was possible to conclude that the concrete with 30% of SBAS as a substitute of fine aggregate may be applied in conventional structural elements without loss of mechanical and durability performance. / O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar e o principal exportador de seus derivados (açúcar, álcool, energia etc.). Um dos principais resíduos gerados no processo industrial do setor sucroalcooleiro é a areia de cinza do bagaço da cana-de-açúcar (ACBC), derivada da queima do bagaço da cana nas caldeiras para a produção de energia elétrica (cogeração) para o abastecimento das próprias usinas. Esse material, com elevada quantidade de sílica, é geralmente descartado no solo como adubo nas lavouras de canade- açúcar, mesmo sendo pobre em nutrientes. Essa pesquisa vem oferecer uma alternativa para aplicação da ACBC em matrizes cimentícias de concretos como agregado miúdo, em substituição à areia natural. Além disso, a durabilidade de concretos utilizando materiais alternativos demanda uma atenção especial, principalmente quanto à corrosão de armaduras. Esta é uma das principais preocupações na utilização de resíduos quanto à degradação de estruturas de concreto. O processo corrosivo se inicia quando ocorre a despassivação da armadura e se propaga na presença de um meio propício. Este trabalho busca, portanto, estudar e avaliar a potencialidade da ocorrência de corrosão de armaduras em concretos produzidos com a ACBC em substituição parcial ao agregado miúdo. As amostras de areia de cinza foram coletadas em usina do Estado de São Paulo, e padronizadas através de um peneiramento manual e moagem. A ACBC utilizada foi caracterizada quanto a sua composição química, granulometria, material pulverulento, massas específica e unitária e absorção. Foram produzidos argamassas e concretos com teores de substituição de 0% (referência), 30% e 50% de ACBC. Nas argamassas, foram realizados testes de resistência à compressão, porosidade (índice de vazios e análise dos poros por microscopia óptica), absorção de água, carbonatação acelerada, penetração de cloretos e condutividade elétrica da solução aquosa dos poros. Os concretos foram submetidos a ensaios de resistência mecânica, índice de vazios, absorção, penetração de cloretos, potencial e taxa de corrosão das armaduras. Desta forma, os resultados indicaram que a substituição em 30% e 50% de areia natural pela ACBC pode aumentar a resistência à compressão dos concretos e a resistência ao ataque de cloretos, e diminuir a probabilidade de despassivação da armadura. Entretanto, com o teor de 50% de ACBC, a taxa de corrosão foi significativamente maior em relação às demais amostras e manteve-se similar entre o concreto com 30% de ACBC e o de referência. Com isso, foi possível concluir que os concretos com 30% de substituição ao agregado miúdo convencional pela ACBC podem ser aplicados em elementos estruturais sem perda de desempenho mecânico e de durabilidade.

Orientador: Jorge Luís Akasaki / Resumo: A indústria cimenteira tem passado por pressões cada vez mais constantes, referentes aos impactos ambientais causados pela emissão de gases na produção de cimento Portland e, atualmente, pela crise econômica que o setor da construção civil vem passando. Estes acontecimentos têm levado pesquisadores a investigarem novas formas de se obter aglomerantes alternativos, de maneira mais sustentável e econômica. Aliada a este problema, está a geração de resíduos de biomassa provenientes da atividade agroindustrial. Uma das alternativas criadas para a redução da emissão de CO2 e do consumo de cimento Portland é a produção de novos aglomerantes à base de argilas calcinadas. Além de reduzir significativamente o teor de cimento em matrizes cimentantes, a utilização destes aglomerantes proporciona economia de energia e menor temperatura de queima, liberando menos CO2 que o cimento durante sua produção. Assim, o objetivo desta pesquisa foi produzir e caracterizar um novo aglomerante formado pela mistura da cinza do bagaço da cana-de-açúcar e argila calcinada, denominada de CBA. A proporções entre bagaço, argila e água foram de 1,000:0,150:0,125, em massa, respectivamente. Após a calcinação, a cinza passou por processo de peneiramento e moagem. O estudo foi divido em três principais etapas: produção e caracterização da CBA; estudo da reatividade da CBA em pastas e; análise do comportamento mecânico de argamassas produzidas com substituição parcial de cimento por CBA. Inicialmente, a cinza p... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Cement industry has been suffering pressure increasing, related to environments impacts due gas emission promoted by Portland cement production and, furthermore, due the currently crisis in civil construction sector that has been passing through. These events have lad researchers to investigate new forms of obtaining alternative binders more sustainable and economic. Allied to this problem, there is to biomass residues generation from agro-industry activity. One of the alternatives created to reduce the CO2 emissions and Portland cement consumption is the manufacturing of new binders based on thermally calcined clay. Besides it to reduce significantly cement content in cementitious matrix, these binders provides energy saving and lower calcination temperature, realizing less CO2 than Portland cement related to its production. Thus, the main of this objective of this study was to produce and characterize a new binder, composed by sugar-cane bagasse ash and calcined clay (SCA). The content of sugarcane bagasse, clay and water in mixture was 1/0.15/0.125, by mass, respectively. After calcination procedure, SCA passed through sieving and mill process. The study was separated in three stages: characterization of SCA; SCA reactivity study in pastes and; mechanical behavior analysis in cement mortars produced with partial cement replacement by SCA. Initially, SCA was characterized by physicochemical tests, being X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, scanning electron micros... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Alan Henrique Vicentini (vicentini.alanh@gmail.com) on 2018-07-19T12:54:56Z No. of bitstreams: 1 ALAN HENRIQUE VICENTINI - DISSERTAÇÃO - ENGENHARIA CIVIL.pdf: 4878364 bytes, checksum: 78fb1552972193124495e015f63d3b91 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-07-19T13:49:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vicentini_ah_me_ilha.pdf: 4878364 bytes, checksum: 78fb1552972193124495e015f63d3b91 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-19T13:49:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vicentini_ah_me_ilha.pdf: 4878364 bytes, checksum: 78fb1552972193124495e015f63d3b91 (MD5) Previous issue date: 2018-06-04 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A indústria cimenteira tem passado por pressões cada vez mais constantes, referentes aos impactos ambientais causados pela emissão de gases na produção de cimento Portland e, atualmente, pela crise econômica que o setor da construção civil vem passando. Estes acontecimentos têm levado pesquisadores a investigarem novas formas de se obter aglomerantes alternativos, de maneira mais sustentável e econômica. Aliada a este problema, está a geração de resíduos de biomassa provenientes da atividade agroindustrial. Uma das alternativas criadas para a redução da emissão de CO2 e do consumo de cimento Portland é a produção de novos aglomerantes à base de argilas calcinadas. Além de reduzir significativamente o teor de cimento em matrizes cimentantes, a utilização destes aglomerantes proporciona economia de energia e menor temperatura de queima, liberando menos CO2 que o cimento durante sua produção. Assim, o objetivo desta pesquisa foi produzir e caracterizar um novo aglomerante formado pela mistura da cinza do bagaço da cana-de-açúcar e argila calcinada, denominada de CBA. A proporções entre bagaço, argila e água foram de 1,000:0,150:0,125, em massa, respectivamente. Após a calcinação, a cinza passou por processo de peneiramento e moagem. O estudo foi divido em três principais etapas: produção e caracterização da CBA; estudo da reatividade da CBA em pastas e; análise do comportamento mecânico de argamassas produzidas com substituição parcial de cimento por CBA. Inicialmente, a cinza passou por ensaios de caracterização físico-química, sendo realizados os ensaios de difração de raios-X, termogravimetria, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, fluorescência de raios-X e granulometria a laser. A segunda etapa consistiu em avaliar a ação da cinza em pastas de cal e de cimento, através dos ensaios de espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, microscopia eletrônica de varredura e termogravimetria. A última etapa baseou-se em avaliar a consistência e o comportamento mecânico de resistência à compressão de argamassas produzidas com substituição de cimento por CBA nos teores de 10%, 20%, 30% 40% e 50%. Foi possível substituir cimento por CBA em até 50% em massa, mostrando que o material possui grande potencial de ser utilizado na produção de aglomerantes, além de ser energeticamente viável, devido à geração de calor durante sua produção. / Cement industry has been suffering pressure increasing, related to environments impacts due gas emission promoted by Portland cement production and, furthermore, due the currently crisis in civil construction sector that has been passing through. These events have lad researchers to investigate new forms of obtaining alternative binders more sustainable and economic. Allied to this problem, there is to biomass residues generation from agro-industry activity. One of the alternatives created to reduce the CO2 emissions and Portland cement consumption is the manufacturing of new binders based on thermally calcined clay. Besides it to reduce significantly cement content in cementitious matrix, these binders provides energy saving and lower calcination temperature, realizing less CO2 than Portland cement related to its production. Thus, the main of this objective of this study was to produce and characterize a new binder, composed by sugar-cane bagasse ash and calcined clay (SCA). The content of sugarcane bagasse, clay and water in mixture was 1/0.15/0.125, by mass, respectively. After calcination procedure, SCA passed through sieving and mill process. The study was separated in three stages: characterization of SCA; SCA reactivity study in pastes and; mechanical behavior analysis in cement mortars produced with partial cement replacement by SCA. Initially, SCA was characterized by physicochemical tests, being X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, scanning electron microscope, Fourier transform infrared spectroscopy analysis, X-ray fluorescence spectroscopy and laser granulometry analysis. The second stage consisted of to evaluate SCA behavior in lime/SCA pastes and Portland cement/SCA pastes systems, through Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscope and thermogravimetric analysis. The third and last stage consisted of to evaluate the plastic consistence and mechanical behavior by compressive strength in mortars produced with partial cement replacement by SCA in 10%, 20%, 30%, 40% and 50% contents, by mass. It was possible replace cement by SCA in up to 50% content, showing that this material has potential to be widely utilized in production of binders, besides being energetically viable, due to the heat generation during SCA production. / CNPq: 830017/2001-1

Submitted by Sinomar Soares de Carvalho Silva (sinomaruft@uft.edu.br) on 2017-06-27T11:47:14Z No. of bitstreams: 1 Gleiciane Pinheiro de Sousa - Disserta????o.pdf: 3074889 bytes, checksum: 81193a097052c44e7946ba0524b13f07 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-27T11:47:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gleiciane Pinheiro de Sousa - Disserta????o.pdf: 3074889 bytes, checksum: 81193a097052c44e7946ba0524b13f07 (MD5) Previous issue date: 2017-03-31 / A cana-de-a????car ?? uma das principais culturas do Brasil, principalmente devido ?? produ????o de etanol para uso como biocombust??vel. A convers??o de biomassa lignocelul??sica em etanol e qu??micos renov??veis pode ser obtida por meio da utiliza????o de microrganismos capazes de produzir enzimas lignocelulol??ticas em concentra????es elevadas e serem cultivados em substratos de baixo custo. Microrganismos endof??ticos habitam o interior das plantas sem induzir sintomas de doen??a e sem produzir estruturas externas. O potencial biotecnol??gico de microrganismos endof??ticos de cana-de-a????car tem sido pouco explorado, especialmente quanto ?? capacidade de produ????o de enzimas para desconstru????o de biomassa lignocelul??sica. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi realizar a caracteriza????o molecular e enzim??tica de uma cole????o de fungos isolados de cana-de-a????car, bem como selecionar linhagens promissoras para a hidr??lise enzim??tica de baga??o de cana-de-a????car pr??-tratado por explos??o a vapor. Para tanto, 409 linhagens foram caracterizadas quanto ?? capacidade de hidrolisar polissacar??deos (Avicel; carboximetilcelulose - CMC; xilana; pectina e amido) em meio de cultura s??lido. A caracteriza????o molecular foi realizada por meio de an??lise da sequ??ncia da regi??o ITS1-5.8S-ITS2 do DNA riboss??mico. Linhagens promissoras foram selecionadas para avalia????o do potencial de sacarifica????o (produ????o de celulases por meio de determina????o de FPase - Filter Paper Activity) e hidr??lise enzim??tica de baga??o de cana-de-a????car. O fungo Trichoderma reesei RUT C-30 (ATCC 56765) foi utilizado como controle positivo. De 409 linhagens, 63,57% hidrolisaram CMC, 79,21% xilana, 77,50% pectina e 41,07% amido. O crescimento em Avicel foi observado para 84,60% das linhagens. Os maiores valores de ??ndice enzim??tico foram (3,15???0,12) em CMC; (5,30???1,06) em xilana; (5,00???0,00) em pectina e (2,83???0,23) em amido. Sequ??ncias de qualidade da regi??o ITS1-5.8S-ITS2 do DNA riboss??mico foram obtidas para 296 das 409 linhagens avaliadas. A an??lise filogen??tica permitiu classificar as linhagens ao n??vel de esp??cie. Dos 409 fungos, 20 foram cultivados em meio l??quido contendo baga??o de cana-de-a????car (pr??-tratado por explos??o a vapor, seco e triturado) como fonte de carbono para determina????o do potencial de sacarifica????o (FPase) e de prote??na total. Treze extratos foram escolhidos para realiza????o de experimentos de hidr??lise enzim??tica. Os resultados mostraram que nas condi????es utilizadas (5% de s??lidos, 50 mg de prote??na/g de glicanas, 200 rpm, 50??C por 32 horas), a capacidade hidrol??tica do extrato avaliada pela produ????o de a????cares redutores totais (ART) foi destacada para as linhagens Omnidenptus affinis (94), Talaromyces pinophilus (AR156) e Talaromyces assiutensis (AR264) (ART = 11,77 g/L, 11,53 g/L e 10,11 g/L, respectivamente), quando comparada com a linhagem controle T. reesei RUT C-30 (ART = 11,04 g/L). A quantidade de glicose liberada analisada por Cromatografia L??quida de Alta Efici??ncia (CLAE) foi de 9,33 g/L para a linhagem O. affinis (94), 8,94 g/L para T. pinophilus (AR156) e 7,69 g/L para T. assiutensis (AR264), quando comparada com o extrato de T. reesei RUT C-30 (2,29 g/L). Estes resultados revelam que fungos endof??ticos de cana-de-a????car constituem uma fonte promissora de novas linhagens produtoras de enzimas lignocelulol??ticas para convers??o de baga??o de cana-de-a????car em a????cares fermentesc??veis, no contexto de biorrefinarias. / Sugarcane is one of the main crops in Brazil, mainly due to the production of ethanol for use as biofuel. The conversion of lignocellulosic biomass to ethanol and renewable chemicals can be achieved by using microorganisms capable of producing lignocellulolytic enzymes in high concentrations and grown on low cost substrates. Endophytic microorganisms inhabit the interior of plants without inducing symptoms of disease and without producing external structures. The biotechnological potential of sugarcane endophytic microorganisms has been little explored, especially regarding the production capacity of enzymes for the deconstruction of lignocellulosic biomass. In this context, the objective of this work was to perform the molecular and enzymatic characterization of a collection of fungi isolated from sugarcane, as well as to select promising strains for the enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse pretreated by explosion at steam. For this purpose, 409 strains were characterized for the ability to hydrolyze polysaccharides (Avicel; carboxymethylcellulose - CMC; xylan; pectin and starch) in solid culture medium. Molecular characterization was performed by means of sequence analysis of the ITS1-5.8S-ITS2 region of ribosomal DNA. Promising strains were selected for evaluation of saccharification potential (production of cellulases by means of determination of FPase - Filter Paper Activity) and enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse. The fungus Trichoderma reesei RUT C-30 (ATCC 56765) was used as a positive control. In 409 strains, 63,57% hydrolyzed CMC, 79,21% xylan, 77,50% pectin and 41,07% starch. Avicel growth was observed for 84,60% of the strains. The highest values of enzymatic index were (3,15 ?? 0,12) in CMC; (5,30 ?? 1,06) in xylan; (5,00??0,00) in pectin and (2,83??0,23) in starch. Quality sequences of the ITS1-5.8S-ITS2 region of ribosomal DNA were obtained for 296 of the 409 strains evaluated. The phylogenetic analysis allowed to classify the strains at the species level. Of the 409 fungi, 20 were cultivated in liquid medium containing sugarcane bagasse (pretreated by steam explosion, dry and crushed) as carbon source to determine the potential of saccharification (FPase) and total protein. Thirteen extracts were selected for enzymatic hydrolysis experiments. The results showed that under the conditions used (5% solids, 50 mg protein/g glycans, 200 rpm, 50 ??C for 32 hours), the hydrolytic capacity of the extract evaluated by the production of total reducing sugars (ART) was highlighted for the strains Omnidenptus affinis (94), Talaromyces pinophilus (AR156) and Talaromyces assiutensis (AR264) (ART = 11,77 g/L, 11,53 g/L and 10,11 g/L, respectively), when compared to the control strain T. reesei RUT C-30 (ART = 11,04 g/L). The amount of released glucose analyzed by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) was 9,33 g/L for the strain O. affinis (94), 8,94 g/L for T. pinophilus (AR156) and 7,69 g/L for T. assiutensis (AR264) when compared to T. reesei extract RUT C-30 2.29 g/L. These results reveal that endophytic fungi of sugarcane constitute a promising source of new lignocellulolytic enzyme producing strains for the conversion of sugarcane bagasse to fermentable sugars in the context of biorefineries.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-10-01Bitstream added on 2014-06-13T19:09:12Z : No. of bitstreams: 1 pinto_top_me_sjrp.pdf: 1417990 bytes, checksum: 1ff62a60751622fd662850c2a8565eba (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O aproveitamento de resíduos agrícolas e agro-industriais como fonte de energia pode se tornar uma alternativa viável. O alvo principal para esta empreitada, pela sua disponibilidade e proximidade das indústrias fermentativas é o bagaço de cana, que ainda retém 2/3 da energia presente na cana, é largamente disponível no Brasil e hoje é parcialmente rejeitado ou subaproveitado. Uma forma de aproveitamento que tem se mostrado bastante promissora refere-se ao uso dessa biomassa na produção do bioetanol. No presente trabalho, avaliou-se o perfil de produção enzimática dos fungos Thermoascus aurantiacus CBMAI 756, Thermomyces lanuginosus, Penicillium viridicatum RFC3 e Trichoderma reesei QM9414, através de fermentação em estado sólido em meio com bagaço de cana e farelo de trigo. Aplicou-se esses extratos enzimáticos na hidrólise de bagaço de cana submetido a diferentes pré-tratamentos térmicos: água quente, explosão a vapor, e água quente em combinação com HCl, H2SO4, H3PO4, H2O2 ou NaOH. Determinou-se os principais inibidores (furfural e 5-hidroximetilfurfural) e açúcares redutores (glicose, xilose, arabinose, galactose, xilobiose e celobiose) gerados no processo. O fungo T. aurantiacus foi o melhor produtor de enzimas celulolíticas (536,3 U/g de CMCase) e hemicelulolíticas (3419,2 U/g de xilanase), apresentando juntamente com o extrato enzimático de T. reesei os melhores rendimentos na sacarificação do bagaço. Os extratos enzimáticos foram mais eficientes na hidrólise do bagaço pré-tratado com NaOH e explosão a vapor com rendimentos de 3,87 e 1,21 mg/mL de açúcares redutores, respectivamente. A mistura dos extratos enzimáticos de T. aurantiacus e T. reesei aumentou em 31,4% a eficiência da hidrolise com o bagaço pré-tratado com explosão a vapor. A concentração dos extratos por precipitação por etanol foi eficiente para a maioria... / The utilization of agricultural and agro-industrial residues as energy source can become a viable alternative. The main target for this venture, for its availability and proximity to fermentation industries is the sugarcane bagasse, which still retains two thirds of the energy present in the cane, is widely available in Brazil and today is partly rejected or underused. One form of exploitation that has shown promising refers to the use of biomass in the production of bioethanol. In this study, we evaluated the profile of enzymatic production of fungi Thermoascus aurantiacus CBMAI 756, Thermomyces lanuginosus, Penicillium viridicatum RFC3 and Trichoderma reesei QM9414 through solid state fermentation in a medium with sugar cane bagasse and wheat bran. These enzymatic extracts were applied on the hydrolysis of sugarcane bagasse under different thermic pre-treatments: hot water, steam explosion, and hot water in combination with HCl, H2SO4, H3PO4, NaOH or H2O2. The main inhibitors (furfural and 5-hydroxymethylfurfural) and reducing sugars (glucose, xylose, arabinose, galactose, xilobiose and cellobiose) generated in the process were determined. The fungus T. aurantiacus was the best producer of cellulolytic (536.3 U/g CMCase) and hemicellulolytic enzymes (3419.2 U/g xylanase), exhibiting along the enzymatic extract from T. reesei the best yields in the saccharification of bagasse. The enzymatic extracts were more efficient in the hydrolysis of bagasse pretreated with NaOH and steam explosion with a yield of 3.87 and 1.21 mg/mL of reducing sugars, respectively. The mixture of enzyme extract of T. aurantiacus and T. reesei increased 31.4% the efficiency of hydrolysis with bagasse pre-treated with steam explosion. The concentration of the extracts by precipitation with ethanol was effective for most enzymatic activities and resulted in an increase of approximately 50% of hydrolysis... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3718.pdf: 1958495 bytes, checksum: 02820d803414ce79b342b01403656627 (MD5) Previous issue date: 2011-06-27 / Universidade Federal de Minas Gerais / The search for microorganism that produces cellulolytic enzymes is of the great importance in contributing to the viability of biological route for the production of cellulosic ethanol. Among filamentous fungi, the genus Trichoderma is characterized as a high enzyme producer. Given the growing demand for the development of processes that reduce the cost of cellulases had been proposed this work which aims to evaluate and select strains of filamentous fungi Trichoderma, available at Embrapa banks, capable of producing high concentrations of complex cellulolytic enzymes. The methodology developed in the project was divided in four steps until the final selection of the best strains. The first step of evaluation consisted in the observation of the growth of 78 pre-selected strains of Trichoderma from the degradation of microcrystalline cellulose, Avicel. The second step of selection, Congo red test, summarized in the determination of halo hydrolysis and the measurement of enzymatic index (diameter of halo hydrolysis. diameter halo colony-1) of each strain. The third stage was evaluated the strains with greater potential to produce cellulases in fermentation test tubes for the enzymes CMCase, Xylanase e FPAse. The last stage of evaluate and select of strains was solid-state fermentation (SSF). In the first step of selection, 49 strains showed the ability to metabolize the substrate microcrystalline cellulose, Avicel. The Congo red test, the second step, selected the ten best strains obtained with enzymatic indexes above 1.50, ranging from 1.51 to 1.90. In the process of fermentation in tubes were selected three strains with the better production of enzymes among the ten selected on Congo red test, T. harzianum CEN 139, T. harzianum CEN 155 and T. sp CG 104NH. For evaluation the enzymatic production in SSF was held initially a factorial experimental design to select the significant variables in the process. The variables studied were: inoculum concentration, moisture and proportion of sugarcane bagasse. After the CMCAse enzyme analysis was observed the proportion of sugarcane bagasse as a significant variable. From this result it was performed a central composite design for the improvement of fermentative parameters: the proportion of bagasse and moisture. The proportion of bagasse was significant and enzyme activity reached 11.16 UI.g-1 to CMCase. The process of SSF, among three tested strains, selected T. sp CG 104NH as the best producer of CMCase, Xylanase and FPase, with values of 25.93 UI.g-1, 67.17 UI.g-1 and 1.87 UI.g -1, respectively. The correlation coefficient between this process (SSF) and Congo red test was R2 = 0.97, 0.98 and 0.97 for the three enzymes studied, CMCase, Xylanase and FPase respectively. Therefore, it was possible to obtain a linear correlation between these two methodologies. The selection steps evaluated in this study were considered effective, quality selections proved quick selection of an extensive database of fungi. The linear correlation between the tests made with red Congo and SSF indicate that is possible to use the combination of qualitative and quantitative methods to assess the ability of cellulase production by filamentous fungi. / A busca por microrganismos produtores de enzimas celulolíticas é uma etapa de suma importância para contribuir com a viabilização da rota biológica de produção de etanol lignocelulósico. Dentre os fungos filamentosos, os do gênero Trichoderma se destacam pela alta produção enzimática exibida. Dada a crescente demanda pelo desenvolvimento de processos que reduzam os custos das celulases, foi proposto o presente trabalho que tem como objetivo avaliar e selecionar isolados de fungos filamentosos Trichoderma, disponíveis nos bancos da Embrapa, capazes de produzir altas concentrações de enzimas do complexo celulolítico. A metodologia desenvolvida no projeto foi dividida em quatro etapas até a seleção final das melhores linhagens. A primeira etapa de avaliação consistiu na observação do crescimento das 78 linhagens isoladas de Trichoderma, a partir da degradação do substrato microcelulósico cristalino, Avicel. A segunda etapa de seleção, o teste do vermelho congo, resumiu-se na determinação do halo de hidrólise e na medida do índice enzimático (diâmetro halo hidrólise. diâmetro halo colônia-1) de cada linhagem. Na terceira etapa foram avaliadas as linhagens com maior potencial produtor de celulases na fermentação em tubos de ensaio, para as enzimas CMCase, Xilanase e FPase. A última etapa de avaliação e seleção das linhagens foi o processo de fermentação em estado sólido (FES). Na primeira etapa de seleção, 49 linhagens apresentaram capacidade de metabolizar o substrato celulósico cristalino, Avicel. O teste do vermelho congo, segunda etapa, selecionou as dez melhores linhagens com índices enzimáticos obtidos acima de 1,50, que variaram de 1,51 a 1,90. No processo de fermentação em tubos de ensaio foram selecionadas três linhagens com a melhor produção de enzimas entre as dez selecionadas no teste do vermelho Congo, T. harzianum CEN 139, T. harzianum CEN 155 e T. sp CG 104NH. Para avaliação da produção enzimática em FES realizou-se inicialmente um planejamento experimental fatorial para selecionar as variáveis significativas no processo. As variáveis estudadas foram: concentração do inóculo, umidade e proporção de bagaço de cana (BC). Após a análise enzimática de CMCase observou-se apenas a proporção de BC como variável significativa. A partir deste resultado, foi realizado um delineamento composto central rotacional com os parâmetros fermentativos: proporção de BC e umidade. A proporção de BC foi significativa e a atividade enzimática alcançou 11,16 UI.g-1 de CMCase. O processo de FES, dentre três linhagens avaliadas, selecionou T. sp CG 104NH como a melhor produtora de CMCase, Xilanase e FPase, com valores de 25,93 UI.g-1, 67,17 UI.g-1 e 1,87 UI.g-1, respectivamente. O coeficiente de correlação entre este processo (FES) e o teste vermelho Congo foi R2 =0,97, 0,98 e 0,97 para as três enzimas estudadas, CMCase, Xilanase e FPase, respectivamente. Obtendo uma correlação linear entre estas duas metodologias. As etapas de seleção avaliadas neste trabalho foram consideradas efetivas, as seleções qualitativas se mostraram rápidas para seleção de um extenso banco de fungos. A correlação direta apresentada entre os ensaios com vermelho Congo e FES indicam que é possível a utilização da combinação entre métodos qualitativos e quantitativos para a avaliação da capacidade de produção de celulases por fungos filamentosos.