Submitted by Pedro Silva Filho (pfsilva@ipen.br) on 2017-11-23T10:48:05Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-11-23T10:48:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho é um estudo interdisciplinar envolvendo o cultivo de erva-cidreira (Melissa officinalis L.) e sua caracterização química. O objetivo deste estudo foi fornecer informação sobre a adubação orgânica e convencional, a sazonalidade e os efeitos dos elementos traço na produção dos óleos voláteis de Melissa officinalis. O modelo experimental utilizado foi em canteiros com delineamento inteiramente casualizados (DIC) com quatro repetições. Melissa officinalis foi submetida a diferentes sistemas de adubação e época de colheita. A concentração elementar foi determinada pela análise por ativação neutrônica instrumental (INAA), espectrometria de absorção atômica por forno de grafite (GF AAS) e espectrometria de emissão óptica com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-OES) nas folhas de Melissa officinalis e nos solos de cultivo. Os óleos voláteis de Melissa officinalis foram extraídos pela técnica de hidrodestilação, utilizando-se o aparelho de Clevenger e os principais metabólitos secundários (citronelal, neral, geranial, citronelol, nerol e geraniol) foram determinados por cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas (GC-MS). Primavera e verão apresentaram os óleos de melhor qualidade por possuírem menores teores de citronelol, nerol e geraniol. A formação de neral e geranial foi favorecida no manejo convencional correlacionado com a presença dos elementos Co, Cr, Mg e Ni presentes no solo, enquanto que a formação do citronelal foi favorecida no manejo orgânico correlacionado com o elemento Mn presente nas folhas de Melissa officinalis. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientador: Elias Basile Tambourgi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T17:05:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Orlandelli_MariaClaudiaFaesdaSilva_M.pdf: 996919 bytes, checksum: d073bb0cd85fb8ae6f599f670ce42277 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Os óleos vegetais estão presentes na gastronomia de diferentes culturas tornando os pratos típicos ainda mais atraentes para os nossos sentidos: olfato, visão e paladar, além de constituírem importante fonte de energia, ácidos graxos essenciais, vitaminas e antioxidantes lipossolúveis. O óleo de farelo de arroz (OFA) destaca-se entre outros óleos vegetais, sendo equiparável aos óleos de soja, milho e algodão. O OFA apresenta em sua composição um alto nível de substâncias nutracêuticas, as quais tem poderosos agentes antioxidantes eficientes na prevenção de doenças. Dentre os diversos meios conhecidos para extração de óleos vegetais, os processos mais utilizados são os físico e químico, que apresentam desvantagens em relação ao processo líquido-líquido. A desacidificação de óleos vegetais por extração líquido-líquido tem-se mostrado como um caminho alternativo na obtenção de óleos vegetais com teores aceitáveis de ácidos graxos livres. A razão para a utilização deste novo processo em relação aos processos citados, está no fato de consumir menor quantidade de energia, pois é realizado a temperatura ambiente e pressão atmosférica além de não gerar sabão e minimizar a perda do óleo neutro. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo selecionar o solvente mais eficiente na desacidificação do OFA durante o processo de extração líquido-líquido descontínuo. Tendo se em vista o estudo feito para determinação do coeficiente de partição K nos sistemas bifásicos aquosos OFA/Solvente, após análise dos resultados parece-nos lógico concluir que: o sistema OFA/Etanol, nas condições testadas foi o que apresentou a melhor separação dos ácidos graxos, tendo o menor valor de K igual a 0,07. Os resultados obtidos no presente trabalho permitiram concluir que, a partir da comparação feita entre Metanol, Etanol, Isopropanol e Propanol, o Etanol apresenta os menores valores de K portanto, melhor separação dos ácido graxos / Abstract: The vegetable oil is present in the gastronomy of different cultures,making the food even more attractive to our senses: smell,sight and taste.Besides being an important source of energy it also contains vitamins, nutraceutical compounds and antioxidant liposoluble. Rice brain oil is one of the best vegetable oil, it possesses powerful antioxidant compound thus is is very effective in preventing disease. The deacidification oil process throught liquid-liquid extraction has revealed a new way to extract the vegetable oil with an acceptable level of free fatty acid and it has advantages over the physical and chemical ones. The reason for the use of this new process in regardining to those ones, it is for the fact of optimising the waste of energy because it can be undertaken at room temperature and with atmospheric pressure (at non-especial grounds), besides this, also the liquid-liquid extraction avoid the formation of soap normally resultant from the other process, and it can minimize the loss of neutral oil. This piece of work aims to point out the importance of select the most effective solvent in the deacidification of the rice bran oil during the liquid-liquid discontinuos extraction process. This study has been done to determine the coefficient of patition K, in biphasic watery systems RBO/solvent above mentioned. The experience showed that the Ethanol pesented the best results among all solvents used to separate the free fatty acid, with K 0,07 / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Atualmente doenças ocupacionais manifestadas nas mãos, como hiperqueratinização, escamação, desidratação e fissuras profundas são frequentemente relatadas por profissionais como médicos, enfermeiros, dentistas, mecânicos e donas de casa. O uso frequente de luvas e o contato constante com substâncias químicas como detergentes e sabões são as principais causas. O tratamento é feito pelo uso de corticóides tópicos, o que a longo prazo pode causar aumento das infecções no local de aplicação, devido ao efeito colateral de inibição do sistema imune destes fármacos. Isto exposto, fica evidenciada a importância da profilaxia e boa hidratação como alternativas de tratamento. O emprego de matérias-primas vegetais em formulações cosméticas atende ao apelo de sustentabilidade e biocompatibilidade tão buscado pelas empresas do setor. Óleos como o de andiroba e copaíba são tradicionalmente empregados pois podem apresentar potencial antibiótico e antiinflamatório. As manteigas de cacau e cupuaçu possuem alto teor de ácidos graxos, o que lhes confere potencial poder hidratante. Óleos e manteigas vegetais apresentam ainda potencial na formação de estruturas lamelares, as quais melhoram a estabilidade e aumentam o poder hidratante da formulação onde estão presentes. Esta pesquisa teve como objetivo o desenvolvimento de um creme à base de matérias primas vegetais, destinado à profissionais acometidos de doenças ocupacionais nas mãos. Foram manipuladas formulações com os óleos de copaíba e andiroba, aditivadas de manteigas de cacau e cupuaçu. Diversos pares de tensoativo foram pesquisados a fim empregar aquele que produzisse melhor estabilidade e permitisse a formação de estruturas lamelares. Quando empregados os tensoativos PEG-80 Sorbitan Laurate / Steareth-2 em emulsões com valores de EHL final 7 e 9, foi obtida boa estabilidade preliminar e observada presença de estruturas lamelares. Foi avaliado o comportamento destas frente à evaporação da água e foi observado que mesmo em pequenas concentrações ou após evaporação da água livre do sistema, as estruturas lamelares se mantêm presentes, sugerindo armazenamento de água entre as lamelas. A caracterização por difração de raios-X em alto ângulo (WAXS) permitiu observar que as cadeias carbônicas que compõem a bicamada ao redor dos glóbulos internos da emulsão estão dispostas em um estado ordenado denominado fase gel. A análise por difração de raio-X a baixo ângulo (SAXS) confirmou que os tensoativos estão organizados em multicamadas lamelares intercaladas por camadas de água que se mantiveram estáveis mesmo após três meses de envelhecimento em temperatura ambiente. A avaliação reológica mostrou comportamento pseudo-plástico com tixotropia e ligeiro aumento da viscosidade com o tempo, porém, não confirmou boa estabilidade. Por meio dos testes in vivo observou-se que as formulações desenvolvidas promoveram aumento da hidratação a qual foi prolongada em relação à formulação de mercado. / Currently occupational diseases manifested in the hands, as hyperkeratinazation, scaling, dehydration and deep fissures are frequently reported by professionals such as doctors, nurses, dentists, mechanics and housewives. The frequent use of gloves and constant contact with chemical such as detergents and soaps are the main cause. The treatment is done by the use of topical steroids, which in the long term may cause increased infections in the application site, due to side effect of inhibiting the immune system of these drugs. This exposed, the importance of proper hydration as prophylaxis and treatment alternatives is evidenced. The use of vegetable raw materials in cosmetic formulations attends the sustainability and biocompatibility appeal so sought by the cosmetics business sector. Oils such as Andiroba and Copaiba are traditionally used for their antibiotic and anti-inflammatory potential. Cocoa and Cupuassu butters have high levels of fatty acids, giving them potential moisturizing power. Vegetable oils and butters have yet a potential in formation of lamellar structures, which improve stability and increase the moisturizing power of the formulations where they are present. This research aimed to develop a cream based on vegetable raw materials destined to professionals suffering from occupational disease in the hands. Formulations were manipulated with Copaiba and Andiroba oils added with Cocoa and Cupassu butter. Several pairs of surfactant were investigated to employ one that produces better stability and allow the formation of anisotropic lamellar structures. When employed the following pair of surfactants PEG-80 Sorbitan Laurate / Steareth-2 in emulsions with required HLB of 7 and 9, good preliminary stability was obtained and lamellar structures were observed. We evaluated their behavior against water evaporation and we observed that even in small concentrations or after free water evaporation, lamellar structures are still present, suggesting water storage between the lamellae. Characterization by X-ray diffraction at wide angle (WAXS) elucidated that he carbon chains composing the bilayer around the emulsions internal globules are disposed in an ordered state called gel phase. The analysis by small angle X-ray diffraction (SAXS) confirmed that the surfactants are arranged in multilayered lamellae intercalated by layers of water that remained stable even after three months aging at room temperature. The rheological evaluation showed pseudo-plastic behavior with thixotropy and slight increase in viscosity with time, however, not confirmed good stability. The in vivo tests showed that the formulations caused an increase in hydration which was prolonged in relation to the formulation from the market.

Ces travaux de thèse traitent de la valorisation des huiles végétales comme plateforme pour la synthèse de polyesters d’architecture hyper-ramifiée. Pour ce faire, l’approche par polycondensation de monomères de type ABn (n ≥ 2) a été privilégiée. Des précurseurs plurifonctionnels portant des fonctions ester (A) et alcool (B) ont ainsi été préparés par modification chimique d’huiles végétales et/ou d’esters méthyliques d’acide gras. Plusieurs méthodologies de synthèse simple, sûres et efficaces ont été mises en place afin de garantir une réalité industrielle à ce projet. Deux plateformes de monomères de type ABn ont été obtenues par (1) hydrolyse acide d’huiles végétales époxydées et (2) en faisant appel à des réactions d’addition de thiol-ène et de métathèse. Le développement de procédés de polycondensation en masse, a alors permis l’accès à de nouveaux polyesters hyper-ramifiés. La densité de ramifications ainsi que les propriétés thermo-mécaniques de ces matériaux ont été modulées par le choix adapté de la structure chimique des précurseurs ‘gras’ utilisés. Enfin, un travail exploratoire a été conduit concernant la post-fonctionnalisation du coeur comme de la périphérie de ces polyesters hyper-ramifiés dans le but de moduler leurs propriétés et ainsi d’étendre la portée de leurs applications, des plastiques de commodité aux matériaux avancés. / The aim of this thesis was to use vegetable oils as a platform for the design of more sustainable polyesters of hyperbranched architecture. For that purpose, the approach by polycondensation of ABn-type monomers (n ≥ 2) was favored. Plant oils and/or fatty acid methyl esters were chemically modified to synthesize multifunctional precursors featuring ester (A) and alcohol moieties (B). Simple, safe and efficient chemical transformations were considered to provide industrial perspectives to this work. Two main platforms of ABn-type monomers were developed by (1) acid hydrolysis of epoxidized vegetables oils and (2) thiol-ene/metathesis coupling reactions. The subsequent polycondensation of these oily-derived monomers, performed in bulk, gave access to novel renewable hyperbranched polyesters. The branching density as well as the thermo-mechanical properties of these materials were adjusted by designing and selecting the chemical structure of the fatty acid-based monomers. Finally, an exploratory work was carried out regarding the post-functionalization of both the core and the periphery of these hyperbranched polyesters with the aim at tuning their properties and thus opening the scope of their applications, from commodity plastics to advanced materials.

L’éco extraction apparaisse depuis quelques années comme une nouvelle tendance en matière de technique de valorisation des ressources naturelles. Avec une préoccupation de plus en plus importante concernant la sécurité, la santé mais également l’environnement, l’utilisation d’huiles végétales en tant que solvant alternatifs a été envisagée dans ce travail pour réaliser l’extraction de substances naturelles. Divers composés, avec des propriétés plus ou moins polaires ont été extrait à partir d’une sélection très variée d’huiles végétales.Dans un premier temps, la solubilité de composés aromatiques a été étudiée, de manière originale, grâce à une modélisation théorique des paramètres de solubilités de Hansen. Puis, des études expérimentales ont été réalisées afin de conforter cette approche. Des analyses statistiques permirent d’établir un classement selon le pouvoir solvant de ces derniers, ce qui nous a permis de sélectionner la meilleure huile pour l’extraction des composés aromatiques. Nous nous sommes également inspirés de la théorie du paradoxe polaire, pour réaliser l’extraction de composés phénoliques à l’aide d’huiles végétales. A ce stade, l’addition appropriée de tensioactifs; pourrait permettre d’augmenter significativement l’efficacité de l’extraction des composés cibles ce qui a été analysé de manière plus poussée afin de mettre en évidence l’effet des tensioactifs sur la structure supramoléculaire des huiles végétales. Pour terminer ce travail, l’extraction des caroténoïdes a été intensifiée à l’aide des ultrasons, tout en utilisant l’huile de tournesol comme solvant. Ce procédé optimal a été comparé au procédé conventionnel en termes de temps, de rendement mais également d’impacts environnementaux. / The green extraction has arisen as a new trend in the valorisation of natural resources. As the growing concern on thesafety, health and environment, vegetable oils as alternative solvents have drawn great interests in the green extractionof bioactive compounds from nature plants. Apart from lipophilic carotenoids in this work., compounds with more polarproperties have been initially studied.Firstly, the solubility of major volatile aroma compounds in various vegetable oils was originally investigated through atheoretical modelling of their Hansen solubility parameters, followed by real experimental extractions for verification.Multivariate statistical analyses assisted to classify the solvent power of these oil solvents so as to select the optimal oil.Secondly, the revisit of polar paradox theory inspired us to achieve direct extraction of phenolic compounds usingvegetable oils as solvents. The appropriate addition of surfactants could significantly increase the extraction efficiency.The small angle X-ray scatting helped to further study the effect of surfactants on the supramolecular structure of thevegetable oils. Lastly, the extraction of carotenoids was intensified with the integration of ultrasounds and sunflower oilas the substitute to organic solvents, in which the optimized procedure has been compared with the conventional organicsolvent extraction in terms of procedures, kinetics, yields and environmental impacts.,

A incorporação de óleos vegetais no desenvolvimento de formulações elastoméricas para bandas de rodagem tem sido umas das alternativas para reduzir o uso de óleos com alto teor de policíclicos aromáticos. Muitas pesquisas propõem a substituição do óleo aromático por óleos vegetais extraídos da palma e da soja, além disso, outros estudos sugerem que óleos vegetais apresentam características reativas capazes de promover a ativação em reações de vulcanização. Neste trabalho, o óleo de soja vegetal foi investigado como lubrificante/plastificante e também como co-ativadores em compostos de borracha natural vulcanizados por enxofre, no estado natural e quimicamente modificados, através da epoxidação do próprio óleo de soja. A caracterização do óleo de soja natural e epoxidado foi realizado através de análise de Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Ressonância Magnética Nuclear de Próton (RMN-1H). Uma formulação padrão foi utilizada e partir dela outras 5 misturas foram realizadas com o objetivo de substituir o óleo aromático e o ácido esteárico pelas amostras de óleo vegetal, uma amostra branco, sem o sistema de ativação convencional, também foi preparada. As composições foram processadas em misturador fechado, tipo banbury, e após, a homogeneização foi completada em cilindro. As propriedades de cura foram avaliadas em um reômetro de disco oscilatório, e as características não vulcanizadas por um viscosímetro Mooney e um analisador de processamento de borracha (RPA). As propriedades físico-mecânicas foram avaliadas através dos ensaios de dureza, densidade, resistência à tração e ao rasgamento e abrasão, além da densidade de ligações cruzadas. A análise de FTIR confirmou uma estrutura típica de um éster derivado do óleo de soja e o aparecimento de bandas que indicaram a presença de grupos epóxi para o óleos epoxidado. As propriedades físico-mecânicas apresentaram resultados satisfatórios quando o óleo de soja vegetal foi utilizado como lubrificante/plastificante podendo ser um substituto aos óleos aromáticos, garantindo dessa forma, a redução de policíclicos aromáticos. A avaliação da amostra branco indicou a necessidade de ativadores para a reação de vulcanização, visto que apresentou propriedades inferiores quando comparadas ao padrão, provavelmente causado pela formação ineficiente de ligações cruzadas. O efeito do óleo vegetal como co-ativador pode ser verificada, contudo a reação de epoxidação, mesmo promovendo melhor dispersão, prejudicou a formação de ligações cruzadas quando comparado com o padrão, provocando baixas propriedades mecânicas. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / The incorporation of vegetable oils into the development of tread rubber formulation has been one of the alternatives to reduce the use of oil with high contents of aromatic polycyclics. Many studies suggest the substitution of aromatic oil by vegetable oil extracted from palm and soybean, and other studies propose that vegetable oils have reactive characteristics capable of promoting activation in vulcanization reaction. In this work, vegetable soybean oil was investigated as a lubricant / plasticizer and also as co-activators in natural rubber compounds vulcanized by sulfur, in natural state and chemically modified, through the epoxidation of soybean. The characterization of the natural and epoxidized soybean oil was carried out by Fourier Transform Infrared (FTIR) and Nuclear Magnetic Resonance with Protons (1H-NMR) spectroscopy. A standard formulation was used and from the other 5 mixtures were made with aim of replacing the aromatic oil and the stearic acid with the vegetable oil samples, a white sample, without the System was also prepared. The compositions were processed in a closed Banbury mixer and after the homogenization was performed in a cylinder. The curing properties were evaluated on an oscillatory disk rheometer, and the non-vulcanized characteristics by a Mooney viscometer and a rubber processing analyzer (RPA). The physical-mechanical properties were evaluated through the tests of hardness, density, tensile strength and tear and abrasion, as well as crosslink density. FTIR analysis confirmed a typical structure of an ester derived from soybean oil and the appearance of bands indicating the presence of epoxy groups. The physico-mechanical properties presented satisfactory results when the vegetable soybean oil was used as a lubricant / plasticizer and could be a substitute for the aromatic oils, thus guaranteeing the reduction of aromatic polycyclics. The evaluation of the white sample indicated the need for activators for the vulcanization reaction, since it presented inferior properties when compared to the standard, probably caused by the inefficient formation of cross-links. The effect of vegetable oil as a co-activator can be verified, even promoting better dispersion, detrimental has hampered the formation of cross-links when compared to the standard causing low mechanical properties.

No presente trabalho são relatados os resultados obtidos por meio de ensaios de caracterização para os diferentes tipos de óleos vegetais (algodão, canola, girassol, milho e soja), no estado novo e puro, tais como viscosidade, número de acidez, índice de iodo, índice de saponificação, cromatografia gasosa, curvas de resfriamento e coeficiente de transferência de calor. Esses mesmos ensaios foram realizados também com as amostras de óleo de soja com diferentes concentrações de aditivos antioxidantes. As diferentes formulações feitas com óleo de soja foram submetidas a um processo de envelhecimento acelerado (durante 72 horas), suas propriedades foram comparadas com as de dois óleos minerais utilizados para têmpera. O mesmo foi feito para os óleos vegetais, estes porém foram envelhecidos durante 48 horas. Pode-se então, comparar qual amostra sofreu menor oxidação durante um mesmo tempo de envelhecimento e, desta maneira, avaliar qual aditivo antioxidante obteve melhor desempenho, retardando o processo de oxidação no óleo de soja. Esses estudos também permitiram verificar qual, dentre os óleos vegetais, possui as melhores propriedades para ser utilizado no tratamento térmico de têmpera. Amostras do aço AISI 4140 foram temperadas nos diferentes óleos estudados, obteve-se a curva de dureza e as micrografias óticas para cada amostra temperada. / In this work, the results obtained from the characterization of different vegetable oils (cotton, canola, sunflower, corn and soybean) are reported. The oils were evaluated at \"new condition\" and \"pure\" by viscosity, acid and iodine number, saponification, gas chromatography, cooling curves and heat transfer coefficient. These same analyses were also performed on samples of soybean oil containing various concentrations of antioxidant. The various formulations prepared with soybean oil were accelerated aged for 72 hours and their properties were compared with two mineral oils used for quenching. Likewise, the vegetable oils were aged for 48 hours long. Therefore, it was possible to identify which sample exhibited the lower oxidation process at the same aging time and, thus, evaluate the antioxidant additive that promoted the improved oxidation performance for soybean oil. Also, these studies allowed verifying which of the vegetable oils had the best properties to be used as quenchants. Samples of AISI 4140 steel were quenched in different oils and the hardness curve and optical microscopy for each sample were obtained.

[ES] En los últimos años, se ha incrementado la sensibilidad en torno a las cuestiones ambientales derivadas del uso de los materiales poliméricos basados en el petróleo y el impacto de éstos en el medio ambiente. La concienciación social y ambiental adquirida por parte de los consumidores hace que industrias tradicionales, como la del juguete, donde el uso del plástico está ampliamente extendido, desee adaptarse voluntariamente a la demanda del mercado y las empresas quieran desarrollar nuevas líneas de producto empleando materiales más ecológicos y sostenibles. El principal objetivo de esta tesis doctoral es el desarrollo y caracterización de biocomposites (biocompuestos) obtenidos a partir de una matriz polimérica procedente de fuentes renovables y biodegradable, concretamente almidón termoplástico (TPS), y como relleno, cáscara de almendra en polvo (ASP), aptos para ser procesados por inyección cuyas propiedades mecánicas, térmicas y estéticas permitan su uso en el sector del juguete. En un primer bloque, esta investigación estudia la influencia de la variedad de cáscara de almendra en las propiedades finales del biocomposite TPS/ASP desarrollado. Para ello, se seleccionan cinco variedades de almendra: Desmayo Rojo, Largueta, Marcona, Mollar y una mezcla comercial de variedades desconocidas, ya suministrada en formato polvo. También se estudia la influencia del tamaño de partícula de dicha carga (menor a 0.05 mm, 0.05<p<0.08 mm, 0.08<p<0.125 mm y 0.125<p<0.250 mm) considerando una cantidad fija de ASP (30 % en peso). Finalmente, se analiza el efecto del contenido de ASP (5-30 % en peso). Para ello, los diferentes biocomposites son fabricados mediante técnicas convencionales de extrusión e inyección. Se emplea una metodología basada en diferentes técnicas experimentales para la determinación de las propiedades mecánicas (ensayos de tracción, flexión, impacto Charpy y dureza Shore D), propiedades térmicas (análisis calorimétrico (DSC) y termogravimétrico (TGA)), medidas colorimétricas (CIELab) y análisis morfológico (SEM). En general, de este primer bloque se concluye que, la adición de ASP al TPS aumenta la rigidez del material y disminuye su deformación a rotura, la resistencia al impacto y la resistencia térmica con respecto a la matriz polimérica TPS. La incorporación de ASP proporciona un acabado similar a la madera. Una vez seleccionada la variedad, el tamaño de partícula y el contenido de ASP más adecuado, se considera mejorar la interacción carga/matriz con objeto de incrementar las propiedades mecánicas que se han visto afectadas por la adición de la carga. Los métodos de compatibilización que se han llevado a cabo para ello han sido mediante la incorporación de sustancias de origen renovable. En concreto, los compatibilizantes de origen renovable empleados en esta tesis doctoral son tres aceites vegetales epoxidados (EVOs): el aceite de linaza epoxidado (ELO), el aceite de soja epoxidado (ESBO) y el aceite de maíz epoxidado (ECO). Los diferentes EVOs se han incorporado entre 5-20 phr. La caracterización de las propiedades de los bicomposites desarrollados se realiza de forma análoga a los obtenidos en el primer bloque. Los resultados obtenidos muestran una notable mejora de las propiedades mecánicas con el empleo de estos compatibilizantes derivados de aceites vegetales. Además, la adición de estas sustancias tiene un efecto estabilizante en la desintegración del material. Finalmente, se estudia si es posible reprocesar el TPS y el biocomposite TPS/ASP y cómo afecta el reprocesado de estos biomateriales a sus propiedades finales (estéticas, mecánicas y térmicas). A pesar de la progresiva degradación del material, en ambos casos, es técnicamente factible volver a procesar el material al menos tres veces sin necesidad de incorporar material virgen. / [CA] En els últims anys, s'ha incrementat la sensibilitat entorn a les qüestions ambientals derivades de l'ús dels materials polimèrics basats en el petroli i l'impacte d'aquests en el medi ambient. La conscienciació social i ambiental adquirida per part dels consumidors fa que indústries tradicionals, com la del joguet, on l'ús del plàstic està àmpliament estés, desitge adaptar-se voluntàriament a la demanda del mercat i les empreses vullguen desenvolupar noves línies de producte emprant materials més ecològics i sostenibles. El principal objectiu d'aquesta tesi doctoral és el desenvolupament i caracterització de biocomposites obtinguts a partir d'una matriu polimèrica procedent de fonts renovables i biodegradable, concretament almidó termoplàstic (TPS), i com a càrrega, pols de corfa d'ametla (ASP), aptes per a ser processats per injecció, les propietats mecàniques, tèrmiques i estètiques de les quals, permeten el seu ús en el sector del joguet. En un primer bloc, aquesta investigació estudia la influència de la varietat de corfa d'ametla, en les propietats finals del biocomposite de TPS/ASP desenvolupat. Per a això, se seleccionen cinc varietats d'ametla: Desmai Roig, Largueta, Marcona, Mollar i una mescla comercial de varietats desconegudes, ja subministrada en format de pols. També s'estudia la influència del tamany de partícula (menor a 0.05 mm, 0.05<p<0.08 mm, 0.08<p<0.125 mm i 0.125<p<0.250 mm) considerant una quantitat fixa d'ASP (30 % en pes). Finalment, s'analitza l'efecte del contingut d'ASP (5-30 % en pes). Per a això, els diferents biocomposites són fabricats mitjançant tècniques convencionals d'extrusió i injecció. S'empra una metodologia basada en diferents tècniques experimentals per a la determinació de les propietats mecàniques (assajos de tracció, flexió, impacte Charpy, duresa Shore D), propietats tèrmiques (anàlisis calorimètric (DSC) i termogravimètric (TGA), mesures colorimètriques (CIELab) i anàlisi morfològic (SEM). D'aquest primer bloc es conclou que, l'addició d'ASP al TPS augmenta la rigidesa del material, disminuïx la seua deformació a ruptura, la resistència a l'impacte i la resistència tèrmica respecte a la matriu polimèrica TPS. La incorporació d'ASP, proporciona un acabat similar a la fusta. Una vegada seleccionada, la varietat, el tamany de partícula i el contingut d'ASP més adequat, es considera millorar la interacció càrrega/matriu a fi d'incrementar les propietats mecàniques que s'han vist afectades per l'addició de la càrrega. Les tècniques de compatibilització que s'han dut a terme en aquest treball ha sigut mitjançant la incorporació de substàncies d'origen renovable. En concret, els compatibilitzants d'origen renovable utilitzats en aquesta tesi doctoral són tres olis vegetals epoxidats (EVOs): l'oli de llinosa epoxidat (ELO), l'oli de soja epoxidat (ESBO) i l'oli de panís epoxidat (ECO). Els diferents EVOs s'han incorporat entre 5-20 phr. La caracterització de les propietats dels bicomposites desenvolupats es realitza de forma anàloga als obtinguts en el primer bloc. Els resultats obtinguts mostren una notable millora de les propietats mecàniques amb l'ús d'estos compatibilitzants derivats d'olis vegetals. A més, l'addició de EVOs té un efecte estabilitzant en la desintegració del material. Finalment, si és possible reprocessar el TPS i el biocomposite TPS/ASP i com afecta el reprocessat d'estos biomaterials a les seues propietats finals (estètiques, mecàniques i tèrmiques). Malgrat la progressiva degradació del material, en ambdós casos, és tècnicament factible tornar a processar el material almenys tres vegades sense necessitat d'incorporar material verge. / [EN] In recent years, there has been a growing awareness of the environmental issues arising from the use of petroleum-based polymeric materials and their impact on the environment. The social and environmental awareness consumers now have makes traditional industries, such as the toy industry, where the use of plastic is widespread, want to voluntarily adapt to market demand and develop new product lines using more ecological and sustainable materials. The main objective of this doctoral thesis is the development and characterisation of biocomposites developed from a polymeric matrix of renewable and biodegradable sources, specifically thermoplastic starch (TPS), and as a filler, almond shell powder (ASP), suitable for processing by injection moulding whose thermal-mechanical and aesthetic properties allow their use in the toy sector. In the first block, the influence of the variety of almond shells on the final properties of the polymeric matrix is studied. For this purpose, five varieties are selected: Desmayo Rojo, Largueta, Marcona, Mollar, and a commercial mixture of unknown varieties, already supplied in powder form. The influence of particle size (smaller than 0.05 mm, 0.05<p<0.08 mm, 0.08<p<0.125 mm and 0.125<p<0.250 mm) is also studied considering a fixed amount of ASP (30 %). Finally, the effect of ASP content (5-30 %) is analysed. For this purpose, the different biocomposites are manufactured by conventional extrusion and injection techniques. A methodology based on different experimental techniques is used to determine the mechanical properties (tensile, flexural, Charpy impact, Shore D hardness), thermal properties (calorimetric analysis (DSC), and thermogravimetric analysis (TGA), colorimetric measurements (CIELab), and morphological analysis (SEM). In general, it is concluded from this first block that the addition of ASP to the TPS increases the stiffness of the material, but then decreases its deformation at break, impact resistance and thermal resistance in respect to the TPS polymeric matrix. The addition of ASP provides a wood-like finish. Once the most suitable variety, particle size, and ASP content have been selected, consideration is given to improving the particle/matrix interaction. The compatibilisation techniques carried out in this work have been through the incorporation of substances of renewable origin. The compatibilisers of renewable origin used in this doctoral thesis are three epoxidised vegetable oils (EVOs): epoxidised linseed oil (ELO), epoxidised soybean oil (ESBO) and epoxidised corn oil (ECO). The different EVOs have been incorporated between 5-20 phr. The results obtained show a remarkable improvement of the mechanical properties with the use of vegetable oil-derived compatibilisers. Moreover, the addition of EVOs has a stabilising effect on the disintegration of the material. Finally, it is studied how the reprocessing of TPS and TPS/ASP biocomposite affects their final characteristics. Despite the progressive degradation of the material, in both cases, it is technically feasible to reprocess the material at least three times without the need to incorporate virgin material. / Ibáñez García, A. (2021). Desarrollo y caracterización de biocomposites con cáscara de almendra para el sector juguetero [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/172341 / TESIS

Numerous factors have pushed energy from biomass to the forefront of policy and industry discussions. Large harvests of traditional crops, low farm prices, dependence on foreign energy sources, and environmental problems have increased interest in renewable energy sources. Tools are needed to evaluate and compare different available feedstocks and to identify parameters and modifications for the production of renewable fuels such as biodiesel. The first paper examines the development of a biodiesel process model using commonly available spreadsheet software and process-engineering principles. The basis of the model is a continuous process with two stirred-tank reactors and sodium methoxide catalysis. The process is modeled as 27 units with 51 flows and 18 components. Mass flow rates and compositions of the process input and output streams are quantified using mass and component balances, energy balances, stoichiometric relations, and established process parameters. Oil composition and rate, methanol:triglyceride ratio, and expected transesterification of triglyceride are the user-specified inputs in the model. Based on commonly reported parameters (6: 1 methanol:triglyceride ratio and 98% transesterification) and a basis of 100 kg/h crude soybean oil, the model computes inputs of 13.8, 10.8, and 34.7 (in kg/h) for methanol, 10% sodium methoxide in methanol, and process water, respectively; and outputs of 93.5, 10.3, and 55.6 for soy biodiesel, glycerol, and waste stream, respectively. In the second paper, the mass flow rate data from the developed biodiesel process model are linked to cost data for evaluating the economic feasibility of biodiesel production in North Dakota with canola oil as the feedstock. Estimations of capital investment cost and total annual biodiesel product cost are conducted for two canola biodiesel production plants with 5 and 30 million gallons per year (MGY) capacities. These capacities were selected based on North Dakota and neighboring states' biodiesel demands, respectively. Capital investment cost analysis shows the presence of considerable economies of scale for the biodiesel production process for the two capacities. These cost calculations are based on the purchased equipment cost calculated from the equipment specifications. Total annual biodiesel product cost analysis shows that the major portion (>80%) of the total product cost is the raw material cost, similar to the analysis of previous economic feasibility studies. Cost benefits from the economies of scale are still present for the fixed charges, general expenses, and the manufacturing costs (other than the raw material costs) in the annual product cost calculations for the two production plant capacities. Finally, based on the gross profit evaluation for both plants, this study concludes that it is more worthwhile to invest in the 30 MGY production plant because of the greater cost returns from the economies of scale benefits. The results are more encouraging after the incorporation of the federal biodiesel tax incentive and favor the investment for biodiesel production in North Dakota. / North Dakota. Agricultural Experiment Station / USDA-CSREES (under Agreement No. 2003-34471-13523)

This thesis deals with alternative thermal degradation of electrical insulating liquids. The theoretical part describes the current state of the problem, electrical insulating liquids, their classification and types. There are described properties of electrical insulating liquids, their models of aging and diagnostic methods in accordance with the appropriate standards. In the practical part are chosen by representatives of alternative electrical insulating liquids and there are determined their dielectric characteristics in the initial state. According to the measured values is chosen five candidates for which it is designed and implemented an accelerated degradation test. During the test are measured dielectric parameters of the selected oils. Measured dependencies are mathematically approximated. In conclusion, the results are compared and physically interpreted in view of oxidation stability.