Orientador: Fernando Broetto / Banca: José Pedro Serra Valente / Banca: Luciana Francisco Fleuri / Resumo: O bioetanol é um combustível produzido por meio da fermentação do açúcar do caldo da cana, que representa apenas um terço do carbono (energia), presente na planta. Atualmente, estão sendo feitos esforços para o aproveitamento do restante da biomassa, divididos entre as folhas e bagaço do colmo. Esta biomassa lignocelulósica poderia ser aproveitada para produção de etanol, desde que submetida a processos hidrolíticos químicos (ácidos e bases) e enzimáticos gerando açúcares fermentescíveis. Pela fermentação alcoólica é possível a produção de etanol a partir da mistura de açúcares liberados. Neste trabalho procurou-se a padronização de procedimentos para avaliar o pré-tratamento físico e químico do bagaço da cana-de-açúcar, aliado a diferentes tratamentos térmicos a partir de duas granulometrias de bagaço (1,1 e 2,5 mm). Para o delineamento experimental, utilizou-se tratamentos ajustados em fatorial 4 X 5, sendo que as variáveis foram a influência do tempo de pré-tratamento (0, 15, 30, 45 e 60 minutos) e concentração de ácido sulfúrico (H2SO4) a 7 e 9%. Estes fatores exerceram influência sobre o desempenho da pré-hidrólise, medido pela liberação açúcares redutores (AR) na solução e a % de espécies químicas no bagaço prétratado / Abstract: Bioethanol fuel is produced through the fermentation of sugar cane juice, which representes only a third of the carbon (energy) present in the plant. Currently, efforts are being made to the use of the remaining biomass, divided among the leaves and seed stalk. This lignocellulosic biomass could be used for ethanol production, provided that undergo hydrolytic process chemicals (acids and bases) and enzymatic generating fermentable sugars. For fermentation is possible to produce ethanol from mixed sugars released. This research is the standardization of procedures to assess the pre-treatment physical and chemical properties of bagasse from sugar cane, coupled with different thermal treatments from two particle sizes of mulch (1,1 and 2,5 mm). For this experiment, we used adjusted treatments in a factorial 4 x 5, and the variables were the influence of time of pretreatment (0, 15, 30, 45 and 60 minutes) And concentration of sulfuric acid (H2SO4) 7 and 9%. These factors have exerted influence on the performance of pre-hydrolysis, measured by the release sugars (RS) in the solution, and% of chemical species in the pretreated bagasse / Mestre

Os depósitos de carvão no Brasil possuem conteúdos relativamente baixos de matéria orgânica. Aproximadamente 65% do carvão ROM (Run-of-min) extraído de minas subterrâneas na região carbonífera de Santa Catarina são descartados como resíduo em depósitos de rejeitos. Esse rejeito contem minerais sulfetados, principalmente a pirita, que oxida e pode gerar drenagem ácida de minas, com diversos impactos ambientais e custos econômicos. Entretanto, com o processamento do rejeito de carvão para concentração da pirita, esta pode-se tornar matéria prima para diversos produtos, entre eles o ácido sulfúrico (insumo deficitário no país, utilizado em grandes quantidades na indústria de fertilizantes). O objetivo deste trabalho foi caracterizar o rejeito de carvão para concentração da pirita proveniente da camada Bonito, no estado de Santa Catarina, avaliando-se o seu potencial uso na produção de ácido sulfúrico e os ganhos ambientais com a dessulfurização do material remanescente. Para isso, foram construídas as curvas de separabilidade densimétrica de uma amostra de rejeito grosso e de uma amostra de rejeito fino. Definiram-se densidades de cortes, de forma a recuperar um material carbonoso remanescente (d<2,2), um material dessulfurizado (2,2<d<2,7) e um concentrado de pirita (d>2,7). Efetuou-se a caracterização das frações densimétricas através de imagens fotográficas e análises de cinzas, enxofre, umidade, poder calorífico, difração de raio-x (DRX), fluorescência de raio-x (FRX) e análise termogravimétrica. As análises ambientais realizadas foram: classificação de resíduos conforme NBR 10.004 e teste estático de predição de acidez pelo método de contabilização de ácidos e bases. Estimou-se a produção de ácido sulfúrico a partir do concentrado piritoso obtido com o processamento do rejeito de carvão das camadas Barro Branco e Bonito e avaliaram-se os ganhos ambientais. Os resultados demonstraram que o rejeito proveniente do circuito de grossos (87,2% do material descartado) possui teor de enxofre de 7,8% e 79,9% de cinzas, já os finos (12,8% do material) tem um teor de enxofre de 4,9% e 70,8% de cinzas. Com a separação densimétrica do rejeito em 2,2 e 2,7, obteve-se uma fração d<2,2 g/cm³ com recuperação mássica de 20,7% para os grossos e 45,2% para os finos que só possui aproveitamento energético em termoelétricas se misturado com carvão de baixo enxofre. O material dessulfurizado (2,2<d<2,7 g/cm³) corresponde a 66% em massa do rejeito para os grossos, possui 3,8% de enxofre e potencial de geração de acidez 60% inferior ao rejeito original. Já a fração pirítica (d>2,7 g/cm³) possui recuperação mássica de 13% para os grossos e teor de enxofre de 33,1%. Quando comparada com a camada Barro Branco, a camada Bonito apresenta níveis superiores de S na fração intermediária, com maior potencial de geração de acidez. De qualquer forma, os rejeitos de carvão grossos, tanto da Camada Barro Branco como Bonito, são passíveis de beneficiamento por processos gravimétricos para obtenção de concentrados com no mínimo 30% de enxofre. Caso houvesse um planejamento global de aproveitamento da pirita na região carbonífera de Santa Catarina para produção de ácido sulfúrico, um acréscimo de 14% da demanda brasileira deste insumo poderia ser realizado com os atuais níveis de produção de carvão, reduzindo em até 75% o enxofre disposto no ambiente e trazendo benefícios econômicos e ambientais à região carbonífera de Santa Catarina. / The grade of coal deposits in Brazil is relatively low, and approximately 65% of the run-of-mine (ROM) coal extracted from underground mines in the carboniferous region of Santa Catarina is discarded as waste in dump deposits. These waste discards contain sulfide minerals, particularly pyrite, which oxidize and give rise to acid rock drainage (ARD) with recognized environmental impacts and economic costs. However, the coal waste could be gravimetrically processed to produce a pyrite concentrate to be used as a raw material for sulfuric acid production (an income with deficient production in the country, largely used in fertilizer industry). The aim of this work was to study the coal waste from the Bonito seam in the state of Santa Catarina, Brazil, evaluating its use for the production of sulfuric acid and the environmental implications of remaining material after the desulfurizing step. Washability curves of coarse and fine waste material from a coal preparation plant working with the Bonito seam was performed. Three different density fractions were separated: a carbonaceous material (d<2.2 g/cm3), a desulfurized material (2.2 and 2.7 g/cm³), and a pyrite concentrate (d>2.7 g/cm³). Characterization studies were carried out by photographic images and ash, sulfur, moisture, calorific value, X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), and thermogravimetric analysis (TGA). Environmental classification of the waste was conducted in terms of NBR 10.004 and static acid prediction test by the acid-base accounting method. It was also estimated the production of sulfuric acid from Barro Branco and Bonito seams as well the environmental benefits of such desulfurization procedures. The results showed that the coarse fraction of coal tailing from Bonito seam (87.2% of the discarded mass) presents 7.8% sulfur and 79.9% ash. The fine waste fraction from the spirals circuit (12.8% of the discarded mass) showed 4.9% sulfur and 70.8% ash. Both materials were subjected to density separation. The fraction d<2.2 g/cm³, with a mass recovery of 20.7% for the coarse fraction and 45.2% for the fine fraction, could be only used for energy production if a moisture with low sulfur coal was provided. The intermediate density material (2.2<d<2.7 g/cm³), which corresponds to a 66% of the mass coarse mass fraction and presents 3.8% sulfur, have a 60% lower acid generation material than the raw waste. The pyrite concentrate (d>2,7) reached a 13% mass recovery with 33.1% sulfur. Comparing the Barro Branco and Bonito seams, the Bonito seam showed superior levels of sulfur in the 2.2<d<2.7 g/cm³ fraction, with a higher an acid generation potential. Nevertheless, the coarse fraction of both seams can be processed for pyrite concentration, reaching the minimum of 30% sulfur necessary for sulfuric acid production by roasting. Considering the levels of coal production in the carboniferous region of Santa Catarina, an input of 14% in the national demand of sulfuric acid would by supplied. This procedure will also reduce in 75% the pyrite disposed in landfills, bringing economic and environmental benefits to the local coal chain production.

O presente estudo investigou a participação do H2S04, como agente corrosivo no carste do Grupo Una, na bacia de Irecê e na bacia do rio Salitre, tendo como base o monitoramento hidroquímico e a determinação de fácies hidroquímicas. A fácies escoamento superficial alogênico é caracterizada por baixos valores de pH (\'X BARRA\'=4,79 ; CV=3,15%) e dos principais cátions e ânions, com destaque para S\'O IND. 4 POT. 2-\' (x=0,57 mg/L ; CV10,32%); A fácies fluxo freático profundo carbonático representa a maior concentração de HC\'O IND. 3 POT. -\' de todo conjunto amostrado, com média igual a 359,08 mg/L. Na média as águas desta fácies encontram-se saturadas para calcita (S\'l IND. c\' = 0,02) e insaturadas para gipsita (S\'l IND. g\' = -1,51). A concentração de S\'O IND. 4 POT. 2-\' também é alta (\'X BARRA\'=204,50 mg/L ; CV 135,00%), destacando-se um ponto de amostragem que exibe elevado valor médio para \'SO IND. 4 POT. 2-\' (\'X BARRA\'= 746,07 ; CV = 13,79%); Na fácies percolação vadosa a concentração de S\'O IND. 4 POT. 2-\' é expressiva, com média igual a 305,09mg/L; Nos reservatórios subterrâneos destaca-se a alta concentração de HC\'O IND. 3\'(média - 305,10 mg/L), Índice de Saturação para calcita muito próximo do equilíbrio (S\'l IND. c\'=-0,02) e concentração média para S\'O IND. 4 POT. 2-\' (\'X BARRA\'=17,79 mg/L; CV = 52,03%); Nas nascentes cársticas observou-se alto teor de HC\'O IND. 3 POT. -\' (\'X BARRA\'=246,96 mg/L ; CV = 11,0%), S\'l IND. c\'=0,00 (0,28 a -0,37), em equilíbrio de saturação para o mineral calcita e concentração de S\'O IND. 4 POT. 2-\' (\'X BARRA\'= 19,30mg/L ; CV = 31,47%). As águas meteóricas são caracterizadas por baixas concentrações dos principais cátions e ânions, com médias inferiores a 0,5mg/L. Cálculos estequiométricos foram aplicados aos dados hidroquímicos e conclui-se que no balanço molar as águas não seguem as razões clássicas para dissolução exclusiva por ácido carbônico, mas sim, adequam-se ao sistema \'H IND. 2\'S\'O IND. 4\' - CaMgC\'O IND. 3\'. Minerais secundários de cavernas foram analisados e detectou-se ocorrências expressivas de gipsita, sob a forma de crostas, estalactites e filamentos, que, vinculadas ao ambiente de formação, indicam a participação de soluções ricas em sulfato em seus processos. O evento principal de deposição de gipsita foi associado ao rebaixamento do NA após fase de ampliação paragenética dos condutos. Análises isotópicas de \'\'delta\' POT. 13\'CHC\'O IND. 3 POT. -\' em amostras de águas subterrâneas indicam valores enriquecidos (-10,4%o PDB-V) em relação ao esperado para a reação de dissolução da rocha carbonática por ácido carbônico (-17,1%o), condição relacionada à influência de \'ANTPOT. 13 C\' oriundo da rocha por ação do ácido sulfúrico. O \'delta\' POT. 34\'S de sulfato em água subterrânea (\'X BARRA\'=17,7%o CDT) é levemente empobrecido em relação à pirita (\'X BARRA\'=21,3%o), com valores na faixa de amplitude prevista para o processo de oxidação, condição que atesta a participação de ácido sulfúrico na dissolução da rocha carbonática. Análises microbiológicas na água subterrânea do aqüífero cárstico indicaram a presença de bactérias do gênero Acidithiobacillus e bactérias redutoras de sulfato (BRS), ambas presentes no ciclo do enxofre e responsáveis pela produção de ácido sulfúrico. Neste sentido, as variáveis estudadas possibilitam a confirmação da participação do ácido sulfúrico na dinâmica do sistema cárstico do Grupo Una no Estado da Bahia. / The main goal of this study is to determine the effectiveness of sulfuric acid as a corrosive agent in the karst system of the Una Group (lrecê geological basin and Salitre river basin), based on hydrochemical monitoring and the respective hydrochemical facies. The allogenic surface runoff is characterized by low ion concentrations and pH (ph=4,79 ; CV=3,15%). Sulfate is also low for this facies (\'X BARRA\'=0,57 mg/L ; CV 10,32%). With respect to the HC\'O IND. 3 POT. -\' content, the deep phreatic flux in the carbonate aquifer has the highest concentration compared to the other facies, with a mean of 359,08 mg/L. This deep phreatic flux is saturated with respect to calcite and undersaturated with respect to gypsum, showing average concentrations of 204,5 mg/L (CV 135,00%) for S\'O IND. 4 POT. 2-\', including one sampling site with average concentration of 746,07 mg/L (CV = 13,79%). Expressive sulfate concentration was also detected in the vadose seepage, with a mean of 305,09 mg/L. Underground reservoirs have high HC\'O IND. 3 POT. -\' content (\'X BARRA\'=305,10 mg/L) together with calcite saturation index close to equilibrium (S\'l IND. c\'=-0,02) and lower sulfate concentration (mean of 17,79 mg/L; CV = 52.03%). The karst springs revealed similar chemistry to the underground reservoirs, with high HC\'O IND. 3 POT. -\' content (\'X BARRA\'=246,96 mg/L ; CV = 11,0%), saturated with respect to calcite (mean of S\'l IND. c\' = 0,00; varying between 0,28 and -0,37) and mean sulfate concentration of 19,30mg/L (CV = 31.47%). The meteoric recharge has a very low solute load, with means of all ions lower than 0.5 mg/L. Stoichiometric balance calculations applied to the hydrochemical results showed that the molar balances of the various water facies do not follow the classical ratios of carbonate dissolution only due to carbonic acid, but on the contrary, they follow better the chemical system of \'H IND. 2\'S\'O IND. 4\' - CaMgC\'O IND. 3\'. The study of the expressive secondary gypsum deposits in caves, represented by crusts, stalactites and filaments, showed that their origin is related to the deep phreatic water and that the major deposition event of these deposits occurred during the water table lowering after the high water table period related to the paragenetic conduit enlargement. Isotopic composition of dissolved inorganic carbon in groundwater samples showed values of \'\'delta\' POT. 13\'CHC\'O IND. 3 POT. -\' around -10,4%o PDB-V, which are relatively enriched with respect to the predicted \'\'delta\' POT. 13\'CHC\'O IND. 3 POT. -\' of -17,1%o, if the system would be affected only by carbonic acid. This enrichment is attributed to the \'ANTPOT. 13 C\' originated by the reaction between carbonate rock and sulfuric acid. The \'delta\' POT. 34\'S of sulfate in water (\'X BARRA\'=17,7%o CDT) is slightly depleted than that of pyrite disseminated in carbonate rock (\'X BARRA\'=21,3%o), but still in the range predicted for the fractionation due to pyrite oxidation, indicating that carbonate rock is dissolved by sulfuric acid. Microbiological analysis of groundwater in the karstic aquifer revealed the presence of bacteria of the genera Acidithiobacillus and sulfate reducing bacteria (SRB). Both are typical of the sulfur cycle and produce sulfuric acid. Finally, it can be stated, based on the above described results, that sulfuric acid is an important agent in the dynamics of the studied karst.

Ligas de níquel têm atualmente uma vasta gama de aplicações, sendo a agressividade do meio e as elevadas temperaturas que estas ligas suportam, um diferencial excepcional. A liga UNS N07090, objeto deste trabalho, encontra aplicações muito diversas, entre elas turbocompressores, sistemas de exaustão e de pós-tratamento de motores a diesel. Nestas aplicações a liga está exposta a gases, que ao condensarem formam ácido sulfúrico (H2SO4). Torna-se, assim, importante, o conhecimento da resistência à corrosão da liga nesse meio. O presente trabalho tem como objetivo caracterizar o comportamento eletroquímico da liga através de curvas de polarização potenciodinâmica em diferentes concentrações de ácido sulfúrico. Observou-se que quanto maior a concentração de ácido, maior é a corrosão da liga. Este fato pode ser discutido pela adsorção do íon sulfato (SO42-), que prejudica tanto a formação quanto a cinética de crescimento da película passiva do níquel. Em contrapartida, a presença de Cr na liga UNS N07090 apresentou um benefício sobre a resistência à corrosão desta muito acima do esperado, influenciando de forma direta as curvas de polarização da liga e mantendo-a em condição de elevada resistência à corrosão em detrimento do pior desempenho observado em outros elementos pertecentes à liga, como Co, Al e Ti. Tempos de imersão de 24h em ácido sulfúrico elevam discretamente os parâmetros de corrosão da liga, mantendo-os, no entanto em patamares bastante baixos, permitindo finalmente concluir que a liga UNS N07090, quando exposta a concentrações que variam de 1M a 4M H2SO4, a 25°C, apresenta boa resistência à corrosão e que esta não se altera com o tempo de exposição. A análise dos resultados mostrou que o processo corrosivo é controlado por reações catódicas de sulfato e hidrogênio, as quais podem ter diferentes contribuições dependendo da concentração do ácido e do tempo de imersão da liga UNS N07090 no meio corrosivo. / Nickel alloys have a wide range of application nowadays due to their excellent resistance to aggressive media and high temperatures. UNS N07090, the nickel alloy studied herein, is used for turbochargers, exhaust and after treatment systems of diesel engines. These applications expose the alloy to hot gases, which condensate forming sulfuric acid (H2SO4). It is thus important to know the corrosion resistance of the alloy in this media. The goal of this work is the characterization of the electrochemical behaviour of UNS N07090 alloy through potentiodynamic polarization curves in different sulfuric acid concentrations. On the one hand, higher acid concentrations were noticed to lead to higher corrosion of the alloy. This phenomenon can be discussed by sulfate (SO42-) adsorption, which negatively influences not only the formation but also the growth of the passive film on nickel. On the other hand, the presence of Cr in UNS N07090 composition, improves the corrosion resistance of the alloy far more than expected, directly affecting the shape of the polarization curves of the alloy, placing it in a condition of high corrosion resistance despite the worst performance shown by the other elements present in the chemical composition of the alloy, such as Co, Al and Ti. 24h immersion periods in sulfuric acid slightly raise corrosion parameters of UNS N07090 alloy, but still ranking the alloy in very good corrosion resistance. Finally, it can be concluded that UNS N07090 alloy exposed to 1M to 4M H2SO4 at 25°C presents good corrosion resistance and that this is not affected by longer immersion periods. The results showed that the corrosion process of alloy UNS N07090 is controlled by sulfate and hidrogen cathodic reactions, which have stronger or weaker contribution depending on acid concentration and immersion time on the corrosive media.

Orientador: Gustava Paim Valença / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T00:06:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campos_Kurts_M.pdf: 1571455 bytes, checksum: be3e0b10fcf0076c5a292b9ff9f8e965 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Em parques industriais produtores de ácido fosfórico, um grande problema é a quantidade de rejeito gerado, o fosfogesso (gesso com impurezas de ácido fosfórico e sulfúrico). A estocagem deste material no meio ambiente resulta em problemas graves para a fauna e flora nos locais onde é depositado. Neste trabalho, a viabilidade técnica de uma alternativa para o problema de descarte deste subproduto é discutida a partir da recuperação do dióxido de enxofre (SO2) de fosfogesso para utilização em plantas de ácido sulfúrico. Algumas simulações de processo das plantas de ácido sulfúrico serão apresentadas, apontando alternativas industriais para utilização de SO2 recuperado / Abstract: In industrial parks that produce phosphoric acid, the major problem is the amount of waste generated: the phosphogypsum (gypsum with impurities such as phosphoric and sulfuric acid). The storage of this material in the environment results in serious problems for wildlife and flora in places where it is deposited. An alternative to the problem of disposal of this waste as well as its technical feasibility is discussed, recovering sulfur dioxide SO2 from phosphogypsum for use in sulfuric acid plants. In this work, some simulations of sulfuric acid operation were made and the proposal is presented, pointing out the best alternative for SO2 reuse from phosphogypsum / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

O presente trabalho teve como objetivo avaliar como algumas condições de pré-tratamento de bagaço de cana-de-açúcar com H2SO4 diluído influenciam a distribuição granulométrica do bagaço de cana, a composição química dos sólidos pré-tratados e hidrolisados hemicelulósicos, além da digestibilidade enzimática dos sólidos pré-tratados. Para isso, previamente, uma amostra de bagaço de cana-de-açúcar in natura foi caracterizada quanto suas composições percentuais; a distribuição granulométrica de suas fibras também foi avaliada antes e após o pré-tratamento. O pré-tratamento do bagaço com H2SO4 diluído foi realizado em reator piloto, aquecido por vapor direto, com capacidade de 100 L, onde o teor inicial de sólidos foi fixado em 15% (p/p). A temperatura (131,91-168,09 °C), tempo de residência (11,90-48,09 min) e concentração ácida (0,19 - 3,81 p/p) variaram de acordo com um planejamento fatorial 23. Após o pré-tratamento, os bagaços pré-tratados e hidrolisados hemicelulósicos foram caracterizados quanto suas composições químicas. A composição química dos bagaços in natura e pré-tratados, assim como a composição química dos hidrolisados, foi determinada por gravimetria, espectrofotometria e cromatografia líquida de alta eficiência. De acordo com a condição de pré-tratamento, os teores de celulose, hemicelulose e lignina nos bagaços pré-tratados diferiram substancialmente sendo que a maior variação foi observada para hemicelulose (0,14-17,62 %). Os três fatores avaliados no pré-tratamento influenciaram a composição química do bagaço pré-tratado, sendo que a variável com maior poder de influência no teor de celulose, hemicelulose e lignina dos sólidos foi a concentração ácida, seguida da temperatura e tempo de reação. Xilose foi o açúcar predominante nos hidrolisados hemicelulósicos variando de 1,43 a 21,05 g/L, de acordo com o planejamento. A concentração de furfural variou entre 0,08 e 4,68 g/L. Condições severas de pré-tratamento acarretaram na maior remoção de hemicelulose dos bagaços pré-tratados, porém nestas mesmas condições foram encontradas baixas concentrações de xilose e altas concentrações de furfural nos hidrolisados. A concentração de xilose no hidrolisado se mostrou dependente da temperatura e da concentração ácida. A variável com maior influência na formação de furfural foi a temperatura, seguida pela concentração ácida e tempo. A digestibilidade enzimática dos bagaços obtidos de acordo com planejamento experimental em 24 h variou de 25,35 a 63,76%, conforme a composição química dos sólidos. A temperatura de pré-tratamento foi o fator que exerceu maior influência na conversão da celulose dos sólidos. Com o intuito de avaliar o efeito da lavagem dos sólidos na digestibilidade enzimática da celulose, bagaços pré-tratados obtidos nas condições mais branda e severa de pré-tratamento, lavados e não-lavados, foram submetidos à sacarificação enzimática. A sacarificação de bagaços não-lavados foi prejudicada pela presença de inibidores nos hidrolisados hemicelulósicos, variando entre 0- 23,9%, em 72h. As condições de pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar que maximizam a concentração de xilose no hidrolisado hemicelulósico e a sacarificação enzimática do bagaço pré-tratado são diferentes. O pré-tratamento com H2SO4 diluído acarretou na diminuição do tamanho das partículas do bagaço de cana. / This study aimed to evaluate how certain pretreatment conditions of sugarcane bagasse with dilute H2SO4 influence the size distribution of sugarcane bagasse, the chemical composition of solids pretreated and hemicellulosic hydrolysate, as well the enzymatic digestibility of pretreated solids. For that, previously, a sample of in natura sugarcane bagasse was characterized in terms of chemical composition; the size distribution of fibers was also evaluated before and after the pretreatment. The experiments of pretreatment of bagasse with dilute H2SO4 were conducted in a pilot reactor, heated by direct steam, with a capacity of 100 L, where the initial solids content was fixed at 15% (w / w). The temperature (131.91 to 168.09 ° C), residence time (11.90 to 48.09 min) and acid concentration (0.19 to 3.81 w / w) varied according to a factorial design 2³ . After pretreatment, the pretreated bagasse and hemicellulosic hydrolysates were characterized in terms of their chemical compositions. The chemical composition of in natura and pretreated bagasse , as well the chemical composition of the hydrolysates, was determined by gravimetry, spectrophotometry and high-efficiency liquid chromatography. According to the condition of pretreatment, cellulose, hemicellulose and lignin content in pretreated bagasse differed substantially, and the major variation was observed for hemicellulose content (0.14 to 17.62%).The three factors evaluated in the pretreatment influenced the chemical composition of pretreated bagasse, and the variable with greatest influence on the content of cellulose, hemicellulose and lignin concentration of solids was acid concentration, followed by temperature and reaction time.. Xylose was the predominant sugar in hemicellulose hydrolysates ranging from 1.43 to 21.05 g / L, according to the experimental design. Furfural concentration varied between 0.08 and 4.68 g / L. Severe conditions of pretreatment resulted in greater removal of hemicellulose from pretreated bagasse, but under these conditions were found low concentrations of xylose and high concentrations of furfural in the hydrolysates. The concentration of xylose in the hemicellulosic hydrolyzate were dependet of temperature and acid concentration. The variable with greatest influence on the formation of furfural was temperature, followed by acid concentration and time. The enzymatic digestibility of the pretreated solids, obtained according to experimental design, in 24 h, ranged from 25.35 to 63.76% depending on the chemical composition of solids. The temperature of the pretreatment was the factor that showed greater influence on the conversion of cellulose solids. In order to evaluate the effect of washing the solids in the enzymatic digestibility of cellulose, pretreated bagasses obtained in milder and severe conditions of pretreatment, non-washed and washed solids, were submitted to enzymatic saccharification. Saccharification of non-washed solids was impaired by the presence of inhibitors in hemicellulosic hydrolysates, ranging from 0 to 23.9% in 72h. The pretreatment conditions of sugarcane bagasse that maximize the concentration of xylose in the hemicellulosic hydrolyzate and enzymatic saccharification of pretreated bagasse are different. Pretreatment with dilute H2SO4 resulted in the decrease of particle size of bagasse.

O principal impacto causado pela atividade de mineração de carvão é a poluição hídrica proveniente da drenagem ácida de minas (DAM), que pode ter efeitos toxicológicos nos ecossistemas aquáticos, como mortalidade, disfunções no crescimento, menores taxas de reprodução, deformidades e lesões. A DAM é formada através da oxidação de minerais de sulfeto, principalmente pirita (FeS2) e caracteriza-se por uma solução de pH ácido e metais dissolvidos (Fe, Al e Mn). Novas metodologias para o tratamento de efluentes contaminados com metais estão sendo estudadas e a eletrodiálise (ED) surge como uma destas tecnologias que tem se mostrado eficaz para a recuperação de água e concentração de eletrólitos. É considerada uma tecnologia atrativa aos mais diversos segmentos, uma vez que apresenta muitas vantagens sobre os processos tradicionais, tais como: não exige mudanças de fases; funciona de forma contínua; não necessita da adição de reagentes e não gera resíduos poluentes ao ambiente. A ED é uma técnica de separação por membranas, no qual espécies iônicas em solução são transportadas através de membranas de troca-iônica por influência da aplicação de um campo elétrico que permite a separação de ânions e cátions metálicos com a vantagem de remover os metais contaminantes e simultaneamente recuperar água e outros compostos de interesse industrial, como o ácido sulfúrico. No entanto, para a aplicação da ED alguns parâmetros devem ser estudados, buscando as melhores condições de uso. O parâmetro mais importante a ser analisado é o transporte dos íons através das membranas, avaliado no presente estudo através da cronopotenciometria e da obtenção das curvas de corrente-potencial (CVCs). Curvas cronopotenciométricas foram obtidas a partir de soluções sintéticas que representavam a composição de uma DAM a fim de se avaliar a passagem de ânions sulfato através de uma membrana aniônica (HDX 200), e o transporte de cátions metálicos, tais como Na+ e Fe3+, através de uma membrana catiônica (HDX 100). E as CVCs foram obtidas a partir das próprias DAMs também para a avaliação do transporte de íons e determinação de densidade de corrente limite a ser empregada na ED. Os resultados mostraram que os cátions avaliados desempenharam um papel significativo para o equilíbrio químico que leva à formação de diferentes espécies de complexos de cargas e mobilidade distintas. Diagramas de especiação em conjunto com os cronopotenciogramas permitiram a identificação de espécies complexas que conduzem a um transporte lento de íons através das membranas. A ED mostrou-se eficaz para a recuperação de água, removendo mais de 97,00 % dos contaminantes, e para a recuperação de ácido sulfúrico a partir da DAM, sendo obtidos percentuais de concentração de sulfatos superiores a 38,55 % e incrementos na acidez de até 236,88 %. / The main impact caused by coal mining activity is water pollution from acid mine drainage (AMD), that can have serious toxicological effects on aquatic ecosystems, such as mortality, growth disorders, lower rates reproduction, deformities and injuries. The AMD is formed by the oxidation of sulfide minerals, mainly pyrite (FeS2) and is characterized by a acid pH and dissolved metals (Fe, Al and Mn). New approaches for the wastewater contaminated with metals treatment are being studied and electrodialysis (ED) emerges as a new technology and has proven effective for the recovery of water and electrolyte concentration. The ED is considered an attractive technology to some segments since it presents several advantages on the traditional processes, such as: does not require phase changes; runs continuously, does not need reagents addition and does not generate waste polluting environment. Electrodialysis is a membrane separation technique in which ionic species in solution are transported, through ion-exchange membranes, under the influence of an electric field which allows anions and metallic cations separation, possessing the advantages of removing contaminant metals and simultaneously recovering water and other compounds of industrial interest, such as sulfuric acid. However, to implement the ED some parameters should be studied seeking the best conditions. The most important parameter to be studied is the ions transport across membranes, assessed in this study by chronopotentiometry and obtaining the current-voltage curves (CVCs). Chronopotentiometry curve were obtained from synthetic solutions representing the AMD composition in order to assess the passage of anions sulfate through a membrane anion (HDX 200), and transport of metallic cations such as Na+ and Fe3+, through a cation membrane (HDX 100). The CVCs were obtained from raw AMD also to evaluate the ions transport and determination of threshold current density to be employed in ED. The results showed that the cations evaluated played a significant role in the chemical balance which leads to the formation of different species of complexes of different fillers and mobility. Speciation diagrams with chronopotentiograms allowed the identification of complex species that lead to a slow ions transport across membranes. The ED was effective for water recovery removing more than 97.00 % of contaminants and to sulfuric acid recovery from the AMD, where has been obtained percentage of sulfate concentration above 38.55 % and an increase in acidity up to 236.88 %.

A literatura específica destaca a dormência das sementes como fator dificultador do estabelecimento das pastagens de gramíneas forrageiras tropicais. A imersão das sementes em ácido sulfúrico (H2SO4), apesar de funcionalmente admitida como eficiente para promover a redução da dormência em sementes de braquiária, apresenta inconveniências relacionadas à segurança do trabalhador envolvido na aplicação e, adicionalmente, à preservação do meio ambiente com o descarte dos resíduos provenientes da operação. Dessa maneira, objetivando identificar alternativas para a superação da dormência, o presente estudo realizou comparações entre os efeitos fisiológicos de tratamentos térmicos (55, 65, 75 e 85 o C/5, 10 e 15 h) e químico (imersão em H2SO4/15 minutos) em sementes de Brachiaria dictyoneura cv. Llanero (Brachiaria humidicola cv. Llanero, segundo Renvoize et al., 1996). Para tanto, as sementes foram qualitativamente avaliadas (teor de água, germinação, tetrazólio, primeira contagem de germinação, emergência de plântulas, comprimento da parte aérea das plântulas e índice de velocidade de emergência) em duas épocas experimentais (início e final do armazenamento de 6 meses). Os usos do calor e do ácido sulfúrico constituem-se em alternativas para a redução da dormência das sementes e conseqüente favorecimento do desempenho fisiológico. Contudo, particularmente em relação ao calor, a deterioração pode ser acelerada durante o armazenamento. / Seed dormancy is emphasized in the literature as a problem for the establishment of tropical pasture grasses. Immersion of seeds in sulfuric acid (H2SO4) has been widely used and is effective in breaking dormancy of Brachiaria seeds, although this treatment raises inconveniences relating to the operator safety during application. Moreover, refusal of residues from this chemical treatment may become harmful to the environment. This essay aims to evaluate alternative seed treatments for overcoming dormancy, comparing physiological effects from heating treatments (55, 65, 75 and 85 o C, for 5, 10 and 15 hour) and chemical scarification (immersion in H2SO4 for 15 minutes) in seeds of Brachiaria dyctioneura cv. Llanero (Brachiaria humidicola cv. Llanero, according to Renvoize et al., 1996). Therefore, seeds were evaluated for their quality attributes (water content, germination, tetrazolium, first count of germination, seedling emergence, shoot length of seedlings, and emergence speed index), twice during the experiment (in the beginning and at the end of a six-month storage). Heating and sulfuric acid are alternative treatments for overcoming seed dormancy, consequently favoring physiological performance. However, particularly for the heating treatment, seed deterioration may be accelerated during storage.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2001-05-11Bitstream added on 2014-06-13T20:21:33Z : No. of bitstreams: 1 custodio_cc_dr_rcla.pdf: 949090 bytes, checksum: ce573fa5d251d008182c97c388c3ba5b (MD5) / Espécies de Brachiaria são de grande importância, como forrageiras, sendo o Brasil um dos principais produtores e exportadores de sementes dessas espécies. O objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito do ácido sulfúrico concentrado, sobre o potencial fisiológico das sementes de Brachiaria brizantha e Brachiaria humidicola, decorrente do uso imediato ou após armazenamento, isoladamente ou combinado ao uso de ácido giberélico e nitrato de potássio. O estudo compreendeu 5 experimentos sendo os 2 primeiros, com três lotes de cada espécie, preliminares, e os 3 últimos, com dois lotes de cada espécie, o estudo do tratamento das sementes com ácido sulfúrico concentrado e seus efeitos imediatos e após armazenamento destas, sendo feitas avaliações de porcentagem de germinação, índice de velocidade de germinação, atividades de peroxidase e amilase e teste de lixiviação de potássio. As sementes de Brachiaria brizantha respondem favoravelmente ao tratamento com ácido sulfúrico para superação de dormência, principalmente por 10 minutos, mesmo durante o armazenamento, podendo este ser utilizado para avaliação da germinação, em análises de sementes, ou em larga escala pela indústria de sementes, enquanto que, sementes de Brachiaria humidicola não devem ser tratadas com ácido sulfúrico. Sementes escarificadas com ácido sulfúrico podem ser armazenadas, por oito meses à 25ºC, sem redução da germinação e da velocidade de germinação, não diferindo, neste período, do armazenamento das sementes intactas. Os tratamentos com nitrato de potássio e ácido giberélico não foram efetivos para a superação da dormência. O teste de lixiviação de potássio e as determinações de atividades enzimáticas, foram importantes para avaliação do potencial fisiológico das sementes e do tratamento para superação de dormência com ácido sulfúrico. / Brachiaria species have a great importance as forage, being Brazil one of the main producers and exporters of these species seeds. The objective of this work was to evaluate the effect of the treatment with sulphuric acid of Brachiaria brizantha and Brachiaria humidicola seeds, immediately or after storage, alone or combined with gibberelic acid or potassium nitrate. There were five experiments done. Preliminary, the first 2, with three seed lots of each species, and the last 3, the study of sulphuric acid treatment in seeds and its effects after treatment and after seed storage, with two seed lots of each species. Evaluations were made using germination percentages, germination speed index, peroxidase and amylase activities determination and potassium leakage studies. Brachiaria brizantha seeds had their highest germination after ten minutes of exposition to sulphuric acid, as dormancy breaking treatment, even when they were stored. Sulphuric acid treatment could be used for germination test, in seed analysis, or in wide scale by the seed industry. However, Brachiaria humidicola seeds did not allow sulphuric acid treatment. Sulphuric acid scarified seeds, could be stored, during eight months at 25ºC, without germination percentage or germination speed reduction in relation of intact seeds. Potassium nitrate and gibberelic acid treatment were not effective for dormancy breaking. Potassium leakage test and enzymatic activity determinations were important to evaluate the seeds physiological potential and the sulphuric acid dormancy breaking treatment.

O uso de membranas poliméricas vem sendo extensivamente estudado para operações de separação. O estudo de materiais e metodologias para desenvolvimento de tais membranas para redução de custos e melhora em propriedades, faz-se necessário frente a este cenário. No processo de preparação de membranas, materiais orgânicos, tais como polímeros, elastômeros, são empregados com a possibilidade de incorporação de materiais de reforço e para modificar as características de forma a favorecer determinados processos. Estas membranas são chamadas compósitas, obtidas pela dispersão física de um componente na matriz polimérica, sendo que as dimensões da fase dispersa variam da escala micrométrica a nanométrica e a interface entre as fases deve ser bem definida. As fibras naturais tem destaque como materiais de reforço, devido sua natureza renovável e sua vasta fonte de matéria-prima, além de apresentarem boas propriedades mecânicas e baixo custo. A celulose presente na parede celular de plantas pode ser purificada, isolada e incorporada a membranas atuando como agente de reforço. As técnicas de hidrólise são metodologias empregadas para isolar cristais de celulose, que utilizam diferentes ácidos, resultando em diferentes materiais. Neste trabalho foi empregada celulose 1kraft de Eucalyptus ssp seguindo duas metodologias para isolamento de micro (MCC) e nanocristais celulósicos (CNC) utilizando ácido clorídrico e ácido sulfúrico (HCl e H2SO4). A incorporação destes materiais em membranas de polissulfona (PSf) foi avaliada por fluxo de permeado, rejeição de proteínas, ângulo de contato e microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. As nanoceluloses apresentaram diâmetro, comprimento definidos e razão de aspecto favorável a incorporação em membranas poliméricas. A solução de nanocelulose obtida pela hidrólise com H2SO4 pode ser considerada mais estável, pois apresentou menos aglomerações. A adição de microcelulose e nanocristais de celulose às membranas de polisulfona (PSf) se mostrou satisfatória para a preparação das membranas poliméricas. Ocorreu aumento na rejeição das proteínas submetidas, da seletividade e da hidrofilia para as membranas reforçadas, principalmente com nanocelulose obtida por hidrólise com HCl. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-03-04T17:08:49Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Diana Favero.pdf: 2660380 bytes, checksum: 03cfad09eac7d1d57e9de212d7afcbc9 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T17:08:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Diana Favero.pdf: 2660380 bytes, checksum: 03cfad09eac7d1d57e9de212d7afcbc9 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul / The use of polymeric membranes has been extensively studied for separation processes. The study of materials and methodologies for development of such membranes for cost reduction and improvement in their properties are necessary to face this scenario. In the preparation of membranes, organic materials such as polymers and elastomers are employed with the possibility of incorporation of reinforcement materials and to modify the characteristics to favor certain processes. These membranes are called composite, they are obtained by dispersing a physical component in the polymer matrix, where the size of the dispersed phase varies from micrometer to nanometer scale and the interface between the phases must be well defined. Natural fibers has highlighted as a reinforcing material due to their renewable nature and vast source of raw materials, in addition having good mechanical properties and low cost. The plant cell wall cellulose can be purified, isolated and incorporated into membranes acting as reinforcing agent. The hydrolysis techniques are employed methodologies for isolating crystals of cellulose, using different acids resulting in different properties. In this work we used Kraft pulp from Eucalyptus ssp following two methods for isolation (acids HCl and H2SO4) of micro (MCC) and nanocrystals (NCC) of cellulose. Incorporating these materials into membranes of polysulfone (PSf) were evaluated for permeate flux, rejection protein, contact angle and scanning and transmission electron microscopy. Nanocelulose presented diameter and length defined and favorable aspect ratio for incorporation into polymeric membranes. The solution obtained after hydrolysis with H2SO4 can be consider more stable as it presented less agglomerations. The addition of microcellulose and cellulose nanocrystals to membranes proved satisfactory for the preparation of polymeric membranes. There was an increase in rejection of the proteins, selectivity and hydrophilicity for the reinforced membranes, especially with nanocelulose obtained by hydrolysis with H2SO4.