Orientador: Camila de Almeida Melo / Coorientador: Márcia Cristina Bisinoti / Banca: Silvia Helena Govoni Brondi / Banca: Luís Octávio Regasini / Resumo: A carbonização hidrotérmica (CHT) é um processo de conversão termoquímica, capaz de usar uma biomassa úmida como matéria-prima e convertê-la em um produto sólido rico em carbono orgânico, denominado carvão hidrotérmico, passível de aplicação ao solo. No processo também é obtida como produto uma fração líquida contendo uma variedade de compostos orgânicos de interesse comercial e/ou tóxicos ao ambiente, denominada água de processo. Nesse trabalho, bagaço de cana e/ou vinhaça foram submetidos ao processo de CHT, sob diferentes condições reacionais. Assim, foram avaliados os efeitos do tipo de biomassa e das variáveis do processo (tempo, temperatura e porcentagem de adição de ácido fosfórico) sobre a composição do carvão hidrotérmico e da água de processo, em relação aos compostos orgânicos semivoláteis (SVOC) e voláteis (VOC). Para isso, foi realizada a extração de SVOC no carvão hidrotérmico e na água de processo utilizando extração ultrassônica e extração líquido-líquido, respectivamente. Já os VOC foram extraídos com o método do headspace associado à microextração em fase sólida (HS-SPME). Os compostos orgânicos foram identificados por cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS). Os principais SVOC identificados no carvão hidrotérmico foram fenóis, ácidos carboxílicos, cetonas e compostos nitrogenados, indicando que este material contém funções orgânicas importantes e incorporação de nitrogênio, sendo estas características desejáveis para uma... / Abstract: Hydrothermal carbonization (HTC) is a thermochemical conversion process, able to use a moisture biomass as raw material and convert it into a solid product rich in organic carbon, called hydrochar, amenable to application to the soil. In the process, a liquid fraction is also obtained as product containing a variety of organic compounds, of commercial interest and/or toxic to the environment, called process water. In this work, sugarcane bagasse and vinasse were submitted to the HTC process, in different reaction conditions. Thus, the effects of the biomass type and the process variables were evaluated (time, temperature and percentage of phosphoric acid addition) on the composition of hydrochar and process water in the case of semi-volatile organic compounds (SVOC) and volatile organic compounds (VOC). For this, the SVOC extraction from the hydrochar and the process water were performed using ultrasonic extraction and liquid-liquid extraction, respectively. The VOC extraction was performed by headspace-solid phase microextraction (HS-SPME) method. The identification of organic compounds was performed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The SVOC were identified, with mainly phenols, carboxylic acids, ketones and nitrogen compounds obtained, indicating that the hydrochar produced contains important organic functions and nitrogen incorporation into the material, desirable characteristics for a soil application. The pattern of SVOC obtained both in hydrochar and in ... / Mestre

A escassez mundial de alimento e fontes de energia tem levado ao interesse de utilização de fontes de biomassa, desse modo o bagaço de canade- açúcar tem sido considerado para ração animal e produção de energia renovável. O bagaço da cana-de-açúcar geralmente contém cerca de 40% de celulose, cerca de 40% de hemicelulose e cerca de 20% de lignina. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência da irradiação com feixe de elétrons como um pré-tratamento do bagaço-de-cana para o processo enzimático de hidrólise de celulose. As amostras de bagaço de cana-de-açúcar foram obtidas na Fazenda Iracema em Piracicaba, Brasil, com a colaboração do Centro de Tecnologia Canavieira e foram irradiadas usando Acelerador Industrial de Feixe de Elétrons de 1,5 MeV de energia e 25 mA da Radiation Dynamics Inc., USA., em sistema de batelada. O bagaço de cana da primeira amostragem, denominado Bagaço A, foi irradiado com doses absorvidas de 20 kGy, 50 kGy, 100 kGy, 150 kGy e 200 kGy e o da segunda amostragem, Bagaço B, foi irradiado com doses absorvidas de 5 kGy, 10 kGy, 20 kGy, 30 kGy, 50 kGy, 70 kGy, 100 kGy e 150 kGy. O processamento com feixe de elétrons levou a alterações na estrutura e na composição do bagaço de cana, foi responsável pela clivagem parcial da lignina, pela redução na celulose de alto peso molecular e também pelo aumento da celulose degradada. A radiação levou a um aumentou em cerca de 40% no rendimento da hidrólise enzimática da celulose para uma dose absorvida de 30 kGy. / Due to increasing worldwide shortage of food and energy sources, sugarcane bagasse has been considered as a substrate for single cell protein, animal feed, and renewable energy production. Sugarcane bagasse generally contain up to 45% glucose polymer cellulose, much of which is in a crystalline structure, 40% hemicelluloses, an amorphous polymer usually composed of xilose, arabinose, galactose, glucose, and mannose and 20% lignin, which cannot be easily separated into readily utilizable components due to their recalcitrant nature. Pure cellulose is readily depolymerised by radiation, but in biomass the cellulose is intimately bonded with lignin, that protect it from radiation effects. The objective of this study was the evaluation of the electron beam irradiation efficiency as a pre-treatment to enzymatic hydrolysis of cellulose in order to facilitate its fermentation and improves the production of ethanol biofuel. Samples of sugarcane bagasse were obtained in sugar/ethanol Mill sited in Piracicaba, Brazil, and were irradiated using Radiation Dynamics Electron Beam Accelerator with 1,5MeV energy and 37kW, in batch systems. The applied absorbed doses of the fist sampling, Bagasse A, were 20 kGy, 50 kGy, 10 0 kGy and 200 kGy. After the evaluation the preliminary obtained results, it was applied lower absorbed doses in the second assay: 5 kGy, 10 kGy, 20 kGy, 30 kGy, 50 kGy, 70 kGy, 100 kGy and 150 kGy. The electron beam processing took to changes in the sugarcane bagasse structure and composition, lignin and cellulose cleavage. The yield of enzymatic hydrolyzes of cellulose in

A escassez mundial de alimento e fontes de energia tem levado ao interesse de utilização de fontes de biomassa, desse modo o bagaço de canade- açúcar tem sido considerado para ração animal e produção de energia renovável. O bagaço da cana-de-açúcar geralmente contém cerca de 40% de celulose, cerca de 40% de hemicelulose e cerca de 20% de lignina. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência da irradiação com feixe de elétrons como um pré-tratamento do bagaço-de-cana para o processo enzimático de hidrólise de celulose. As amostras de bagaço de cana-de-açúcar foram obtidas na Fazenda Iracema em Piracicaba, Brasil, com a colaboração do Centro de Tecnologia Canavieira e foram irradiadas usando Acelerador Industrial de Feixe de Elétrons de 1,5 MeV de energia e 25 mA da Radiation Dynamics Inc., USA., em sistema de batelada. O bagaço de cana da primeira amostragem, denominado Bagaço A, foi irradiado com doses absorvidas de 20 kGy, 50 kGy, 100 kGy, 150 kGy e 200 kGy e o da segunda amostragem, Bagaço B, foi irradiado com doses absorvidas de 5 kGy, 10 kGy, 20 kGy, 30 kGy, 50 kGy, 70 kGy, 100 kGy e 150 kGy. O processamento com feixe de elétrons levou a alterações na estrutura e na composição do bagaço de cana, foi responsável pela clivagem parcial da lignina, pela redução na celulose de alto peso molecular e também pelo aumento da celulose degradada. A radiação levou a um aumentou em cerca de 40% no rendimento da hidrólise enzimática da celulose para uma dose absorvida de 30 kGy. / Due to increasing worldwide shortage of food and energy sources, sugarcane bagasse has been considered as a substrate for single cell protein, animal feed, and renewable energy production. Sugarcane bagasse generally contain up to 45% glucose polymer cellulose, much of which is in a crystalline structure, 40% hemicelluloses, an amorphous polymer usually composed of xilose, arabinose, galactose, glucose, and mannose and 20% lignin, which cannot be easily separated into readily utilizable components due to their recalcitrant nature. Pure cellulose is readily depolymerised by radiation, but in biomass the cellulose is intimately bonded with lignin, that protect it from radiation effects. The objective of this study was the evaluation of the electron beam irradiation efficiency as a pre-treatment to enzymatic hydrolysis of cellulose in order to facilitate its fermentation and improves the production of ethanol biofuel. Samples of sugarcane bagasse were obtained in sugar/ethanol Mill sited in Piracicaba, Brazil, and were irradiated using Radiation Dynamics Electron Beam Accelerator with 1,5MeV energy and 37kW, in batch systems. The applied absorbed doses of the fist sampling, Bagasse A, were 20 kGy, 50 kGy, 10 0 kGy and 200 kGy. After the evaluation the preliminary obtained results, it was applied lower absorbed doses in the second assay: 5 kGy, 10 kGy, 20 kGy, 30 kGy, 50 kGy, 70 kGy, 100 kGy and 150 kGy. The electron beam processing took to changes in the sugarcane bagasse structure and composition, lignin and cellulose cleavage. The yield of enzymatic hydrolyzes of cellulose in

Orientador: João Antônio Pereira / Banca: Fabio Roberto Chavarette / Banca: Adailton Silva Borges / Resumo: O objetivo motivacional deste trabalho é estudar a possibilidade de desenvolvimento de um material a base de bagaço de cana com um maior valor agregado, propondo assim, outra função e/ou utilização para o bagaço da cana de açúcar. Para isso, foi desenvolvido um aglomerado de fibra de cana (compósito) com diferentes proporções de fibra de cana e aglutinante, e posteriormente foram estudadas algumas características acústicas destes diferentes compósitos, avaliando assim, o potencial de uso da fibra como material de absorção acústica. Os coeficientes de absorção acústica do aglomerado foram estimados com base na teoria e conceitos de acústica utilizando o tubo de impedância, tendo como base a norma ISO10534-1(1996). Os resultados obtidos do coeficiente de absorção acústica dos compósitos analisados mostraram que a fibra da cana pode ser utilizada como um material de absorção acústica, dependendo da composição do compósito, o mesmo se mostrou equivalente a alguns materiais do mercado de absorvedores acústico / Abstract: The motivational goal of this work is to study the possibility of developing a material basis of bagasse with a higher added value, thus suggesting another function and / or use for bagasse from sugar cane. For this, we developed a cluster of sugarcane (composite) with different proportions of sugar and binder fiber and fiber were subsequently studied some acoustic characteristics of different composites, thus assessing the potential use of fiber as sound absorption material. The sound absorption coefficients of the cluster were estimated based on the theory and concepts of acoustic, using the impedance tube, based on the standard ISO10534-1 (1996). The results of the sound absorption coefficient of the analysis showed that the composite fiber rod can be used as an acoustic absorption material, depending on the composition of the composite, it was equivalent to some of the noise absorbing materials market / Mestre

O objetivo deste trabalho foi caracterizar a farinha do bagaço da cana-de-açúcar (FBCA) e avaliar o efeito de sua aplicação, como fonte de fibra insolúvel, em bolo. A FBCA foi caracterizada com relação a sua composição química (teor de umidade, cinzas, proteínas, carboidratos, fibras solúveis, fibras em detergente ácido e neutro e lipídeos), atividade de água (Aw), composição de minerais pela técnica de Espectrometria de Fluorescência de Raios-X (TXRF), determinação do tamanho e distribuição das partículas, avaliação da cor instrumental e contagem de bolores e leveduras e de coliformes totais. A FBCA foi aplicada em bolo tipo cupcake nas proporções de 3 e 6%. Os bolos recém-preparados foram avaliados com relação à umidade, atividade de água (Aw), densidade, cor instrumental e pH. Os bolos foram estocados durante 42 dias e em 5 pontos deste período foram avaliados com relação a umidade, Aw, perfil de textura (parâmetros dureza, elasticidade e coesão), contagem de bolores e leveduras e aceitação sensorial (atributos aparência, sabor, aroma, textura e aceitação global). Todas as análises foram realizadas também em uma amostra controle, preparada sem a adição de FBCA, para efeito de comparação. A FBCA demonstrou ser excelente fonte de fibra insolúvel, com 81,92% entre celulose, lignina e hemicelulose, bem como de minerais como o ferro, manganês e cromo. Todavia é uma fonte pobre de fibra solúvel, proteína, carboidratos e lipídeos. Em torno de 60% das partículas da FBCA possuem tamanho inferior a 80µm. A FBCA apresentou contagem alta de bolores e leveduras e cor tendendo para o amarelo e vermelho. Os bolos apresentaram em torno de 15% de umidade e Aw na faixa intermediária. Bolos com FBCA foram ligeiramente mais úmidos, escuros e densos que o controle. Porém, foram menos elásticos e tão coesos e duros quanto. Os bolos adicionados de 3% de FBCA apresentaram a mesma aceitação que o produto tradicional, com a vantagem do maior valor nutricional em função da presença das fibras e dos minerais oriundos da FBCA. / The aim of this study was to characterize the flour from sugarcane bagasse (FSB) and to evaluate the effect of its application as a source of insoluble fiber in cake. The FSB was characterized in respect to the chemical composition (moisture content, ash, proteins, carbohydrates, soluble fiber, fiber in acid and neutral detergent, cellulose, hemicellulose, lignin and lipids), water activity (Aw), mineral composition by Fluorescence spectrometry technique X-ray (TXRF), size and distribution of particles, evaluation of the instrumental color and counts of molds and total coliforms. The FSB was applied in cupcakes, in proportions of 3% and 6%. The freshly prepared cakes were evaluated in respect to moisture content, water activity (Aw), density, pH and instrumental color. The cakes were stored for 42 days and during this period were evaluated for moisture content, Aw, instrumental texture (hardness, elasticity and cohesion), counts of molds and sensory acceptance (appearance, taste, flavor, texture and overall acceptance). All analysis were also carried out in a control sample, prepared without the addition of FSB, for comparison. The FSB demonstrated to be an excellent source of insoluble fiber, containing 81.92% between cellulose, lignin and hemicellulose, and is source of minerals such as iron, manganese and chromium. However, it is a poor source of soluble fiber, protein, carbohydrates and lipids. Around 60% of the particles of FSB are smaller than 80µm. The FSB presented high counts of molds and the color tends to yellow and red. The cakes showed around 15% of moisture content and Aw in the middle range. Cakes with FSB were slightly damper, darker and denser than traditional. However were less elastic, but so cohesive and hard as the traditional one. Cakes added with 3% of FSB presented the same acceptance that the traditional product, with the advantage of greater nutritional value due to the presence of fibers and minerals from FSB.

A fermentação de hidrolisados hemicelulósicos tem como principal dificuldade a presença de compostos inibidores ao metabolismo microbiano, derivados da degradação parcial da lignina, degradação dos açúcares e liberação de radicais acetil durante a etapa de hidrólise dos materiais lignocelulósicos. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a influência de diferentes tratamentos de destoxificação sobre a composição e fermentabilidade do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar na produção de etanol e xilitol. Foram avaliados os seguintes tratamentos: a) alteração de pH com óxido de cálcio e ácido fosfórico seguido de adsorção com carvão ativo; b) utilização de resinas de troca iônica (A-860, A-500PS e C-150 - Amberlite); e c) extração líquido-líquido com interface imobilizada em membrana de fibra oca (Membrana, Charlote, NC - USA), na qual a fase orgânica foi uma mistura de octanol e Alamina 336 e a fase aquosa foi o próprio hidrolisado. De acordo com os resultados, os tratamentos aplicados (a, b e c) promoveram uma redução na concentração de ácido acético de 46,74%, 64,15% e 44,71% e uma redução na absorbância relativa (A.R.) de 82,0%, 94,59% e 46,07%, respectivamente. Na fermentação dos hidrolisados tratados, pela levedura Candida guilliermondii FTI 20037, após 48h de fermentação, os resultados para o fator de rendimento foram de 0,57g/g, 0,42g/g e 0,33 g/g após os tratamentos a, b e c, respectivamente. Quanto à produtividade volumétrica, na mesma ordem dos tratamentos foram obtidos os seguintes resultados: 0,39 g.L-1.h-1, 0,20 g.L-1.h-1 e 0,16 g.L-1.h-1. Nas fermentações dos hidrolisados tratados (a) e (b) pela levedura Pichia stipitis IMH 43.2, visando a produção de etanol, após 48h os resultados do fator de rendimento foram 0,38 g/g e 0,23 g/g, respectivamente, enquanto a produtividade volumétrica foi de 0,09 g.L-1.h-1 para o tratamento (a) e para o tratamento (b). Para o tratamento (c) não se observou a produção de etanol nas condições de fermentação utilizadas. Considerando os resultados obtidos, sugere-se que, para as condições experimentais empregadas, o hidrolisado seja tratado por alteração de pH seguido de tratamento com carvão ativado, uma vez que este tratamento resultou nos melhores resultados para o fator de rendimento tanto na produção de xilitol quanto na produção de etanol. / The fermentation of hemicellulosic hydrolysates has as main difficult the presence of compounds derived from partial degradation of lignin, sugars and release of acetyl groups, which are inhibitors of microbial metabolism, during the hydrolysis process of lignocellulosic materials. This study aimed to evaluate the influence of different detoxification treatments on the composition and fermentability of the sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolyzate in the production of xylitol and ethanol. The following treatments were evaluated: a) change of pH with calcium oxide and phosphoric acid followed by adsorption with activated charcoal, b) use of ion exchange resins (A-860, A-500 PS and C-150 - Amberlite) and c) liquid-liquid extraction with immobilized interface in hollow-fiber membrane (Membrana, Charlote, NC - USA), in which the organic phase was a mixture of octanol and Alamine 336, and the aqueous phase was the hydrolyzate. According to the results, the employed treatments (a, b and c) promoted a reduction of 46.74%, 64.15% and 44.71% in the acetic acid concentration, and a reduction in the relative absorbance (RA) of 82.0%, 94,59% and 46.07% respectively. In the fermentation of the treated hydrolyzates by the Candida guilliermondii FTI 20037 yeast, aiming xylitol production, after 48h of fermentation, the results for xylitol yield were 0.57g/g, 0.42g/g and 0.33g/g, after the treatments a), b) and c), respectively. The volumetric productivity obtained was 0,39 g.L-1.h-1, 0,20 g.L-1.h-1 and 0,16 g.L-1.h-1, in the same order of treatments. In fermentation by Pichia stipitis IMH 43.2 of the hydrolyzates that used treatments (a) and (b), aiming the production of ethanol, after 48h, the results for yield were 0.38g/g and 0.23g/g, respectively, while the volumetric productivity was 0,09 g.L-1.h-1 for both treatments. For treatment (c) there was no ethanol production using the fermentation conditions applied in this work. Considering these results, it is suggested that for the experimental conditions used at this work, the hydrolyzate should be treated by pH change followed by treatment with activated charcoal, since this treatment resulted in better results of yield in the production of xylitol and ethanol.

Orientador: Maurício Boscolo / Coorientador: Roberto da Silva / Banca: Marcelo de Freitas Lima / Banca: George Jackson de Moraes Rocha / Resumo: O presente trabalho foca o pré‐tratamento oxidativo do bagaço de cana de açúcar tendo em vista o uso da hidrólise enzimática para a produção de etanol celulósico. Destina‐se a fazer o estudo do pré‐tratamento com persulfato de sódio no intuito de se obter um pré‐hidrolisado eficiente para a sacarificação enzimática do bagaço. A despolimerização do bagaço pode gerar quantidade de açúcares fermentescíveis como a glicose e xilose, e assim aumentar substancialmente o volume de etanol produzido pela mesma área cultivada de cana de açúcar. Os resultados indicaram que o pré‐tratamento contendo somente oxidante persulfato de sódio poderia desestruturar o bagaço em temperatura branda atingida durante 0,5 min de irradiação com microondas, resultando no aumento na liberação de glicose (124%) e xilose (168%) após hidrólise enzimática em relação ao bagaço in natura. O resultado mais significativo de glicose (162%) e xilose (265%) em relação ao bagaço in natura foi obtido com 3,0 min de irradiação de microondas, em meio alcalino e na presença de persulfato de sódio. Ainda neste pré‐tratamento, foi observada no espectro de IR significativa modificação estrutural na região da carbonila, além de modificação com menor intensidade na região da vibração das ligações aromáticas da lignina. Os pré‐tratamentos resultaram em baixa solubilização de inibidores fenólicos na maioria dos pré‐tratamentos com persulfato. Também não foram detectadas concentrações de derivados furânicos provenientes da degradação térmica da hemicelulose (furfural) e celulose (HMF). De maneira geral, os pré‐tratamentos do bagaço de cana com persulfato de sódio em condições químicas distintas age sinergicamente na desestruturação da fibra do bagaço facilitando a hidrólise enzimática e na oxidação de fenólicos solubilizados a partir da oxidação da lignina / Abstract: This thesis focuses on the oxidative pretreatment of sugarcane pulp in view of the enzymatic hydrolysis use for cellulosic ethanol production. It intends to study the sodium persulfate pretreatment in order to obtain an efficient pre‐hydrolyzate for enzymatic saccharification of the pulp. The pulp depolymerization can generate fermentable sugar quantities such as glucose and xylose, and thus substantially increase the amount of ethanol produced by the same sugar cane growing area. Preliminary results indicated that the pretreatment containing sodium persulfate alone can disrupt the pulp at mild temperatures reached during 0.5 min of microwave irradiation, resulting in an increased glucose (124%) and xylose (168%) after enzymatic hydrolysis. The most significant result of glucose (162%) and xylose (265%) was obtained with 3.0 min of microwave irradiation, in an alkaline medium with persulfate. In this pretreatment, an expressive structural modification in the carbonyl region was observed through IR spectrum, besides the less intensive modification in the lignin's aromatic rings vibration region. The oxidative pretreatment minimized the phenolic inhibitors production, making it undetectable on most experiments. Also, concentrations of furanic derivate from thermal degradation of hemicellulose (furfural) and cellulose (HMF) carbohydrates weren't detected. Generally, the sodium persulfate pretreatment acts synergistically on the pulp fiber disruption and on the solubilized phenolic oxidation / Mestre

Orientador: Camila de Almeida Melo / Coorientador: Altair Benedito Moreira / Banca: Maurício Boscolo / Banca: Odair Pastor Ferreira / Resumo: O processamento da cana-de-açúcar para a produção do etanol e do açúcar vem crescendo a cada ano no Brasil, gerando grandes quantidades de subprodutos de biomassa, a destacar a vinhaça e o bagaço de cana. O principal uso dessas biomassas é na geração de energia (bagaço de cana) e na fertirrigação (vinhaça). Porém a busca por novas alternativas de utilização do bagaço de cana e da vinhaça são necessárias na tentativa de agregar ainda mais valor a estes subprodutos. Sendo assim, estes subprodutos podem ser utilizados no processo de carbonização hidrotérmica (CHT), uma técnica capaz de converter termicamente a biomassa úmida em um material sólido rico em carbono, denominado carvão hidrotérmico. Devido às características físico-químicas do carvão hidrotérmico, diversas aplicações têm sido sugeridas, sendo umas delas o uso como possível fertilizante. No processo de CHT, também é gerada uma fração líquida denominada água de processo. Conhecer a composição orgânica do carvão hidrotérmico e da água de processo é fundamental para entender os efeitos do uso do carvão hidrotérmico como um fertilizante e para propor um destino adequado para a água de processo. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo fazer um screening inicial dos principais compostos orgânicos presentes no carvão hidrotérmico e na água de processo, utilizando um espectrômetro de massas com ionização por electrospray (ESI-MS), seguido da identificação dos compostos orgânicos não voláteis, utilizando... / Abstract: The processing of sugarcane for ethanol and sugar production has been growing every year in Brazil, generating large quantities of biomass by-products, including vinasse and sugarcane bagasse. The main use of these biomasses is for energy generation (sugarcane bagasse) and fertigation (vinasse). However the search for new alternatives of sugarcane bagasse and vinasse uses are necessary in an attempt to add even more value to these byproducts. Thus, these by-products can be used in the hydrothermal carbonization (HTC) process, a technique capable to convert thermally the wet biomass into a solid carbon-rich material called hydrochar. Due to the physical-chemical characteristics of the hydrochar, several applications have been suggested, one of them being the use as a possible fertilizer. In the HTC process, a liquid fraction called process water is also generated. Knowing the organic composition of hydrochar and process water is fundamental to understand the effects of the use of hydrochar as a fertilizer and to propose a suitable destination for process water. In this context, the present work aimed to perform an initial screening of the main organic compounds present in hydrochar and process water using an electrospray ionization mass spectrometer (ESI-MS), followed by the identification of the non-volatile organic compounds, using gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). From the results obtained by ESI-MS analysis, it can be concluded that the conditions of ... / Mestre

Resumo: Com os avanços tecnológicos da agroindústria no Brasil, o bagaço passou a ser valorizado como fonte de energia, respondendo pelas necessidades energéticas da própria usina. A caracterização da biomassa deve fornecer informações sobre as propriedades determinantes, particulares a cada aplicação. Neste estudo, foi determinado o comportamento térmico do bagaço da cana-de-açúcar, com e sem sacarose, empregando diferentes variedades de cana (SP 81-3250, RB 815113, RB 855156 e RB 867515), e realizada a extração de lignina e celulose. Foram realizados ensaios empregando mufla convencional e automática, para a análise de umidade e cinzas, a fim de quantificar os teores dessas e avaliar a precisão e exatidão entre os dois métodos, a considerar a importância da validação metodológica. A caracterização e avaliação do bagaço, lignina, celulose e hemicelulose das diversas variedades de cana foram realizadas por meio de técnicas de análise térmica (TG-DTG), análise térmica diferencial (DTA), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e espectrometria de absorção na região do infravermelho (IV). As curvas DSC, tais como os espectros de absorção de IV para as ligninas extraídas dos bagaços são como uma impressão digital das ligninas presentes em cada variedade de cana-de-açúcar. As curvas DSC para o bagaço com e sem sacarose em atmosfera oxidante sugerem que as variedades RB 855156 e RB 867515 são aquelas que apresentam alta capacidade de geração de energia calorífica. As ligninas presentes nos bagaços são as responsáveis pelo maior potencial energético gerado durante a queima nas caldeiras das usinas. / Abstract: With the technological progresses of the sugarcane agroindustry in Brazil, the bagasse started to be more valued as source of energy, responsible for the one needs of the own plant. The characterization of the biomass should supply information on the decisive properties, matters to each application. In this study, it was certain the thermal behavior of the sugarcane bagasse, with and without sucrose, using different cane varieties (SP 81-3250, RB 815113, RB 855156 and RB 867515), and accomplished the lignin extraction and cellulose coming of each variety. They were also accomplished, analysis using conventional muffle and automatic, for the humidity analysis and ashes, in order to quantify the amount of those and to evaluate the precision and accuracy between the two methods, to consider the importance of the methodological validation. The characterization and evaluation of the bagasse, lignin, cellulose and hemicellulose of the several cane varieties were accomplished through techniques of thermogravimetric analysis (TG-DTG), differential thermal analysis (DTA), differential scanning calorimetry (DSC) and infrared analysis (IV). The DSC curves like IR ones of lignin shown a finger print of the extracted lignin from each sugarcane variety. DSC curves from bagasse with and without sucrose under oxidative atmosphere allow suggesting that the varieties RB 855156 and RB 867515 are those present hight capacity to generation of calorific energy. The existent lignins in the bagasse are the responsible for the largest energy potential generated during it burns in the boilers of the plants. / Orientador: Clóvis Augusto Ribeiro / Coorientador: Fernando Luis Fertonani / Banca: Eny Maria Vieira / Banca: Ana Rita de Araujo Nogueira / Mestre

Orientador: Nelson Ramos Stradiotto / Banca: Antonio Rogerio Fiorucci / Banca: Rodrigo Alejandro Abarza Muñoz / Resumo: O furfural e o hidroximetilfurfural (HMF) presentes no bagaço da cana-de-açúcar influenciam fortemente o processo de hidrólise desta biomassa, comprometendo a eficiência da produção de etanol de segunda geração por serem inibidores da fermentação dos açúcares, diminuindo a produção de álcool. Neste trabalho foram desenvolvidos eletrodos de carbono vítreo modificados com nanopartículas de níquel (GC/NiNPs) para determinação de furfural e HMF por técnicas eletroanalíticas. As condições otimizadas para obter as nanopartículas de níquel (NiNPs) foram o pH da solução de sulfato de níquel, potencial de eletrodeposição do metal, tempo de eletrodeposição e a concentração do sulfato de níquel. O eletrodo de GC/NiNPs foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva. Furfural e HMF foram caracterizados por voltametria cíclica com os eletrodos de carbono vítreo e GC/NiNPs em meio básico. O método foi desenvolvido com o eletrodo GC/NiNPs por técnicas voltametricas de varredura linear (LSV), onda quadrada (SWV) e pulso diferencial (DPV), e cromatografia liquida de alta eficiência com detecção amperométrica pulsada (HPLC-PAD). As condições: tampão fosfato pH (6,5), potencial de redução -1,3 V, tempo de eletrodeposição de 30 s e concentração de sulfato de níquel 5 x 10-3 mol L-1 representam apresentaram as melhores características de formação das NiNPs e atividade eletroquímica para furfural e HMF. O método de análise desenvolvido para furfural com o eletrodo GC/NiNPs utilizando LSV, SWV e PDV apresentou os seguintes valores: limite de detecção (LOD) 4,9 x 10-5, 6,9 x 10-6 e 2,5 x 10-6 mol L-1, limite de quantificação (LOQ) 1,5 x 10-4, 2,1 x 10-5 e 7,5 x 10-6 mol L-1, e sensibilidade... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The furfural and hydroxymethylfurfural (HMF) present in the cane-sugar strongly influence the hydrolysis process this biomass, reducing the efficiency of the production of second generation ethanol to be inhibitors of sugar fermentation, decreasing the production of alcohol. In this work ware developed glassy carbon electrode (GC) modified with nickel nanoparticles (GC/NiNPs) for determination of furfural and HMF by electroanalytical techniques. The optimized conditions for nickel nanoparticles (NiNPs) were the pH of the solution nickel sulfate, metal electrodeposition potential, electrodeposition time and concentration of nickel sulphate. The electrode GC/NiNPs was characterized by scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy. Furfural and HMF were characterized by cyclic voltammetry with electrodes GC and GC/NiNPs in basic medium. The method was developed with the electrode GC/NiNPs by techniques for linear sweep voltammetry (LSV), square wave voltammetry (SWV) and differential pulse voltammetry (DPV) and high performance liquid chromatography with pulsed amperometric detection (HPLC-PAD). Conditions: phosphate buffer pH (6.5), reduction potential of -1.3 V, electrodeposition time of 30 s and nickel sulfate concentration of 5 x 10-3 mol L-1 presented the best features to formation of NiNPs and electrochemical activity for furfural and HMF. The analysis method developed for the analysis of furfural with the electrode GC/NiNPs using LSV, SWV and PDV presented the following values: limit of detection (LOD) 4.9 x 10-5, 6.9 x 10-6 and 2.5 x 10-6 mol L-1, limit of quantification (LOQ) 1.5 x 10-4, 2.1 x 10-5 and 7.5 x 10-6 mol L-1, and amperometric sensitivity -15.7 x 10-3, -23.8 x 10-3 and -14.0 x 10-3 A / mol L-1, respectively. The recovery methods ware 97.7 ± 0.62, 103.7 ± 4.20 and 99.1 ± 3.69, and in the acid... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre