Orientador: Edério Dino Bidóia / Banca: Edson Aparecido Abdul Nour / Banca: Maria Aparecida Marin Morales / Resumo: A biodegradação tem sido há muito tempo um dos principais campos de pesquisa em microbiologia, cuja utilidade inclui a biodegradação de substâncias orgânicas e inorgânicas. Microrganismos podem ser ótimas ferramentas de remoção de poluentes em solo, água e sedimentos pelas suas inúmeras vantagens sobre outros processos. Para a limpeza de ambientes com hidrocarbonetos pela biorremediação deve-se explorar a habilidade dos microrganismos e compreender a maneira pela qual o processo ocorre em diferentes derivados do petróleo. Existem estudos que propõem a biorremediação de ambientes contaminados por hidrocarbonetos pela inoculação de microrganismos com potencial biodegradador e a adição de biossurfactantes. O presente trabalho estudou a biodegradação de diferentes derivados do petróleo com a proposta de aprimorar o processo pelo uso de biossurfactante produzido por Bacillus subtilis. Também foi avaliada a toxicidade das substâncias antes e depois da biodegradação. Os biossurfactantes produzidos foram adicionados aos ensaios de biodegradação de diferentes tipos de derivados do petróleo, incluindo óleo cru, compostos fenólicos, querosene, gasolina e óleos lubrificantes automotivos sintéticos e usados. Foram utilizados também, como comparação, óleos vegetais de soja e biodiesel. O estudo foi desenvolvido utilizando a técnica de respirometria a qual monitora a formação de CO2. Também foi utilizada a técnica de colorimetria pela análise da coloração do indicador redox DCPIP. Assim, a partir dos dados obtidos foram observados os diferentes perfis de biodegradação das diferentes substâncias, a fim de obter uma descrição de como a aplicação de biossurfactante produzido por B. subtilis afeta a biodegradação dos derivados do petróleo. Observou-se que a biodegradação dos derivados do petróleo ocorreu pela ação de consórcio de microrganismos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Biodegradation has been for a long time a main field of study in microbiology whose application includes organic and inorganic substances biodegradation. Microorganisms can be great pollutant removal tools in soil, water and sediments due to their advantages compared to other processes. In order to accomplish hydrocarbon-polluted environments cleanup by bioremediation, the microorganisms' capabilities must be exploited and studied, so then information on different petroleum byproducts can be achieved. Some studies propose environmental biorremediation not only by hydrocarbon-degrading microorganisms' insertion, but also by adding biossurfactants. In this work, different petroleum byproducts biodegradation was studied, aiming a biodegradation improvement through inclusion of a Bacillus subtilis produced biosurfactant. Biosurfactant production was also evaluated, as well as the substances toxicity before and after biodegradation. The biossurfactant produced was added to biodegradation assays of many different substances: crude oil, phenolic compounds, kerosene, gasoline and automotive lubricant oils. As a comparison, vegetable soy oils and biodiesel had their biodegradation performance evaluated. This study was developed by using the respirometric technique which is capable of evaluate CO2 production during biodegradation. Also, another biodegradation monitoring technique was used with a redox dye and colorimetry. Thus, from data obtained, different biodegradation profiles were estabilished and a precise description on how the biossurfactant affects petroleum byproducts biodegradation could be designed. It was observed that biodegradation occurred through microorganism consortium and B. subtilis. Also, the biossurfactant application yielded a better biodegradation. The mathematical modeling of the biodegradation process was also possible... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Resumo: O gênero Burkholderia compreende um grupo de bactérias muito diversificado, ocupando vários nichos ecológicos e possui espécies que causam doenças, mas outras espécies apresentam habilidades importantes para os ramos da agricultura, biotecnologia e do ambiente, como a biodegradação. Essas bactérias são morfologicamente semelhantes e o gênero está dividido em dezessete genomovars, onde espécies semelhantes geneticamente são agrupadas, formando o Complexo Burkholderia cepacia (CBC). Por meio de estudos moleculares do gene 16S rRNA e do gene recA foi possível fazer a classificação adequada em espécies dos 450 isolados obtidos da Terra Preta Antropogênica (TPA) e adjacentes, em quatro sítios (TPA Caldeirão Cultivado; TPA Caldeirão Capoeira; TPA Hatahara e TPA Mina-I), foram obtidos 177 isolados do gênero Burkholderia. Desses isolados, pela análise do gene 16S rRNA foi possível classificar 157 isolados ao nível de espécie e pela análise do gene recA somente 105 isolados foram classificados neste mesmo nível. Esses isolados foram utilizados no teste de biodegradação dos hidrocarbonetos. Os hidrocarbonetos poliaromáticos (HPAs) são compostos orgânicos resultantes da combustão incompleta da matéria orgânica e dos derivados de petróleo, são pouco solúveis em água e muito tóxicos para as células, por isso, não são metabolizados por muitos micro-organismos e acabam contaminando e inviabilizando os ambientes. Nos testes de biodegradação os substratos utilizados foram o naftaleno, o fenantreno e o diesel, juntamente com o indicador redox 2,6- diclorofenol-indofenol (DCPIP), que sofre descoloração (de azul para incolor) quando as células utilizam os substratos como fonte de carbono para o crescimento celular, gerando elétrons que vão reduzir o indicador. Pela análise do teste, 19 isolados degradaram o naftaleno, 16 degradaram... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The genus Burkholderia comprises a very diverse group of bacteria occupying various ecological niches and has species that cause disease, but other species have important skills to the branches of agriculture, biotechnology and the environment, as biodegradation. These bacteria are morphologically similar genus and is divided into seventeen genomovars, where genetically similar species are grouped together, forming the Burkholderia cepacia complex (BCC). Through molecular studies of 16S rRNA and recA gene was possible to make the appropriate classification of species in 450 isolates of Terra Preta Antropogênica (TPA) and adjacent at four sites (TPA Caldeirão Cultivado; TPA Caldeirão Capoeira; TPA Hatahara e TPA Mina-I) were obtained 177 isolates of the genus Burkholderia. These isolates by 16S rRNA gene analysis was possible to classify 157 isolates to species level and the recA gene analysis only 105 isolates were classified in the same level. These isolates were used to test the biodegradation of hydrocarbons. Polyaromatic hydrocarbons (PAHs) are organic compounds resulting from incomplete combustion of organic matter and petroleum derivatives, are not very soluble in water and very toxic to cells, therefore, are not metabolized by many microorganisms to contaminate and render environments. In biodegradation tests the substrates used were naphthalene, phenanthrene and the diesel, along with the redox indicator 2,6- dichlorophenol-indophenol (DCPIP), who suffers discoloration (blue to colorless) when cells use the substrates as a source of carbon for cell growth, generating electrons that will reduce the indicator. By analysis of the test, 19 isolates degraded naphthalene, phenanthrene degraded the 16 and 126 degraded diesel, generating a total of 132 isolates of the genus Burkholderia that have the ability to degrade at least... (Complete abstract click eletronic access below) / Orientador: Dejanira de Franceschi de Angelis / Coorientador: Siu Mui Tsai / Banca: Margarete de Fátima Costa / Banca: Eleonora Cano Carmona / Mestre

Orientador: Carlos Renato Corso / Banca: Cassiana Maria Reganhan Coneglian / Banca: Sandra Mara Martins Franchetti / Resumo: Entre as questões ambientais mais discutidas pela sociedade, está a poluição pelos diversos ramos da indústria. As indústrias têxteis estão entre os responsáveis pela contaminação, pois, muitas vezes, eliminam seus efluentes sem tratamento adequado nos mananciais, portanto, sem a completa remoção dos corantes. Os corantes azóicos são os mais utilizados pela indústria têxtil e são caracterizados pela presença de grupos azo (N=N). Dos vários métodos de tratamento de efluentes existentes, o tratamento biológico tem sido amplamente estudado. Buscando uma maneira de melhorar o tratamento biológico, o presente trabalho teve como objetivo comparar a capacidade de biossorção e biodegradação do corante azóico Direct Blue 71 em solução pelos fungos Phanerochaete chrysosporium e Aspergillus oryzae, na forma paramorfogênica. Para isso utilizou-se uma solução de corante DB71 a 100 μg/mL. Foram realizados testes de biossorção, por um período de 2 horas, com cinco diferentes concentrações de biomassa e três valores de pH, 2.5, 4.5 e 6.5, sendo que o pH 2.5 proporcionou a melhor condição para a biossorção. A adsorção do corante pela parede celular de ambos os fungos foi avaliado com o auxílio das isotermas de Freundlich, modelo seguido por P. chrysosporium, e Langmuir, seguido por A. oryzae. Para os testes de biodegradação, por 240 horas, utilizou-se apenas uma concentração de biomassa. Com espectrofotometria UV-VIS foi possível determinar porcentagem de descoloração e absorbância relativa do corante após realização dos testes de biossorção e biodegradação, respectivamente. Análises de FTIR permitiram a identificação de moléculas presentes na solução antes e após a biodegradação. Com A. oryzae obteve-se os melhores resultados de biossorção e biodegradação. Contudo, P. chrysosporium também se mostrou eficiente para os tratamentos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Among many environmental issues discussed in society, all sorts of pollution from industrial branches arise as an important matter. Textile industries are responsible by such contamination, since they often eliminate their effluents in the environment without proper treatment, therefore, without complete dye removal. Azo dyes are frequently used in textile industry and characterized by the presence of azo groups (N = N). Of the various methods of wastewater treatment available, biological treatment has been extensively studied. Thus, to improve biological treatment in textile industries, this study aimed to compare the ability of biosorption and biodegradation of Azo dye Direct Blue 71 solution by Phanerochaete chrysosporium and Aspergillus oryzae fungi in paramorfogenic form. In order to achieve this, a 100 μg/mL DB7 dye solution was used. Biosorption tests were performed within two hours with five different biomass concentrations and three pH values, 2.5, 4.5 and 6.5. It was observed that pH 2.5 solutions presented best biosorption conditions. The dye adsorption through studied fungi cell wall was evaluated with the Freundlich isotherm model for P. chrysosporium, and Langmuir for A. oryzae. For the biodegradation tests in 240 hours, it was used only one biomass concentration. Through an UV-VIS spectrophotometry the percentage of relative absorbance and dye discoloration was determined after biosorption and biodegradation tests respectively. FTIR analysis allowed molecular compounds identification in solution before and after biodegradation. The best results were obtained with A. oryzae in both biosorption and biodegradation. Yet even then P. chrysosporium was also efficient in all treatments. Hence, both A. oryzae and P. chrysosporium have great potential of dye removal in wastewaters. These results may contribute to improve effluent treatment systems in textile industries. / Mestre

Os resíduos do processo de curtumes e a crescente importância da geração de energia a partir de fontes renováveis fazem com que seja necessário estudar formas de biodegradação dos resíduos produzidos pela indústria coureira e gerar energia a partir disso. Os resíduos sólidos produzidos pelos curtumes contêm cromo e costumam ser dispostos em aterros industriais perigosos. O biogás com alto teor de metano é o produto dessa decomposição, através de digestão anaeróbia. A partir desses conceitos, esse trabalho propõe realizar ensaios de biodegradação com lodo, proveniente de uma estação de tratamento de efluentes de curtumes, e com farelo de couro wet-blue (couro curtido ao cromo) em biorreatores de bancada. O objetivo principal foi isolar, quantificar e identificar os microrganismos que apresentam potencial de produzir biogás com alto teor de metano. Ainda, a forma de armazenamento prévio do lodo adicionado também foi analisada. Primeiramente, incubou-se o lodo com farelo de couro wet-blue em biorreatores de bancada (dez ensaios de biodegradação divididos em duas montagens) e análises de quantificação e de qualificação do biogás gerado foram feitas. Depois, realizou-se a coleta de alíquotas da biomassa gerada nos biorreatores em diferentes fases do crescimento. O isolamento da biomassa coletada foi conduzido em frascos tipo penicilina com meio de cultura propício para o crescimento de arqueas metanogênicas, onde era possível a incubação em atmosfera anaeróbia. A partir dos crescimentos dos microrganismos, realizaram-se testes de contagem, isolamento, coloração de Gram, além de novos testes de coleta de biomassa dos próprios frascos. Como resultado, a influência do armazenamento prévio do lodo na biodegradação deste com farelo de couro wet-blue ainda não foi totalmente elucidada. Os microrganismos isolados não eram arqueas metanogênicas. Realizou-se a contagem de microrganismos, em dois ensaios de biodegradação que tiveram sua biomassa coletada. O primeiro biorreator analisado (biorreator 4) apresentou 1,90 x 109 e 4,45 x 106 UFC/mL para o sólido precipitado e para o líquido sobrenadante, respectivamente. O segundo biorreator analisado (biorreator 7) apresentou 1,35 x 109 e 1,09 x 109 UFC/mL para o sólido precipitado sem e com adição de lodo ao meio de cultivo antes da autoclavagem, respectivamente, e 9,10 x 106 e 8,30 x 106 UFC/mL para o líquido sobrenadante sem e com adição de lodo ao meio de cultivo antes da autoclavagem, respectivamente. Foi detectado metano apenas nos frascos que continham alíquotas de biomassa provenientes dos biorreatores que estavam pouco diluídos, provenientes da coleta em fase final de produção de biogás, com quantidades elevadas de microrganismos. O percentual de metano encontrado nesses frascos variou entre 25,75 e 53,66% e foi detectado após a terceira semana de incubação. A homogeneização do lodo se mostrou um fator de grande influência na biodegradação. A técnica de isolamento com a utilização de frascos de penicilina mostrou-se adequada para a quantificação de microrganismos metanogênicos presentes nos ensaios de biodegradação, mas ainda não adequada para o isolamento das arqueas metanogênicas. / The tanning process waste and the increasing importance of energy generation from renewable sources make the study of alternative biodegradation ways of the waste produced by leather industry and the generation of power from it a necessity. The solid residues produced by tanneries contain chromium and are usually disposed in hazardous industrial landfills. Biogas with high methane content is the product of this decomposition by anaerobic digestion. Based on these concepts, this study proposes to perform biodegradation tests with sludge, from a tannery effluent treatment plant, and with wet-blue (leather tanned with chromium) shavings in bench bioreactors. The main objective was to isolate, quantify and identify microorganisms with potential to produce biogas with high methane content. Further, the prior storage form of the added sludge was also analyzed. First, the sludge and the wet-blue shavings were incubated in bench bioreactors (ten biodegradation tests divided into two assemblies) and quantification and qualification analysis of the generated biogas were made. Later, biomass aliquots generated in the bioreactors were collected at different growth stages. The collected biomass isolation was conducted in penicillin type injectable vial filled with culture medium propitious for methanogenic archaea growth, where it was possible to incubate in anaerobic atmosphere. From microorganisms’ growth, test of counting, depletion, Gram stain and other biomass collection of the vials themselves were carried out. As a result, the prior sludge storage influence on biodegradation tests of sludge with wet-blue shavings was not yet fully elucidated. Isolated microorganisms were not methanogenic archaea. The microorganism counting was held in two biodegradation tests with collected biomass. The first bioreactor analyzed (bioreactor 4) showed 1,90 x 109 and 4,45 x 106 CFU/mL for the precipitated solid and the supernatant liquid, respectively. The second bioreactor analyzed (bioreactor 7) showed 1,35 x 109 and 1,09 x 109 for the precipitated solid without and with added sludge in the culture medium before autoclaving, respectively, and 9,10 x 106 and 8,30 x 106 CFU/mL for the supernatant liquid without and with added sludge in the culture medium before autoclaving, respectively. Methane was only detected in vials containing collected biomass aliquots from final stages of biogas production bioreactors that were bit diluted and had high amounts of microorganisms. The percentage of methane found in these vials ranged between 25,75 and 53,66% and was detected after three weeks of incubation. The sludge homogenization proved to be a great influence factor on biodegradation. The isolation technique with penicillin type injectable vial proved to be appropriate for methanogenic microorganisms’ quantification in biodegradation tests, although it is not fully understood for the methanogenic archaea isolation.

O processo de eutrofização das águas, principalmente pelo aporte de fósforo e nitrogênio, favorece a ocorrência de florações de cianobactérias. Uma consequência desses eventos é a produção e emissão dos metabólitos 2-metilisoborneol (MIB) e trans-1,10-dimetil-trans-9-decalol (geosmina). Estes compostos são álcoois terciários que podem ser detectados em baixas concentrações pelos consumidores, 5 a 10 ng/l, deixando a água com “cheiro e gosto de terra e mofo”. MIB e geosmina, particularmente na forma dissolvida (extracelular), mostram-se recalcitrantes aos métodos convencionais de tratamento de água. As metodologias atualmente empregadas na remoção desses metabólitos apresentam-se pouco eficientes e de elevado custo operacional, incentivando as pesquisas relacionadas às alternativas de tratamento. O presente estudo foi realizado em duas etapas, onde a primeira buscou avaliar a remoção de MIB e geosmina por adsorção em carvão ativado granular e a segunda, a degradação dos metabólitos por atividade microbiológica. Primeiramente, os carvões ativados granulares foram caracterizados através do número de iodo e área superficial BET. Em seguida, foi determinado o tempo de equilíbrio de adsorção para cada carvão e por último, foi avaliada a capacidade adsortiva através das Isotermas de Freundlich. O estudo sobre a oxidação biológica dos compostos causadores de gosto e odor consistiu no isolamento, identificação e testes de biodegradação de bactérias que utilizam MIB e geosmina como única fonte de carbono para o seu metabolismo. No que se refere à capacidade de adsorção, foi observado que os carvões de madeira e casca de coco apresentaram os melhores desempenhos na remoção de MIB e geosmina, respectivamente. Esses carvões removeram os compostos abaixo do limite de detecção olfativa (10 ng/l), com doses de 50 mg/l e tempo de contato de duas horas. Essa caracterização mostrou-se de fundamental importância na escolha do carvão mais adequado para aplicação no tratamento de água. Uma vez que pouco se conhece a respeito da comunidade bacteriana, presente em águas naturais, ao que se sabe, este trabalho é o primeiro registro da capacidade individual de bactérias Gram positivas e negativas degradarem os compostos causadores de gosto e odor, na mesma solução teste. A remoção de cerca de 90 e 96% de MIB e geosmina ao longo de 48 e 120 horas de experimento, respectivamente, demonstrou que essas bactérias podem ser utilizadas em estratégias de purificação biológica da água. A identificação molecular dos isolados bacterianos, obtidos no Lago Guaíba, registrou quatro novos gêneros capazes de degradar MIB e geosmina: Burkholderia sp, Caulobacter sp, Klebsiella sp e Leucobacter sp. Além desses, um isolado foi classificado como Arthrobacter sp, outro como Sphingomonadaceae e três como Enterobacteriaceae. O sucesso no isolamento, manutenção de culturas puras, identificação e determinação da capacidade desses microrganismos degradarem MIB e geosmina da água sugere um potencial de utilização dessas bactérias em processos de filtração biológica, que utilizam carvão ativado granular. Esse conhecimento pode ser usado como uma nova ferramenta para a remoção de substâncias que causam gosto e odor, sendo essencial para garantir uma água de qualidade para o consumo humano. / Water eutrophication process, by phosphorous and nitrogen levels, allows cyanobacteria blooms which promotes, among other effects, the generation and release of the metabolites 2-methylisoborneol (MIB) and trans-1,10-dimethyl-trans-9- decalol (geosmin). These compounds are tertiary alcohols that may lend earthymusty tastes and odors to water, characteristics detected by consumers when the metabolites are present at concentrations as low as 5 to 10 ng/l. When present in water, mainly in the dissolved form (extracellular), MIB and geosmin are difficult to be removed by conventional treatment methods. The methodologies currently employed to remove these metabolites lack efficiency and increase operational costs, arousing the interest in research to develop alternative water treatment approaches. The present study was conducted in two steps. The first step evaluated the removal of MIB and geosmin by adsorption using different types of granular activated carbon, while the second step assessed the degradation of the metabolites by microbiological activity. Firstly, granular activated carbon was analyzed for iodine number and BET surface area. Next, adsorption equilibrium time was measured for each carbon type. Then, adsorption capacity was evaluated using the Freundlich isotherm. Biological oxidation of compounds causing taste and odor included isolation, identification and biodegradation tests using bacteria that employ MIB and geosmin as the only carbon sources. Regarding adsorption capacity, wood and coconut shell carbon performed better in MIB and geosmin removal, respectively, affording removal to levels below the odor threshold concentration (10 ng/l), using 50 mg/l solutions of each carbon and exposure times of 2 h. This characterization proves the importance of choosing the most appropriate carbon to employ in water treatment. Since little is known on the bacterial community thriving in natural waters, as far as we know this is the first study to record the capacity of Gram-positive and Gramnegative bacteria to individually degrade compounds that cause taste and odor in water, in the same test solution. The removal of 90 and 96% of MIB and geosmin within 48 and 120 h of exposure, respectively, shows that these bacteria may be used in water purification strategies. The molecular identification of the bacterial isolates obtained in Lake Guaíba revealed four new genera capable to degrade MIB and geosmin: Burkholderia sp., Caulobacter sp., Klebsiella sp., and Leucobacter sp. Apart from these isolates, one Arthrobacter sp., one Sphingomonadaceae and three Enterobacteriaceae isolates were also identified. The successful isolation, maintenance of pure cultures, identification and determination of these microorganisms’ capacities to degrade MIB and geosmin in water suggests that these bacteria may be used in biological filtration processes that utilize granular activated carbon. This knowledge may be used as a new tool to remove substances that lend taste and odor to water, and is an essential aspect to guarantee quality water for human consumption.

Os poliésteres alifáticos, como poli(caprolactona) (PCL) e poli(ácido lático) (PLA), são comumente usados em produtos biodegradáveis. Esses materiais são ecológicos e o uso de fibras vegetais com estes polímeros corrobora em uma alternativa de lidar com os resíduos da agroindústria e da indústria madeireira. O objetivo deste estudo foi de investigar as propriedades resultantes da degradação abiótica e biótica das bioblendas de PCL/PLA e seus biocompósitos com fibras vegetais. As fibras vegetais avaliadas foram a de babassu (Orbignya phalerata), de cana-de-açúcar (Saccharum spp) e farinha de madeira (Pinus Ellioti). A bioblenda de PCL/PLA foi utilizada como referência na proporção de 70/30, 50/50 e 30/70 (m/m) e para cada biocompósito foi utilizado 20% de fibra vegetal com duas granulometrias, de 35 e 45 mesh. As misturas foram processadas via extrusão e moldados por compressão térmica em formato de fitas. As amostras foram expostas a intemperismo natural por um período total de 120 dias e avaliadas as mudanças de suas propriedades mecânicas, físicas, químicas, morfológicas e térmicas a cada 30 dias. Evoluções das superfícies deterioradas das amostras foram observadas por MEV e demonstraram que foram ocasionadas pelas condições climáticas severas e confirmadas por FTIR através de uma diminuição considerável dos grupos ésteres. A incorporação de maior quantidade PLA ao PCL nas bioblendas aumentou o módulo de elasticidade e resistência à tração. Os biocompósitos reforçados com fibras vegetais com granulometria de 45 mesh destacaram-se em maior resistência à tração, e, após envelhecimento natural de 30 dias apresentaram menor decaimento assim como o módulo elástico. A estabilidade térmica dos biocompósitos com farinha de madeira de Pinus e fibras de cana-de-açúcar foi maior do que as de babaçu. O biocompósito reforçado com fibras de cana-de-açúcar destacou-se com maior desempenho mecânico indicando que houve uma melhor interação entre fibra e matriz polimérica. Resultados do monitoramento da degradação biótica avaliados em câmara respirométrica indicaram que o PCL apresentou menor velocidade de biodegradação em relação ao PLA. As bioblendas e biocompósitos com maior teor de PCL mostraram menor produção de CO2 ao longo do período avaliado. O biocompósito com menor teor de PCL e reforçado com fibra de cana-de-açúcar destacou-se com uma maior velocidade de biodegradação e pela maior produção de CO2. As propriedades resultantes da degradação abiótica e biótica destes materiais auxiliam no desenvolvimento de produtos de vida útil curta, bem como, na preservação do meio ambiente. / Aliphatic polyesters, such as poly(caprolactone) (PCL) and poly(lactic acid) (PLA) have been commonly used in biodegradable products. These materials are ecological and use of vegetal fibers in these composites also provides an alternative way to deal with agricultural residues. This study aims to evaluate the properties resulting from the abiotic and biotic degradation of PCL/PLA bioblends and their biocomposites. The vegetal fibers evaluated were babassu (Orbignya phalerata), sugarcane (Saccharum spp) and wood flour (Pinus Ellioti). PCL/PLA bioblends were used as reference with 70/30, 50/50 and 30/70 (w/w) ratio and each biocomposite had 20% of vegetal fiber content with 35 and 45 mesh granulometry was used. The bioblends were processed by extrusion and molded in tape format. The samples were exposed to natural weathering for 120 days and the changes in their mechanical, physical, chemical, morphological and thermal properties were evaluated every 30 days. Damaged surface evolution was performed by SEM and showed that they were caused by the severe climatic conditions and confirmed by FTIR through a considerable decrease of the ester groups. Addition of PLA to the PCL in the bioblends increased the modulus of elasticity and tensile strength. Reinforcements with vegetable fibers with 45 mesh granulometry increased tensile strength, and, after natural aging of 30 days, showed lower decrease as well as the modulus. Thermal stability of the biocomposites with wood flour and sugarcane fibers was higher than babassu. Biocomposites reinforced with sugarcane fibers highlighted in the higher mechanical performance indicating that there was a better interaction between fiber and polymer matrix. Results of the monitoring of biotic degradation indicated that PCL presented a lower rate of biodegradation in relation to PLA. Bioblends and biocomposites with higher PCL content showed lower CO2 generation over the period evaluated. Biocomposites with lower content of PCL and reinforced with sugarcane fiber stood out in the greater speed of biodegradation and the greater production of CO2. Properties resulting from the abiotic and biotic degradation prompted changes in its structures and to facilitate its degradation in times lower than conventional and aid in the development of short-lived products as well as in the preservation of the environment.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-23T13:21:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 241371.pdf: 896009 bytes, checksum: 3b3351d5b6fe6532aaae1b164fa347a0 (MD5) / Atualmente diversos estudos estão sendo realizados com o objetivo de desenvolver unidades de tratamento de efluentes mais compactas que operem com maior flexibilidade e com um bom desempenho na remoção de compostos tóxicos como os BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos). Os compostos BTEX presentes nestes efluentes apresentam um elevado potencial de poluição, representando um sério risco ao meio ambiente e ao ser humano, sendo que o benzeno é considerado o mais tóxico, fato este que está relacionado diretamente ao seu potencial carcinogênico e mutagênico. Os maiores avanços na área de tratamento biológico de efluentes líquidos foram alcançados através de processos que utilizam biofilmes suportados em materiais inertes particulados que, através do processo de biodegradação, são capazes de degradar compostos tóxicos. Estes processos com biofilme aderido apresentam como vantagens: maior concentração de biomassa retida com uma atividade metabólica mais elevada; aplicação de maior carga orgânica; apresentam grande área de transferência de massa entre as fases; instalações mais compactas; sistemas mais estáveis e possuem uma maior capacidade para tolerar poluentes recalcitrantes e tóxicos que os processos convencionais. As operações favoráveis para operar plantas industriais que visam à biodegradação de compostos químicos podem ser preditas através da modelagem matemática e simulação numérica dos fenômenos envolvidos. No presente trabalho é utilizado um modelo de uma única equação para descrever o perfil de concentração dos compostos BTEX ao longo de um biorreator com biofilme em leito fixo, sendo que a equação considera os diferentes mecanismos que controlam a transferência de massa, tais como: efeitos de dispersão, convecção e reação na fase líquida, difusão e reação dentro do biofilme seguindo a cinética de reação de Michaelis-Menten. Este modelo matemático é válido desde que a condição de equilíbrio mássico local seja respeitada. Os parâmetros cinéticos dos compostos BTEX foram obtidos experimentalmente em um biorreator de leito fixo, em batelada, com biomassa imobilizada em carvão ativado sendo alimentado diariamente com solução de nutrientes e BTEX. Os ensaios experimentais mostraram que a biomassa presente no interior do biorreator é capaz de degradar todo o composto em um tempo de aproximadamente 300 minutos. A equação utilizada no modelo é discretizada utilizando o método de volumes finitos. O estudo utiliza um modelo computacional desenvolvido em linguagem Fortran para a simulação de diferentes parâmetros do processo a fim de prever a remoção dos compostos indesejáveis. Os parâmetros estudados foram: concentração de alimentação do composto, vazão de alimentação, área e comprimento do biorreator e a porosidade do leito. Os resultados obtidos através da simulação foram comparados com resultados experimentais encontrados na literatura, apresentando boa concordância. Os resultados das simulações mostraram que todos os parâmetros avaliados influenciam a biodegradação dos compostos BTEX, e que o modelo matemático e a metodologia numérica podem ser usados como uma ferramenta para prever o comportamento dinâmico e estacionário do processo de biodegradação podendo ser utilizado para determinar condições operacionais economicamente ótimas do sistema. Recently several studies are being carried out in order to develop units of effluent treatment more compact that operate with larger flexibility and with a good performance in the removal toxic compounds, as the BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylene). The compounds BTEX inside of this effluent have presented a high potential of pollution, representing a serious risk to the environment and to the human being, once the benzene is considered the most toxic one, fact this which is related directly to its mutagenic potential and malignant tumor. The great improvements in the field of biological treatment of liquid effluent were reached through the process that uses biofilm supported in particle inert materials that is capable of degrading toxic compounds by the process of biodegradation. These processes with an attached biofilm have presented some advantages, such as: larger biomass concentration retained with a more raised metabolic activity; application of a larger organic load; they have presented a great area of mass transfer between the phases, more compact installations, more stable systems and a larger capacity to tolerate recalcitrant and toxic pollutants than conventional processes. The favorable operations to operate industrial design that aim at the biodegradation of chemical compounds can be predicted through mathematical modeling and numerical simulation of the mass transfer phenomena. The present work uses a model of one single equation to describe the concentration profile of BTEX compounds throughout a fixed bed bioreactor with biofilm, once the equation considers the different mechanisms that control the mass transfer, such as: dispersion, convection and reaction effects in the liquid phase; diffusion and reaction inside the biofilm following the Michaelis-Menten's reaction kinetic. This mathematical model is valid since the local mass equilibrium condition is respected. The kinetic parameters of BTEX compounds were experimentally obtained in a fixed bed bioreactor in batch with biomass immobilized in activated-carbon being fed daily with solution of nutrients and BTEX. The experimental tests showed that the biomass inside of bioreactor is capable to degrade all compounds in a time of approximately 300 minutes. The equation used in the model is discretized using the finite volume method. This study uses a computational model developed in language FORTRAN to simulate various process parameters in order to predict the undesirable compounds removal. The studied parameters were: feed compound concentration, feed flow, area and length bioreactor and the bed porosity. The results obtained by simulation were compared with experimental results found in literature, presenting good correlation. The results of the simulations showed that all evaluated parameters influence the biodegradation of compounds BTEX, and that the mathematical model and the numerical methodology can be used as a tool to predict the dynamic and stationary behavior of biodegradation process being able to be used to determine optimum economically operational conditions of the system.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. / Made available in DSpace on 2012-10-24T06:07:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 250617.pdf: 3176476 bytes, checksum: f3e5c2f0053f9e94fbba6bef9428a7ad (MD5) / O desenvolvimento de polímeros biodegradáveis a partir de recursos renováveis, tem se apresentado como uma alternativa para a redução do impacto ambiental provocado pelos polímeros derivados do petróleo. O arroz é um cereal encontrado em larga escala no sul do Brasil. Poucos trabalhos na literatura citam a produção de filmes a partir de amido de arroz e nenhum trabalho envolve o desenvolvimento de filmes a partir de farinha de arroz. A farinha de arroz é uma matéria-prima rica em macromoléculas e com baixo custo, pois é proveniente de grãos quebrados no beneficiamento do arroz branco. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento e caracterização físicoquímica de filmes biodegradáveis obtidos a partir de amido e de farinha de arroz. Na primeira parte do trabalho, prepararam-se filmes de amido de arroz e de farinha de arroz, usando glicerol e sorbitol como agentes plastificantes. E na segunda parte do trabalho, foram adicionadas fibras de celulose aos filmes de farinha. As micrografias dos filmes de farinha e de amido de arroz revelaram estruturas compactas. Os filmes de amido e de farinha apresentaram propriedades de sorção de água semelhantes, mas na permeabilidade ao vapor de água, filmes de farinha apresentaram-se duas vezes mais permeáveis que filmes de amido. A adição de fibras de celulose modificou a microestrutura dos filmes e diminuiu a densidade dos mesmos. Esta adição de fibras também diminuiu a permeabilidade ao vapor de água dos filmes de farinha em 35% e aumentou a tensão de ruptura dos mesmos. Deste modo, o aproveitamento da farinha de arroz para a preparação de filmes reforçados com fibras de celulose é uma alternativa ao uso de outras fontes de amido, devido ao baixo custo da farinha e da celulose.

Orientador: Crispin Humberto Garcia Cruz / Banca: Alexandre Rodrigo Coelho / Banca: Elisabete Yurie Sataque Ono / Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi / Banca: Eleni Gomes / Resumo: A patulina, toxina com potencial carcinogênico, mutagênico e teratogênico produzida por Penicillium spp., Aspergillus spp. e Byssoclamys spp., pode ser encontrada em maçãs, sucos comerciais e outros produtos não fermentados constituindo-se num problema neste setor agroindustrial. Em bebidas fermentadas, porém, não é detectável mesmo que a matéria-prima esteja visivelmente contaminada. O presente trabalho visou quantificar a patulina tanto no tecido deteriorado de maçãs in natura quanto na parte sadia ao redor da lesão, monitorar a degradação no processo fermentativo típico utilizando Saccharomyces cerevisiae e degradar a toxina presente em produtos derivados de maçã pela ação do composto bioativo produzido pela levedura. A micotoxina foi quantificada por CLAE em sistema isocrático de fase reversa e detector UV a 275 nm. O grau de recuperação alcançado foi de 86,24% e os limites de detecção e de quantificação foram 4,3 µg/L e 8,6 µg/L, respectivamente. Foram analisados 35 frutos de maçã in natura cultivar Fuji, tendo sido constatada a presença de patulina em 32 amostras, em concentrações que variaram de 1,01 a 120,4 mg/Kg de tecido na porção deteriorada e de 0,02 a 5,02 mg/Kg de tecido, na sadia. Para avaliação da cinética de degradação de patulina, suco de maçã contendo 5,0 µg de patulina/mL foi inoculado com 0,25g de células de levedura seca ativa/L, sendo observada uma maior redução no teor de toxina de 81,6% nas primeiras 48 horas de fermentação. Este tempo foi utilizado como parâmetro para obtenção do extrato bruto contendo o composto bioativo capaz de degradar a toxina. Na cinética de degradação de patulina pelo extrato bruto estéril inoculado com 3,0 µg de patulina/mL, foi obtida a maior taxa de degradação (50%) da toxina nas primeiras 48 horas, seguido de uma degradação mais lenta de apenas 5,7% nas 48 horas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Patulin, a toxin with potential carcinogenic, mutagenic and teratogenic effects produced by Penicillium sp., Aspergillus sp. and Byssoclamys sp., can be found in apples, juices and other commercial non-fermented products making up a problem in the agribusiness sector. However, patulin is not detectable in fermented beverages even if the raw material is visibly contaminated. This paper aimed to quantify patulin in both the tissue deteriorated fresh apples and at the sound around the lesion, to monitor the degradation in typical fermentation process using Saccharomyces cerevisiae and degrade the toxin present in products derived from apple by the action of the bioactive compound produced by yeast. The mycotoxin was quantified by HPLC in isocratic system of reversed phase and UV detection at 275 nm. The degree of recovery achieved was 86.24% and the limits of detection and quantification were 4.3 µg/L and 8.6 µg/L, respectively. Thirty five fresh apple fruits Fuji were analyzed and it was, found the presence of patulin in 32 samples in concentrations that ranged from 1.01 to 120,4 mg/Kg of tissue in the damaged portion and 0.02 to 5, 02 mg/Kg of tissue in sound. To evaluate the kinetics of degradation of patulina, apple juice with 5.0 µg patulin/mL was inoculated with 0.25 g of cells active dry yeast/L, being observed a greater reduction in the toxin content of 81.6% in the first 48 hours of fermentation. This time was used as a parameter to obtain the crude extracts containing bioactive compound capable of degrading the toxin. The kinetics of patulin degradation by the crude extract inoculated with 3.0 µg patulin/mL showed the highest rate of the toxin degradation (50%) in the first 48 hours, followed by only 5.7% degradation after the remaining 48 hours of analysis. The kinetics of degradation of patulin by the extract dialysate inoculated with 3.0 µg patulin/mL showed... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Mírian Alves de Faria (mirian_faria@yahoo.com.br) on 2018-09-05T19:16:00Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final Mírian de Faria.pdf: 1391362 bytes, checksum: 6bb862727cedaa88e0efa4fbb692c5c7 (MD5) / Rejected by Adriana Aparecida Puerta null (dripuerta@rc.unesp.br), reason: Prezada Mírian, O documento enviado foi rejeitado no Repositório devido a: - Dados incompletos na Folha de Aprovação. De acordo com as Normas ABNT a folha deve conter: nome do autor do trabalho, título do trabalho e subtítulo (se houver), natureza, objetivo, nome da instituição a que é submetido, área de concentração, data de aprovação / data de defesa e informação de "Aprovada", nome, titulação e assinatura dos componentes da banca examinadora e instituições a que pertencem. Aguardamos o envio do arquivo corrigido. Qualquer dúvida, entre em contato. Atenciosamente, Biblioteca Campus Rio Claro Repositório Institucional Unesp on 2018-09-06T00:25:25Z (GMT) / Submitted by Mírian Alves de Faria (mirian_faria@yahoo.com.br) on 2018-09-06T14:37:01Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final Mírian de Faria.pdf: 1532755 bytes, checksum: a3f61a847dc0a1585fd0efafddb1c357 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Santulo Custódio de Medeiros null (asantulo@rc.unesp.br) on 2018-09-06T16:31:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 faria_ma_me_rcla.pdf: 1494863 bytes, checksum: 12db712995a2fe298d78a0cdc31f7acf (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-06T16:31:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 faria_ma_me_rcla.pdf: 1494863 bytes, checksum: 12db712995a2fe298d78a0cdc31f7acf (MD5) Previous issue date: 2018-04-25 / A cana-de-açúcar é uma cultura de grande importância econômica para o país, servindo de matéria prima para produção de açúcar e álcool. A vinhaça é um importante subproduto da produção alcooleira utilizada na fertirrigação por ter matéria orgânica e nutrientes em sua composição. Em contrapartida, pelo seu pH ácido e alta carga orgânica, pode apresentar um grande potencial poluente. Dentre os herbicidas mais utilizados na cultura da cana-de-açúcar, destaca-se o tebutiurom que apresenta toxicidade moderada a extrema e alta persistência, podendo ocasionar impacto ambiental. Por este motivo, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o efeito da aplicação de diferentes doses de tebutiurom associadas ou não à vinhaça em solo de manejo convencional na cultura da cana-de-açúcar em condições laboratoriais. Foram avaliadas a biodegradação mediante respirometria, a fitotoxicidade das amostras de solo utilizando sementes de alface, e a quantificação da comunidade bacteriana. As análises foram realizadas nos tempos inicial (t0) e final (t51) do experimento. Os resultados foram analisados estatisticamente utilizando teste de Tuckey a 5,0% de significância. Na biodegradação, as doses de tebutiurom não apresentaram efeito significativo na atividade microbiana dentre os tratamentos que receberam o mesmo volume de vinhaça. Entretanto, o herbicida proporcionou mudanças nas relações de significância entre outros tratamentos, sugerindo que a adição de tebutiurom ao solo causa pequena alteração no metabolismo da microbiota do solo. O aumento do volume de vinhaça aplicado gerou maior produção de CO2, sugerindo aumento do metabolismo microbiano na biodegradação. Nos bioensaios de fitotoxicidade, a presença do herbicida não causou impacto significativo nos tratamentos, entretanto alguns resultados sugerem que a adição de vinhaça beneficiou o desenvolvimento das plantas. Quanto à comunidade bacteriana do solo, a adição de doses maiores de vinhaça aumentou a concentração de bactérias no tempo inicial dos tratamentos que a receberam, mas após o período de atenuação natural, houve redução neste parâmetro. A adição de herbicida não apresentou impacto significativo nos tratamentos. / Sugarcane is a crop of great economic importance for the country, serving as raw material for sugar and alcohol production. Vinasse is an important by-product of the alcoholic production, which it is used in fertirrigation by having organic matter and nutrients in its composition. On the other hand, by its pH acid and high organic load, it can present a great polluting potential. Among most commonly used herbicides in sugarcane crops, tebuthiuron exhibits moderate to extreme toxicity and high persistence, and may have an environmental impact. For this reason, the objective of this study was to evaluate the effect of the application of different doses of tebutiurom associated or not to vinasse in conventional management soil in sugarcane cultivation under laboratory conditions. Biodegradation through respirometry, phytotoxicity of soil samples using lettuce seeds, and quantification of the bacterial community were evaluated. The analyzes were performed at the initial (t0) and final (t51) times of the experiment. The results were statistically analyzed using the Tuckey test at 5.0% probability. The doses of tebutiurom had no significant effect on biodegradation among the treatments that received the same volume of vinasse. However, the herbicide provided changes in the significance relationships between other treatments, suggesting that the addition of tebutiurom to the soil causes a small change in soil microbiota metabolism. The higher volume of vinasse applied resulted in higher CO2 production, suggesting increased microbial metabolism in biodegradation. In the ecotoxicity bioassays, the presence of the herbicide did not have a significant impact on the treatments, however some results suggest that the addition of vinasse benefited the development of the plants. As for the bacterial community of the soil, the addition of larger doses of vinasse increased the number of CFU at the initial time of the treatments that received it, but after the period of natural attenuation, there was a reduction in this parameter. Again, herbicide addition had no significant impact on treatments.