Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2018-11-05T16:48:14Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) karoline_pereira_ribeiro.pdf: 1900473 bytes, checksum: b8dd007507ccbbce8673c4bea1125da3 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2018-11-10T11:56:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) karoline_pereira_ribeiro.pdf: 1900473 bytes, checksum: b8dd007507ccbbce8673c4bea1125da3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-10T11:56:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) karoline_pereira_ribeiro.pdf: 1900473 bytes, checksum: b8dd007507ccbbce8673c4bea1125da3 (MD5) Previous issue date: 2018 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Funda??o de Amparo ? Pesquisa do estado de Minas Gerais (FAPEMIG) / Neste estudo foi caracterizado o lodo proveniente de ETE situada em Patos de Minas/MG atrav?s da quantifica??o sua capacidade energ?tica, e avalia??o sua viabilidade no acionamento de usinas termoel?tricas. Para isto foram determinados os teores de metais, areia, mat?ria org?nica e inorg?nica, pH, carbono org?nico total (COT) al?m da an?lise imediata do material. O comportamento t?rmico foi analisado atrav?s de TGA, DTA, DSC e Calor de combust?o. Foram analisadas quatro amostras, sendo Lodo sem tratamento coletado em ?poca seca (LSTS), Lodo sem areia coletado em ?poca seca (LSAS), Lodo sem tratamento coletado em ?poca chuvosa (LSTC) e Lodo sem areia coletado em ?poca chuvosa (LSAC). Os resultados encontrados apontam para maior viabilidade energ?tica da amostra LSAS, devido ? sua baixa umidade (8,7802 %), alto teor de materiais vol?teis (53,1408 %), baixo teor de cinzas (0,7283 %) e alto teor de carbono fixo (46,1308 %). O poder calor?fico encontrado nesta foi de 9.752 J/g, sendo este equiparado ao de madeiras como Ac?cia-Negra e Eucalipto. Desta forma os resultados confirmam a viabilidade de utiliza??o do lodo como combust?vel ao se observar que as caracter?sticas t?rmicas s?o equiparadas ? diversas biomassas energ?ticas. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-gradua??o em Biocombust?veis, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2018. / In this work was characterized the sludge from ETS situated in Patos de Minas city / MG by quantifying its energetic content and evaluating its feasibility in the operating of thermoelectric power plants. For this, the contents of metals, sand, organic and inorganic matter, pH, total organic carbon (TOC) and the energetic content of the material were determined. The thermal behavior was analyzed by TGA, DTA, DSC and heat of combustion. Four samples were analyzed: sludge without treatment collected in dry season (LSTS), sludge without sand collected in dry season (LSAS), sludge without treatment collected in rainy season (LSTC) and sludge without sand collected in rainy season (LSAC). The results suggest that the LSAS sample was more energetic efficient due to its low moisture content (8.7802 %), high content of volatile materials (53.1408 %), low ash content (0.7283 %) and high carbon content (46.1308 %). The calorific power was found to be around of 9,752 J / g, being this one very closed to the wood as Acacia-Negra and Eucalipto. In this way, the results confirm the feasibility of using the sludge as fuel when observing that the thermal characteristics are assimilated to the different energy biomasses.

Submitted by Edineia Teixeira (edineia.teixeira@unioeste.br) on 2018-09-26T18:16:31Z No. of bitstreams: 2 Patrici_Kostaneski_2018.pdf: 3370138 bytes, checksum: 59c3e8b05899808ae4e2b12fe08667ad (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-26T18:16:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Patrici_Kostaneski_2018.pdf: 3370138 bytes, checksum: 59c3e8b05899808ae4e2b12fe08667ad (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-03-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / As the expansion of the swine sector occurs, the amount of residues generated increases, in the same way or even more, mainly in the animal production area. In this way, appears the challenge for society, which consists in increasing the swine production without losing the environmental quality. This work aims to make a comparative analysis of data obtained through the management and treatment of manure in swine enterprises that use stabilization ponds and biodigesters located in the city of Toledo – PR. The enterprises to be studied have a production system determined as Growth and Termination Unit with animal stock ranging from 800 to 1200 swines. Twelve enterprises of the swine industry will be analyzed, six of which use stabilization ponds and six that have biodigestors in operation. The removal efficiencies of TS, FS and VS were analyzed, the estimation of the state of the biodigestion process, the mass variability, the biogas gas content of biodigesters and estimated biogas production by VS removed from biodigesters and stabilization ponds. Greater efficiencies of solids removal were observed in biodigesters. The state of the anaerobic biodigestion process presented satisfactory values mainly in the biodigesters, but both treatments indicated disturbances in the processes. There was greater mass variability in the inlet and outlet of biodigesters. The highest levels of CH4 and CO2 found were 63.10 and 38.60%, respectively. The estimated biogas production by VS removed had a mean yield of 63.23 m³ day-1 for the biodigesters and 26.44 m³ day-1 for the stabilization ponds. With the study, it was verified that greater efficiencies occurred in the handling and treatment of swine manure through the biodigesters. / Na medida que ocorre a expansão do setor suinícola, cresce da mesma maneira ou até mais a quantidade de resíduos gerados, principalmente na área da produção de animais. Desta maneira, surge então o desafio para a sociedade, que consiste no aumento da produção de suínos sem perder a qualidade ambiental. Este trabalho teve como objetivo fazer uma análise comparativa de dados obtidos através do manejo e tratamento de dejetos em empreendimentos da suinocultura que utilizam lagoas de estabilização e biodigestores localizados no município de Toledo - PR. Os empreendimentos estudados foram de Unidades de Crescimento e Terminação com plantel animal variando entre 800 a 1200 suínos. Foram analisados doze empreendimentos, sendo seis com lagoas de estabilização e seis com biodigestores em operação. Foram analisadas as eficiências de remoção de ST, SF e SV, a estimativa do estado do processo de biodigestão, a variabilidade de massa, o teor de gases do biogás dos biodigestores e a produção estimada de biogás por SV removidos nos biodigestores e lagoas de estabilização. Observou-se maiores eficiências de remoção de sólidos nos biodigestores. O estado do processo de biodigestão anaeróbia apresentaram valores satisfatórios principalmente nos biodigestores, mas ambos os tratamentos indicaram distúrbios nos processos. Houve maior variabilidade de massa nas entradas e saída de biodigestores. Os maiores teores de CH4 e CO2 encontrados foram de 63,10 e 38,60%, respectivamente. A produção estimada de biogás por SV removidos apresentou rendimento médio de 63,23 m³ dia-1 para os biodigestores e 26,44 m³ dia-1 para as lagoas de estabilização. Com o estudo realizado verificou-se que ocorreram maiores eficiências no manejo e tratamento de dejetos da suinocultura por meio dos biodigestores.

Orientador: Márcia Miguel Castro Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T05:57:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rambo_MagaleKarineDiel_D.pdf: 17781681 bytes, checksum: b58e114895e86072193e680baa88746e (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A geração de materiais residuais e o seu descarte no ambiente têm sido motivo de grande preocupação, tanto ambiental quanto econômica. O aproveitamento dessas matérias-primas residuais renováveis, não apenas para a produção de energia e calor, mas também para a geração de produtos tecnológicos, tornou-se uma prioridade. Neste trabalho, utilizaram-se caracterizações físico-químicas para o aproveitamento de resíduos agroindustriais e agroflorestais como caroço de açaí; serragem de eucalipto; cascas de arroz, café e soja; capim elefante; bambu; resíduos de banana e coco. Tais biomassas foram submetidas à caracterizações físico-químicas a fim de avaliá-las como potenciais matérias-primas no conceito de biorrefinarias. Essas foram caracterizadas e analisadas por meio de técnicas de difração de raios-X (XRD), espectrometria no infravermelho próximo (NIR), extração acelerada por solvente (ASE), cromatografia de troca iônica (HPAEC), análise térmica (TGA), poder calorífico, análise no ultravioletavisível (UV-Vis), análise elementar e análise imediata. Com base nesses resultados, os resíduos de banana, café e coco foram selecionados como biomassas promissoras no contexto de biorrefinarias. Vários estágios de processamento dessas amostras, úmidas - não moídas (WU), secas ¿ não moídas (DU) e secas moídas (DS) foram analisadas. Usando a espectroscopia NIR e análise multivariada foi possível construir modelos de regressão para predizer os teores de lignina Klason, lignina ácida solúvel, resíduo ácido insolúvel, lignina total, extrativos, umidade, cinzas, glicose, xilose, manose, arabinose, ramnose, galactose, bem como o teor de açúcares totais de 104 amostras de resíduos de banana, 102 resíduos de café e 30 resíduos de coco oriundos de diferentes regiões do Brasil. Modelos utilizando o método de regressão por quadrados mínimos parciais (PLS) foram construídos para amostras de banana, café, coco e amostras combinadas de (Banana + Café) e de (Banana + Café + Coco). Os coeficientes de regressão multivariados de cada modelo foram interpretados a fim de garantir a obtenção de modelos confiáveis e não obtidos ao acaso. A precisão da metodologia NIR foi melhor (p < 0,05) que o método de referência para quase todos os parâmetros, sendo pior apenas para a umidade. Com exceção do teor de cinzas, lignina ácida solúvel, e açúcares (principalmente os minoritários) que foram preditos pobremente (Rval < 0,80) em alguns modelos de diferentes frações, os modelos para os demais analitos exibiram Rval > 0,80. Normalmente as frações DU e WU forneceram modelos um pouco inferiores, necessitando um maior número de variáveis latentes, provavelmente devido à heterogeneidade dessas amostras. Os erros relativos variaram de 2 a 25%, e os desvios padrões entre os valores de referência e os previstos foram todos menores que 10%. Os modelos foram validados utilizando figuras de mérito de calibração multivariada. Com base nos resultados da validação externa e figuras de mérito, a espectroscopia NIR mostrou-se útil para a predição química dos resíduos de banana, coco e café, podendo ser usada como uma alternativa rápida, econômica e com menor produção de resíduos químicos frente às metodologias padrões. / Abstract: The generation of waste disposed in the environment has been of great concern, both environmentally and economically. The use of the wastes from renewable feedstocks, not only for the production of power and heat, but also for the generation of technology products, has become a priority. In this work, we investigated the physicochemical characteristics for the utilization of agro-industrial and agroforestry residues such as acai seed; eucalyptus sadwust; rice husks, coffee husks, soypeel, elephant grass; bamboo; banana and coconut wastes. These biomasses were subjected to physicochemical characterizations in order to evaluate their as potential as raw materials in the biorefinery concept. They were characterized and analyzed using techniques of X-ray diffraction (XRD), Near-infrared spectroscopy (NIR), Accelerated Solvent Extraction (ASE), Anion-Exchange chromatography (HPAEC-PAD), Thermogravimetric analysis (TGA), Heating Value, ultraviolet-visible spectroscopy analysis (UV-Vis), proximate and elemental analysis. Based on the results, banana, coffee and coconut residues were selected for biorefineries opportunities. Several stages of processing of the samples, wet and unground (WU), dried and unground (DU), dried and sieving (DS) were analyzed. Using NIR spectroscopy, coupled with chemometric tools was possible to build regression models to predict the Klason lignin (KL), acid soluble lignin (ASL), acid insoluble residue (AIR), total lignin (TL), extractives, moisture, ash, glucose, xylose, manose, arabinose, rhamnose, glactose and the total sugar content, of 104 samples of banana residues, 102 samples of coffee residues and 30 samples of coconut residues, all from different regions of Brazil. Models using the Partial least squares regression (PLS) method were built for Banana, Coffee and Coconut samples and for pooled samples (Banana + Coffee) and (Banana + Coffee + Coconut). Regression Coefficients Interpretation of the model was made to help in the identification of spectral signals characteristics to the analyte and also to detect potential spurious correlations. The precision of the NIR methodology was better (p < 0.05) than the reference method for almost all the parameters, being worse for moisture. With the exception of ash, acid soluble lignin and sugars (especially the minority) content, which was predicted poorly (Rval < 0.80) in some biomass models from different fractions, the models for all the analytes exhibited Rval > 0.80. Normally WU and DU fractions provided somewhat worse models, requiring a greater number of latent variables (LV), probably due to the heterogeneity of the samples. The relative errors varied from 2.00 to 25.00%, and the standard deviations between the reference and predicted values were less than 10.00%. The quality of the models were evaluated by the determination of the multivariate figures of merit. Based on the results of external validation and figures of merit, NIR spectroscopy proved to be useful for chemical prediction of banana, coconut and coffee residues and can be used as a faster and more economical alternative to the standard methodologies. / Doutorado / Quimica Analitica / Doutora em Ciências

Este trabalho analisa a possibilidade de plantio sustentável de dendê (Elaeis guineensis) e o uso de sua biomassa residual como combustível em uma usina termelétrica para o provimento de energia elétrica em parte do Sistema Isolado, ao sul do Estado de Roraima. Para isso são conjugadas: a análise financeira, os aspectos sociais e as questões ambientais. Parte-se da definição das áreas necessárias para o plantio do dendê e para a instalação da indústria de extração dos óleos de palma e palmiste, associada a uma usina termelétrica movida à biomassa residual de dendê. Em seguida, procede-se a análise financeira, na qual é considerada a venda dos óleos de palma e de palmiste para a indústria alimentícia e de cosméticos, enquanto a biomassa residual (cachos de frutas vazios, cascas e fibras) é utilizada como combustível um uma usina termelétrica de 10MW de potência. A análise conjunta destas atividades indica que é possível obter uma taxa interna de retorno próxima a 16,71% ao ano e um valor presente líquido de R$ 46,9 milhões quando utilizada uma taxa de desconto de 15% ao ano, para um investimento total de R$ 491,5 milhões. Pelo fato de a região analisada estar localizada no Sistema Isolado, foi incorporado ao fluxo de caixa a sub-rogação dos benefícios da Conta Consumo de Combustível. Além de provar-se economicamente viável, no quesito ambiental, o trabalho realiza uma análise quantitativa da redução de emissões de gases de efeito estufa decorrente da substituição das termelétricas a óleo Diesel prevalentes na região pela biomassa residual do dendê. Tal plantio resulta em uma redução de aproximadamente 444 mil toneladas de CO2, assim como promove a recuperação de 28.888 mil hectares de terras degradadas. A análise social, por sua vez, indica que o plantio de dendê permite que cerca de 2.888 famílias permaneçam próximas às suas terras de origem, trabalhando em atividades apropriadas para o bioma amazônico e com uma geração de renda anual de R$ 5.800 somente com o plantio do dendê. / This study examines the viability of a sustainable project with the production of palm (Elaeis guineensis) to supply oil to food or cosmetic industries and the use of the residual biomass as a biofuel by a power plant. The biofuel side of the project aims the provision of electricity in part of the so called Isolated System, in southern Roraima. The analysis combines a financial approach, with social and environmental concerns. The starting point is the definition of the area size for planting the crop and fitting the assumptions of the industries (palm oil mill and biomass-fired power plant). In the procedures it is considered the palm oil and palm kernel oil sales for the food and cosmetics industries, while the residual biomass (empty fruit bunches, shells and fiber) is used as a fuel in a thermoelectric power plant. The analysis points to an internal rate of return close to 16,7% and a net present value of US$27.6 million, using a discount rate of 15% per year, for an investment of US$ 280 million. In environmental perspective, the quantitative analysis points to the reduction in emissions of greenhouse gases from the displacement of the Diesel powered plants, quite common in the region, by residual biomass powered one. Such displacement results in a reduction of approximately 444 thousand tons of CO2, as well as the recovery of 28,888 hectare of deforested areas. In social perspective, the project allows approximately 2,888 families to remain close to their homeland, working in appropriated activities for the local biome, obtaining US$3,400 per year only with palm plantation.

Este trabalho analisa a possibilidade de plantio sustentável de dendê (Elaeis guineensis) e o uso de sua biomassa residual como combustível em uma usina termelétrica para o provimento de energia elétrica em parte do Sistema Isolado, ao sul do Estado de Roraima. Para isso são conjugadas: a análise financeira, os aspectos sociais e as questões ambientais. Parte-se da definição das áreas necessárias para o plantio do dendê e para a instalação da indústria de extração dos óleos de palma e palmiste, associada a uma usina termelétrica movida à biomassa residual de dendê. Em seguida, procede-se a análise financeira, na qual é considerada a venda dos óleos de palma e de palmiste para a indústria alimentícia e de cosméticos, enquanto a biomassa residual (cachos de frutas vazios, cascas e fibras) é utilizada como combustível um uma usina termelétrica de 10MW de potência. A análise conjunta destas atividades indica que é possível obter uma taxa interna de retorno próxima a 16,71% ao ano e um valor presente líquido de R$ 46,9 milhões quando utilizada uma taxa de desconto de 15% ao ano, para um investimento total de R$ 491,5 milhões. Pelo fato de a região analisada estar localizada no Sistema Isolado, foi incorporado ao fluxo de caixa a sub-rogação dos benefícios da Conta Consumo de Combustível. Além de provar-se economicamente viável, no quesito ambiental, o trabalho realiza uma análise quantitativa da redução de emissões de gases de efeito estufa decorrente da substituição das termelétricas a óleo Diesel prevalentes na região pela biomassa residual do dendê. Tal plantio resulta em uma redução de aproximadamente 444 mil toneladas de CO2, assim como promove a recuperação de 28.888 mil hectares de terras degradadas. A análise social, por sua vez, indica que o plantio de dendê permite que cerca de 2.888 famílias permaneçam próximas às suas terras de origem, trabalhando em atividades apropriadas para o bioma amazônico e com uma geração de renda anual de R$ 5.800 somente com o plantio do dendê. / This study examines the viability of a sustainable project with the production of palm (Elaeis guineensis) to supply oil to food or cosmetic industries and the use of the residual biomass as a biofuel by a power plant. The biofuel side of the project aims the provision of electricity in part of the so called Isolated System, in southern Roraima. The analysis combines a financial approach, with social and environmental concerns. The starting point is the definition of the area size for planting the crop and fitting the assumptions of the industries (palm oil mill and biomass-fired power plant). In the procedures it is considered the palm oil and palm kernel oil sales for the food and cosmetics industries, while the residual biomass (empty fruit bunches, shells and fiber) is used as a fuel in a thermoelectric power plant. The analysis points to an internal rate of return close to 16,7% and a net present value of US$27.6 million, using a discount rate of 15% per year, for an investment of US$ 280 million. In environmental perspective, the quantitative analysis points to the reduction in emissions of greenhouse gases from the displacement of the Diesel powered plants, quite common in the region, by residual biomass powered one. Such displacement results in a reduction of approximately 444 thousand tons of CO2, as well as the recovery of 28,888 hectare of deforested areas. In social perspective, the project allows approximately 2,888 families to remain close to their homeland, working in appropriated activities for the local biome, obtaining US$3,400 per year only with palm plantation.

Tesis por compendio / [ES] La presente tesis doctoral está basada en el aprovechamiento de residuos de biomasa para la obtención de celulosa y otros compuestos de interés con el objetivo de desarrollar estructuras aplicables en el envasado alimentario. El uso masivo de los plásticos convencionales derivados del petróleo genera una cantidad ingente de residuos debido a su mínima degradabilidad y baja eficacia de las estrategias de reciclaje actuales, provocando así su acumulación en los ecosistemas terrestres y marinos. En este contexto, el uso de biopolímeros (y más en concreto, la celulosa) juega un papel crucial puesto que ofrecen una alternativa abundante, renovable y biodegradable que permite reducir y reemplazar el uso de estos materiales tradicionales. Para ello, se ha seleccionado como fuente de celulosa los residuos de hojas de Posidonia oceanica (planta acuática endémica del mar Mediterráneo) debido a su abundancia y problemática asociada: sus hojas se acumulan en las playas generando mal olor, teniendo las autoridades locales que retirarlas sin un uso específico posterior. Por tanto, además de proponer una solución a un problema de gestión, el aprovechamiento de dicho residuo está en línea con las políticas actuales de economía circular y "residuo cero" que permiten una utilización más sostenible de los recursos naturales. De esta forma, la valorización de residuos de biomasa respecto a otras fuentes tradicionales de celulosa como la madera u otros cultivos específicos es beneficiosa por ambas partes. En la primera parte de la tesis, se demuestra el potencial de las hojas de P. oceanica como fuente de celulosa (¿30% contenido). Dicha celulosa, así como otras dos fracciones celulósicas intermedias se utilizaron para formar films mediante filtrado a vacío y como aditivos de refuerzo en matrices de almidón comercial mediante mezclado en fundido y prensa. En paralelo, tanto la celulosa como las fracciones celulósicas de interés fueron sometidas a un tratamiento ácido para la obtención de nanocristales. La presencia de compuestos adicionales recalcitrantes tuvo un efecto positivo en las propiedades de estos, cuya obtención fue escalada a nivel planta piloto para la producción de bandejas mediante termoformado de mezclas con almidón. Por último, se obtuvieron extractos bioactivos mediante técnicas en base acuosa (ultrasonidos y calor) para una valorización integral del residuo de hojas de P. oceanica con el objetivo de reducir el uso de disolventes orgánicos. En una segunda parte de la tesis, se aplicaron los protocolos simplificados de extracción de celulosa a otros residuos de biomasa como los sarmientos de vid, la paja de arroz y la cáscara de arroz. Cabe destacar que se purificaron con éxito fracciones y nanocristales celulósicos en todas las biomasas evaluadas. Esto demostró que es posible simplificar los procesos de extracción de celulosa para disminuir costes y aumentar la sostenibilidad de la metodología pese a la posible heterogeneidad de la(s) fuente(s) de partida. En la última parte de la tesis, estos nanocristales celulósicos se utilizaron como material de partida para la formación de aerogeles mediante un proceso de liofilización. Para paliar la baja resistencia mecánica y al agua de estos materiales, se diseñó un método patentado de inmersión en una disolución de ácido poliláctico (PLA) que recubría el aerogel celulósico mejorando tanto su resistencia mecánica como su resistencia al agua. Estos aerogeles puramente biopoliméricos fueron ampliamente caracterizados mediante distintas metodologías, destacando la microscopía Raman y confocal. Finalmente, se obtuvieron aerogeles bioactivos mediante la incorporación de los extractos de P. oceanica más prometedores (previamente obtenidos y caracterizados). Por tanto, la presente tesis muestra la valorización de residuos de biomasa mediante protocolos simplificados para el desarrollo de estructuras de envasado alimentario. / [CA] La present tesi doctoral està basada amb l'aprofitament de residus de biomassa per a l'obtenció de cel·lulosa i altres compostos d'interès amb l'objectiu de desenvolupar estructures aplicables a l'envasat alimentari. L'ús massiu de plàstics convencionals derivats del petroli genera una quantitat ingent de residus degut a la seua mínima degradabilitat i baixa eficàcia de les estratègies de reciclatge actuals, provocant d'aquesta manera la seua accumlació als eocisistemes terrestres i marins. Dins d'aquest context, l'ús de biopolímers (i més concretament, la cel·lulosa) juga un paper crucial ja que oferix una alternativa abundant, renovable i biodegradable que permet reduir i reemplaçar l'ús d'aquests materials tradicionals. Per a aquest fet, s'ha seleccionat com a font de cel·lulosa els residus de fulles de Posidonia oceanica (planta aquàtica endèmica del mar Mediterrani) degut a la seua abundància i a la problemàtica associada: les seues fulles s'acumulen a les platges generant mal olor i tenint que retirar-les les autoritats locals sense u ús posterior. Per tant, a més de proposar un solució a un problema de gestió, l'aprofitament del residu en qüestió està en la línia de les polítiques actuals d'economia circular i "residu zero" que permeten una utilització més sostenible dels recursos naturals. D'aquesta manera, la valorització de residus de biomassa respecte d'altres fonts tradicionals de cel·lulosa com la fusta i altres cultius específics és beneficiosa per ambdues parts. En la primera part de la tesi, es demostra el potencial de les fulles de P. Oceanica com a font de cel·lulosa (30% del contingut) al purificar-se amb èxit mitjançant l'aplicació d'un protocol convencional. Aquesta cel·lulosa, així com altres dues fraccions cel·lulòsiques intermitges es van emprar per a formar pel·lícules mijançant mescla en fos i premsa. Paral·lelament, tant la cel·lulosa com les fraccions cel·lulòsiques d'interès van ser sotmeses a un tractament àcid per a l'obtenció de nanocristals. La presència de compostos adicionals recalcitrants va tenir un efecte positiu en les seues propietats. La obtenció resultant va ser escalada a nivell de planta pilot per a la producció de safates a través termoformat de mescla amb almidó. Per últim, es van obtenir extractes bioactius amb tècniques amb base d'aigua (ultrasons i calor) per a la valorització integral del residu de fulles de P. Oceanica amb l'objectiu de reduir la utilització de dissolvents orgànics. En la segona part de la tesi es van aplicar els protocols simplificats d'extracció de cel·lulosa a altres residus de biomasa com els sarments de vinya, la palla d'arròs i la closca de l'arròs. Hem de destacar que es van purificar amb èxit les fraccions i els nanocristals cel·lulòsics en totes les biomasses avaluades. Es va demostrar que és possible simplificar els procesos d'extracció de cel·lulosa per a disminuir costos i augmentar la sostenibilitat de la metodologia malgrat la possible heterogeneïtat de le(s) font(s) del punt de partida. En la última part de la tesi, aquestos nanocristals cel·lulòsics es va emprar com a material de partida per a la formació de aerogels mitjançant un procés de liofilització. Per a paliar la baixa resistència mecànica i l'aigua d'aquests materials, es va dissenyar un mètode patentat de immersió en una dissolució d'àcid polilàctic (PLA) que recobria l'aerogel cel·lulòsic millorant tant la seua resistència mecànica com la seua resistència a l'aigua. Aquestos aerogels purament biopolimèrics van ser ampliament caracteritzats a través distintes metodologies, destacant la microscopia Raman i confocal. Finalment, es van obtenir aerogels bioactius mitjançant la incorporació dels extractes de P. Oceànica més prometedors (prèviament obtinguts i caracteritzats). Per tant, la present tesi mostra la valoració de residus de biomassa mitjançant protocols simplificats per al de / [EN] The following Ph. D thesis is based on the waste biomass valorization for obtaining cellulose and other relevant compounds aimed to develop food packaging structures. The massive use of fossil-fuel derived conventional plastics generates an excessive number of residues due to their low degradation rates and inefficient current recycling strategies, which makes them accumulate in both terrestrial and marine ecosystems. In this context, the use of biopolymers (concretely cellulose) plays a key role in offering an abundant, renewable and biodegradable alternative that allows to reduce and even replace the use of these conventional materials. For this aim, Posidonia oceanica (an endemic aquatic plant from the Mediterranean Sea) dead leaves have been selected as the main cellulose source due to their abundance and problematic associated: dead leaves are accumulated in beaches and seashores causing bad odours and must be removed by local authorities without any further use. Thus, the valorization of this residue provides a solution in line with current circular and "zero-waste" economy policies which enables more sustainable exploitation of natural resources. As a result, waste biomass valorization for obtaining cellulose with regards to other more conventional sources is doubly beneficial. In the first part of the thesis, the potential of P. oceanica leaves as a cellulosic source was shown (¿30% cellulose content) after successfully applying a conventional purification protocol. This cellulose, as well as two intermediate cellulosic fractions (with the presence of additional components such as hemicelluloses and/or lignin), were used for developing films both by vacuum filtration and melt mixing and hot pressing in starch composites. In parallel, both cellulose and cellulosic fractions were submitted to acid treatment in order to obtain nanocrystals, being these protocols upscaled at a pilot-plant level for the development of thermoformed trays by injection moulding. Interestingly, the presence of the aforementioned additional components had a positive effect on their performance. Lastly, water-based extracts were successfully obtained from P. oceanica dead leaves by ultrasounds and hot-water extraction methodologies, providing a complete valorization of the residue with the aim of minimizing the use of organic solvents. In a second part, simplified cellulose extraction protocols were applied to other waste sources such as vine shoots, rice straw and rice husks. Both cellulosic fractions and nanocrystals were successfully purified regardless of the source, being the initial composition (holocellulose, lignin, ashes, lipids and proteins) and the monosaccharide profile the key factors which defined the final properties of the materials (evaluated in film form). In the last part of the thesis, these cellulosic nanocrystals were used for developing aerogels by freeze-drying. In order to overcome their inherent poor mechanical performance and low water resistance, a novel and patented dipping method using polylactic acid (PLA) was designed. These biopolymeric aerogels were broadly characterized by means of several techniques such as Raman and Confocal microscopies. Finally, bioactive aerogels were developed by incorporating some of the most promising P. oceanica bioactive extracts (previously obtained and characterized). Then, the following Ph. D. thesis shows the valorization of several waste biomasses by applying simplified protocols for developing food packaging structures. The presence of additional compounds in the resulting materials has been shown not only to reduce associated costs by increasing the total mass yield but also to present improved performance in comparison to more conventional materials, being in line with current circular economy policies. As a result, a more sustainable and viable alternative for the massively used conventional plastics is proposed. / Benito González, I. (2021). Waste Biomass Valorization for the Production of Cellulosic Fractions of Interest in Food Packaging Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/177358 / TESIS / Compendio

Submitted by MILENA RODRIGUES BONIOLO null (milenaboniolo@yahoo.com.br) on 2016-04-14T01:20:37Z No. of bitstreams: 2 REPOSITORIO_Boniolo.pdf: 2914547 bytes, checksum: 81f538abdf07d7db7b952a1c412aeb9a (MD5) REPOSITORIO_Boniolo.pdf: 2914547 bytes, checksum: 81f538abdf07d7db7b952a1c412aeb9a (MD5) / Rejected by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: - A data de defesa informada durante a submissão está diferente da data que consta na capa e folha de rosto. - Foram submetidos 2 arquivos PDF’s, apenas 1 arquivo deve ser submetido. Por favor, corrija estas informações e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2016-04-14T19:49:13Z (GMT) / Submitted by MILENA RODRIGUES BONIOLO null (milenaboniolo@yahoo.com.br) on 2016-04-15T00:59:57Z No. of bitstreams: 1 REPOSITORIO_Boniolo.pdf: 2914406 bytes, checksum: 1b92b8a055ad1cfc71027ce20781089a (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-04-15T12:55:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 boniolo_mr_dr_rcla.pdf: 2914406 bytes, checksum: 1b92b8a055ad1cfc71027ce20781089a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-15T12:55:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 boniolo_mr_dr_rcla.pdf: 2914406 bytes, checksum: 1b92b8a055ad1cfc71027ce20781089a (MD5) Previous issue date: 2016-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A escassez qualitativa e quantitativa de água associada aos impactos ambientais impostos por águas residuárias tem agravado o cenário da situação ambiental brasileira. Um setor que merece destaque é o de mineração de urânio visto que o Brasil é a sexta maior reserva mundial deste elemento e existe grande quantidade de rejeitos acumulados contendo íons metálicos, semimetálicos e radiotóxicos. A biossorção tem se mostrado eficiente no tratamento das águas residuárias com íons que mesmo em baixas concentrações são tóxicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a redução da concentração de urânio em soluções e em amostras de águas de drenagem ácida de minas da mina Osamu Utsumi das Indústrias Nucleares do Brasil por meio da biossorção. As biomassas escolhidas para uso como biosorvente foram cascas de banana, sementes de moringa e borra de café. Ensaios de decomposição térmica, porosimetria de adsorção de nitrogênio e microscopia eletrônica de varredura foram efetuados de modo a caracterizar fisicamente os biosorventes. As variáveis analisadas para os ensaios em batelada como tamanho e massa do biosorvente, temperatura do ensaio, tempo de contato, pH e concentração inicial da solução de urânio foram definidas com o planejamento fatorial de experimentos. A partir dos ensaios em batelada realizados, pôde-se observar que as biomassas com maior área superficial e menor volume de poros resultaram em maiores valores de eficiência de remoção, sendo a ordem crescente destes parâmetros: cascas de banana < borra de café < sementes de moringa. Dentre os biosorventes estudados as sementes de moringa apresentaram os maiores valores de eficiência de remoção, seguida pela borra de café e cascas de banana. Em soluções de 100 mg L-1 as eficiências de remoção das sementes de moringa e cascas de banana foram iguais a 0,7429 e 0,2483, respectivamente; em valores de concentração de 25 mg L-1 as borras de café apresentaram eficiência de remoção igual a 0,9358. Em amostras de efluente com concentrações de urânio na ordem de 5 mg L-1 , as sementes de moringa apresentaram-se como o biosorvente com melhor eficiência de remoção (~0,8) quando comparadas as cascas de banana (~0,5) e borra de café (~0,7). / The qualitative and quantitative water scarcity associated with environmental impacts posed by wastewater has worsened the brazilian environmental scenario. Uranium mining is a prominent sector in Brazil context, since this country owns the sixth biggest uranium reserve in the world and there is large amount of accumulated tailings containing metallic, semi-metallic and radiotoxic ions. In general, biosorption has shown significant efficiency on effluent treatment, removing ions which even in low concentrations present toxicity. This work aimed to reduce the concentration of uranium by using biosorption in both cases, lab scale solutions and acid mining drainage effluent samples from Osamu Utsumi mine, wich belongs to Usinas Nucleares do Brasil. The selected biomasses used as biosorvent were banana peels, moringa’s seeds and coffee waste. Thermal decomposition, nitrogen adsorption porosimetry and scanning electron microscopy were performed for physical characterization. The studied variables for the batch tests as size and mass of biosorvent, temperature of tests, contact time, pH and initial concentration of solutions of uranium were defined by using design of experiments. From the tests carried out it was observed that the biomasses with a higher surface area and smaller pore volume resulted in higher removal efficiency values, with an ascending order of these parameters: banana peels <coffee grounds <seed moringa. Among the studied biosorvents, moringa seeds showed the highest values of removal efficiency followed by the coffee waste and banana peel. Based on tests using uranium solutions of 100 mg L-1, the removal efficiency of moringa seeds and banana peel were 0,7429 and 0,2483, respectively; assuming concentration of 25 mg L-1 the coffee wastes has shown efficiency of removal of 0,9358. In effluent samples with uranium concentrations in the order of 5 mg L-1, the moringa seeds were presented as the biosorbent with better removal efficiency (~ 0.8) when compared to banana peels (~ 0.5) and coffee waste (~ 0.7).