Submitted by Rosa Assis (rosa_assis@yahoo.com.br) on 2017-04-07T15:15:48Z No. of bitstreams: 2 Miguel Sanchez Jr.pdf: 3051617 bytes, checksum: 282a5fcb8837ca27aa015862ce70f3fb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2017-04-20T14:39:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Miguel Sanchez Jr.pdf: 3051617 bytes, checksum: 282a5fcb8837ca27aa015862ce70f3fb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-20T14:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Miguel Sanchez Jr.pdf: 3051617 bytes, checksum: 282a5fcb8837ca27aa015862ce70f3fb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-08-26 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / The furniture industry in Brazil consists of approximately 17,000 companies of which 96% are micro or small enterprises with up to 99 employees. The main raw material is natural wood or processed obtained in several Brazilian states, usually native or planted forests. Of the total country area 62% (520 million hectares) are covered by natural forests, representing a stock of 62,607 billion tons of carbon. The wooden remains of the furniture industry are not always disposed properly breaking losses to the environment. This work had as main objective the search for obtaining graphene oxide and cellulose nanocrystals from a type of wood commonly used in furniture industry. The objective was to find a process that would provide the woods discarded higher added value. Of the more than 20 species of wood used in the furniture industry this research chose Eucalyptus Grandis species for obtaining graphene oxide and cellulose nanocrystals by this high concentration of cellulose in its constitution. This research aims to thereby limit the wood disposal in the environment by the possible recovery of waste of said industry. Initially we analyzed a sample of Eucalyptus Grandis by Differential Thermal Analysis to assess the changes in physical properties may suffer due to the temperature rise. The results coincided with those reported in the literature. Others Eucalyptus Grandis samples were obtained in two processes, calcination in a muffle furnace with controlled temperature and atmosphere and by acid hydrolysis. The samples resulting from both processes were analyzed in Diffractometer X-ray, Raman Spectroscopy and Scanning Electron Microscope, all belonging to the Mackenzie Presbyterian University. The sample obtained by calcination in the muffle oven does not indicate the presence of graphene oxide which permits quantification and qualitative evaluation. The samples treated by acid hydrolysis resulted in obtaining cellulose nanocrystals with a good degree of crystallization, around 80%, according to current literature. / A indústria moveleira no Brasil é composta de aproximadamente 17.000 empresas das quais 96% são micro ou pequenas empresas, com até 99 empregados. O principal insumo é a madeira natural ou processada obtida em vários Estados Brasileiros, em geral de florestas nativas ou plantadas. Da área total do território nacional 62% (520 milhões de ha) são cobertos por florestas naturais, o que representa um estoque de 62.607 bilhões de toneladas de carbono. As sobras de madeira da indústria moveleira nem sempre são descartadas de forma adequada infringindo perdas ao meio ambiente. Este trabalho teve como principal objetivo a pesquisa de obtenção de óxido de grafeno e nanocristais de celulose a partir de um tipo de madeira utilizada comumente na indústria moveleira. Objetivou-se encontrar um processo que conferisse às madeiras descartadas maior valor agregado. Das mais de 20 espécies de madeira utilizadas na indústria moveleira a presente pesquisa escolheu a espécie Eucalipto Grandis para obtenção do óxido de grafeno e nanocristais de celulose por esta espécie apresentar alta concentração de celulose em sua constituição. A presente pesquisa pretende com isso limitar o descarte de madeira no meio ambiente pela possível valorização dos resíduos da citada indústria. Inicialmente analisamos uma amostra de Eucalipto Grandis por Análise Térmica Diferencial de forma a avaliar as alterações das propriedades físicas que pode sofrer em função da elevação de temperatura. Os resultados coincidiram com os apresentados na literatura. Outras amostras de Eucalipto Grandis foram obtidas em dois processos distintos, por calcinação em forno mufla, com temperatura e atmosfera controlada e por hidrólise ácida. Os corpos de provas resultantes dos dois processos foram analisados por Difratometria de raios X, Espectroscopia Raman e Microscópio Eletrônico de Varredura, todos pertencentes a Universidade Presbiteriana Mackenzie. As amostras obtidas por calcinação em forno mufla não indicaram a presença suficiente de óxido de grafeno que permitisse sua quantificação e avaliação qualitativa. As amostras tratadas por hidrólise ácida resultaram na obtenção de nanocristais de celulose com bom grau de cristalização, ao redor de 80%, de acordo com a literatura atual.

Modificações químicas foram aplicadas às fibras celulósicas e ao amido com o objetivo de obter produtos com uma camada termoplástica externa, preservando a parte interna desses substratos (não modificada). O produto final deveria se comportar como um material compósito onde a parte interna não modificada é o agente de reforço e a camada termoplástica a matriz. As modificações foram realizadas através da inserção de pequenas cadeias de óxido propileno a cadeia carbônica do polissacarídeo (celulose e amido). As cadeias de poli(oxido propileno) enxertadas proporcionará uma camada termoplástica em torno da porção de polissacarídeo não modificada. A obtenção destes materiais pode dispensar as etapas de mistura e permitir o processamento térmico sem a necessidade de utilização de um segundo componente (matriz), uma vez que a própria capa polimérica desempenharia este papel. A construção da capa polimérica envolvente foi conduzida através da reação da celulose ou amido pré-ativados com o óxido de propileno. A etapa de ativação foi realizada com o tratamento dos substratos com KOH ou DABCO e a reação de enxertia foi realizada em sistema heterogêneo. Os materiais obtidos utilizando esses tratamentos foram caracterizados por diferentes técnicas (FTIR, Raios-X, MEV, TG, DSC, Ângulo de contato e ensaios de Resistência à Tração). Os resultados obtidos demonstraram que é possível de produzir materiais com características termoplásticas reforçadas através da reação em uma única etapa, sem a necessidade de laboriosos procedimentos sintéticos. / Chemical modifications were applied to cellulosic materials and starch with the objective to obtain products with an external thermoplastic layer while preserving the inner part of these substrates. The final products should behave as composite materials where the unmodified inner part is the reinforcement agent and the thermoplastic layer the matrix. The modifications were performed by grafting polypropylene oxide short chains to the polysaccharide backbone (cellulose and starch). The grafted polypropylene oxide chains will render a thermoplastic layer around the unmodified polysaccharide portions. The attainment of these materials can excuse the stages of mixture and allow the thermal processing without the necessity of use the second component (matriz), a time that the proper polymeric layer would play this role. The construction of the involving polymeric layer was conducted by reacting pre-activated cellulose (or starch) and propylene oxide (PO). The activation step was performed with KOH (or DABCO) treatment and the grafting reaction was carried through in heterogeneous system. The materials obtained following these treatments were characterized by different techniques (FTIR, X-Ray, MEV, TG, DSC, Contact Angle and Mechanical Analyses). The results had demonstrated that it is possible to produce materials with strengthened thermoplastic characteristics through the reaction in an only stage, without the necessity of laborious synthetic procedures.

Os teredinídeos são bivalves perfuradores de madeira. Esses animais desenvolveram a capacidade de utilizar a madeira como fonte de nutrientes, mantendo a capacidade de alimentar-se de material em suspensão. A importância relativa da madeira na alimentação em relação aos hábitos suspensívoros, o local onde a digestão de celulose ocorre, e a origem da celulose envolvida no processo (endógena ou exógena), permanecem desconhecidos. O objetivo do trabalho, portanto, é investigar o processo digestivo nesses animais. Nausitora fusticula (Jeffreys, 1860) foi escolhida por ser uma espécie cuja anatomia é bem descrita e por ocorrer em grande abundância no litoral de São Paulo. Os troncos contendo os animais foram coletados no manguezal da Praia Dura, Ubatuba-SP. Testes enzimáticos foram realizados em diferentes órgãos do trato digestivo (glândula digestiva especializada e normal, apêndice armazenador de madeira, intestino, canal anal) e brânquias; sobre amido, laminarina, liquenana, carboximetilcelulose (CMC), celulose microcristalina (Avicel®), maltose e β-glicosidase. A digestão de carboidratos ocorre em todos os órgãos analisados, exceto para celulose microcristalina (Avicel®). As maiores atividades foram encontradas no divertículo digestivo especializado e no apêndice. A presença de atividade enzimática nos ctenídeos aponta para a importância das bactérias da glândula de Deshayes. A digestão de carboximetilcelulose (CMC) ocorre em menor proporção que de outros carboidratos. A madeira é de importância significativa devido a digestão de hemiceluloses. Porém não foi possível determinar se a madeira é mais ou menos importante do que o material filtrado, nem precisamente a origem das enzimas que atuam nestes animais. / Teredinids are wood boring bivalves. They evolved to use wood as a source of nutrient, besides keeping the suspension-feeding habit. The role of wood and plankton in the diet of these animals, the structures in which digestion takes place and the origin of the cellulase (endogenous or exogenous) remain uncertain. Nausitora fusticula (Jeffreys, 1860) was chosen because the funcional anatomy of this species is well described and it’s common inhabitant of the mangroves of São Paulo state. The logs containg N. Fusticula were collected in the mangrove of Praia Dura, Ubatuba, São Paulo Enzymatic activities over starch, carboximetilcellulase (CMC), microcristalinecelulose (Avicel®), lichenan, laminarin, maltose and β-glucosid in different organs of the digestive tract and ctenidia of this species were analyzed. The digestion of were detected in the organs analyzed, mainly on the appendix and the SDD, except for microcristaline cellulose (Avicel®). The enzymatic activities occur mainly in the appendix and the specialized digestive diverticule (SDD). The presence of enzymatic atctivity in the ctenidia suggests the importance of the glands of Deshayes in the digestive process. The digestion of CMC is less significant than of the other carbohydrates. The results suggest that wood plays a significant role in the nutrition of this species, mainly due to digestion of hemicelulloses. Still, it is not possible to know if the wood is more important than the plankton in the diet, or to precisely identify the origin of the cellulase.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos de celulases comerciais na superfície de fibras celulósicas branqueadas de eucalipto, bem como o impacto destes efeitos durante o refino. Após tratamento enzimático realizado em laboratório sob condições controladas, as polpas de fibra seca foram submetidas a refino em moinho PFI em vários níveis de energia e os resultados foram avaliados por meio dos ensaios físico-mecânicos realizados em folhas manuais formadas em laboratório e ensaios de morfologia de fibra, que tinham como objetivo evidenciar alguns efeitos provocados pelas enzimas utilizadas como auxiliar de refino. As análises dos dados obtidos mostraram que para a fibra seca tratada com produto denominado Maxymize 2530, foi possível obter valores 31% maiores de resistência à tração e 21% maiores de resistência interna (Scott Bond), valores estes sem refino mecânico. Estes valores foram similares aos encontrados para a fibra nunca seca, o que mostrou que a enzima pôde compensar o efeito \"Hornification\" causado pelo processo de secagem da fibra. Para a fibra seca pré-tratada com celulase e refinada em moinho PFI, foi possível obter um valor de Scott Bond de 100 lb.ft/in² com um consumo específico de energia 36% menor quando comparado com a fibra seca refinada em moinho PFI sem pré-tratamento enzimático. O mesmo aconteceu para os valores de resistência a tração, onde se obteve um valor de 70 kNm/kg com consumo específico de energia 57% menor. O planejamento experimental realizado contribuiu para a otimização de dosagem e variáveis do pré-tratamento enzimático, e com isso tornou possível a viabilização financeira da aplicação de celulases como auxiliar de refino. Todos os resultados foram ilustrados por imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), que evidenciou o aumento do nível de fibrilação externa das fibras tratadas com enzimas. / This study aimed to evaluate the effects of commercial cellulases on the surface of bleached eucalyptus fibers, as well as the impact of these effects during refining. After enzymatic treatment performed in the laboratory under controlled conditions, the dried pulps were subjected to refining in PFI mill at various energy levels and the results were evaluated by physical-mechanical tests performed on handsheets formed in laboratory and morphology fiber tests, which were intended to show some effects caused by the enzymes used as an aid to refining. The data analysis showed that for the dry fiber treated with compound Maxymize 2530, it was possible to obtain values 31% higher tensile strength and 21% higher Scott Bond test, these values without mechanical refining. These values are similar to those found for the never dried fiber, which showed that the enzyme could compensate the \"Hornification\" caused by the drying process of the fiber. To the dried fiber pre-treated with cellulase and refined in a PFI mill, it was possible to obtain a value of Scott Bond 100 lb.ft /in² with a specific energy consumption was 36% lower when compared to the dried fiber refined in a PFI mill without pre -enzymatic treatment. The same happened to the values of tensile strength, which presented a value of 70 kNm/kg with a specific energy consumption with 57% lower. The experimental design carried out contributed to the optimization of dosage and variables of enzymatic pre-treatment, and thereby made possible the financial feasibility of the application of cellulases as an aid to refining. All results are illustrated by images of scanning electron microscopy (SEM), which showed an increase in the level of external fibrillation of fibers treated with enzymes.

As fibras de coprodutos da produção de sucos, néctar e refrescos possuem propriedade funcional, envolvidas no metabolismo fermentativo da microbiota intestinal, com benefícios potenciais á saúde dos cães. O emprego de coprodutos alimentícios humano no desenvolvimento de petfood apresentam vantagens de sustentabilidade ambiental e econômica. O estudo objetivou avaliar os efeitos de dietas extrusadas com inclusão fixa de 3,5% de celulose (CEL), farelo de arroz desengordurado (FAR), polpa cítrica (PCT) e polpa de maçã (PMA) como fontes de fibras dietéticas solúveis e insolúveis nos coeficientes de digestibilidade aparente dos nutrientes (CDA), respostas glicêmicas e insulinêmicas pós- prandiais e produtos de fermentação nas fezes. O experimento foi realizado com oito cães adultos hígidos, peso médio de 15,0&#177;5,0kg e idade média de 5,0&#177;2,0 anos, distribuídos em delineamento em dois quadrados latino 4x4. Após 7 dias de adaptação dos animais, realizou-se coleta de fezes nos dias 5&ordm;-10&ordm; para determinar CDA das dietas, entre 12&ordm; ao 15&ordm; dia mensurados pH, produção de ácido lático, AGCC, AGCR e aminas biogênicas (AB) das fezes, seguidos pelas coletas de sangue para determinação das respostas glicêmicas e insulinêmicas pós-prandiais nos 16&ordm; e 17&ordm; dias. Não houve efeito dos tratamentos (p>0,05) no CDA da matéria orgânica (MO) e matéria mineral (MM), entretanto, houve efeito (p<0,05) nos CDAs da proteína bruta (PB), extrato etéreo em hidrólise ácida (EEHA), fibra bruta (FB) e extrativos não nitrogenados (ENN). O tratamento CEL apresentou maior CDA da PB e menor CDA da FB. O CDA dos ENN não apresentou diferença entre PMA e CEL. Em relação às características fecais, observou-se maior MS no tratamento CEL. Os tratamentos PCT e PMA resultaram em pH das fezes inferior aos tratamentos CEL e FAR e sem diferenças entre si. O tratamento PMA resultou em maior escore fecal e menor produção de fezes por cão/dia na MS, contrário ao tratamento PCT, que resultou em maior produção de fezes cão/dia, na MO e MS. Não foi observado efeito dos tratamentos (p>0,05) nas concentrações fecais de lactato e AB. O tratamento PCT resultou em maior produção de acetato, propionato e butirato que o tratamento CEL (p<0,05), enquanto que os tratamentos PCT e PMA resultaram em produção de AGCR mais elevados que FAR (p<0,05). Não houve efeito das fontes de fibras estudadas nas respostas glicêmicas e insulinêmicas pós- prandiais (p<0,05). / The coproducts of fiber production of juice, nectar and soft drinks have functional property, involved in fermentative metabolism of intestinal microbiota, with potential benefits to health of dogs. The use of co-products of human food industry in the development of petfood has advantages of environmental and economic sustainability. The study aimed to evaluate the effects of extruded diets with fixed inclusion of 3.5% cellulose (CEL), defatted rice bran (FAR), citrus pulp (PCT) and apple pulp (PMA) as sources of soluble and insoluble dietary fibers on dog total tract apparent digestibility coefficient of nutrients (ADC), glycemic and insulin postprandial responses, and fermentation products in the stool. The experiment was carried out on eight healthy adult dogs of mean weight of 15.0 &#177; 5,0kg and a mean age of 5,0 &#177; 2,0 years allotted to a 4 x 4 Latin square two. After 7 days of adjustment of the animals to the diets, there was feces collection in the days 5th-10th to determine CDA diets, between 12th to 15th measured pH, lactic acid production, AGCC, AGCR and biogenic amines (BA) of the stool, followed by blood samples for determination of glucose and insulin responses postprandial in 16 and 17 days. There was no effect of the treatments (p> 0.05) in the ADC of organic matter (OM) and mineral matter (MM), however, was no effect (p <0.05) in CDAs of dry matter (DM), crude protein (CP), ether extract acid hydrolysis (EEHA), crude fiber (CF) and nitrogen free extract (NFE). The CEL treatment obtained higher ADC of CP and lower ADC of FB. The ACD of NFE no difference between PMA and CEL. For fecal characteristics, there was a higher DM in CEL treatment. PCT treatments and PMA resulted in fecal pH lower than the CEL and FAR treatments and without differences. The PMA treatment resulted in greater fecal score and lower production of faeces per dog / day in DM, contrary to the PCT treatment, which resulted in increased production of dog feces / day in MO and DM. There was no effect of the treatments (p> 0.05) in fecal concentrations of lactate and AB. The PCT treatment resulted in increased production of acetate, propionate and butyrate that CEL treatment (p <0.05), while the PCT and PMA treatments resulted in higher production AGCR that FAR (p <0.05). There was no effect (p <0.05) of sources of fiber studied for glycemic and insulin curves, area under the curve (AUC) of glucose and insulin, increasing blood glucose and insulin.

O presente estudo analisa o processo de inserção do circuito espacial produtivo de celulose na região de Eunápolis, extremo sul da Bahia, através da implantação da empresa Veracel Celulose. Resultado de uma joint-venture entre as empresas Aracruz Celulose e a escandinava Stora Enso, o novo empreendimento conta com uma das maiores plantas industriais do circuito, além de uma área florestal própria, com cerca de cem mil hectares reflorestados, espalhados por dez municípios da região. O trabalho conclui que o recrudescimento da concentração fundiária, implicado pela massiva compra de terras pela empresa, e o grande contingente populacional de migrantes atraídos para Eunápolis com a sua instalação, não são compensados pelos empregos e tributos gerados pela Veracel, trazendo poucas vantagens para quem vivencia a região e o lugar. O discurso do desenvolvimento regional, como conclui a pesquisa, ainda não considera as desigualdades anteriormente impressas no território, ao contrário, só as tem aprofundado. / The present study analyses the insertion of the spatial productive circuit of cellulose in Eunápolis, situated in the extreme south of Bahia state, with the installation of the Veracel Celulose enterprise. Result of a joint venture between Aracruz Celulose and the Scandinavian company Stora Enso, Veracel Celulose is one of the largest industrial plants of the world circuit of cellulose. Its forest area, of approximately a hundred thousand reforested hectares, spreads over ten municipalities of the region. The research shows that land concentration increase, caused by the intensive land purchasing carried out by the company, and the large contingent of migrants attracted to Eunápolis because of its installation, are not compensated by jobs offered and tributes paid by Veracel. So, this large cellulose venture brought little social and economic gains for people living in the region. As a conclusion, we can say that regional development speech still do not consider the inequalities previously imprinted in the territory, on the contrary, it have only deepened them.

A necessidade de produção de papel por processo ambientalmente corretos é um grande desafio. A polpa celulósica branqueada gera um dos efluentes mais problemáticos e estudados atualmente. O tipo de efluente na planta de branqueamento é mais importante que a quantidade gerada. O efeito da DBO no corpo receptor desse resíduo não é o principal problema, o problema está na geração dos compostos organoclorados, que estão dissolvidos nesse efluente. Muitas substâncias desse grupo são tóxicas e também podem ter efeitos carcinogênicos e mutagênicos. O estudo desse tipo de efluente em sistemas de tratamento biológico é de extrema importância e é tema de diversos trabalhos científicos. Entretanto, há algumas dificuldades relacionadas com a viabilidade de composição, a obtenção, o manuseio e o armazenamento de amostras desse tipo de efluente em laboratórios de pesquisa. O objetivo desse trabalho foi, portanto, obter um efluente sintético em escala laboratorial, sob condições controladas, que pudesse simular o comportamento de um efluente gerado em uma planta de branqueamento, quando em um sistema de tratamento biológico. Para isso, partiu-se de uma amostra de polpa celulósica não-branqueada e realizou-se a etapa de branqueamento no laboratório sob condições semelhantes às industriais, obtendo-se assim, o efluente desejado, que foi chamado de Efluente Sintético. A comparação foi realizada através da caracterização físico-química deste efluente e de um efluente de uma planta industrial de branqueamento, chamado de Efluente Industrial. Reatores anaeróbios operando em batelada foram utilizados para avaliação do comportamento destes influentes de tratamento biológico. Observou-se que o comportamentos de ambos os efluentes pôde ser considerado semelhante. A avaliação foi feita através do acompanhamento da produção de gás metano e eficiências de remoção de DQO e AOX. / The necessity of producing paper by environmental friendly processes is a big challenge; bleached cellulose pulp produces one of the most problematic and studied kind of effluent nowadays. The kind of effluent produced in the bleaching mill is more important than the quantity of this effluent. The effect of the BOD of this effluent in the receiving water is not the main problem, the problem is on the generation of organochlorines compounds that are dissolved in this effluent. A lot of substances of this group are toxic and can show carcinogenic and mutagenic effects. The study of effluent in biologic systems of treatment is extremely important and is theme of a variety of scientific works. However, there are some difficulties related to the variability of composition, the obtainment, the handling and the storage of samples of this kind of effluent in a research laboratory. Therefore, the purpose of this work was to obtain a synthetic effluent in a laboratory scale, under controlled conditions, that could simulate the behavior of an effluent produced in a bleaching mill, when in a biological system of treatment. For this, it was used a sample of a unbleached cellulose pulp and it was done the stage of bleaching in the laboratory under similar conditions to the mill\'s, obtaining in this way the desired effluent, that was called Synthetic Effluent. It was done a comparison between this effluent and a bleaching mill effluent, that was called Industrial Effluent, by a physical and chemical characterization. It was used anaerobic batch reactors to make a evaluation of the behavior of these effluents in a biological system of treatment. It was observed that the behavior of both effluents can be considered similar. The evaluation was done by the observation of methane gas production and by the efficiencies of COD and AOX removal.

Orientador: Waldir Antonio Bizzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T19:52:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PenaVergara_Gabriel_M.pdf: 29564526 bytes, checksum: 962ccd0209623fcde24ef1ada267610d (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A indústria de papel e celulose é a principal consumidora de biomassa como combustível e como matéria-prima, gerando resíduos de biomassa, os quais representam uma grande quantidade de energia disponível. A produção de papel e celulose necessita de grandes quantidades de energia tanto mecânica quanto térmica, a qual usualmente é produzida através da queima de biomassa. Além dos resíduos gerados na própria indústria, a cadeia de produção de papel e celulose envolve uma importante atividade florestal, da qual é aproveitada a madeira e geralmente deixando no campo resíduos de biomassa, os quais representam entre 15 e 25% da massa seca da árvore. Este trabalho de pesquisa enfoca-se na caracterização como combustível dos resíduos sólidos gerados no campo (folhas, cascas, galhos e pontas) e na produção de papel e celulose (finos, cascas, cavacos e lodo orgânico). Também é estimado o potencial de geração de energia elétrica pela combustão dos resíduos de biomassa através do ciclo Rankine. A caracterização baseia-se em uma serie de análises pelos quais é estudada a degradação térmica (análises térmicas - TGA e DSC), e determinada a composição elementar, imediata e estrutural, poder calorífico e massa específica. São caracterizadas também as cinzas determinando sua composição elementar. O material empregado é proveniente do gênero eucalipto espécie Urograndis. As biomassas estudadas apresentam-se propriadas para ser empregadas como combustível em fornalhas industriais. Os resíduos florestais e os rejeitos de madeira da fábrica têm algumas desvantagens em relação a outras biomassas como a madeira. Estas desvantagens são o teor de cinzas, principalmente nas folhas e casca (entre 3 e 5% b.s.), a elevada umidade (acima de 50% b.u.) e sua difícil manipulação. Porém, essas biomassas melhoram suas propriedades com o passar do tempo deste material no campo, diminuindo sua umidade e reduzindo o teor de cinzas, cloro e potássio. A combustão do lodo pode ser energeticamente deficiente devido ao seu elevado teor de umidade e baixo poder calorífico. O potencial de geração de energia elétrica é elevado, desde que a produtividade dos resíduos é grande e seu poder calorífico similar à madeira original. Conclui-se que sem considerar as questões de logística, os resíduos de biomassas em questão têm grande potencial energético ainda não aproveitado / Abstract: The pulp and paper industry is the major consumer of biomass fuels and feedstock, as a result it generates biomass waste, which represents a great amount of heat energy available. The production of pulp and paper requires large quantities of mechanical and heat energy. This energy is usually supplied by burning biomass in boilers, generating steam that is used as heat source and to generate electricity. Besides the waste generated in the industry, the paper and pulp production chain involves an important forestry activity, in which generally the wood is taken and the biomass residues are leaved at the forest. That represents between 15 and 25% of the tree dry mass. This research focuses on the solid residues generated at the forest (bark, branches, tips and leaves) as well as in the production of pulp and paper (fines, bark, organic sludge and chips), characterizing them as fuel. The objective is also estimate the electric potential of the combustion of biomass residues through the steam Rankine cycle. The characterization is based on a range of analysis, studding the thermal degradation (thermal analysis - TG and DSC), and determining the elemental and immediate composition, heating value, density and chemical structure. Also, the ash elemental composition is established. The material used is taken from the Eucalyptus genus Urograndis species. The studied biomass is suitable to be used as fuel in industrial furnaces. The forestry residues and factory wood rejects have some disadvantages regarding to others biomass like wood. The main disadvantages are the ash content, especially in the leaves and bark (between 3 and 5\% d.b.), high moisture (above 50% w.b.) and its handling difficult. However, the chemistry properties of the biomass improve as it remains at the forest for a period of time, decreasing its moisture and reducing the ash, chlorine and potassium contents. The organic sludge combustion could be energy deficient due to its high moisture and its low heating value. The electric potential is high, since the productivity of waste is large and its heating value is similar to the original wood. We conclude that without considering the logistics issues, the biomass waste has great energy potential, generally untapped / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Florencia Cecilia Menegalli, Franciele Maria Pelissari Molina / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-25T00:00:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tibolla_Heloisa_M.pdf: 30429584 bytes, checksum: 643238deef75b3825c3b74575e11f722 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A presente dissertação objetivou estudar o potencial da técnica de hidrólise enzimática na produção de nanofibras de celulose (NFCs) a partir da casca de bananas verdes da variedade "Terra" (Musa paradisiaca). Na primeira etapa do trabalho, o farelo da casca da banana foi caracterizado com base em suas propriedades físico-químicas, funcional e estrutural. Na segunda etapa, testou-se combinações de tratamentos (químico, hidrólise enzimática e tratamento mecânico) para isolar nanofibras de celulose. Na terceira etapa do trabalho avaliou-se a influência das condições de processo (pH, temperatura, concentração de enzima e concentração de substrato) na hidrólise enzimática com xilanase. Os experimentos foram realizados empregando-se um planejamento fatorial fracionado 24-1 com três pontos centrais. As NFCs foram caracterizadas quanto ao diâmetro, distribuição do comprimento, potencial zeta, grupos funcionais por FTIR, cristalinidade por difração de raios-X (DRX), concentração de NFCs produzidas e característica morfológica por microscopia eletrônica de transmissão (MET). A quarta e última etapa, foi realizada com o intuito de estudar a adição de mais uma hidrólise enzimática, usando o complexo celulolítico, na produção de NFCs. O farelo apresentou uma estrutura irregular, com teor de celulose de 7,5% e índice de cristalinidade de 15%. A presença de componentes amorfos (hemicelulose e lignina) foi constatada no farelo através da análise de grupos funcionais. Como resultados da segunda etapa, foram obtidas partículas de celulose em dimensões micro e nanométricas, evidenciando que o tratamento com potencial para produzir NFCs foi o branqueamento do farelo com KOH 5%, hidrólise enzimática com xilanase e celulase e após, desintegração das fibrilas com homogeneização mecânica, obtendo-se partículas com diâmetro médio de 14,9 nm. Na terceira etapa da pesquisa, as imagens da microscopia confirmaram que o tratamento com a enzima xilanase foi eficaz no isolamento de fibras de celulose na escala nanométrica. O diâmetro médio apresentado pelas mesmas foi de 8,8 nm. Em água neutra, as suspensões de nanofibras apresentaram potencial zeta alto e negativo, na faixa de -22,8 e -29,5, o que minimiza as interações que levam à formação de agregados de nanofibras, colaborando para a formação de uma suspensão coloidal mais estável. O índice de cristalinidade do farelo foi de 15,0% e das nanofibras variou entre 48,5 e 61,0%, demonstrando que o tratamento utilizado promoveu a remoção das frações amorfas. Os resultados obtidos a partir do planejamento fatorial mostrou que a enzima xilanase opera sobre o isolamento do NFCS em uma ampla faixa de condições do processo, dentro do intervalo de estudo. Os resultados encontrados na quarta etapa demonstraram que as cadeias de celulose das nanofibras foram reduzidas à monômeros de açúcares, principalmente glicose, visto que o complexo celulolítico atua de forma sinérgica na degradação total da celulose. O farelo da casca de banana é um resíduo agroindustrial com potencial uso para produção de nanopartículas. A hidrólise enzimática com xilanase mostrou-se ser uma técnica promissora na produção de nanofibras de celulose com alto desempenho como material de reforço em compósitos, sendo desnecessária a realização de um tratamento com a enzima celulase / Abstract: This dissertation aimed to study the potential use of the technique of enzymatic hydrolysis in the production of cellulose nanofibers (CNFs) from peel unripe bananas of the variety "Terra" (Musa paradisiaca). In the first stage of the work, the bran of the peel banana was characterized on the basis of their physicochemical, structural and functional properties. In the second stage, to isolate cellulose nanofibers, we tested combination of treatments (chemical, enzymatic hydrolysis and mechanical treatment). In the third stage of the study was evaluate the influence of process conditions (pH, temperature, enzyme concentration and substrate concentration) on enzymatic hydrolysis with xylanase. The experiments were performed employing a fractional factorial design 24-1 with three center points. The NFCS were characterized by diameter, length distribution, zeta potential, functional groups by FTIR, crystallinity by X-rays diffraction (XRD) and morphology features by transmission electron microscopy (TEM). The fourth and final stage was performed in order to study the efficiency of further enzymatic hydrolysis using cellulolytic complex to produce NFCS. The bran presented an irregular structure, with amount of cellulose of 7.5% and the crystallinity index of 15%. The presence of amorphous components (hemicellulose and lignin) was noted in the bran by functional groups analysis. As a result of the second stage, cellulose particles in micro and nanometric dimensions were obtained, indicating that the treatment with the potential to produce NFCS was bleaching bran with KOH 5%, enzymatic hydrolysis with cellulase and xylanase and after mechanical homogenization for disintegration of the fibrils, yielding particles with an average diameter of 14.9 nm. In the third step of research, the images of the microscope confirmed that the treatment with enzyme xylanase was effective in the isolation of cellulose fibers in the nanoscale. The average diameter presented by the same was 8.8 nm. In neutral water, suspensions of nanofibers showed high and negative zeta potential in the range of -22.8 and -29.5, which minimizes the interactions that lead to the formation of aggregates of nanofibers, contributing to the formation of a colloidal suspension more stable. The crystallinity index of the bran was 15.0% and the nanofibers was between 48.5 and 61.0%, demonstrating that the treatment promoted the removal of the amorphous fractions. Results obtained from the factorial design showed that xylanase enzyme operates on the isolation of the NFCS in a wide range of process conditions, within the evaluated range. The results found in the fourth step showed that the cellulose chains of the nanofibers were reduced to monomers sugars, especially glucose, since the cellulolytic complex acts synergistically in overall degradation of cellulose. The bran banana peel is an agricultural waste with potential use for production of nanoparticles. The enzymatic hydrolysis with xylanase was shown to be a promising technique for producing cellulose nanofibers with high performance as reinforcing material in composites, due to its ability to make it unnecessarily performing a treatment with cellulase enzyme, which was detrimental to the formation of NFCS / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestra em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Maria Aparecida Silva, Mariana Altenhofen da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T02:47:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Butzke_AlandeSiqueira_M.pdf: 3517066 bytes, checksum: 98ea507901df168f0fbaa1708f00b19a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A utilização de biomassa para a produção de etanol de segunda geração é de grande importância para o setor energético mundial, no entanto o uso do bagaço de cana excedente nas usinas sucro-alcooleiras depende de um pré-tratamento para criar condições necessárias para a hidrólise enzimática. O objetivo deste trabalho foi avaliar a composição estrutural das frações de bagaço e a influência da umidade, temperatura e pressão na conversão em açúcares antes e após o pré-tratamento com CO2 supercrítico. Os experimentos de caracterização e hidrólise enzimática das frações de bagaço foram desenhados por um planejamento experimental fatorial completo 23 com triplicata no ponto central. A remoção de hemicelulose no pré-tratamento aumentou consideravelmente o teor de celulose nas frações de fibra (retida na peneira 48 mesh da série Tyler) e de medula. Verificou-se para condição de 60ºC e 250 bar, um aumento máximo de aproximadamente 50 % (umidade de 0 % em base seca) e de 30 % (umidade de 100 % em base seca) no teor de celulose nas frações de fibra e medula, respectivamente. O melhor resultado da conversão em glicose da fração de fibra (7,7 g/L) foi para um teor de umidade igual a 0 % (base seca) em 24 horas de hidrólise enzimática, para a condição de 40ºC e 100 bar no pré-tratamento, com aumento de 16 % em relação à fração fibra sem pré-tratamento no mesmo tempo. O melhor resultado da conversão em glicose da fração de medula (8,2 g/L), foi para um teor de umidade igual a 100 % (base seca), para 60ºC e 100 bar, em 48 horas de hidrólise enzimática com um aumento de 16 % em relação à fração de medula sem pré-tratamento no mesmo tempo. Análises de difratometria de raios X mostraram alterações na cristalinidade da celulose para ambas as frações e a determinação da área superficial mostrou um aumento na quantidade de poros após o pré-tratamento. Verificou-se também a ausência do composto inibidor hidroximetilfurfural (HMF) nas frações de fibra e medula / Abstract: The use of biomass for second generation ethanol production is very important to the global energy sector, however, the use of sugarcane bagasse surplus in the sugar and alcohol plants depends on a pretreatment to create necessary conditions for enzymatic hydrolysis. The aim of this study was to evaluate the structural composition of bagasse fractions and moisture, temperature and pressure influence in sugars conversion before and after pretreatment with supercritical CO2. The physical characterization and enzymatic hydrolysis experiments of bagasse fractions were designed by a 23 full factorial design with three replications at the center point. The removal of hemicellulose by the pretreatment increased the cellulose content of fiber (retained in the sieve of 48 mesh Tyler series) and pith fractions. It was found that for 60°C and 250 bar, a increase of approximately 50 % (0 % moisture on a dry basis) and 30 % (moisture of 100 % on dry basis) in cellulose content for fiber and pith fractions, respectively. The best result of glucose conversion for fiber fraction (7,7 g/L) was for moisture content equal to 0 % (dry basis) after 24 hours of enzymatic hydrolysis, for 40°C and 100 bar, with an increase of 16 % compared to the fiber fraction without pretreatment for the same period. The best result of glucose conversion for pith fraction (8.2 g/L) was for moisture content of 100 % (dry basis) after 48 hours of enzymatic hydrolysis, for 60°C and 100 bar, with an increase of 16 % compared to the pith fraction without pretreatment at the same interval. X-ray diffraction analysis exhibited crystallinity changes of cellulose for both fractions and surface area revealed an increase in the pores number after pretreatment. It was also presented the absence of inhibitor compound hydroxymethylfurfural (HMF) for fiber and pith fractions / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química