Made available in DSpace on 2015-03-26T14:01:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 759588 bytes, checksum: e2b7b4ee20b80410e8d3b44a217a4b82 (MD5) Previous issue date: 2013-12-13 / The demand for the dissolving pulp production has increased in the last decade and many pulp mills are adjusting their operations to produce it. One important parameter which differentiates the dissolving pulp from paper pulp is its high content of alpha cellulose and low levels of hemicelluloses, lignin and ash. Moreover, dissolving pulp is also characterized by low polydispersity, high brightness and reactivity to chemical reagents specific. The amount and different types of hemicelluloses is the most significant chemical trait of such pulps and has an impact on processability and final product quality. Currently, techniques for the production of soluble pulp are: (1) prehydrolysis kraft, which consists of chips prehydrolysis with water or steam before of the kraft cooking, and (2) acid sulphite cooking. In both cases, hemicelluloses are solubilized and depolymerized, and it is possible to achieve high content of alpha cellulose, being the crystallinity also affected. Brazil has a huge potential for pulp paper production, being the fourth largest producer in the world; however, the production of dissolving pulp is limited. The demand for dissolving pulp is growing and the knowledge regarding its production from eucalypt is scarce. This work aimed at optimzinge the oxygen delignification and bleaching steps for a prehydrolysis kraft dissolving pulp from Eucalyptus spp. using elemental chlorine free (ECF) and conventional sequences, to attain desirable market qualities. The main findings of this work were: (1) dissolving pulp bleaching (viscose grade) was feasible by using conventional and ECF sequences, reaching the quality required for this type of pulp, except for mineral content, (2) it is recommended the intensive oxygen delignification in order to have flexibility in controlling the kappa number and especially the pulp viscosity; (3) the dissolving pulp bleaching sequence is perfectly feasible using a ECF sequence with three stages, D(EP)D, which achieved 92% ISO of brightness; (4) using the ECF sequence with the four stage D(EP)DP, may be interesting due to the final peroxidation which deliver a lower viscosity (final pH 10), and low OX level of the bleached pulp; (5) the application of the conventional sequence D(EH)DP produced very satisfactory bleaching results, and good pulp quality (excellent viscosity control by controlling the final pH of the (EH) stage; (6) the use of a chelation stage at the end of the bleaching, in sequences such as D(EP)DPQ and D(EH)DPQ reduced the ash, iron and calcium pulp content, but this step is only recommended if the concentration of these minerals are out of the specification for the dissolving pulp; (7) it is not recommend the use of elemental chlorine in the first stage of bleaching sequences such as (DC)(EP)DP or (DC)(EH)DP; and (8) in the sequences D(EH)DP e D(EH)DPQ it is not recommend operating the D0 stage at pH < 1.7 due to the pulp quality fall under the limit. / A demanda na produção de polpa para dissolução ou polpa solúvel tem aumentado na última década e muitas fábricas de Celulose e Papel estão convertendo suas operações para produzir polpa para dissolução. Um dos fatores que diferencia a polpa para dissolução da polpa para fabricação de papéis é o seu alto teor de alfa celulose e baixos teores de hemiceluloses, lignina e cinzas. Além disso, polpa para dissolução apresenta baixa polidispersividade, elevada alvura e alta reatividade a reagentes químicos específicos. A quantidade e os diferentes tipos de hemiceluloses é a variação química mais significante e tem um impacto na processabilidade e qualidade do produto final. Atualmente as técnicas para produção de polpa solúvel são: (1) pré-hidrólise kraft, que consiste em pré-hidrólise dos cavacos com água ou vapor antes do cozimento kraft, e (2) cozimento sulfito ácido. Em ambos os casos, hemiceluloses são despolimerizadas e solubilizadas, e é possível alcançar alto teor de alfa-celulose, sendo a cristalinidade também afetada. O Brasil possui um papel de destaque no cenário mundial de produção de polpa celulósica, destacando-se como o quarto maior produtor deste produto, no entanto, a produção de polpa para dissolução é ainda reduzida. Tendo em vista a demanda de mercado para polpa solúvel e pouco conhecimento relativo à sua produção a partir da madeira de eucalipto é que foi realizado este trabalho. O objetivo foi aperfeiçoar a deslignificação com oxigênio e o branqueamento de uma polpa pré-hidrólise kraft de Eucalyptus spp. por meio de sequências isentas de cloro elementar (ECF) e convencionais, visando obter polpa solúvel com os padrões de qualidade desejados pelo mercado. Os principais resultados desse trabalho foram: (1) o branqueamento de polpa solúvel (grau viscose) foi viável com sequências ECF ou convencionais, atingindo-se os padrões de qualidade exigidos para esse tipo de polpa, exceto pelo conteúdo mineral; (2) recomenda-se a deslignificação intensiva com oxigênio a fim de se ter flexibilidade no controle do número kappa e, especialmente da viscosidade da polpa; (3) o branqueamento da polpa solúvel é perfeitamente viável pela sequência ECF de três estágios D(EP)D, com a qual se consegue alvuras de 92% ISO; (4) a aplicação da sequência ECF de quatro estágios D(EP)DP pode ser interessante já que a etapa final de peróxido permite abaixamento da viscosidade (pH final 10 e 11) e do nível de OX da polpa branqueada; (5) a aplicação da sequência convencional D(EH)DP produz resultados muito satisfatórios de branqueamento e de qualidade da polpa (ótimo controle de viscosidade pelo controle do pH final da etapa EH); (6) o uso de uma etapa quelante ao final do branqueamento, em sequências tais como D(EP)DPQ e D(EH)DPQ reduz significativamente os teores de cinzas, ferro e cálcio da polpa solúvel, porém essa etapa só é recomendada se o teor desses minerais estiverem acima dos limites desejáveis quando da operação industrial, já que ele não agrega qualquer outro valor; (7) não se recomenda o uso do cloro elementar no primeiro estágio de branqueamento em sequências tais como (DC)(EP)DP ou (DC)(EH)DP; e (8) nas sequências D(EH)DP e D(EH)DPQ não se recomenda operar o estágio D0 em pH < 1,7 por resultar polpa com viscosidade abaixo do limite mínimo.

Made available in DSpace on 2015-03-26T14:01:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 593051 bytes, checksum: d9d08cce8a3ba750b30b61926a005e98 (MD5) Previous issue date: 2014-07-31 / The objective of this work was to study the correlation between the percentage of survival and overall height of a basic forest inventory information eucalyptus plantation at six months of age between the years 2011-2013 with the results of other inventories in the same settlement. It was also evaluated possible effects of replanting and the first cultural tract and its relation to forest productivity. With the results it was possible to identify some correlations between forest inventories analyzed and mainly identify differences in growth characteristics of cultivars. Based on the results obtained it was concluded that the results of Qualitative Forest Inventory stratified by genetic materials demonstrated differences in the percentages of survival and height, where the genetic material MG 01 showed slight superiority over the other. In the analysis of correlations between the qualitative forest inventory of 6 months for the survival and overall height parameters in relation to the lifting of survival to 23° days and on the 50° day after planting it was found moderate correlations only for the survival parameter at 6 months about the outcome of survival on the 50° day after planting. In the correlation analysis between the qualitative forest inventory of 6 months with the number of days in which it was held the first cultural tract after planting and replanting were also not shown significant correlations. For the analysis of correlation between the qualitative forest inventory of 6 months with the qualitative forest inventory 12 months was possible to identify correlations between survival parameters and correlations between the total height parameters. This same correlation was found when compared with the qualitative forest inventory of 2 years. / O objetivo deste trabalho foi estudar a correlação existente entre os percentuais de sobrevivência e altura total de uma base de informações de inventário florestal de plantio de eucalipto aos seis meses de idade entre os anos de 2011 a 2013 com o resultado de outros inventários realizados no mesmo povoamento. Foi avaliado também possíveis efeitos do replantio e do primeiro trato cultural e sua relação com a produtividade florestal. Com os resultados encontrados foi possível identificar algumas correlações existentes entre os inventários florestais analisados e principalmente, identificar diferenças de características de crescimento entre materiais genéticos. Com base nos resultados obtidos foi possível concluir que os resultados do Inventário Florestal Qualitativo estratificado por materiais genéticos demonstraram diferenças nos percentuais de sobrevivência e altura, onde o material genético MG 01 demonstrou leve superioridade em relação aos demais. Na análise das correlações entre o inventário florestal qualitativo de 6 meses para os parâmetros sobrevivência e altura total em relação ao levantamento de sobrevivência ao 23° dias e no 50° dias após o plantio constatou-se correlações moderadas apenas para o parâmetro sobrevivência aos 6 meses em relação ao resultado de sobrevivência no 50° dia após o plantio. Na análise de correlação entre o inventário florestal qualitativo de 6 meses com relação ao número de dias em que foi realizado o primeiro trato cultural após o plantio, bem como o replantio também não foram evidenciados correlações expressivas. Para a análise de correlação entre o inventário florestal qualitativo de 6 meses com o inventário florestal qualitativo de 12 meses foi possível identificar correlações entre os parâmetros de sobrevivência e correlações entre os parâmetros de altura total. Esta mesma correlação foi encontrada quando comparado com o inventário florestal qualitativo de 2 anos.

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

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-10-18T20:27:51Z No. of bitstreams: 1 LucianiPaolaRochaCruz_TESE.pdf: 7850620 bytes, checksum: 76ac66a2a99a5841c825866204febb92 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-10-23T22:34:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LucianiPaolaRochaCruz_TESE.pdf: 7850620 bytes, checksum: 76ac66a2a99a5841c825866204febb92 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-23T22:34:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LucianiPaolaRochaCruz_TESE.pdf: 7850620 bytes, checksum: 76ac66a2a99a5841c825866204febb92 (MD5) Previous issue date: 2017-08-21 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Nanocristais de celulose s?o nanoestruturas derivados da celulose, que ? um recurso renov?vel e abundante na natureza. Por apresentarem uma combina??o de propriedades como alta resist?ncia mec?nica e m?dulo de elasticidade, superf?cie reativa e biodegradabilidade, esses materiais t?m recebido grande interesse para aplica??es que incluem desde refor?o em materiais polim?ricos, embalagens alimentares, a aplica??es na ?rea farmac?utica. A produ??o de celulose nanom?trica a partir de fibras de algod?o tem sido relatada em v?rios trabalhos publicados na literatura. O objetivo desta pesquisa foi estudar a obten??o de nanocelulose a partir do res?duo de tecido de fibra de algod?o tingido com corante ?ndigo, devido possuir alto conte?do de celulose, pelas vias de hidr?lise ?cida e enzim?tica. Nanocelulose foi obtida com e sem a realiza??o de pr?-tratamento para remo??o do corante e os efeitos do pr?-tratamento nas caracter?sticas da nanocelulose foram avaliados. Na hidr?lise ?cida, foram avaliadas duas condi??es de tratamento para isolamento de nanocristais de celulose: concentra??es de ?cido sulf?rico de 55% m/m a 60 C ou 65% m/m a 45 C, com tempos de 30 e 60 min. Na hidr?lise enzim?tica foram estudadas as influ?ncias do tipo de complexo enzim?tico (Trichoderma reesei ATCC 26921 ou Aspergillus fumigatus), o tempo (0 a 48h) e a carga enzim?tica (7,5 ou 12 FPU). As suspens?es obtidas ap?s hidr?lise foram caracterizadas pelas t?cnicas de potencial zeta, microscopia de for?a at?mica, microscopia eletr?nica de transmiss?o, espectrofotometria de infravermelho, difra??o de raios X, an?lise termogravim?trica, a??cares redutores totais e cromatografia l?quida de alto desempenho. Os resultados comprovaram a obten??o de nanocelulose a partir do tecido de algod?o tingido com corante ?ndigo, tanto no processo via hidr?lise ?cida, como no de via enzim?tica. As imagens de microscopia indicaram nanocristais de celulose com formato alongado (agulhas) a partir da hidr?lise ?cida. No caso da hidr?lise enzim?tica, as imagens mostraram a presen?a de nanocelulose com formato esf?rico. A hidr?lise ?cida realizada na condi??o de 65% a 45 C e tempo de 60 min resultou em nanocristais com menor comprimento e di?metro, tanto para o tecido pr?-tratado como para o sem pr?-tratamento. Com rela??o a hidr?lise enzim?tica, a realiza??o de pr?-tratamento n?o alterou significativamente as caracter?sticas das estruturas micro e nanocristalina. O tamanho m?dio das nanoceluloses obtidas foram na faixa de 80 a 230nm. Os resultados do processo de hidr?lise enzim?tica indicam que as melhores convers?es de celulose em glicose ocorreram utilizando o complexo enzim?tico produzido por Trichoderma reesei ATCC 26921 com carga de enzima de 12 FPU e tempo de hidr?lise de 48h. Este trabalho demonstrou que nanocristais de celulose podem ser obtidos a partir do tecido de algod?o tingido com corante ?ndigo, sem a necessidade de pr?-tratamento para remo??o do corante, e as caracter?sticas dos nanomateriais obtidos dependem do processo de hidr?lise utilizado. / Cellulose nanocrystals are nanomaterials derived from cellulose, which is a renewable and abundant resource in nature. Due to combination of properties such as high mechanical strength and modulus of elasticity, reactive surface and biodegradability, these materials have received great attention for applications ranging from reinforcement in polymeric materials, food packaging, to applications in the pharmaceutical area. The production of nanometric cellulose from cotton fibers has been reported in several works published in the literature. The objective of this research was to study the production of nanocellulose from indigo-dyed cotton fibers from waste fabric, via acid and enzymatic hydrolysis routes. Nanocellulose was obtained with and without pre-treatment for dye removal and the effects of the pre-treatment on the characteristics of the nanocellulose were evaluated. For the acid hydrolysis, two treatment conditions for the isolation of cellulose nanocrystals were evaluated: sulfuric acid concentrations of 55% m / m at 60 C and 65% m/m at 45 C, for 30 and 60 min. For the enzymatic hydrolysis, the influence of enzyme complex type (Trichoderma reesei ATCC 26921 and Aspergillus fumigatus), time (0 to 48h) and enzymatic load (7.5 and 12 FPU) were studied. The suspensions obtained after hydrolysis were characterized by the techniques of zeta potential, atomic force microscopy, transmission electron microscopy, infrared spectrophotometry, X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, total reducing sugars and high performance liquid chromatography. The results demonstrated that nanocellulose was obtained from indigo dyed cotton fibers, in both processing routes evaluated: via acid and enzymatic hydrolysis. Microscopy images indicated needle shaped celulose from the acid hydrolysis. For the enzymatic hydrolysis, the images showed the presence of nanocellulose with spherical shape. The acid hydrolysis carried out at 65% at 45 C for 60 min resulted in nanocrystals of smaller length and diameter, both for the pretreated fabric and the fabric without pretreatment. For the enzymatic hydrolysis, the pretreatment did not affect significantly the characteristics of the micro and nanocrystalline structures. The average size of the nanocellulose obtained was in the range of 80 to 230 nm. The results of the enzymatic hydrolysis suggest that the best cellulose to glucose conversions occurred using the enzymatic complex Trichoderma reesei ATCC 26921 with enzymatic load of 12 FPU and hydrolysis time of 48h. In summary, this study demonstrated that cellulose nanocrytals can be obtained from indigo-dyed cotton fibers from waste fabric, without the need for pretreatment for dye removal, and the characteristics of the nanomaterials obtained depend on the hydrolysis process used.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Devido a busca e necessidade da aplicação de produtos sustentáveis, as blendas e os nanocompósitos a partir de biopolímeros surgem como uma proposta de uso em diversos campos tais como: embalagens, biomedicina e agricultura. Nesse sentido foram desenvolvidos blendas de goma de linhaça/ágar reticulados com glutaraldeído utilizando nanocristais de celulose como reforço, obtidos através do método “casting”. Testes preliminares foram realizados inicialmente variando a proporção de agente reticulante e plastificante além da variação de pH do meio, com o objetivo de promover ligações cruzadas na estrutura e consequente diminuição da hidrofilicidade do material. Seguiu-se o desenvolvimento das blendas em meio ácido fixando as proporções mássicas de aditivos (30% m/m de glicerol e 15% m/m de glutaraldeído em relação a massa final para cada filme), além de variar as proporções dos polímeros (75/25, 50/50 e 25/75 GL/AG). Os nanocompósitos foram obtidos a partir de cada formulação (blendas e amostras controles) com a adição de 2, 4 e 8% m/m de nanocristal de celulose (NC). Os filmes e blendas foram caracterizados pelas técnicas: Calorimetria Exploratória Diferencial, Análise Termogravimétrica, Difração de Raios-X e Infravermelho com Transformada de Fourier a fim de avaliar possíveis interações e organização do sistema. O estudo da reticulação das matrizes poliméricas, de suas blendas e dos nanocompósitos foram avaliados através da interação com a água pelo teste de solubilidade, absorção de vapor de água, ângulo de contato e permeabilidade ao vapor de água. A morfologia das amostras foi estudada por Microscopia Eletrônica de Varredura e por fim, o ensaio sob tração foi realizado para avaliação do desempenho mecânico das amostras. Os eventos endotérmicos observados nas curvas de DSC podem estar associados a novas interações estabelecidas no sistema. As curvas termogravimétricas apresentaram aumento da estabilidade térmica para os filmes controles e as blendas reticuladas em meio ácido. Os difratogramas de DRX apresentaram um padrão difuso de material tipicamente amorfo. Os espectros de FTIR não apresentaram bandas específicas de reticulação, apenas as existentes na estrutura original dos polissacarídeos. As imagens de MEV mostraram boa agregação e dispersão para as blendas e nanocompósitos. Os testes realizados de interação dos filmes com água mostraram que a reticulação em meio ácido levou a menor solubilidade para a formulação de goma de linhaça. A inserção de ágar bem como de NC contribuiu para uma menor absorção de água e melhora nas propriedades mecânicas. As formulações 50/502% NC e 50/504% NC apresentaram aumento da tensão na ruptura, elongamento e módulo de Young demonstrando assim resultados que justificam tanto a obtenção destas blendas quanto dos nanocompósitos. Além disso, com as diferentes morfologias obtidas nesse estudo é possível estender a faixa de aplicação para as formulações propostas. / Nowadays, due to the incentive and the requirement for the use of sustainable products, the blends and nanocomposites from biopolymers appear as a proposal for application in several fields, such as: packaging, biomedicine and agriculture. In this sense, flaxseed gum/agar blends were developed using glutaraldehyde as a crosslinker and cellulose nanocrystals as reinforcement, produced by casting method. Preliminary tests were fulfilled varying the amount of crosslinker agent and plasticizer, changing the pH of the medium in order to insert crosslinks in the polymer structure and consequently decrease the hydrophilicity of the samples. The development of the blends in acid medium by setting the mass proportions of additives (30 wt.% glycerol and 15 wt.% glutaraldehyde relative to the final mass for each film) and varying the polymers proportions (75/25, 50/50 and 25/75 GL/AG). The nanocomposites were obtained from each formulation (blends and control samples) with the addition of 2, 4 and 8% w/w of cellulose nanocrystals (NC). Films and blends were characterized by Differential Scanning Calorimeter, Thermal Gravimetric Analysis, X-ray Diffraction and Attenuated Total Reflectance with Fourier Transforms Infrared Spectroscopy techniques in order to assess possible interactions and organization of the system. The effect of the crosslinking in the polymer matrices, their blends and the nanocomposites were evaluated through the interaction with water by the solubility test, water vapor absorption, contact angle and water vapor permeability. The morphology of the samples was studied by the Scanning electron microscopy and, finally, the tensile test was performed to evaluate the mechanical performance of the samples. The endothermic events observed in the DSC curves may be associated with new interactions established in the polymeric systems. The thermogravimetric curves showed increased thermal stability for the control films and crosslinked blends in acid media. The X-ray diffractograms presented a diffuse pattern of the amorphous material. The infrared spectra did not present specific bands of crosslinking, only those being in the original structure of the polysaccharides. MEV images showed good aggregation and dispersion for blends and nanocomposites. Tests performed on the interaction of the films with water show that crosslinking in acid media led to a lower solubility for the flax gum formulation. The insertion of agar, as well as, the insertion of NC contributed to a lower water absorption and improvement in the mechanical tensile properties. The 50/502%NC and 50/504%NC formulations showed increased tensile rupture, Young's Modulus and elongation thus demonstrating results that justify both blends and nanocomposites originated from these. Moreover, with the different morphologies obtained in this study it is possible to extend the application range for the proposed formulations. / Dissertação (Mestrado)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The mango is one of the most popular fruits in Brazil, and the best know type is Mangifera indica L. The production of this fruit is seasonal and its industrialization has grown in the last years as a means of diminishing loss in the harvest time. The mango processing generates a great amount of residues, around 40 to 60% of the entire amount of raw material. From the residues generated, 12 to 15% is made up of peel and 15 to 20% is seeds. The residues cannot be accumulated indefinitely where they were produced, and are normally discarded with no previous treatment, far from the processing unit. In this sense, the use of the mango seed as a source of cellulose is an alternative in order to diminish the loss and impact on the environment. In this study, the mango seed of the Ubá variety of mangifera indica L. was used as a source of cellulose. The mango seed, originating from a juice factory in the municipality of Araguari-MG, showed a content of cellulose of 55.00% ± 1.0, while the content of Klason lignin was 23.85% ± 0.3. The fibres of the mango seed were used in the production of methylcellulose and the samples were produced by means of heterogeneous methylation using dimethyl sulfate (DMS) and iodomethane as alkylating agents. The methylcelluloses produced were characterized as to their thermal properties by means of scanning exploratory calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). The crystalline fraction of the polymers was determined by diffraction of X-rays (DRX), and the substitution degrees (GS) were determined by chemical means. The GS values, determined by chemical means were of 1.35 for MCD and 0.45 for MCI, showing a higher substitution in the synthesis using DMS as methylation agent. Aqueous solutions of methylcellulose, in the concentration of 0.2% m/m and 0.6% m/m (polymer mass/cement mass) were used as an additive in mortar and its effect was assessed, when newly prepared, by means of Consistency Index (CI) tests, density and water retention. After hardened, tests by means of the assessment of potential resistance in adherence and traction (Ra) were carried out. The methylcellulose samples obtained with DMS (MCD) and iodomethane (MCI) as methylate agents, used in the proportion of 0.6% w/w, showed better result; the increase was of 27.75% and 71.54% in the IC and an increase of 23.33% and 26.67% respectively in the Ra, showing that polymers can be used in the production of adhesive mortars. / A manga é uma das frutas mais populares no Brasil, sendo a espécie mais difundida a Mangifera indica L. A produção dessa fruta é sazonal e sua industrialização tem crescido nos últimos anos como forma de diminuir as perdas no período de safra. O processamento da manga gera uma grande quantidade de resíduos, em torno de 40 a 60% de toda a matéria prima. Dos resíduos gerados 12 a 15 % são constituídos de cascas e de 15 a 20% de sementes. Os resíduos não podem ser acumulados indefinidamente no local onde foram produzidos e geralmente são descartados sem um tratamento prévio, longe da unidade processadora. Nesse sentido a utilização do caroço de manga como fonte de celulose se torna uma alternativa para diminuir as perdas e o impacto ambiental. No presente trabalho, o caroço de manga, Mangifera indica L. variedade Ubá, foi utilizado como fonte de celulose. O caroço de manga, proveniente de uma fábrica de suco do município de Araguari-MG, apresentou um teor de celulose de 55,00 % ± 1,0, enquanto o teor de lignina Klason foi de 23,85 % ± 0,3. As fibras do caroço de manga foram utilizadas para produção de metilcelulose e as amostras foram produzidas através da metilação heterogênea, utilizando-se o dimetilsulfato (DMS) e o iodometano como agentes alquilantes. As metilceluloses produzidas foram caracterizadas quanto às propriedades térmicas por calorimetria exploratória de varredura (DSC) e análise termogravimétrica (TGA). A fração cristalina dos polímeros foi determinada por difração de raios-X (DRX), e os graus de substituição (GS) foram determinados por via química. Os valores de GS, determinados por via química, foram de 1,35 para a MCD e 0,45 para a MCI, demonstrando uma maior substituição na síntese utilizando DMS como agente metilante. Soluções aquosas de metilcelulose, na concentração de 0,2 % m/m e 0,6% m/m (massa de polímero/massa de cimento), foram empregadas como aditivo em argamassas e o seu efeito foi avaliado, no estado fresco, através de ensaios de Índice de Consistência (IC), densidade e retenção de água. No estado endurecido, através da resistência potencial de aderência à tração (Ra). As amostras de metilcelulose obtidas com DMS (MCD) e iodometano (MCI) como agentes metilantes, utilizadas na proporção de 0,6% m/m, apresentaram um melhor resultado, sendo que o aumento foi de 27,75 % e 71,54 % no (IC) e um aumento na Ra de 23,33 % e 26,67%, respectivamente, mostrando que os polímeros podem ser empregados na produção de argamassas adesivas. / Doutor em Química

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The enthalpy of fusion of a perfect crystal of cellulose acetate was calculated in this thesis. In order to do so, cellulose samples from different sources were acetylated through the heterogenous acetilation methodology. The cellulose acetate samples were characterized by differencial scanning calorimetry (DSC) and by wide angle X-ray diffraction (WAXD). The X-ray diffractograms were deconvoluted into halos and peaks using the Pseudo-Voigt peak function of program Origin® 7.0. Two hypotheses were proposed in order to fit the deconvolution patterns into the two-phase model. In the first, the amorphous regions of the material was considered to be represented by the area of the halo located at 21º and the crystalline area by the maxima at 8º, 11º, 13º and 16º. In the second hypothesis, the amorphous region was considered to be represented by the areas of the maxima at 11º and 21º, and the crystalline region by the maxima at 8º, 13º and 16º. The WAXD crystallinities of the samples were then calculated from these values. The first hypothesis was ignored for presenting a very high crystallinity value for a sample that did not present an enthalpy of fusion. The second hypothesis was used, but the linear regression that defined the relationship between the enthalpy of fusion and the crystallinity of the materials was forced through zero. Through this relationship, the enthalpy of fusion of a perfect crystal of cellulose acetate was calculated to be 58.8 J/g. / A entalpia de fusão de um cristal perfeito de acetato de celulose foi calculada nessa dissertação. Para isso, amostras de celulose de diferentes origens foram acetiladas através do método de acetilação heterogêneo. As amostras de acetato de celulose foram caracterizadas por calorimetria diferencial de varredura (DSC) e difração de raios-X a alto ângulo (WAXD). Os difratogramas de raios-X foram deconvoluídos em halos e picos utilizando a função pico Pseudo-Voigt do programa Origin® 7.0. Duas hipóteses foram propostas para que as deconvoluções estivessem de acordo com o modelo de duas fases. Na primeira, foi considerado que a parte amorfa do material era representada pela área do halo localizado em 21º e a área cristalina pela soma das áreas dos máximos em 8º, 11º, 13º e 16º. Na segunda hipótese, a região amorfa foi considerada como sendo representada pelas áreas dos máximos em 11º e 21º, e a região cristalina pelos máximos em 8º, 13º e 16º. A partir desses valores se calculou a cristalinidade das amostras de acetato de celulose via WAXD. A primeira hipótese foi desconsiderada por apresentar um valor muito alto de cristalinidade para uma amostra que não apresentou entalpia de fusão. A segunda hipótese foi utilizada, porém a regressão linear que definiu a relação entre a entalpia de fusão e cristalinidade dos materiais foi forçada a passar pela origem. Através dessa relação, calculou-se a entalpia de fusão de um cristal perfeito de acetato de celulose como sendo 58,8 J/g. / Mestre em Química

A madeira é muito empregada em diferentes campos, dentre os principais tem-se a construção civil, visto que a relação entre resistência mecânica e densidade, para a madeira, é das mais altas no caso dos materiais empregados na construção civil. Neste sentido, o Brasil se encontra em posição favorável, pois já dispõe diversas áreas certificadas para extração de madeiras, no âmbito da Floresta Amazônica. A fim de obter as melhores respostas na utilização desse material, necessita-se de sua completa caracterização. Entretanto, com a anisotropia e a heterogeneidade da madeira, muitas propriedades devem ser determinadas, o que exige equipamentos específicos, técnicos especializados e, por conseguinte, o tempo despendido é considerável. Neste contexto, é urgente a definição de procedimentos que tornem mais expedita e igualmente confiável a caracterização. No presente estudo foi avaliada, de forma inédita, a possibilidade de propriedades físico-mecânicas da madeira se relacionar com parâmetros como porosidade, densidade aparente e componentes químicos (celulose, hemicelulose, lignina, extrativos e cinzas). Foram caracterizadas dez espécies tropicais de madeira, por meio dos ensaios descritos no Anexo B da Norma ABNT NBR 7190/1997. Os componentes químicos foram determinados pelo método Klason modificado, a partir da norma TAPPI T-222 om-02, e a porosidade pela intrusão de mercúrio. A partir dos resultados, foram aplicados modelos de regressão multivariadas, dos quais se obtiveram equações para estimar cada propriedade a partir das diversas variáveis fixas (densidade aparente, porosidade e componentes químicos). Nas relações encontradas verificaram-se ótimos resultados como, por exemplo, a equação que estima a resistência à compressão paralela às fibras (fc0) levou a R² 99,69%. Deste modo, a hipótese inicial se confirmou, o que possibilita a estimativa confiável das propriedades estudadas com os parâmetros citados. / Wood is a very used material in different fields, among them civil construction can be highlighted, since the relation between mechanical strength and density for wood is the highest in the case of building materials. In this sense, Brazil is in a favorable position, as it already has several areas certified for timber extraction, within the Amazon Forest. In order to obtain the best responses in the use of this material, its complete characterization is required. However, due to wood anisotropy and heterogeneity, many properties must be determined, which requires specific equipment sets, technical expertise and therefore time spent is considerable. In this context, it is urgent to devise procedures that make more expeditious and equally reliable the wood characterization. In the present study, it was considered the possibility of wood physical-mechanical properties can be estimated in an unprecedented way, based on parameters such as porosity, chemical components (cellulose, hemicellulose, lignin, extractives and ash) and density. Ten tropical wood species were characterized by tests described in Annex B of ABNT NBR 7190/1997. Chemical components were determined by the modified Klason method, from TAPPI standard T-222 om-02 and the porosity by the intrusion of mercury. To the results, multivariate regression models were applied and equations were obtained to estimate each property from the several fixed variables (apparent density, porosity and chemical components). Very great results were reached from these relationships, for example, the equation that estimates strength in compression parallel to the grain (fc0) led to R² 99.69%. Thus, the initial hypothesis was confirmed, which allows the reliable estimation of the studied properties with the mentioned parameters.

De maneira geral, o abastecimento de madeira de indústrias de celulose brasileiras provém de áreas plantadas próprias e de madeira comprada no mercado. Programas de planejamento florestal de longo prazo procuram, normalmente, abranger o manejo da floresta plantada de forma dissociada à aquisição de madeira de fontes externas. O objetivo deste estudo é avaliar o impacto da variação de valores de aquisição da madeira de mercado em modelos de programação linear que consideram seu volume adquirido como uma das variáveis-resposta. Fundamentado em dados florestais de 155 Unidades de Produção fornecidos pela International Paper do Brasil Ltda., empresa do ramo de papel para imprimir e escrever situada em Mogi-Guaçu, Estado de São Paulo, o trabalho apresenta resultados provenientes da geração de 80 modelos de programação linear submetidos a cinco diferentes cenários de valores de madeira de mercado. As abordagens dos modelos foram divididas em: modelos de maximização do valor presente líquido e modelos de minimização do valor do custo presente, subdivididos em modelos Global e Regionalizado (procurando observar uma condicionante administrativa da empresa), ordenados ou de produção livre e, finalmente, submetidos ou não a restrições operacionais de área máxima de colheita. Os resultados permitem observar que as diferentes abordagens de planejamento possuem graus variados de sensibilidade a variações de valores de madeira de mercado, notadamente os modelos de minimização do valor presente do custo. Esta sensibilidade pode ser medida pelas variações provocadas nos programas de colheita de madeira própria e compra de madeira de mercado, pela flutuação das idades médias de colheita, pelos resultados das funções-objetivo e pelo percentual de aproveitamento de área própria. Os dados também sugerem que há vantagem em manejar a floresta pelo modelo Global, que desconsidera os limites administrativos da empresa. Também, pode-se afirmar que a maximização do valor presente líquido das prescrições é a abordagem preferível em função de demonstrar maior robustez na geração de planos de manejo menos sensíveis aos diferentes cenários de valor da madeira de mercado. / Generally, the Brazilian pulp industry wood supply is largely provided by planted forests owned by the companies and wood purchased in the market. Long term planning programs usually address the two supplying sources – fee forests and market wood -separately. The main objective of this study is to assess the impact of different wood acquisition value scenarios in linear programming models that consider the amount of purchased wood as one of the variables. Based on data of 155 Production Units supplied by International Paper do Brasil Ltda., a printing paper company located in Mogi-Guaçu, State of São Paulo, the study presents results from the generation of 80 linear programming models submitted to five different wood acquisition value scenarios. The approach was divided into: maximization of net present value and minimization of the present cost, divided into Global and Regionalized models (pertaining to a company administrative restriction), with regulated or floating production and submitted or not to operational restrictions as a maximum harvesting area. Results allow observing that the different modeling approaches show different degrees of sensitivity to variations in the wood acquisition value – notably the minimization models. That sensitivity can be measured against variations in the harvesting and wood purchase programs, the floatation of the average harvesting ages, results of the objective function values and the percentage of utilization of fee lands. Results also suggest that there are advantages in managing the forest through the Global model, not considering the actual administrative limitations. Also, the maximization approach is the preferred one once it demonstrates more robustness through the generation of management programs less sensitive to the different proposed wood acquisition value scenarios.

Esta tese apresenta os resultados da obtenção de eletrólitos sólidos poliméricos a partir dos derivados de celulose - hidroxipropilcelulose (HPC) e hidroxietilcelulose (HEC), ambas comerciais. Para atingir os objetivos do projeto, os dois derivados passaram por diferentes processos sendo que a HEC foi modificada fisicamente por meio de plastificação com glicerol e HPC foi alterada quimicamente. A transformação química consistiu nas reações de oxidação de grupos hidroxila da HPC em grupos cetona que, em seguida, foram submetidos as reações de enxertia com diamina de poli(óxido de propileno) [Jeffamina] resultando em redes por meio de ligações imina. A adição do sal perclorato de lítio, em diferentes concentrações, na matriz plastificada ou entrecruzada, resultou na obtenção de eletrólitos sólidos poliméricos, todos na forma de filmes. A caracterização destes eletrólitos foi realizada com técnicas básicas de caracterização de materiais como: análises térmicas (DSC, TGA), análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA), análises estruturais (raios-X), medidas espectroscópicas (IR, UVNIS), análise elementar, microscopia eletrônica de varredura (SEM), e, como a mais importante, medidas de condutividade iônica utilizando a técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). / The present thesis reports the preparation and characterization of new types of solid polymeric electrolytes (SPE) based on cellulose derivatives such as hydroxypropylcellulose (HPC) and hydroxyethylcellulose (HEC), both commercial products. Aiming to reach this purpose both derivatives were subjected to modification processes, where HEC were physically modified by plasticization process with glycerol and HPC were submitted to chemical reactions. The latter ones were promoted by the oxidation of HPC hydroxyl groups and ketone groups and then subjected to grafting with diamine poly(propylene oxide) (Jeffamine), resulting in the imine bond network formation. Different concentrations of lithium salt were added to the plasticized and grafted samples, resulting in solid polymeric electrolytes, all in the film form. The characterization of these samples was performed by thermal analysis (DSC, TGA and DMTA), X-ray diffraction (XDR), scanning electron microscopy (SEM), ultraviolet/visible/near-infrared spectroscopy (UV/Vis/NIR) and, as most important, measured of ionic conductivity using the technique of electrochemical impedance spectroscopy (EIS).