A pesquisa propôs avaliar o desempenho e o comportamento de reatores seqüenciais em batelada com biomassa suspensa e imobilizada, em escala de bancada, na remoção de compostos de nitrogênio. Tais sistemas foram testados como tratamento complementar de reatores sulfetogênico e metanogênico utilizados no tratamento de água residuária industrial com alta concentração de sulfato e amônia. Visou o desenvolvimento de uma estratégia de operação que viabilizasse o uso dos próprios constituintes da água residuária para a maximização da eficiência do tratamento. O estudo foi dividido em 3 etapas principais. Na etapa 1 (181 dias de operação), o reator com biomassa suspensa foi mantido com 4 fases alternadas aeróbio/anóxico e ciclo de 24 horas, e verificou-se a presença da desnitrificação endógena (eficiência de remoção de nitrogênio de 65 \'+ OU -\' 27%). Para a etapa 2 (127 dias de operação), o reator de biomassa suspensa foi submetido ao tempo de ciclo de 12 horas, com uma fase aeróbia (6 horas) e com posterior fase anóxica (6 horas). Nessa etapa adicionou-se efluentes dos reatores metanogênico e sulfetogênico, ricos em ácidos voláteis (ácido acético), com intuito de acelerar o processo desnitrificante. Os resultados obtidos foram baixos em termos de remoção de nitrogênio (42 \'+ OU -\' 21%). Para a etapa 3 (134 dias de operação), foram ensaiados vários meios suportes, através de técnica de microsensores de oxigênio dissolvido, a fim de verificar a formação de biofilme específico (nitrificante/desnitrificante) e optou-se pelo uso do carvão mineral no reator com biomassa imobilizada. Nesta última etapa, foi mantida a estratégia operacional adotada na etapa 2 (ciclo 12 horas), bem como a adição de parcela do afluente na fase anóxica. A remoção de nitrogênio, com períodos aeróbio e anóxico e ciclo de 12 horas, mostrou-se viável no reator com biomassa imobilizada (eficiência de remoção de nitrogênio de 72 \'+ OU -\' 13%). Ao final dos ensaios experimentais, realizaram-se modelagens cinéticas que permitiram a compreensão dos processos convencionais e não convencionais ocorridos nas várias etapas para remoção de nitrogênio, tais como desnitrificação em fase aeróbia e o processo ANAMMOX. / The purpose of this research was to evaluate the performance and the behavior of sequential batch reactors with suspended and immobilized biomass, in benches scale, for the nitrogen composite removal. Such systems had been tested as sulphetogenic and methanogenic reactors complementary treatment, used in an industrial waste water treatment with high sulphate and ammonia concentrations. The research aimed for the development of an operation strategy that could make possible the use of the proper waste water constituent for the improvement of the treatment efficiency. The study was divided into 3 main stages. In stage 1 (181 days of operation), the reactor with suspended biomass was kept with 4 alternating phases aerobic/anoxic and a 24-hour cycle was used, and the endogenous denitrification was verified (nitrogen removal efficiency of 65 \'+ OU -\' 27%). For stage 2 (127 days of operation), the suspended biomass reactor was submitted to a cycle of 12 hours, with an aerobic phase (6 hours) and posterior anoxic phase (6 hours). In this stage effluent of the methanogenic and sulphetogenic reactors, rich in volatile acid (acetic acid), was added to accelerate the denitrify process. The achieved results had been low in terms of nitrogen removal(42 \'+ OU -\' 21%). For stage 3 (134 days of operation), some supports media was tested through dissolved oxygen microsensors technique, in order to check the specific biofilm formation (nitrificant/denitrificant) and the mineral coal was opted to be used in the immobilized biomass reactor. In this last stage it was adopted an operational strategy similar in stage 2 (12 hours cycle), as well as the addition of part of the affluent in the anoxic phase. The nitrogen removal, with aerobic and anoxic periods and 12 hours cycle, revealed feasible in the reactor with immobilized biomass (nitrogen removal efficiency of 72 \'+ OU -\' 13%). In the end of the experimental tests, kinetic modelings were done and had allowed the understanding of conventional and not conventional processes occurred in the stages for nitrogen removal, such as desnitrification in aerobic phase and ANAMMOX process.

El cobre es un elemento metálico que, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores eléctricos y térmicos. Sin embargo, sus propiedades mecánicas son más bien bajas comparado con otros metales. El objetivo general del presente trabajo de título fue estudiar el proceso de precipitación en aleación de Cu - 2% Co (% peso) y su efecto sobre el endurecimiento de la matriz. Para realizar este trabajo se utilizó una metodología que involucró la obtención de muestras y probetas, aplicación de tratamientos térmicos, análisis energético y cinético mediante el uso de Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y aplicación de los modelos matemáticos Kissinger Modificado y Mehl-Johnson-Avrami (MJA), análisis de segregación de soluto a las dislocaciones y análisis de microdureza Vickers. Las curvas calorimétricas de la aleación templada muestra, la presencia de dos efectos exotérmicos traslapados, en todas las velocidades de calentamiento lineal utilizadas, que pueden ser asociadas a la formación de precipitados en la matriz de cobre, ricos en Cobalto-α. Se puede afirmar que el sistema está gobernado por variables cinéticas más que termodinámicas. La energía de activación es 164,7 y 195,6 [kJ/mol] para las etapas 1 y 2, respectivamente. El valor de la etapa 2 es bastante cercano al teórico, que es de 200,6 [kJ/mol], mientras que el de la etapa 1 es menor, lo que se puede atribuir a la presencia de vacancias introducidas por el temple. Los resultados cinéticos indican que, en el caso de la etapa 1, se está en presencia de un fenómeno de precipitación por nucleación y crecimiento, en cuanto a la etapa 2, se tiene un proceso de crecimiento a partir de núcleos pre-existentes de tamaño no despreciable. En cuanto a la deformación en frío, se llegó a la conclusión que al aumentar esta, se tiende a inhibir la etapa 2 de precipitación, debido a segregación de soluto en las dislocaciones en la etapa 1 donde cuando comienza la precipitación. Por lo tanto, la aleación endurece por dos procesos, formación de precipitados y segregación de estos átomos de cobalto a las dislocaciones, entorpeciendo su movimiento. La microdureza Vickers para el material templado es superior a medida que aumenta la temperatura de envejecimiento, llegado a los 84, 1[HV], en cuanto a el material deformado en frío, se concluye que mientras aumenta la deformación, mayor es la dureza, llegándose a 141,5 [HV] para el caso de 50% de deformación en su espesor. Cabe mencionar que para ambos casos, material templado y sin deformar, la medida de dureza fue 65,8 [HV]. Se concluye que el material endurece por formación de precipitados y además que algunos de estos son segregados a las dislocaciones, lo que también aumenta las propiedades mecánicas.

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Considerando a grande quantidade de resíduos sólidos, como a palha e o bagaço de cana, gerados devido às atividades agrícolas, procurou-se desenvolver um projeto que utilize esses resíduos para obtenção de produtos com maior valor agregado, visando atender às expectativas em termos econômicos e ambientais. O bagaço da cana é um resíduo gerado em grandes proporções no Brasil. O Estado de São Paulo instituiu uma lei que proíbe a prática da queimada, para fins de colheita, pelo fato de causar sérios problemas ambientais e danos à saúde da população das cidades produtoras de cana, tornando a palha mais um resíduo em abundância. O bagaço e agora a palha da cana são queimados em caldeiras para a geração de energia nas próprias usinas de açúcar e álcool. Os excedentes deste processo podem ser utilizados para a obtenção de produtos de maior valor agregado, desde polpas celulósicas bem como a produção de ligninas que podem ser utilizadas em resinas para fabricação de aglomerados. Para o uso integral da biomassa lignocelulósica é necessário fazer a separação de seus constituintes majoritários: celulose, hemicelulose e lignina. Neste trabalho, os processos de separação utilizados foram a polpação etanol-água e a técnica de explosão a vapor tendo a palha e o bagaço da cana como materiais de partida. As ligninas obtidas pelo processo etanol-água foram oxidadas em meio ácido sob condições diferentes para determinar as cinéticas da oxidação e as energias de ativação destas ligninas. Ligninas oxidadas apresentam fortes propriedades quelantes e podem ser aplicadas no tratamento de efluentes para remoção de metais pesados. A oxidação foi realizada em meio ácido acético utilizando o sitema catalítico Co/Mn/Br à 50, 80 e 115°C por 5 h. A energia de ativação calculada para as ligninas de bagaço e de palha apresentaram um valor de 23,4 kJ/mol e 34,2 kJ/mol, respectivamente, indicando que a lignina de palha é mais reticulada. O estudo cinético da oxidação foi avaliado por UV-Visível. Espectros de infravermelho de várias amostras de ligninas oxidadas foram submetidas à Analise por Componentes Principais (PCA). Os resultados mostraram suaves modificações na estrutura da lignina após a reação de oxidação. A lignina obtida pela técnica de explosão a vapor foi testada em resinas para fabricação de aglomerados, juntamente com resinas à base de farinha de soja e de tanino. Foram ainda fabricadas resinas utilizando o glioxal em substituição do formaldeído, que é um material tóxico. Lignina glioxilada foi adicionada à resina de farinha de soja glioxilada em substituição das resinas PF ou de isocianato (pMDI), visando uma maior utilização de material natural na resina. As formulações que continham 70 ou 80% de material natural apresentaram resultados dentro dos padrões exigidos. As resinas com 70% de material natural podem ser utilizadas em menor porporção na madeira e também podem ser utilizados tempos de prensagem menores, que são industrialmente significativos. A melhor formulação encontrada foi utilizando farinha de soja pré-cozida glioxilada (SG) com a adição de tanino e pMDI, onde as proporções de material foram SG/T/pMDI 54/16/30 (m/m) . / Considering the large amount of agricultural residues, such as straw and sugarcane bagasse, generated due to agricultural activities, we sought to develop a project that proposes the use of these residues to obtain products with higher value, to acchieve expectations in terms of cost and environment. Bagasse from sugarcane is a by-product generated in large proportions in Brazil. São Paulo State introduced a law which prohibits the practice of burning for harvesting because of causing serious environmental problems and damage to the health of the population of cities close to cane producers, making straw an other abundant residue. Sugarcane bagasse and straw are burned in boilers for generation of energy in sugar and alcohol industries. However, excess of those by-products could be used to obtain products with higher value, as cellulosic pulps with applications in cardboard packing and the application in resins for the manufacture of particleboard. For the integral use of the vegetable biomass it is necessary separate the major components: cellulose, hemicellulose and lignin, and for this purpose ethanol-water pulping and steam explosion process were used, with the sugarcane bagasse and straw. Lignins obtained by ethanol-water pulping were oxidized in acidic medium under different conditions to study kinetics of the oxidation and calculate the activation energies of these lignins. Oxidized lignins presents very strong chelating properties and could be applied in effluents treatments for heavy metals removal. The oxidation of lignins were performed using acetic acid and Co/Mn/Br catalytical system at 50, 80 and 115°C for 5 h. Activation energy (Ea) was calculated for lignins from sugarcane bagasse and straw and presented Ea of 34.4 kJ.mol-1 and 23.3 kJ.mol-1, respectively, indicating higher crosslinked formation for straw. A kinetic study of the oxidation was evaluated by UV/Visible. FTIR spectra of various samples of oxidized lignins were submitted to Principal Component Analysis (PCA). The results showed slight structure modifications in lignins after oxidation reaction. Lignin obtained by the steam explosion process was tested in resins for the manufacture of particleboards, together with resin-based soy flour and tannin. Resins were manufactured to substitute formaldehyde (a toxic material) with glyoxal. Glyoxalated lignins were added to glyoxalated soy flour in place of PF resins or the isocyanate (pMDI), aiming greater use of natural materials in resins. Adhesive resin formulations in which the total content of natural material is either 70 or 80% of the total resin solids content gave good results. The resins comprising 70% by weight of natural material can be used in a much lower proportion on wood chips and can afford pressing times fast enough to be significant under industrial panel pressing conditions. The best formulation of all the ones tried was the one based on glyoxalated precooked soy flour (SG), to which a condensed tannin was added in water solution and pMDI, where the proportions of the components SG/T/pMDI was 54/16/30 by weight.

As propriedades eletrônicas e estruturais de defeitos em bulk e superfície de semicondutores são estudadas através de cálculos de primeiros princípios. Apresentamos um estudo detalhado para as relaxações e distorções para diferentes estados de carga da vacância em Ge. Nosso principal resultado é que a vacância em Ge não é um sistema de U-negativo, ao contrário do Si. Nós estudamos a superfície Si(00l) e comparamos imagens de STM para estados vazios geradas teoricamente com imagens de experiências recentes de STM de alta resolução. Apresentamos também uma análise das possíveis configurações dímero de Ge sobre Si(00l) e uma comparação de imagens de STH geradas teoricamente com imagens experimentais recentes de estágio inicial de crescimento de Ge sobre Si(00l) na temperatura ambiente. Nós estudamos de­ feitos complexos em GaAs. Em particular, nós mostramos que o par de antiestrutura AsGa + GaAs pode existir em duas configurações, nn e nnn. Nossos resultados indicam que apesar da primeira estrutura ser mais favorável energeticamente ela apresenta uma barreira de recombinação relativamente menor, e consequentemente sua concentração é muito menor que a da estrutura nnn em experiências de irradiação seguida por annealing. Por último, nós apresentamos resultados da implementação do método de Monte Carlo Cinético para o estudo da difusão de As em Si baseada em resultados de primeiros princípios para as barreiras de migração. O principal objetivo é relacionar processos microscópicos com propriedades de grande escala, isto é alcançado com um certo grau de sucesso. / The electronic and structural properties of defects in bulk and surface of semiconductor are studied through first principles method. We present a detailed study of the lattice and relaxation and distortions for different charge states for the vacancy in Ge. Our main result is that the vacancy is not a negative U system, contrary to Si. We studied the surface Si(001) and compared theoretically generated STM images for empty states with recent experimental high resolution STM images. We also presented an analysis of the possible configurations of Ge dimer on Si(001) and a comparison of the theoretically generated STM images with recent experimental ones for the initial stage of Ge growth on Si(OO1) at low temperature. We studied defect complexes in GaAs. In particular, we show that the anti-structure pair AsGa+GaAs can exist in two possible configurations, nn and nnn. Our results indicate that although the first. structure is more energetic favorable it presents a relatively low recombination barrier which implies that is concentration is much lower than the nnn anti-structure pair in irradiation experiments followed by annealing. Finally we present results for implementation of the Kinetic Monte Carlo method for studying the As diffusion in Si, based on first principles results for the migration barriers. The main purpose is to link microscopic processes to large scale properties, and this is achieved with a certain degree of success.

A presente tese trata da simulação computacional dos estágios iniciais da eletrodeposição de cobalto sobre carbono e de cobre sobre ouro, utilizando o método de Monte Carlo Cinético. Os fenômenos de adsorção, dessorção, deposição e difusão superficial, entre outros, ocorrem simultânea e independentemente durante a eletrodeposição, em função de certa probabilidade. Sorteios aleatórios dos eventos de acordo com essa distribuição de probabilidades simulam o comportamento real complexo de um sistema durante a eletrodeposição. No caso do cobalto, foi utilizada uma descrição teórica detalhada das interações entre os átomos no sistema, que permitiu que fossem observadas as formações dos primeiros núcleos, a predileção pela eletrodeposição nos defeitos superficiais e os distintos mecanismos dependentes do sobrepotencial elétrico aplicado. No caso do cobre, foi utilizada uma descrição empírica mais simples da interação entre os átomos, o que permitiu que a quantidade de espécies simuladas fosse maior e aspectos relacionados ao crescimento do filme metálico fossem obtidos, tais quais a formação de buracos durante o processo e a obtenção de parâmetros importantes, como tamanho, altura e densidade média dos núcleos. Alguns experimentos foram realizados para fundamentar e complementar o estudo teórico / This thesis reports the computer simulation of the first stages of the electrodeposition of cobalt onto carbon and copper onto gold, using the Kinetic Monte Carlo method. Adsorption, desorption, deposition and surface diffusion, among other events, occur simultaneously and independently during the electrodeposition, according to a given probability. Random choices of events as a result of a probability distribution can simulate the real evolution of a complex system during the electrodeposition. Regarding the cobalt system, a detailed theoretical interatomic description was used, which allowed the observance of the formation of the first nuclei, the preference of the electrodeposition on the surface defects and the deposition mechanisms differences depending on the applied overpotential. Regarding copper, a much simpler, empiric-based interatomic description was used, allowing the simulation of a bigger number of particles. Some features regarding the copper film growth (like the formation of voids during the process) and some important deposition parameters (like the average size, height and density of the nuclei) were obtained. Some experiments were held in order to base and complement the theoretical study

A presente tese trata da simulação computacional dos estágios iniciais da eletrodeposição de cobalto sobre carbono e de cobre sobre ouro, utilizando o método de Monte Carlo Cinético. Os fenômenos de adsorção, dessorção, deposição e difusão superficial, entre outros, ocorrem simultânea e independentemente durante a eletrodeposição, em função de certa probabilidade. Sorteios aleatórios dos eventos de acordo com essa distribuição de probabilidades simulam o comportamento real complexo de um sistema durante a eletrodeposição. No caso do cobalto, foi utilizada uma descrição teórica detalhada das interações entre os átomos no sistema, que permitiu que fossem observadas as formações dos primeiros núcleos, a predileção pela eletrodeposição nos defeitos superficiais e os distintos mecanismos dependentes do sobrepotencial elétrico aplicado. No caso do cobre, foi utilizada uma descrição empírica mais simples da interação entre os átomos, o que permitiu que a quantidade de espécies simuladas fosse maior e aspectos relacionados ao crescimento do filme metálico fossem obtidos, tais quais a formação de buracos durante o processo e a obtenção de parâmetros importantes, como tamanho, altura e densidade média dos núcleos. Alguns experimentos foram realizados para fundamentar e complementar o estudo teórico / This thesis reports the computer simulation of the first stages of the electrodeposition of cobalt onto carbon and copper onto gold, using the Kinetic Monte Carlo method. Adsorption, desorption, deposition and surface diffusion, among other events, occur simultaneously and independently during the electrodeposition, according to a given probability. Random choices of events as a result of a probability distribution can simulate the real evolution of a complex system during the electrodeposition. Regarding the cobalt system, a detailed theoretical interatomic description was used, which allowed the observance of the formation of the first nuclei, the preference of the electrodeposition on the surface defects and the deposition mechanisms differences depending on the applied overpotential. Regarding copper, a much simpler, empiric-based interatomic description was used, allowing the simulation of a bigger number of particles. Some features regarding the copper film growth (like the formation of voids during the process) and some important deposition parameters (like the average size, height and density of the nuclei) were obtained. Some experiments were held in order to base and complement the theoretical study

A gaseificação é um processo de conversão termoquímica que compreende a oxidação parcial de um combustível para convertê-lo em uma mistura gasosa (“syngas”). Geralmente a modelagem desses processos utiliza uma descrição cinética detalhada ou os aproximam ao equilíbrio químico. Ambas as abordagens têm vantagens e desvantagens, bem como limitações. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de uma nova modelagem fenomenológica de processos de gaseificação através de um modelo “híbrido” aqui chamado de modelo híbrido adaptativo por zonas (HAZ). Este modelo assumiu que o gaseificador é representado por zonas de dois tipos: uma dominada pela cinética química, representada por um modelo cinético, e outra onde a cinética química é rápida e as espécies químicas estão em equilíbrio químico, representada por um modelo de equilíbrio. Um critério de transição entre as zonas foi proposto através de um número de Damköhler (Da) que relaciona tempos de residência e de reação química. Desta forma, o modelo adapta-se conforme os processos dominantes em cada zona. Em um primeiro momento, um modelo de equilíbrio multifásico (EM) foi desenvolvido e aplicado para um estudo da cogaseificação de carvão mineral e biomassas disponíveis no Brasil. A seguir, o modelo HAZ foi construído através da técnica de rede equivalente de reatores químicos (ERN) a partir do modelo EM e de um modelo cinético, também desenvolvido neste trabalho. Uma metodologia de aplicação do modelo HAZ foi proposta, aplicada e validada para duas configurações de gaseificadores: dois casos de gaseificadores de biomassa em leito fluidizado borbulhante e um caso de gaseificador de carvão mineral em leito de arraste. Para os dois primeiros casos foi estimada que a transição ocorra para Da ≥ 10+5 e para o último caso; chegou-se a Da ≥ 10+3. A aplicação do modelo HAZ se mostrou satisfatória sendo que foi possível a redução do tempo computacional em pelo menos 40% com relação a uma abordagem puramente cinética. Cabe ressaltar ainda que o modelo HAZ possibilitou um maior entendimento físico e químico ao identificar os processos dominantes locais. / Gasification is a thermochemical conversion process consisting of partial oxidation of a fuel to convert it to a gas mixture (“syngas”). Generally, the gasification process modeling uses a kinetic detailed description, or approach it to a chemical equilibrium state. Both approaches have advantages and disadvantages, as well as limitations. The objective of this work was to develop a new phenomenological modeling of gasification processes through a “hybrid” model here called hybrid adaptive zone model (HAZ). This proposed modeling assumed the gasifier is represented by two types of zones: one dominated by chemical kinetics, represented by a kinetic model, and another where chemical kinetics is fast so chemical species are assumed in chemical equilibrium states, represented by an equilibrium model. A transition criterion between zones was defined by a Damköhler number (Da) which relates residence time and chemical reaction time. Therefore, the HAZ model can adapted according to the dominant processes in each zone. Firstly, a multi-phase equilibrium model (ME) was developed and applied to study the coal-biomass co-gasification of Brazilian sources. Hereafter, the HAZ model was built using the technique of equivalent reactor network (ERN) with the ME model and a kinetic model developed in this work. A methodology of use of the HAZ model was proposed, applied and validated for two configurations of gasifiers: two cases of biomass bubbling fluidized-bed gasifiers and one case of coal entrained-flow gasifier. In the first two cases the transition was estimated to occur on Da ≥ 10+5 and in the last case; we estimated on Da ≥ 10+3. The application of the HAZ model proved to be satisfactory since it could reduce the computation time by at least 40% compared to a pure kinetic approach. It should already be emphasized that the HAZ model allowed a better physical and chemical understanding of gasification by identifying the dominant local processes.

As propriedades eletrônicas e estruturais de defeitos em bulk e superfície de semicondutores são estudadas através de cálculos de primeiros princípios. Apresentamos um estudo detalhado para as relaxações e distorções para diferentes estados de carga da vacância em Ge. Nosso principal resultado é que a vacância em Ge não é um sistema de U-negativo, ao contrário do Si. Nós estudamos a superfície Si(00l) e comparamos imagens de STM para estados vazios geradas teoricamente com imagens de experiências recentes de STM de alta resolução. Apresentamos também uma análise das possíveis configurações dímero de Ge sobre Si(00l) e uma comparação de imagens de STH geradas teoricamente com imagens experimentais recentes de estágio inicial de crescimento de Ge sobre Si(00l) na temperatura ambiente. Nós estudamos de­ feitos complexos em GaAs. Em particular, nós mostramos que o par de antiestrutura AsGa + GaAs pode existir em duas configurações, nn e nnn. Nossos resultados indicam que apesar da primeira estrutura ser mais favorável energeticamente ela apresenta uma barreira de recombinação relativamente menor, e consequentemente sua concentração é muito menor que a da estrutura nnn em experiências de irradiação seguida por annealing. Por último, nós apresentamos resultados da implementação do método de Monte Carlo Cinético para o estudo da difusão de As em Si baseada em resultados de primeiros princípios para as barreiras de migração. O principal objetivo é relacionar processos microscópicos com propriedades de grande escala, isto é alcançado com um certo grau de sucesso. / The electronic and structural properties of defects in bulk and surface of semiconductor are studied through first principles method. We present a detailed study of the lattice and relaxation and distortions for different charge states for the vacancy in Ge. Our main result is that the vacancy is not a negative U system, contrary to Si. We studied the surface Si(001) and compared theoretically generated STM images for empty states with recent experimental high resolution STM images. We also presented an analysis of the possible configurations of Ge dimer on Si(001) and a comparison of the theoretically generated STM images with recent experimental ones for the initial stage of Ge growth on Si(OO1) at low temperature. We studied defect complexes in GaAs. In particular, we show that the anti-structure pair AsGa+GaAs can exist in two possible configurations, nn and nnn. Our results indicate that although the first. structure is more energetic favorable it presents a relatively low recombination barrier which implies that is concentration is much lower than the nnn anti-structure pair in irradiation experiments followed by annealing. Finally we present results for implementation of the Kinetic Monte Carlo method for studying the As diffusion in Si, based on first principles results for the migration barriers. The main purpose is to link microscopic processes to large scale properties, and this is achieved with a certain degree of success.

Considerando a grande quantidade de resíduos sólidos, como a palha e o bagaço de cana, gerados devido às atividades agrícolas, procurou-se desenvolver um projeto que utilize esses resíduos para obtenção de produtos com maior valor agregado, visando atender às expectativas em termos econômicos e ambientais. O bagaço da cana é um resíduo gerado em grandes proporções no Brasil. O Estado de São Paulo instituiu uma lei que proíbe a prática da queimada, para fins de colheita, pelo fato de causar sérios problemas ambientais e danos à saúde da população das cidades produtoras de cana, tornando a palha mais um resíduo em abundância. O bagaço e agora a palha da cana são queimados em caldeiras para a geração de energia nas próprias usinas de açúcar e álcool. Os excedentes deste processo podem ser utilizados para a obtenção de produtos de maior valor agregado, desde polpas celulósicas bem como a produção de ligninas que podem ser utilizadas em resinas para fabricação de aglomerados. Para o uso integral da biomassa lignocelulósica é necessário fazer a separação de seus constituintes majoritários: celulose, hemicelulose e lignina. Neste trabalho, os processos de separação utilizados foram a polpação etanol-água e a técnica de explosão a vapor tendo a palha e o bagaço da cana como materiais de partida. As ligninas obtidas pelo processo etanol-água foram oxidadas em meio ácido sob condições diferentes para determinar as cinéticas da oxidação e as energias de ativação destas ligninas. Ligninas oxidadas apresentam fortes propriedades quelantes e podem ser aplicadas no tratamento de efluentes para remoção de metais pesados. A oxidação foi realizada em meio ácido acético utilizando o sitema catalítico Co/Mn/Br à 50, 80 e 115°C por 5 h. A energia de ativação calculada para as ligninas de bagaço e de palha apresentaram um valor de 23,4 kJ/mol e 34,2 kJ/mol, respectivamente, indicando que a lignina de palha é mais reticulada. O estudo cinético da oxidação foi avaliado por UV-Visível. Espectros de infravermelho de várias amostras de ligninas oxidadas foram submetidas à Analise por Componentes Principais (PCA). Os resultados mostraram suaves modificações na estrutura da lignina após a reação de oxidação. A lignina obtida pela técnica de explosão a vapor foi testada em resinas para fabricação de aglomerados, juntamente com resinas à base de farinha de soja e de tanino. Foram ainda fabricadas resinas utilizando o glioxal em substituição do formaldeído, que é um material tóxico. Lignina glioxilada foi adicionada à resina de farinha de soja glioxilada em substituição das resinas PF ou de isocianato (pMDI), visando uma maior utilização de material natural na resina. As formulações que continham 70 ou 80% de material natural apresentaram resultados dentro dos padrões exigidos. As resinas com 70% de material natural podem ser utilizadas em menor porporção na madeira e também podem ser utilizados tempos de prensagem menores, que são industrialmente significativos. A melhor formulação encontrada foi utilizando farinha de soja pré-cozida glioxilada (SG) com a adição de tanino e pMDI, onde as proporções de material foram SG/T/pMDI 54/16/30 (m/m) . / Considering the large amount of agricultural residues, such as straw and sugarcane bagasse, generated due to agricultural activities, we sought to develop a project that proposes the use of these residues to obtain products with higher value, to acchieve expectations in terms of cost and environment. Bagasse from sugarcane is a by-product generated in large proportions in Brazil. São Paulo State introduced a law which prohibits the practice of burning for harvesting because of causing serious environmental problems and damage to the health of the population of cities close to cane producers, making straw an other abundant residue. Sugarcane bagasse and straw are burned in boilers for generation of energy in sugar and alcohol industries. However, excess of those by-products could be used to obtain products with higher value, as cellulosic pulps with applications in cardboard packing and the application in resins for the manufacture of particleboard. For the integral use of the vegetable biomass it is necessary separate the major components: cellulose, hemicellulose and lignin, and for this purpose ethanol-water pulping and steam explosion process were used, with the sugarcane bagasse and straw. Lignins obtained by ethanol-water pulping were oxidized in acidic medium under different conditions to study kinetics of the oxidation and calculate the activation energies of these lignins. Oxidized lignins presents very strong chelating properties and could be applied in effluents treatments for heavy metals removal. The oxidation of lignins were performed using acetic acid and Co/Mn/Br catalytical system at 50, 80 and 115°C for 5 h. Activation energy (Ea) was calculated for lignins from sugarcane bagasse and straw and presented Ea of 34.4 kJ.mol-1 and 23.3 kJ.mol-1, respectively, indicating higher crosslinked formation for straw. A kinetic study of the oxidation was evaluated by UV/Visible. FTIR spectra of various samples of oxidized lignins were submitted to Principal Component Analysis (PCA). The results showed slight structure modifications in lignins after oxidation reaction. Lignin obtained by the steam explosion process was tested in resins for the manufacture of particleboards, together with resin-based soy flour and tannin. Resins were manufactured to substitute formaldehyde (a toxic material) with glyoxal. Glyoxalated lignins were added to glyoxalated soy flour in place of PF resins or the isocyanate (pMDI), aiming greater use of natural materials in resins. Adhesive resin formulations in which the total content of natural material is either 70 or 80% of the total resin solids content gave good results. The resins comprising 70% by weight of natural material can be used in a much lower proportion on wood chips and can afford pressing times fast enough to be significant under industrial panel pressing conditions. The best formulation of all the ones tried was the one based on glyoxalated precooked soy flour (SG), to which a condensed tannin was added in water solution and pMDI, where the proportions of the components SG/T/pMDI was 54/16/30 by weight.