Neste trabalho, o forno de microondas focalizadas (CEM, Star System 2) e o forno de microondas doméstico adaptado (CCE, MW - 850) foram utilizados para o processo térmico descontínuo e contínuo, respectivamente para reduzir a atividade da POD e PFO presentes na água de coco. No processo descontínuo um sensor de fibra óptica permaneceu em contato direto com as amostras, o que permitiu a obtenção de perfis precisos da temperatura em função do tempo e a determinação dos parâmetros cinéticos D e z para as enzimas, no intervalo de temperatura entre 50 e 100 °C. No processo contínuo, a aquisição dos dados de temperatura foi realizada por termopar tipo T localizado na saída da cavidade do forno e alcançou temperatura máxima entre 66 e 91 °C. Para avaliar a influência dos principais constituintes químicos da água de coco na atividade enzimática soluções simuladas (água; água/açúcares; água/sais; água/sais/açúcares) e água de coco estéril com adição de POD e PFO comerciais foram submetidas ao processo descontínuo por microondas. Os parâmetros cinéticos determinados para as enzimas come rciais nas soluções simuladas obedeceram à cinética de 1ª ordem e os valores D e z foram respectivamente: PFO/água (D93°C = 16 s, z = 35,5 °C), PFO/açúcares (D91°C = 18 s, z = 33,0 °C), POD/água (D92°C = 44 s, z = 24,0 °C), POD/açúcares (D92°C = 21 s, z = 19,5 °C), PFO/água de coco estéril (D84,45ºC = 43 s, z = 39,5 °C) e POD/água de coco estéril (D86,54ºC = 20 s, z = 19,3ºC). Nas soluções simuladas com sais, as atividades iniciais das enzimas foram significativamente menores. Na água de coco as enzimas apresentaram resistência térmica maior quando comparadas aos resultados das soluções simuladas apresentando D92,20°C = 52 s e z = 17,6 °C para a PFO e D92,92°C = 16 s e z = 11,5 °C para a POD. Nos ensaios em processo contínuo a redução da atividade da PFO obedeceu à cinética de 1a ordem e os resultados corroboraram àqueles determinados para o sistema descontínuo. A POD não apresentou atividade residual detectável para temperaturas de saída acima de 88 °C, mas abaixo de 77 ºC a atividade residual foi próxima dos resultados para a POD na água de coco obtidos pelo processo descontínuo. É importante mencionar que para todos os ensaios com água de coco processada, seja no sistema descontínuo ou contínuo, não foi observada a coloração rósea, normalmente atribuída à ação enzimática. Somado a isso, o estudo mostrou que o tratamento térmico por microondas foi mais efetivo na redução da atividade da POD e PFO presentes em água de coco quando comparado com a pasteurização convencional o que torna o uso das microondas uma boa alternativa de processamento para a conservação desse alimento. / In this work a focused microwave oven (CEM, Star System 2) and an adapted domestic microwave oven (CCE, MW - 850) were employed to reduce POD and PPO activity using batch and continuous processing. In a batch processing an optic fiber sensor was kept in direct contact with the samples, thus precise temperature as a function of time profiles were obtained as well as the kinetic parameters (D and z) in the range between 50 and 100°C. In the continuous processing temperature data were obtained by type T thermocouples in the entrance and exit of the microwave oven cavity in the range between 66 and 90°C. Simulated solutions (water; water/sugars; water/salts; water/sugars/salts) and sterile coconut water were formulated with addition of commercial POD and PPO and were exposed to batch processing by microwaves to evaluate the influence of the main chemical substances present in coconut water on the enzymatic activity. Commercial enzymes in the simulated solutions followed a first order order kinetic model. D and z values were: PPO/water (D93°C = 16 s, z = 35.5 °C), PPO/sugars (D91°C = 18 s, z = 33.0 °C), POD/water (D91,5°C = 44 s, z = 24.0 °C), POD/sugars (D92°C = 21 s, z = 19.5 °C), PPO/sterile coconut water (D84,45ºC = 43 s, z = 39.5 °C) and POD/ sterile coconut water (D86,54ºC = 20 s, z = 19.3 ºC). Added salts influenced commercial PPO and POD stability and significantly reduced their activity. In coconut water the enzymes were more thermally resistant when compared to the simulated solution presenting D92,9°C = 52 s and z = 17.6 °C for PPO and D92,9°C = 16 s and z = 11.5 °C for POD. In continuous processing PPO inactivation followed a first order kinetic model and the results were similar to those obtained in the batch processing. POD didn´t present residual activity at exit temperatures above 88 ºC. Below 77 ºC residual activity was close to that of the POD/coconut water treated by batch processing. An important fact is that for all assays with coconut water, wether batch or continuous process was employed, no pink color (that is attributed to enzyme activity) was observed. Besides this study has shown that thermal treatment by microwaves was more efficient than conventional thermal treatment in reducing PPO and POD activity in coconut water, therefore microwaves are an interesting alternative for conservation of this food.

A casca de coco verde (Cocos Nucifera L.) é um resíduo lignocelulósico amplamente disponível na região Nordeste do Brasil e de grande preocupação ambiental devido ao seu volume elevado. Mas, os materiais lignocelulósicos podem ser recursos renováveis e abundantes para obtenção de açúcares após passarem por hidrólise enzimática da celulose e hemicelulose. Para uma eficiente hidrólise é necessário romper a rede lignocelulósica que circunda fisicamente as fibras de celulose dificultando contato entre celulose e enzima. Os tratamentos tradicionais de deslignificação que empregam condições drásticas de temperatura e pH levam à formação de alguns compostos que limitam o uso desses hidrolisados em processos biotecnológios pois inibem a ação microbiana. O tratamento com CO2 supercrítico pode ser operado em condições amenas de pH e temperatura evitando o problema da formação destes inibidores. Portanto, o objetivo geral desse trabalho foi a obtenção de açúcares redutores a partir da fibra da casca do coco verde por meio de hidrólise enzimática da fibra prétratada com CO2 em condições supercríticas. Foram estudadas sete condições de extração em que se variou o tempo de contato do CO2 com a fibra de coco (3 e 5 horas), modificador de polaridade (NaOH, NaHSO4 e etanol) e manteve-se constante a extração dinâmica por 1 hora seguida de despressurização rápida no final do processo. A eficiência da extração com CO2 supercrítico para deslignificação da fibra de coco verde foi baseada na caracterização da fibra pela composição lignocelulósica, imagens de microscopia eletrônica de varredura e análise qualitativa da composição lignocelulósica por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e a quantificação de açúcares redutores. A fibra de coco apresentou teores de lignina, celulose e hemicelulose de 26,66, 46,37 e 16,18 g/100g de fibra de coco verde seca, respectivamente. Para hidrólise enzimática utilizou-se uma enzima comercial composta de três enzimas principais: celulases, hemicelulases e β-glucosidases em dois tempos de hidrólise (24 e 72 h) e duas concentrações enzimáticas (6 e 30g de enzima/g de celulose total no substrato) para que fossem avaliadas as situações de aplicação comercial e condições de rendimento máximo. O tratamento com CO2 supercrítico provocou alterações na estrutura física e química da fibra, aumentando a porosidade e diminuindo o teor de compostos fenólicos e ceras e também afrouxamento das ligações de hidrogênio caracterizando a deslignificação da fibra de coco verde. No entanto, a extração com CO2 supercrítico não causou aumento significativo da obtenção de açúcares redutores após hidrólise enzimática da fibra de coco. A hidrólise enzimática realizada em 72h gerou aumento em até 134% no teor de açúcares redutores em relação a hidrólise com 24h de reação para a mesma concentração enzimática (30%). A hidrólise enzimática (72h e 30% de enzima) da fibra de coco verde in natura apresentou bons valores de açúcares redutores (532,27 µmol de glicose/g de fibra de coco seca), podendo ser uma nova utilização para o material lignocelulósico do coco verde que é subaproveitado. Os açúcares redutores obtidos da fibra de coco verde in natura podem passar por processo de purificação e isolamento de algum açúcar de interesse econômico ou ser utilizado em processos que açúcares redutores são necessários como substrato para fermentação por Saccharomyces cerevisiae na produção de álcool, por exemplo. / The coconut husk (Cocos nucifera L.) is a lignocellulosic byproduct widely available in the Brazilian Northeast region and due its high volume is a reason of huge environmental concern. But the lignocellulosic materials are renewable and abundant resources of sugars after submitted to enzymatic hydrolysis of cellulose and hemicellulose. For efficient hydrolysis is necessary to break the lignocellulosic netting that physically surrounds the cellulose fibers hindering contact between the enzyme and cellulose. The traditional delignification treatment employing drastic conditions of temperature and pH lead to the formation and release of some compounds that limit the hydrolysates use in biotechnological processes since it inhibits microbial action. The treatment with supercritical CO2 can be operated at lower temperatures avoiding inhibitors formation. Therefore, the aim of this study was to obtain reducing sugars from the husk coconut fiber through enzymatic hydrolysis of pretreated fiber with CO2 in supercritical conditions. Seven extraction conditions were studied varying the CO2 contact time with the coconut fiber (3 and 5 hours), polarity modifier (NaOH, NaHSO4 and ethanol) and maintaining as constants the dynamic extraction time (1 hour) and rapid depressurization at the end of process. The efficiency of extraction with supercritical CO2 to green coconut fiber delignification was based on the characterization of the fiber by the lignocellulosic composition, images of scanning electron microscopy and qualitative analysis of lignocellulosic composition spectroscopy infrared with Fourier transform and quantification of reducing sugars. Green coconut fiber presents lignin, cellulose and hemicellulose contents of 26.66, 46.37 and 16.18 g/100 g of dry coconut fiber, respectively. For enzymatic hydrolysis used a commercial enzyme composed of three major enzymes: cellulase, hemicellulase and β-glucosidases in two hydrolysis time (24 h and 72) and two enzymatic concentrations (6 and 30 g enzyme / g cellulose in total substrate) to be evaluated situations of commercial application and conditions de maximum yield. Treatment with supercritical CO2 caused changes in the physical and chemical structure of the fiber, increasing the porosity and decreasing the level of phenolic compounds, waxes and hydrogen bonds attenuation causing the delignification of coconut fiber. However, extraction with supercritical CO2 didn\'t significant increase reducing sugars fiber contents after enzymatic hydrolysis. Enzymatic hydrolysis performed in 72h caused up to 134% increase in reducing sugars compared to smaller hydrolysis time (24) for enzyme concentration of 30%. In general, enzymatic hydrolysis (72 hours and 30% of enzyme) of natural coconut fiber showed good values of reducing sugars (532,27 µmol glucose/g de dry coconut fiber) and may be used as a new lignocellulosic material from coconut which is underused. Reducing sugars obtained from natural coconut fiber can pass through purification process of purification of some sugar of interest economic or be used in processes that reducing sugars are necessary as a substrate for fermentation by Saccharomyces cerevisiae, as example in alcohol production.

Submitted by Luciano Pisanu (luciano.fieb@gmail.com) on 2018-12-17T16:49:28Z No. of bitstreams: 1 ESTUDO DA FORÇA DE ADESÃO EM POLÍMEROS DISSIMILARES_Tese_Pisanu.pdf: 8033487 bytes, checksum: ec4e40cd2c2f311c6931b1f3b2d049c3 (MD5) / Approved for entry into archive by Escola Politécnica Biblioteca (biengproc@ufba.br) on 2018-12-19T11:50:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ESTUDO DA FORÇA DE ADESÃO EM POLÍMEROS DISSIMILARES_Tese_Pisanu.pdf: 8033487 bytes, checksum: ec4e40cd2c2f311c6931b1f3b2d049c3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-12-19T11:50:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ESTUDO DA FORÇA DE ADESÃO EM POLÍMEROS DISSIMILARES_Tese_Pisanu.pdf: 8033487 bytes, checksum: ec4e40cd2c2f311c6931b1f3b2d049c3 (MD5) / CNPQ-Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico. / A exigência crescente do mercado consumidor por produtos com tecnologias sustentáveis tem motivado o setor produtivo a investir em novos produtos. Aplicações industriais utilizando compósitos com fibras naturais estão mais frequentes na indústria; contudo é compulsória a necessidade de atingir requisitos de design e qualidade. Inovações tecnológicas usando compósitos com fibras vegetais com o processo de injeção multicomponente exigem investigações na busca por soluções que visem uma produção mais aprimorada, preservando as propriedades físicas da fibra. Neste sentido, pesquisas têm sido conduzidas principalmente no que se refere ao entendimento das propriedades de adesão das peças sobreinjetadas, mediante seu processamento em ferramentas industriais, onde ficou evidenciado uma lacuna de informações. Neste estudo foi desenvolvido um compósito de polipropileno com 30% de fibras de coco adicionado a um agente de acoplamento visando promover o melhor compatibilização entre as fibras na matriz polimérica, proporcionando assim reforço estrutural. A partir da confecção de um molde de injeção multicomponente, baseado na geometria do corpo de prova ISO 527, tipo I, foram obtidas amostras sobreinjetadas com polipropileno e compósitos de fibra de coco a fim de avaliar a força de adesão em materiais dissimilares. As técnicas de caracterização para os materiais compósitos incluíram propriedades mecânicas sob tração e impacto, microscopia eletrônica de varredura e análise térmica. Para o atendimento do objetivo deste estudo em avaliar a força de adesão entre compósitos com fibra de coco e o polipropileno, foi especialmente desenvolvido um dispositivo para ensaios de força de adesão através da análise por cisalhamento. Os resultados obtidos indicaram que o compósito sem agente de acoplamento apresentou uma força de adesão cerca de 30% superior aos compósitos aditivados, favorecida pelo mecanismo de ancoragem mecânica. Por último foram realizados experimentos para avaliar o efeito das variáveis de processo e da área de sobreposição, na força de adesão das amostras produzidas por sobreinjeção. As condições experimentais seguiram um delineamento estatístico com 4 fatores em dois níveis com nível de significância de 5%. Os resultados obtidos indicaram que a força de adesão cresceu exponencialmente com a área de sobreposição. A temperatura de processo e a vazão de injeção se destacaram como os fatores mais significativos para o incremento na força de união dos materiais. Portanto, neste trabalho, a metodologia para avaliação da força de adesão de compósitos poliméricos obtidos por injeção multicomponente, com o uso do dispositivo, mostrou-se eficaz, podendo ainda ser aplicada para avaliação da força de adesão de materiais dissimilares, incluindo madeiras e uniões hibridas de polímero/madeira, polímero/metais, madeira/metais e outros sistemas binários unidos com adesivos. / The market consumer increasing demand for products with sustainable technologies has motivated the industry to invest in new development models. Industrial applications using natural fiber composites became frequent in the industry; however, they need to achieve design and quality requirements. Technological innovations using natural fiber polymer composites with multi-component injection process require investigation of solutions to optimize production, preserving physical properties of the fiber. However, research have been conducted to understand adhesion properties of the over injected parts, through industrial processing tools, where an information gap was evidenced. In this study, a polypropylene composite with 30% of coconut fibers was added with a coupling agent to promote the best fiber wetting into the polymer matrix, providing thus structural reinforcement. From an injection mold impression based on ISO 527 geometry, type I, composite samples were obtained with polypropylene and coconut fibers to evaluate the bond strength of the dissimilar materials. Characterization techniques in the natural fiber polymer composites were mechanical properties under load, Izod impact, Scanning Electron Microscopy and thermal analysis. In accordance with the purpose of this study to measure the adhesion strength between composites with coconut fiber and the polypropylene, a special device for evaluating adhesion shear strength was developed. The results indicated that the composite without coupling agents obtained greater adhesion, higher than 30% in relation to the additived composites, mainly due to mechanical anchoring mechanism. Finally, experiments were carried out to characterize the effect of process variables and overlap area on the shear adhesion strength of overinjection samples. Experimental conditions followed a statistical design with four factors in two levels obtained through a statistical software, according to the 5% of significance level. Results indicated that the adhesion force increased exponentially with the overlap area. The temperature process and the injection flow were the most significant variables for increasing the adhesion shear strength. Therefore, in this work, the methodology for evaluating the adhesion strength of polymer composites obtained by multi-component injection, with the use of the pure shear force device, revealed to be effective. Moreover, it can be applied to evaluate bond strength of dissimilar materials, including joints between polymer/wood, polymer/metals, wood/metals and other binary systems bonded with adhesives.

A fibra de coco tem sido usada como um adsorvente alternativo e de baixo custo na remoção de diversos metais pesados. A biossorção é um processo que tem alcançado grande importância nas últimas décadas no tratamento de efluentes e de rejeitos radioativos. Este estudo apresenta a eficiência de remoção dos íons 133Cs e 241Am de soluções aquosas utilizando-se a biomassa bruta e ativada. Os estudos foram realizados em batelada e os parâmetros analisados foram: os efeitos do pH e da concentração da solução, tamanho de partícula do biomassa e tempo de contato. Os modelos de isotermas de Langmuir e Freundlich foram aplicados, bem como os modelos cinéticos de ordem de reação. A cinética que melhor representa o processo de adsorção dos íons estudados foi o modelo de pseudo-segunda ordem. O modelo de isotermas que se ajusta ao processo de adsorção do 133Cs e do 241Am é o de Freundlich. Verificou-se também que a melhor condição de remoção para o 241Am foi de cerca de 94% a partir de 30 minutos tanto para a biomassa bruta quanto para a ativada ao passo que o 133Cs foi de 75% a partir de 40 minutos com a biomassa ativada. Os resultados indicaram que a fibra de coco pode ser uma alternativa de tratamento de rejeitos radioativos líquidos que contenham, em sua composição, estes radionuclídeos. / Sorption is one of the most studied methods to reduce the volume of radioactive waste streams. The coconut fibers have been used as an inexpensive alternative adsorbent to removal of several heavy metals from liquid wastes. The aim of this work is to evaluate the potential of coconut fiber, raw and chemically modified form, to remove 133Cs and 241Am from aqueous solutions. The studies were performed at batch conditions and the following parameters were analyzed: contact time, pH and concentration of ions in aqueous solution and the particle size. The Langmuir and Freundlich models were studied to describe the isotherms and the kinetic process was studied using the pseudofirst and pseudo-second orders. For 241Am and 133Cs, the Freundlich isotherm described better the adsorption process. For 241Am, the best removal condition was achieved at 30 minutes with both biomasses. For 133Cs the best condition was achieved from at 40 minutes with modified biomass. Removal kinetics for both ions was fitted by pseudo-second order model. The results indicate that coconut fiber can be used as an alternative sorbent in the treatment of liquid radioactive wastes containing these radionuclides.

O problema do resíduo plástico vem se tornando crucial nos últimos anos no que concerne aos problemas ambientais. Neste cenário, a preparação de compósitos baseados em polímeros e fibra naturais, tais como as da casca de coco, levaria à redução do custo do produto final e a consequente diminuição da quantidade de resíduo do agronegócio descartado no meio ambiente. No Brasil, a produção anual de coco é por volta de 1,5 bilhões de frutos em uma área cultivada de 2,7 milhões de hectares. Porém, a fibra da casca do coco tem sido pouco utilizada para aplicações industriais, representando um componente importante no montante de resíduo. Por outro lado, polímeros biodegradáveis vêm atraindo a atenção da população como um todo, em razão dos problemas ambientais decorrentes do uso crescente de materiais poliméricos de degradabilidade baixa descartados como resíduos. Adicionalmente, quando se considera uma aplicação na área médica, torna-se necessário que os produtos sejam esterilizados, e a radiação ionizante é amplamente utilizada para a esterilização de artefatos médico-cirúrgicos. Neste trabalho, foram estudados blendas e compósitos baseados em dois polímeros comerciais: poli(e- caprolactona), PCL, e poli(ácido láctico), PLLA, e fibra de coco verde. Estes polímeros, além de biodegradáveis, são também biocompatíveis, por isso, é importante conhecer o efeito da radiação ionizante nestes materiais. As amostras foram irradiadas com raios gama proveniente de fonte de 60Co e com feixe de elétrons, com doses de radiação no intervalo de 10 kGy a 1 MGy. As amostras não irradiadas e irradiadas foram ensaiadas por diversas técnicas analíticas e de caracterização que permitiram conhecer suas propriedades de modo a viabilizar sua aplicação como precursores de artefatos médico-cirúrgicos. Não foi possível observar a influência da dose de radiação na estabilidade térmica das blendas irradiadas no intervalo de dose estudado. A adição de fibra de coco parece não influenciar significativamente a estabilidade térmica dos compósitos não irradiado e irradiados até 100 kGy. O processo de acetilação das fibras mostrou-se ineficiente na promoção da interação na interface das fibras com a matriz polimérica, conforme esperado inicialmente. Isto foi evidenciado pela ligeira redução da resistência à tração observada nas amostras dos compósitos. Apesar disso, esta redução não chega a afetar negativamente as propriedades mecânicas das blendas comparativamente com as dos compósitos. A radiação ionizante também não promoveu interação detectável entre as fibras e a matriz polimérica. Os resultados dos testes de citotoxicidade indicaram que os produtos de lixiviação dos homopolímeros, blendas e compósitos não liberaram quantidade de substâncias suficientes que provoquem morte celular significativa. O processamento térmico devido ao procedimento para a obtenção dos compósitos e o tratamento químico prévio de acetilação das fibras contribuíram para a redução da carga microbiológica. Além disso, reduzindo-se a carga microbiológica inicial, foi possível reduzir as doses necessárias para realizar a esterilização. Os resultados dos ensaios de degradabilidade enzimática e em solo simulado indicam que os materiais estudados não são afetados negativamente pelo processamento por radiação. Embora a adição das fibras tenha reduzido levemente o processo de degradação, os compósitos continuaram degradando ao longo do tempo. Os produtos fabricados utilizando os materiais estudados neste trabalho poderão ser processados por radiação até doses de 100 kGy sem prejuízo à sua biodegradabilidade. / Plastic solid waste has become a serious problem recently concerning environmental impact. In this scenario, preparation of polymers and composites based on coconut husk fiber would lead to a reduction on the cost of the final product. Additionally, it will reduce the amount of agribusiness waste disposal in the environment. In Brazil, coconut production is around 1.5 billion fruits by year in a cultivated area of 2.7 million hectares, but the coconut husk fiber has not been used much for industrial applications. Moreover, biodegradable polymers have attracted the attention of the most part of population, due to the environmental issues arising from the increasing use of polymeric materials of low degradability discharged as waste residue. Besides, when considering an application in the medical field, it is necessary that the products are sterilized and, ionizing radiation is widely used to sterilize medical and surgical devices. In this work, it was studied blends and composites based on two commercial polymers: poly (e-caprolactone), PCL, and poly (lactic acid), PLLA, and coconut fiber. Those polymers are biodegradable as well as biocompatible, so it is important to know the effect of ionizing radiation in these materials. Samples were irradiated with gamma rays from 60Co source and electron beam wtih radiation doses ranging from 10 kGy up to 1 MGy. The non-irradiated and irradiated samples were studied using several analytical techniques and characterization assays that allowed understanding their properties in order to enable their application as precursors for medical and surgical devices. Thermal stability of non irradiated and irradiated composites up to 100 kGy radiation dose is not affected significantly by the coconut fiber incorporation to the polymeric matriz. Acetylation of fibers was not effective in order to induce any interaction between fibers and polymeric matrix, as expected. That was verified by the slight reduction of stress strenght observed in the composites specimens. Besides that, this reduction did not affect negatively mechanical properties of blends compared to the composites. Ionizing radiation neither promoted detectable interaction between polymeric matrix and fibers. Citotoxicity tests indicated that lixiviation products from homopolymers, blend and composites did not release sufficient amount of substances to induce significant celular death. Thermal processing used to obtain composites and previous acetylations by chemical treatment contributed to the bioburden reduce. Furthermore, reducing initial bioburden it was possible to diminish radiation doses needed to perform sterilization. Enzymatic and soil degradation were not negatively affected by radiation processing. Even though fiber incorporation to the polymer blend slightly reduced degradation process, composites continued degrading through time. Artifacts produced by means of the materials studied here can be radiation processed with doses up to 100 kGy without prejudice of their biodegradability.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Este trabalho apresenta pesquisa pioneira voltada para a redução de consumo energético em edificações utilizando materiais provenientes da flora e fauna brasileira, os bioPCMs. Nos capítulos iniciais, características identificadas como essenciais a um material de mudança de fase são confrontadas contra aquelas encontradas em ácidos graxos e derivados, permitindo o entendimento do potencial destes como alternativa aos materiais tradicionais. Observou-se, nesse momento, que bioPCMs são capazes de atuar de forma semelhante a materiais de mudança de fase tradicionais, porém reduzindo consideravelmente a pegada carbônica associada à sua produção. Há, porém, uma carência local de metodologias e aparatos capazes de identificar possíveis bioPCMs, ponto diretamente abordado pela pesquisa. Desenvolveu-se, assim, uma rede de procedimentos que se inicia pela caracterização do material, que por sua vez é submetido a uma análise de transferência de calor e, finalmente, a uma simulação de operação em condições de uso. A análise das propriedades termo-físicas foi realizada para cinco candidatos, segundo procedimento conhecido como T-history. Os resultados foram satisfatórios, permitindo que parâmetros como calor latente de fusão, calor específico, temperatura de mudança de fase, temperatura de sub-resfriamento e condutividade fossem caracterizados. Identificou-se, ali, o óleo de coco como o material com maior potencial para as aplicações pretendidas. Para o estudo de transferência de calor, optou-se por analisar um caso baseado no problema clássico de Stefan, onde o material é armazenado em um reservatório retangular. Desenvolvidos a partir de técnicas utilizadas por outros autores, como Viskanta, Campbell e Kamkari, a metodologia e aparato experimental apresentados permitiram a observação e caracterização do fronte de fusão e solidificação do material de mudança de fase.Finalmente, o óleo de coco foi inserido em um sistema de carregamento e descarregamento energético que simula condição de operação similar ao encontrado em aplicações de resfriamento noturno em locais de clima tropical de savana. Ao final do processo, observou-se que, apesar de cada estágio anterior ser capaz de cumprir seu propósito individual, seja ele de caracterização do material ou do processo de transferência de calor, apenas ao combinar os resultados que a compreensão plena da aplicabilidade do elemento estudado foi obtida. Por exemplo, normalmente estudos de caracterização limitam-se a definir dados como temperatura de fusão ou calor latente de mudança de fase. Apesar de importante, observou-se que esses dados poderiam levar a problemas de dimensionamento de um sistema contendo ácidos graxos, por desconsiderar o impacto que o sub-resfriamento teria na capacidade e velocidade de armazenamento energético. / In the current thesis, a research on the identification and characterization of phase change materials (PCMs) produced from renewable sources, the bioPCMs, is introduced. The document dedicates its initial chapters to the bibliographic review on the study of PCMs used for building thermal demand control. The characteristics identified as essential to a PCM are compared against those found in fatty acids and derivatives, allowing an understanding of their potential as an alternative to traditional materials. It was observed that bioPCMs are able to act similarly to paraffins. Additionally, bioPCMs can be extracted from pre-existing production chains, as a by-product or as waste, greatly reducing the environmental impact of their adoption. There is, however, a local lack of methodologies and devices capable of identifying possible bioPCMs, a point directly addressed by the research. A chain of procedures was developed that begins with the characterization of the material, which in turn is subjected to a heat transfer analysis and, finally, to a practical simulation of operational conditions. The analysis of the thermo-physical properties was performed for seven candidates, according to a procedure known as T-history. The results were satisfactory, allowing parameters such as enthalpy of fusion, specific heat, melting temperature, sub-cooling temperature and conductivity to be characterized. For the study of heat transfer, a classical Stefan problem, where the material is stored in a rectangular container,was chosen. Based on techniques used by other authors such as Viskanta, Campbell and Kamkari, the developed methodology and experimental apparatus allowed the characterization of the melting and solidification fronts of a non-renewale PCM,the n-eicosane, used as reference, and a bioPCM, the coconut oil. The oil was then inserted into an energy loading and unloading system that simulates night cooling operating conditions.At the end of the process it was observed that, although each stage was able to fulfill its individual purpose, be it characterization of the material or of the heat transfer process, only by combining the results that the full understanding of the material applicability was obtained. For example, typically, characterization studies are limited to defining data such as melting temperature or enthalpy of fusion. Although important, it was observed that these data alone could lead to energy system design issues such as disregarding the impact that sub-cooling would have on the energy storage capacity and response time.

Au cours des dernières années, le développement de matériaux composites avancés fabriqués à partir de fibres naturelles a été principalement axé sur l'obtention de matériaux à haut module et à haute résistance. Cependant, la résistance élevée n'est pas suffisante, car certains des matériaux possèdent une nature fragile (l'allongement à la rupture est faible), et l'un des critères de performance les plus importants devrait être la capacité à absorber l'énergie et à résister aux chocs. La manière dont un matériau composite se déforme et subit des endommagements dépend à la fois des propriétés chimiques et mécaniques de trois constituants de base : les fibres, la matrice et une fine région d'interphase (parfois appelée interface) chargée d'assurer le lien entre matrice et fibre. En raison de leurs propriétés uniques et de leur nature abondante, les fibres à base de cellulose émergent comme un choix privilégié pour les communautés scientifiques, techniques et commerciales qui recherchaient des matériaux durables dans diverses applications. Bien que ces fibres possèdent plusieurs avantages par rapport aux charges synthétiques, l'adhérence entre la fibre et la matrice, la sensibilité à l'humidité et les propriétés au feu restent des domaines difficiles à traiter. Dans ce contexte, une nouvelle technique basée sur la méthode par pulvérisation-séchage-durcissement a permis de fabriquer un revêtement sol-gel hydrophobe sur la surface de la fibre de coco lignocellulosique. La modification de surface des fibres de coco a été effectuée à l'aide d'un plasma oxygène à basse pression suivi d'un enduit sol-gel polymérisable à sec avec un siloxane à fonction fluoroalkyle (FAS). Le prétraitement par plasma a augmenté la concentration effective du réseau FAS sur les fibres de fibre de coco dans le but de créer la surface extrêmement hydrophobe. L'efficacité du traitement plasma et du sol gel FAS sur fibre de coco a été étudiée en utilisant différentes techniques de caractérisation telles que l'analyse de l'angle de contact, l'absorption d'eau, la microscopie électronique à balayage, la microscopie à force atomique et la spectroscopie photoélectronique. Les propriétés mécaniques, morphologiques, rhéologiques et thermiques de différentes formulations de mélanges PP/EPDM ont été étudiées pour trouver la composition optimale du mélange pour la préparation de composites. Les composites résultants à base de polypropylène, d'EPDM et de fibre de coco possèdent des propriétés de résistance aux chocs élevées et des propriétés de traction et de flexion comparables. Les propriétés mécaniques, morphologiques, rhéologiques et thermiques des composites PP/EPDM/Coir ont été étudiées en détail pour examiner la stabilité des composites. / In recent years, the development of advanced high performance composite materials made from natural fibers was mainly focussed on achieving high modulus and strength materials. However, the high strength is not sufficient, as some of the materials possess brittle nature (the overall elongation to fracture is small), and one of the more important performance criterion should be the ability to absorb energy and resist impact loadings. The manner in which a composite material deforms and subjected to fractures depends upon both the chemical and mechanical properties of three basic constituents: the fibers, the matrix and a fine interphase region (sometimes referred to as the interface) responsible for assuring the bond between the matrix and fiber. Due to its unique properties and abundant in nature, lignocellulose based fibers are emerging as a preferred choice for scientific, engineering and commercial communities who were looking for sustainable materials in various applications. Though these fibers possess several advantages over synthetic fillers, adhesion between the fiber and matrix, moisture repellence, flame retardant properties etc are still challenging areas to be addressed. In this context a novel technique based on spray-dry- cure method to establish a hydrophobic sol-gel coating on the lignocellulosic coir fiber surface. The surface modification of lignocellulosic coir fibers was done with the use of low-pressure oxygen plasma, followed by the application of a spray-dry-cure sol–gel coating with the water and oil repellent organic–inorganic hybrid precursor fluoroalkyl-functional siloxane (FAS), with the aim of creating the extremely hydrophobic coir fiber surface. The plasma pre-treatment increased the effective concentration of the FAS network on the lignocellulosic coir fibers. The effectiveness of plasma treatment and FAS sol gel coating on the coir fiber was studied using different characterisation techniques such as contact angle analysis, water absorption studies, scanning electron microscopy, atomic force microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. The mechanical, morphological, rheological and thermal properties of different PP/EPDM blend formulations were carried out to find out optimum blend composition for composite preparation. The resulting composites based on polypropylene, EPDM and coir possess high impact strength properties and comparable tensile and flexural properties. The mechanical, morphological, rheological and thermal properties of PP/EPDM/Coir composites were studied in detail to examine the stability of the composites.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / The high consumption of green coconut water has generated increasing in the residue caused by improper discard of green coconut rind in Brazilian coast. To reduce this problem, Embrapa Tropical Agroindustry installed a Pilot Unit processing of green coconut rind to obtain fiber and powder, which ends up generating an effluent with high organic load, high sugar and polyphenols content and is called liquid of the rind of green coconut (LCCV). In order to reduce polyphenols and sugar content, alcoholic fermentation was carried out in the effluent, with 5 and 7.5% (w/v) of Saccharomyces cerevisiae, another fermentation with 5% (w/v) of S. cerevisiae wich was reused in subsequent fermentations and also polyphenols removal by adsorption using aluminum pillared clay. Phenolic compounds present in LCCV were characterized by nuclear magnetic resonance of hydrogen and liquid chromatography with mass spectrometry, it was possible to identify chlorogenic acid, isomers of caffeoyl shikimic acid, including 5-O-caffeoylshikimic acid, which is the major phenolic compound of LCCV and also, ferulic acid. LCCV total polyphenols levels were reduced by fermentation of 7769.1 mg/L to 3808.6 mg/L in the fermentation with 5% (w/v) yeast and 2892.4 mg/L in the fermentation 7,5% (w/v) yeast. In the fermentation with reuse of yeast, the reduction in polyphenols content ranged of 4084.7 to 5853.5 mg/L. The fermentation was efficient in reducing the polyphenols levels, in addition its efficacy to consume the sugars, glucose and fructose, present in LCCV. / O consumo de Ãgua de coco verde tem gerado um aumento nos resÃduos provocado pelo descarte inadequado da casca de coco verde no litoral brasileiro. A fim de minimizar esse problema, a Embrapa AgroindÃstria Tropical instalou uma unidade piloto de beneficiamento da casca de coco verde para obtenÃÃo de fibra e pÃ, o que acaba gerando um efluente com carga orgÃnica elevada, alto teor de aÃÃcar e de polifenÃis e à denominado de lÃquido da casca de coco verde (LCCV). A fim de se reduzir o teor de polifenÃis totais, foi realizada uma fermentaÃÃo alcoÃlica do efluente, com 5 e 7,5% (p/v) de Saccharomyces cerevisiae, com 5% (p/v) de S. cerevisiae que foi reutilizada fermentaÃÃes posteriores, alÃm da remoÃÃo por adsorÃÃo de polifenÃis do LCCV utilizando argila pilarizada de alumÃnio. Os compostos fenÃlicos presentes no LCCV foram caracterizados atravÃs de ressonÃncia magnÃtica nuclear de hidrogÃnio e cromatografia lÃquida acoplada à espectrometria de massa, onde foi possÃvel identificar o Ãcido clorogÃnico, isÃmeros do Ãcido cafeoil chiquÃmico, entre eles o Ãcido 5-O-cafeoil chiquÃmico, que à o composto fenÃlico majoritÃrio do LCCV e Ãcido ferÃlico. A fermentaÃÃo reduziu os teores de polifenÃis totais do LCCV, passando de 7769,1 mg/L a 3808,6 mg/L com a fermentaÃÃo com 5% (p/v) de levedura e para 2892,4 mg/L com a fermentaÃÃo com 7,5% (p/v) de levedura. Para a fermentaÃÃo com reutilizaÃÃo de levedura, a reduÃÃo na concentraÃÃo de polifenÃis variou de 4084,7 a 5853,5 mg/L. A fermentaÃÃo foi eficiente na reduÃÃo dos teores dos polifenÃis e no consumo dos aÃÃcares glicose e frutose presentes no LCCV.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O consumo crescente da Ãgua de coco gera uma grande quantidade de resÃduo de difÃcil gerenciamento. O aproveitamento dessa biomassa reduz o acÃmulo de resÃduos, agrega valor à cadeia produtiva, gera renda e aumenta a vida Ãtil dos aterros sanitÃrios. Uma possibilidade à utilizar a casca de coco verde na manufatura de painÃis como alternativa aos painÃis elaborados com madeira. Uma das vantagens do uso da casca de coco à seu alto teor de lignina, que sob condiÃÃes adequadas de pressÃo e temperatura, pode funcionar como um ligante natural dispensando o uso de resinas sintÃticas para aglutinar as fibras. Em geral, essas resinas sÃo formuladas com formaldeÃdo, substÃncia derivada do petrÃleo e potencialmente causadora de cÃncer. A partir desses painÃis, à possÃvel fabricar mÃveis, divisÃrias, pisos e revestimentos sem a necessidade de efetuar o corte de espÃcies florestais. O presente trabalho teve como objetivo obter e caracterizar painÃis lignocelulosicos, utilizando como matÃria- prima as fibras e o pà da casca do coco verde, sem adiÃÃo de resinas sintÃticas. Os painÃis obtidos foram submetidos a anÃlises tÃrmicas, testes de inchamento em espessura, absorÃÃo de Ãgua, ensaios mecÃnicos, caracterizaÃÃo por infravermelho e microscopia eletrÃnica de varredura. De acordo com os resultados obtidos, a lignina presente naturalmente na matÃria- prima atuou como ligante, sendo possÃvel obter painÃis com boa integridade estrutural. Todos os painÃis apresentaram valores de absorÃÃo de Ãgua inferiores ao MDF comercial. Alguns painÃis apresentaram mÃdulo de elasticidade superior ao MDF comercial. / The growing consumption of coconut water leads to high volumes of tough management wastes. The use of this biomass adds value to the supply chain, reduces the amount of waste, increases the financial income, and extends the service life of landfills. An option to use the coconut biomass is manufacturing plywood panels as an alternative to wood plywood boards. Coconut husk has a comparative advantage in relation to the wood plywood: a high content of lignin, which under certain pressure and temperature conditions can act as a natural binder, dispensing synthetic bonding resins to aglutinate the fibers. Usually the resins are made with formaldehyde, an oil-derived chemical and potential cause of cancer. Plywood can be used to manufacture furniture, wall panels, and floor bases, without cutting down trees. The aim of this work was to produce and characterize lignocellulosic panels made with unripe coconut husk fiber and pith, with no adding of synthetic resins. The boards were characterized by thermal analysis, thickness swelling tests, water absorption, mechanical testing, FTIR spectroscopy, and scanning electron microscopy. As expected, there was a significant correlation between the degradation of the main chemical constituents of the raw material and the final characteristics of the panels. According to the results, the lignin naturally present in the feedstock acted as a binder, it is possible to obtain panels with good structural integrity. All panels showed values of water absorption lower than the commercial MDF. Some panels showed higher elastic modulus to the commercial MDF.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / As helicÃnias sÃo plantas ornamentais que, com sua beleza e exotismo, constituem uma das maiores riquezas da nossa flora. Exuberantes, coloridas, com formas inusitadas, elas sÃo apreciadas no mercado internacional tambÃm por sua durabilidade e pela capacidade de, mesmo sozinhas, gerar composiÃÃes surpreendentes. Em decorrÃncia da alta demanda do mercado consumidor, a cultura vem sendo produzida em escala comercial por meio da micropropagaÃÃo, uma tÃcnica importante da cultura de tecidos que apresenta diversas etapas. A etapa de aclimatizaÃÃo à a fase mais crÃtica e importante, responsÃvel pelos altos Ãndices de mortalidade, baixas taxas de crescimento e desuniformidade das plantas, conseqÃente queda na produÃÃo. Essa situaÃÃo ocorre porque existem poucas informaÃÃes sobre o manejo da cultura nessa etapa. Considerando que essa tÃcnica à muito recente no Brasil, estudos estÃo sendo conduzidos para se estabelecer as melhores combinaÃÃes entre diferentes substratos, lÃminas de irrigaÃÃo e tipos de recipientes. Assim, as plantas aclimatizadas acabam nÃo sendo atendidas em todas as suas necessidades, o que leva à perdas considerÃveis e/ou a obtenÃÃo de mudas de qualidade desuniforme. Para minimizar esse problema e atender as exigÃncias do mercado consumidor, à preciso a busca de informaÃÃes tÃcnicas e cientÃficas sobre o adequado manejo da cultura. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de distintos tipos e volumes de substrato e de diferentes lÃminas de irrigaÃÃo na aclimatizaÃÃo de mudas micropropagadas de helicÃnia (helicÃnia lingulata Ruiz & PavÃn cv. Fan.). A pesquisa constou de trÃs experimentos, sendo conduzida em um tÃnel alto de cultivo forÃado pertencente a Embrapa AgroindÃstria Tropical, situada no municÃpio de Fortaleza, Cearà - Brasil (3Â44â S e 38Â33â W). O delineamento experimental foi de blocos ao acaso, com 4 tratamentos e 5 repetiÃÃes para as variÃveis relacionadas com o desenvolvimento foliar e 5 tratamentos e 5 repetiÃÃes para os substratos. No primeiro experimento foram analisadas quatro lÃminas de irrigaÃÃo: 1, 2, 3 e 4 mm de Ãgua. As plantas foram acondicionadas em tubetes de 180 cm3, e cultivadas no substrato pÃ-de-coco seco + hÃmus + solo (1:1:1), receberam as diferentes lÃminas, parceladas em duas irrigaÃÃes diÃrias. No segundo experimento foram testadas cinco combinaÃÃes diferentes de substratos na proporÃÃo 1:1:1 onde S1(pÃ-de-coco seco + hÃmus + solo); S2 (pÃ-de-coco verde + vermiculita + composto de cama de frango); S3(pÃ-de-coco verde+hÃmus+solo); S4(pÃ-de-coco seco + vermiculita + composto de cama de frango) e S5 (HortimixÂ), as plantas foram acondicionadas em tubetes 180 cm3 e cultivadas nos distintos substratos sendo aplicada uma lÃmina dâÃgua de 3 mm, duas vezes ao dia. No terceiro experimento foram avaliados quatro tipos de recipientes: copo pequeno (100 cm3); tubete pequeno (180 cm3); tubete grande (300 cm3) e copo grande (400 cm3). As mudas contidas nos recipientes foram cultivadas com S1 e irrigadas com a lÃmina dâÃgua de 3 mm duas vezes ao dia. As variÃveis agronÃmicas, avaliadas nos experimentos foram: altura da planta, nÃmero de folhas e diÃmetro do caule. No primeiro experimento as variÃveis foram analisadas aos 15 e 30 dias apÃs aplicaÃÃo das devidas lÃminas (DAL). Nos demais experimentos os dados foram coletados aos 30, 60 e 75 dias apÃs o transplantio (DAT). Os resultados dos experimentos evidenciaram que o melhor desenvolvimento das mudas micropropagadas de helicÃnia ocorreu quando: cultivadas em tubete grande de 300 cm3 de volume; com substrato utilizando a combinaÃÃo PCV+H+S e o hortimix, e com lamina de irrigaÃÃo de 2,5 mm dia-1. / The helicÃnias are ornamental plants that, with its beauty and exotics, constitute one of the biggest deversity of our flora. Exuberant, colorful , with unusual forms, they are appreciated in the international market also for its durability an d the capacity of, exactly alone, to generate surprising compositions. In result of the high dema nd of the consuming market, the culture is produced in commercial scale by means of the microp ropagation, one important technique that presents diverse stages. The stage of acclimat ization is the most important and critical phase, responsible for the high rate of mortality, low rates growth taxes and low uniformity of plants, resulting in fall production. This situatio n occurs due to few information about of the culture management in this stage. Considering that this technique is very recent in Brazil, studies are being conducted to establish the best c ombinations among different substratum, irrigation depth and types of containers. Then, as result is aclimatized plants not being supplied in all its necessities, leading to a consi derable losses and/or cutting uniform less. To minimize this problem and forces the requirements o f the consuming market, is necessary looking for scientific techniques informatives abou t the culture management. The present work had as objective to evaluate the effect of dis tinct types and volumes of substratum and different irrigation depth in the acclimatization o f micropropagated cuttings of helicÃnia (Heliconia lingulata Ruiz & PavÃn cv. Fan .). The research consisted of three experiments, conducted in a high tunnel of forced culture at Emb rapa Tropical Agroindustry, located in Fortaleza, Cearà â Brazil (3Â44 ' S and 38Â33 ' W). The experimental design was a randomized blocks, with 4 treatments and 5 repetitions for the variables related to foliar development, and 5 treatments and 5 repetitions for the substratum. Four irrigation levels were analyzed in the first experiment: 1, 2, 3 and 4 mm of water. The pl ants cultivated in the substratum dust-of- coconut dry + wormcompost + soil, (1:1:1) in 180 cm 3 plastic containers, were irrigation twice a day. Five different combinations for substr atum were tested in the second experiment: 1:1:1 where S1 (dry coir dust + wormcompost + soil); S2 (green coir dust + vermiculite + compost of chicken bed); S3 (green coir dust + wormcompost + soil); S4 (dry coir dust + vermiculite + compost of chicken bed) and S 5 (HortimixÂ). The plants, cultivated in the different substrate in 180 cm 3 plastic containers, were irrigated with a 3 mm wat er level twice a day. Four plastic containers types were evaluated in the third experiment: small cup (100 cm 3 ); small (180 cm 3 ); great plastic container (300 cm 3 ) and great cup (400 cm 3 ). The cuttings were cultivated with S 1 and they were irrigated with a 3 mm water level twice a day. The agronomics variable, evaluated in the experiments w ere: height of the plant, number leaf and stem diameter. In the first experiment the variable s were analyzed in 15 and 30 days after applications of water depth (DAL). For the othes ex periments the data were collected in 30, 60 and 75 days after the transplant (DAT). The resu lts of the experiments had evidenced that the best development of the cuttings of helicÃnia o ccurred when: cultivated in great plastic container of 300 cm 3 ; with substratum using the combination PCV+H+S and hortimix, and with water depth of 2,5 mm day -1 .