O cenário energético mundial traz à tona a necessidade da busca por fontes renováveis que contribuam de maneira positiva para a diminuição de emissões de gases nocivos, como o CO2. Neste contexto estudos como o presente constituem importante contribuição para o melhor entendimento destas questões ambientais, para tanto o mesmo teve como objetivo avaliar o efeito de pré-tratamento com solução alcalina aquosa (mercerização, NaOH 20%, 20 g.L-1, temperatura ambiente, 5h) sobre a sacarificação, via hidrólise ácida e enzimática de fibras lignocelulósicas de curauá (Teor de: umidade 8,2% ±0,2, cinzas 2,0% ±0,1, holocelulose 85,9% ±0,7, hemiceluloses 15,5% ±0,2, α-celulose 70,4% ±0,2, lignina total de 9,4% ±0,3 e índice de cristalinidade (Ic) 69,4%. Alíquotas retiradas durante a mercerização foram caracterizadas, por exemplo, a alíquota referente a 2h apresentou as seguintes propriedades: α-celulose 81,6% ±0,2, lignina total 3,2% ±0,3 e índice de cristalinidade (Ic) 75,5%. Análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV), comprimento e espessura médio (MorFi) mostraram, ao longo da mercerização, aumento de rugosidade e fragmentos aderidos a superfície da fibra, e diminuição de comprimento e espessura. Fibras não tratadas e tratadas (2h) foram submetidas a hidrólise ácida (1:30 vol./massa, H2SO4 a 24%, 80°C, 6h), onde as fibras não reagidas foram separadas do licor via filtração, e caracterizadas por difração de raios X, MEV, MorFi, e os açúcares do licor e produtos de decomposição foram analisados via Cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Os resultados da hidrólise ácida com a fibra mercerizada, apresentaram maior produção de glicose (fração celulósica) e diminuição dos teores de xilose e arabinose, (fração hemicelulósica). A glicose atingiu teor máximo de 2,68 g.L-1, no entanto para a hidrólise com a fibra não tratada atingiu um máximo de 1,3 g.L-1, com formação em baixa escala de produtos de decomposição (HMF e furfural). Fibras de partida e mercerizada também foram submetidas a hidrólise enzimática (48h, enzimas celulase comercial-Accellerase 1500, 0,5mL/g). Alíquotas das polpas não reagidas e licor foram extraídas durante a reação, e caracterizadas conforme descrito para hidrólise ácida. Microscopias mostraram que houve aumento da rugosidade e da abertura dos feixes de fibras nas fibras mercerizadas. Os valores de Ic apresentaram aumento inicial e posterior queda indicando hidrólise da fração não cristalina da celulose seguida da fração cristalina. O comprimento e espessura médio das fibras, sofreram diminuição, sendo mais acentuada na hidrólise com a fibra mercerizada e mais intenso para a espessura. Houve formação de glicose e xilose e não houve formação de produtos de decomposição como ocorrido na hidrólise ácida. A fibra não tratada apresentou um máximo de 12,0 g.L-1 de glicose e 2,30 g.L-1 de xilose, já a fibra mercerizada apresentou máximos de 17,5 g.L-1, 1,36 g.L-1 de glicose e xilose respectivamente, indicando aumento de 45% de glicose e diminuição de 56% de xilose. Esta investigação do efeito da mercerização sobre a sacarificação da fibra de curauá forneceu informações importantes para o aprofundamento deste estudo, assim como indicou que o curauá pode posteriormente se tornar fonte de produção de etanol de segunda geração. / The global energy scenario brings to light the need for the search for renewable sources that contribute positively to the reduction of harmful gases emission, such as CO2. In this context, studies such as the one herein constitute an important contribution to a better understanding of these environmental issues. The purpose of this study was to evaluate the effect of the alkaline pre-treatment (mercerization, NaOH 20%, 20 g.L-1, room temperature, 5h) on saccharification, via acid and enzymatic hydrolysis of curauá lignocellulosic fibers (moisture content 8.2% ± 0.2, ashes 2.0% ± 0.1, holocellulose 85.9% ±0.7, hemicellulose 15.5% ±0.2, α-cellulose 70.4% ± 0.2, total lignin 9.4% ± 0.3 and crystallinity index, (Ic, 69.4%). Aliquots removed during mercerization were characterized. For example, the aliquot referring to 2h had the following properties: α-cellulose 81.6% (± 0.2), total lignin 3.2% (± 0.3) and crystallinity index (Ic) 75.5%. Analyses of scanning electron microscopy (SEM), length and average thickness (MorFi) showed increased roughness and fragments adhered to the fiber surface and a decrease in length and thickness throughout the mercerization. Untreated and treated fibers (2h) were subjected to acid hydrolysis (1:30 vol./M.H2SO4 24%, 80°C, 6h), in which the unreacted fibers were separated from the liquor via filtration, and then characterized by X-ray diffraction, MEV, MorFi; liquor sugars and decomposition products were analyzed via High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The results of the acid hydrolysis with the mercerized fiber presented higher glucose production (cellulose fraction) and decreased xylose and arabinose contents (hemicellulosic fraction). The maximum glucose content obtained was 2.68 g.L-1, while for the hydrolysis with the untreated fiber the maximum was 1.3 g.L-1, in which there was low-scale formation of decomposition products (HMF and furfural). No mercerized and mercerized fibers were also subjected to enzymatic hydrolysis (48h, commercial cellulase enzymes-Accellerase 1500, 0.5mL / g). Aliquots of the unreacted pulps and liquor were extracted during the reaction, and then characterized as described for acid hydrolysis. Microscopies showed that there was an increase in roughness and in the opening of fiber bundles in the mercerized fibers. The crystallinity indexes showed an initial increase and a subsequent decrease indicating hydrolysis of the non-crystalline fraction of the cellulose followed by the crystalline fraction. The length and average thickness of the fibers decreased, which was more accentuated in the hydrolysis with the mercerized fiber and more intense as for the thickness. There was formation of glucose and xylose and there was no formation of decomposition products as occurred in acid hydrolysis. For the untreated fiber, a maximum glucose of 12.0 gL-1 and 2.30 gL-1 of xylose was obtained, whereas the mercerized fiber presented a maximum of 17.5 gL-1, 1.36 gL-1 of glucose and xylose respectively, indicating a 45% increase in glucose and a 56% decrease in xylose. This investigation of the effect of mercerization on the saccharification of the curauá fiber provided important information for further studies, as well as indicating that the curauá can later become a source of second generation ethanol production. Keywords: Curauá Fiber. Mercerization. Acid and Enzymatic Hydrolysis. Glucose.

O cenário energético mundial traz à tona a necessidade da busca por fontes renováveis que contribuam de maneira positiva para a diminuição de emissões de gases nocivos, como o CO2. Neste contexto estudos como o presente constituem importante contribuição para o melhor entendimento destas questões ambientais, para tanto o mesmo teve como objetivo avaliar o efeito de pré-tratamento com solução alcalina aquosa (mercerização, NaOH 20%, 20 g.L-1, temperatura ambiente, 5h) sobre a sacarificação, via hidrólise ácida e enzimática de fibras lignocelulósicas de curauá (Teor de: umidade 8,2% ±0,2, cinzas 2,0% ±0,1, holocelulose 85,9% ±0,7, hemiceluloses 15,5% ±0,2, α-celulose 70,4% ±0,2, lignina total de 9,4% ±0,3 e índice de cristalinidade (Ic) 69,4%. Alíquotas retiradas durante a mercerização foram caracterizadas, por exemplo, a alíquota referente a 2h apresentou as seguintes propriedades: α-celulose 81,6% ±0,2, lignina total 3,2% ±0,3 e índice de cristalinidade (Ic) 75,5%. Análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV), comprimento e espessura médio (MorFi) mostraram, ao longo da mercerização, aumento de rugosidade e fragmentos aderidos a superfície da fibra, e diminuição de comprimento e espessura. Fibras não tratadas e tratadas (2h) foram submetidas a hidrólise ácida (1:30 vol./massa, H2SO4 a 24%, 80°C, 6h), onde as fibras não reagidas foram separadas do licor via filtração, e caracterizadas por difração de raios X, MEV, MorFi, e os açúcares do licor e produtos de decomposição foram analisados via Cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Os resultados da hidrólise ácida com a fibra mercerizada, apresentaram maior produção de glicose (fração celulósica) e diminuição dos teores de xilose e arabinose, (fração hemicelulósica). A glicose atingiu teor máximo de 2,68 g.L-1, no entanto para a hidrólise com a fibra não tratada atingiu um máximo de 1,3 g.L-1, com formação em baixa escala de produtos de decomposição (HMF e furfural). Fibras de partida e mercerizada também foram submetidas a hidrólise enzimática (48h, enzimas celulase comercial-Accellerase 1500, 0,5mL/g). Alíquotas das polpas não reagidas e licor foram extraídas durante a reação, e caracterizadas conforme descrito para hidrólise ácida. Microscopias mostraram que houve aumento da rugosidade e da abertura dos feixes de fibras nas fibras mercerizadas. Os valores de Ic apresentaram aumento inicial e posterior queda indicando hidrólise da fração não cristalina da celulose seguida da fração cristalina. O comprimento e espessura médio das fibras, sofreram diminuição, sendo mais acentuada na hidrólise com a fibra mercerizada e mais intenso para a espessura. Houve formação de glicose e xilose e não houve formação de produtos de decomposição como ocorrido na hidrólise ácida. A fibra não tratada apresentou um máximo de 12,0 g.L-1 de glicose e 2,30 g.L-1 de xilose, já a fibra mercerizada apresentou máximos de 17,5 g.L-1, 1,36 g.L-1 de glicose e xilose respectivamente, indicando aumento de 45% de glicose e diminuição de 56% de xilose. Esta investigação do efeito da mercerização sobre a sacarificação da fibra de curauá forneceu informações importantes para o aprofundamento deste estudo, assim como indicou que o curauá pode posteriormente se tornar fonte de produção de etanol de segunda geração. / The global energy scenario brings to light the need for the search for renewable sources that contribute positively to the reduction of harmful gases emission, such as CO2. In this context, studies such as the one herein constitute an important contribution to a better understanding of these environmental issues. The purpose of this study was to evaluate the effect of the alkaline pre-treatment (mercerization, NaOH 20%, 20 g.L-1, room temperature, 5h) on saccharification, via acid and enzymatic hydrolysis of curauá lignocellulosic fibers (moisture content 8.2% ± 0.2, ashes 2.0% ± 0.1, holocellulose 85.9% ±0.7, hemicellulose 15.5% ±0.2, α-cellulose 70.4% ± 0.2, total lignin 9.4% ± 0.3 and crystallinity index, (Ic, 69.4%). Aliquots removed during mercerization were characterized. For example, the aliquot referring to 2h had the following properties: α-cellulose 81.6% (± 0.2), total lignin 3.2% (± 0.3) and crystallinity index (Ic) 75.5%. Analyses of scanning electron microscopy (SEM), length and average thickness (MorFi) showed increased roughness and fragments adhered to the fiber surface and a decrease in length and thickness throughout the mercerization. Untreated and treated fibers (2h) were subjected to acid hydrolysis (1:30 vol./M.H2SO4 24%, 80°C, 6h), in which the unreacted fibers were separated from the liquor via filtration, and then characterized by X-ray diffraction, MEV, MorFi; liquor sugars and decomposition products were analyzed via High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The results of the acid hydrolysis with the mercerized fiber presented higher glucose production (cellulose fraction) and decreased xylose and arabinose contents (hemicellulosic fraction). The maximum glucose content obtained was 2.68 g.L-1, while for the hydrolysis with the untreated fiber the maximum was 1.3 g.L-1, in which there was low-scale formation of decomposition products (HMF and furfural). No mercerized and mercerized fibers were also subjected to enzymatic hydrolysis (48h, commercial cellulase enzymes-Accellerase 1500, 0.5mL / g). Aliquots of the unreacted pulps and liquor were extracted during the reaction, and then characterized as described for acid hydrolysis. Microscopies showed that there was an increase in roughness and in the opening of fiber bundles in the mercerized fibers. The crystallinity indexes showed an initial increase and a subsequent decrease indicating hydrolysis of the non-crystalline fraction of the cellulose followed by the crystalline fraction. The length and average thickness of the fibers decreased, which was more accentuated in the hydrolysis with the mercerized fiber and more intense as for the thickness. There was formation of glucose and xylose and there was no formation of decomposition products as occurred in acid hydrolysis. For the untreated fiber, a maximum glucose of 12.0 gL-1 and 2.30 gL-1 of xylose was obtained, whereas the mercerized fiber presented a maximum of 17.5 gL-1, 1.36 gL-1 of glucose and xylose respectively, indicating a 45% increase in glucose and a 56% decrease in xylose. This investigation of the effect of mercerization on the saccharification of the curauá fiber provided important information for further studies, as well as indicating that the curauá can later become a source of second generation ethanol production. Keywords: Curauá Fiber. Mercerization. Acid and Enzymatic Hydrolysis. Glucose.

Made available in DSpace on 2015-04-22T22:08:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Flavia Regina S dos Santos.pdf: 3668436 bytes, checksum: 5927f9f1725473e3fbb92116c1ea1fa2 (MD5) Previous issue date: 2013-03-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The search for new unconventional materials for construction based on renewable sources has contributed to environmental issues and sustainable development. In the current context of environmental and technological fibers in the Amazon region have become increasingly prominent, with respect to its use in products from various sectors of engineering. Among these, one can cite the example of curauá (Ananas erectifolius), species of bromeliad that is part of the pineapple family curauá has become a very attractive plant, both the economic point of view, because it has easy access and require low labor cost, as the scientific point of view, because it has low density and high strength. This paper presents a study of the viability of production and assessment of curauá (Ananas erectifolius) fiber panels, with and without wastes of Amazonian timber species amapá-doce (Brosimum parinarioides Duk) and louro-inhamuí (Ocotea cymbarum H.BK.), produced under pressure with bi-component polyurethane resin-based castor oil. The study was divided into three stages, the first characterizations were made physical, chemical and mechanical properties of the fiber, and the second time fabricated panels and the tests of bending, tensile and screw perpendicular surface according to standard NBR 14810-2. The results indicate that the panels showed good mechanical and physical properties, which is in accordance with the Brazilian standard. It is hoped that the study will enable the development and future generation of longer an option alternative material for the construction industry, so it is proved its good performance and can meet the technical requirements for the construction and furniture area. / A busca por novos materiais não convencionais para construção civil à base de fontes renováveis tem contribuído com questões ambientais e com o desenvolvimento sustentável. No atual contexto ambiental e tecnológico as fibras da região amazônica brasileira têm cada vez mais se destacado, com relação ao seu uso em produtos dos mais diversos setores da engenharia. Dentre estas, pode-se citar o exemplo do curauá (Ananás erectifolius), espécie de bromeliácea que faz parte da família do abacaxi. O curauá tem se tornado uma planta bem atrativa, tanto pelo ponto de vista econômico, por possuir fácil acesso e necessitar de mão de obra de baixo custo, quanto pelo ponto de vista científico, por possuir baixa densidade e elevada resistência mecânica. O presente trabalho apresenta um estudo da viabilidade de produção e avaliação de painéis de fibra de curauá (Ananás erectifolius), sem e com resíduos de madeiras Amazônicas das espécies amapá-doce (Brosimum parinarioides Duk) e louro-inhamuí (Ocotea cymbarum H.BK.), produzidos sob pressão com resina poliuretana bi-componente à base de óleo de mamona. A pesquisa foi dividida em três etapas, na primeira foram feitas as caracterizações físicas, químicas e mecânicas da fibra, e no segundo momento confeccionados os painéis e realizados os ensaios de flexão estática, tração perpendicular e arrancamento de parafuso de superfície de acordo com a norma NBR 14810-2. Os resultados obtidos apontam que os painéis apresentaram boas propriedades físico-mecânicos, estando de acordo com a norma brasileira. Espera-se que o estudo possibilite o desenvolvimento e a futura geração de mais uma opção de material alternativo para o setor da construção civil, sendo assim fica comprovado o seu bom desempenho, podendo atender os requisitos técnicos para a área moveleira e construção civil.

Made available in DSpace on 2015-04-11T13:47:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Patricia_Valenca.pdf: 4047438 bytes, checksum: a02cd074f12f4a3944a6c31fbd696ac4 (MD5) Previous issue date: 2012-12-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The development of road infrastructure in Brazil, coupled with investments in the automotive industry in the 60s, boosted, years later, the need to implement public and private administrative systems on these roads, in order to maintain good traffic conditions and safety. Moreover, Manaus county has a history of geotechnical problems, such as the costly process of obtaining stone material, due to the thick layers of fine soil overlying rocky horizons and the complicated logistics of its transportation. These facts, on both national and regional levels, have led to the study of asphalt mixtures with improved mechanical performance, according to the scientific literature on commonly used mixtures, for example, Asphalt Concrete. These are discontinuous mixtures with excellent experience, especially on European roads, called Stone Matrix Asphalt (SMA). SMA is characterized by a high percentage of coarse aggregate, which favors the draindown of mastic asphalt. To reduce this effect, fibers from the Amazonian curauá were added, which are largely produced in the northern region of Brazil and characterized by high mechanical resistance, although mainly applied in automotive composites. In addition, to enable the use of this type of bituminous coating due to the large proportion of coarse materials, we analyzed the performance of a recycled aggregate (Construction and Demolition Waste - CDW) compared to a traditional granite aggregate. In this scenario, there was physical and mechanical characterization of the component materials and of the SMA mixture. With respect to the aggregates, the CDW achieved 160% more Los Angeles abrasion, satisfactory adhesiveness and lower bulk and saturated densities when compared with brita. The mineral mixture, 75% coarse, 15% fine and 10% filler, fit the specifications described by the National Asphalt Pavement Association (NAPA). Inferring a void volume of 4%, meeting the requirements of the empty coarse fraction of the aggregate in the compacted mixture, larger than the empty coarse fraction of the compacted aggregate, similar levels were obtained for the CAP project if using Marshall type dosage, at 6.28% (for SMA with brita), 6.82% (for SMA with CDW), 6.50% (for SMA with brita and curauá) and 6.88% (for SMA with CDW and curauá). Draindown was effectively reduced by curauá fibers with only 0.3% fiber in both asphalt composites. With regard to traction resistance performed at 25 °C, 40°C and 60°C, the composite CDW obtained better results, but fiber insertion lowered the values, possibly by loss of rigidity due to the detriment of their adsorbed water. However, in the Resilience Modulus performed at 25°C and 40°C, in general, fibers contribute to the mechanical behavior, especially the mix with brita and the temperature at 40°C. Increased temperature caused decreased results in both mechanical tests, but the decrease was less in the recycled aggregate. In view of this, a good performance of the recycled aggregate is assumed in SMA blends, with positive results from the addition of curauá fibers particularly as to the resilience of the material. / O desenvolvimento da infraestrutura rodoviária no Brasil, aliado aos investimentos na indústria automobilística na década de 60, impulsionou, anos mais tarde, a necessidade de implantar sistemas administrativos públicos e privados em tais rodovias, a fim de manter boas condições de tráfego e segurança. Por outro lado, o Município de Manaus compunha-se de um histórico de problemas geotécnicos, como os custosos processos de obtenção de material pétreo devido às espessas camadas de solos finos que recobrem os horizontes rochosos em conjunto com as dificuldades logísticas para seu transporte. Tais fatos, de âmbito nacional e regional, suscitaram o estudo de misturas asfálticas de melhor desempenho mecânico, segundo a literatura cientifica, relativa às misturas convencionalmente utilizadas, por exemplo, Concreto Asfáltico. Trata-se de misturas descontínuas com excelentes experiências, mormente nas estradas européias, denominadas de Stone Matrix Asphalt. O SMA se caracteriza pelo alto percentual de agregados graúdos, o que favorece o escorrimento do mástique asfáltico. Para reduzir tal efeito, adicionaram-se fibras amazônicas do curauá, que são largamente produzidas na região norte do Brasil e caracterizadas pela alta resistência mecânica, contudo com maior aplicação em compósitos automotivos. Em complemento, para viabilizar o uso deste tipo de revestimento betuminoso em virtude do elevado partícipe de materiais graúdos, analisou-se o desempenho de um agregado reciclado (Resíduos de Construção e Demolição RCD) comparativamente a um agregado granítico tradicional. Neste panorama, realizou-se caracterização física e mecânica dos materiais partícipes e da mistura SMA. Acerca dos agregados, o RCD alcançou 160% a mais de desgaste por abrasão Los Angeles, satisfatória adesividade e menores densidades aparentes e saturadas em confronto com a brita. Concernente à mistura mineral, enquadrou-se 75% de graúdos, 15% de miúdos e 10% de fíler nas especificações descritas pela National Asphalt Pavement Association (NAPA). Ao inferir um volume de vazios de 4%, atendendo aos requisitos dos vazios da fração graúda do agregado na mistura compactada maior que os vazios da fração graúda do agregado compactado, obtiveram-se iguais teores de projeto de CAP se realizado a dosagem do tipo Marshall, sendo 6,28% (SMA com brita), 6,82% (SMA com RCD), 6,50% (SMA com brita e urauá) e 6,88% (SMA com RCD e curauá). Referente ao escorrimento, as fibras do curauá reduziram tal efeito com apenas 0,3% de fibras em ambos compósitos asfálticos. Atinente a Resistência a Tração realizada a 25°C, 40°C e 60°C, os compósitos com RCD obtiveram melhores resultados, porém a inserção da fibra minorou os valores possivelmente pela perda da sua rigidez com o detrimento da sua água adsorvida. No entanto, no Módulo de Resiliência executado a 25°C e 40°C, em geral, as fibras contribuíram para o comportamento mecânico, sobretudo a mistura com brita e temperatura de 40°C. Relativo ao aumento da temperatura, ambos os ensaios mecânicos possuíram o decréscimo de seus resultados, mas com menores perdas para o agregado reciclado. Nesta perspectiva, assume-se um bom desempenho do agregado reciclado nas misturas SMA, com resultados positivos na adição das fibras do curauá particularmente quanto à resiliência do material.