Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:14:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012 / Nanocápsulas poliméricas apresentam grande potencial para a liberação controlada de compostos ativos em uma variedade de produtos. A polimerização em miniemulsão é uma técnica versátil, com alta eficiência de nanoencapsulação e pode ser obtida em uma única etapa. Quando materiais biocompatíveis e biodegradáveis são usados, a aplicabilidade das nanocápsulas pode ser ampliada, principalmente nas áreas cosmética, alimentícia e farmacêutica. Na indústria têxtil, a morfologia e o tamanho das nanocápsulas podem garantir que estas penetrem facilmente nos espaços entre as fibras de algodão e então sejam fixadas, possibilitando a liberação controlada do composto encapsulado para atender uma finalidade específica. Em particular, a adição de fragrâncias com duração cada vez mais longa vem sendo um desafio e uma grande meta das indústrias têxteis. Devido à sua hidrofobicidade, óleos vegetais são apropriados para serem utilizados como co-estabilizador nas miniemulsões, reduzindo a degradação difusional das gotas de monômero. Por apresentarem diversas propriedades interessantes, tais como emolientes, umectantes e antioxidantes, o uso dos óleos vegetais como composto a ser encapsulado também deve ser explorado. Dessa forma, o presente trabalho visa estudar a obtenção de nanocápsulas contendo óleos vegetais e fragrâncias via polimerização em miniemulsão e o controle da liberação do aroma encapsulado. Na etapa de nanoencapsulação, foram estudados os efeitos de diferentes co-monômeros hidrofílicos, co-estabilizadores, aromas e concentrações de iniciador. Os métodos aplicados proporcionaram a obtenção de nanopartículas de, aproximadamente, 140 nm e a técnica de polimerização em miniemulsão se apresentou versátil na nanoencapsulação de óleos vegetais e fragrâncias. As nanocápsulas contendo aroma foram submetidas à impregnação em tecidos de algodão e a liberação do aroma foi monitorada. Os resultados obtidos revelaram que, após 10 dias, a perda do aroma não encapsulado foi de 85,7%, enquanto para o aroma encapsulado foi de apenas 38,2% nos quatro primeiros dias e manteve-se constante até o 10º dia de análise, evidenciando a eficácia das nanocápsulas na liberação controlada da fragrância.<br> / Abstract : Polymeric nanocapsules show a strong potential for controlled and targeted delivery of active compounds in a variety of products. Miniemulsion polymerization is a versatile technique with high encapsulation efficiency that can be obtained in a single step. When biodegradable and biocompatible materials are used, the applicability of nanocapsules can be enhanced, mostly in cosmetics, food and pharmaceutical fields. In the textile industry, nanocapsules size and morphology ensure that they can easily penetrate the spaces between cotton fibers and then be fixed, allowing the controlled delivery of the encapsulated compound to meet a specific purpose. Particularly, the addition of fragrances with a longer duration is becoming a challenge and a great goal for the textile industries. Due to its high hydrofobicity, vegetable oils are very suitable as costabilizers in miniemulsions, decreasing the diffusional degradation of monomer droplets. Because they have different interesting properties, such as emollient, wetting and antioxidant, vegetable oils use as encapsulated compounds should be explored. Thus, this paper aims to study the nanoencapsulation of vegetable oils and fragrances via miniemulsion polymerization and the control of the encapsulated scent duration. In the nanoencapsulation step, the effect of different hydrophilic monomers, costabilizers, scents and initiator concentrations were studied. The applied methods produced nanoparticles with 140 nm and the miniemulsion polymerization technique was versatile for the nanoencapsulation of vegetable oils and fragrances. Nanocapsules containing scents were impregnated in cotton fabrics and the scent loss was monitored. The results revealed that, after ten days, the loss of non-encapsulated scent was about 85,7%, while the fragrance release of encapsulated scent was only 38,2% during the first four days and remained unchanged until the 10th day. This fact demonstrates the effectiveness of nanocapsules in the controlled liberation of the fragrance.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:14:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317849.pdf: 2943550 bytes, checksum: 36518aec46632ea3bd10be270a250573 (MD5) Previous issue date: 2012 / O modelo atualmente empregado de produção intensiva de suínos implica na utilização de grande quantidade de antimicrobianos para manter a sanidade do rebanho, os quais são utilizados tanto de forma terapêutica como também na forma de promotores de crescimento, neste último caso empregado de forma contínua e em concentrações mais reduzidas que quando utilizado como agente terapêutico. Muitos destes agentes antimicrobianos chegam aos sistemas de tratamento de dejetos ainda sob sua forma ativa, podendo interferir nos processos microbianos envolvidos no tratamento. Os efeitos destes agentes antimicrobianos sobre as comunidades microbianas relacionadas ao tratamento dos efluentes são ainda pouco conhecidos. Este trabalho tem como objetivo geral investigar a toxicidade do antibiótico sulfato de colistina sobre a microbiota nitrificante e metanogênica, os quais são grupos considerados bons indicadores de toxicidade e responsáveis por etapas importantes em sistemas de tratamento de efluentes aeróbios e anaeróbios, respectivamente. Análises de toxicidade aguda revelaram que a colistina possui toxicidade relevante apenas sobre o grupo das bactérias oxidadoras de amônia (BOA), possuindo muito pouca atividade sobre as bactérias oxidadoras de nitrito (BON). Os testes de toxicidade crônica sobre a nitrificação apresentaram resultados similares aos obtidos nos experimentos de toxicidade aguda em relação às concentrações da CI50, com concentrações da ordem de 60 a 70 mg colistina.L-1, porém em concentrações mais elevadas a toxicidade crônica mostrou-se mais severa que a aguda. As concentrações inibitórias encontradas para o grupo das BOA são da mesma ordem de grandeza que aquelas propostas para uso na água como agente terapêutico, sugerindo que nestes casos a colistina poderia representar riscos potenciais para a operação estável de processos de nitrificação, uma vez que a colistina é eliminada pelas fezes quase totalmente sob a forma inalterada. Os testes de toxicidade crônica sobre as arqueas metanogênicas, realizados em reator do tipo UASB, não evidenciaram qualquer toxicidade da colistina sobre este grupo.<br> / Abstract: Intensive pig farming currently employed involves the use of a large quantity of antimicrobial agents to keep the herd healthy, being used both as therapeutic agents and also as growth promoters, in this latter case used on a continuous basis and also in lower concentrations than when used for therapeutic purposes. Many of these antimicrobial agents get to the wastewater treatment system still in their active forms, and as such they can interfere with the microbial processes involved in the treatment. The effects of these antimicrobial agents on the microbial communities related to wastewater treatment are still not well known. The main aim of this work is to investigate the toxicity of the antibiotic colistin sulfate on the nitrifying and methanogenic microbiota, groups that are considered good indicators of toxicity and also responsible for important biological process within aerobic and anaerobic treatment systems, respectively. Analyses of acute toxicity have shown that colistin has relevant toxicity only on the group of ammonia-oxidizing bacteria (AOB), but have very little activity in relation to nitrite oxidizing bacteria (NOB). Tests of chronic toxicity on nitrification have shown results similar to those obtained in acute toxicity experiments in relation to concentrations of the CI50, with concentrations between 60 and 70 mg.L-1 of colistin, but at higher concentrations the chronic toxicity showed to be more severe than the acute toxicity. The inhibitory concentrations found for the AOB group are at the same order of magnitude as those proposed for use in water as therapeutic agent, suggesting that in these cases colistin could pose a possible risk for the stable operation of nitrification processes, as colistin is eliminated in the faeces almost entirely in unaltered form. The chronic toxicity tests on methanogenic archaea, carried out in a UASB reactor, did not show any toxic effect of colistin on this group.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:20:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320324.pdf: 4531539 bytes, checksum: 687157b7d5c30ecd557ae206ed694ba4 (MD5) / O poli(3-hidroxibutirato) - P(3HB), é um poliéster natural e biodegradável, produzido por cultura bacteriana, sendo considerado um atrativo substituto para os polímeros petroquímicos. O glicerol, por sua vez, que teve sua disponibilidade no mercado ampliada em decorrência da política nacional de estímulo à adição de biodiesel nos combustíveis fósseis, pode ser utilizado para diversas finalidades. Dentre elas, destaca-se seu uso como fonte de carbono no cultivo de micro-organismos. Diante da disponibilidade de glicerol, objetivou-se neste trabalho utilizá-lo como fonte de carbono adicional na produção de P(3HB). Foram realizados ensaios preliminares nos quais foi avaliada a possibilidade do uso do glicerol proveniente da produção do biodiesel na biossíntese do P(3HB). Em seguida, foram realizados ensaios planejados por meio de um delineamento composto central rotacional (DCCR) 23 com 3 pontos centrais no qual foram avaliadas a influência da temperatura e das concentrações de açúcar invertido e glicerol no crescimento de Cupriavidus necator, bem como na produção e acúmulo do polímero pela célula, ensaio este que foi em seguida validado em triplicata avaliando sua cinética. A melhor condição validada teve sua escala ampliada para biorreator de 2 L, também com avaliação cinética e extração dos filmes para a sua caracterização físico-química, térmica e mecânica. E, finalmente, foram realizados os ensaios de biodegradação em solo e exposição em câmara de envelhecimento acelerado, com avaliação do material degradado. Nos ensaios preliminares constatou-se que o glicerol bruto poderia ser utilizado como fonte de carbono adicional ao meio de cultivo de C. necator. Os resultados do DCCR revelaram que o aumento da temperatura levou a um incremento na produção e no acúmulo de P(3HB) e que, quando foram utilizados 15 g L-1 de glicerol, chegou-se a resultados de acúmulo 15 % superiores, porém não considerados como estatisticamente significativos. O modelo obtido no DCCR foi validado para todas as condições para o acúmulo percentual de P(3HB) e para a produção de polímero diferiu em 3 % do valor experimental obtido para a condição a 38 °C, 15 g L-1 de açúcar invertido e 15 g L-1 de glicerol, para as demais condições testadas o modelo foi validado. Em biorreator, foram realizados cinco ensaios, sendo que para os ensaios com adição de glicerol bruto como substrado ou cosubstrato não houve crescimento ou produção de P(3HB) viável para extração. Na caracterização dos polímeros sintetizados em biorreator com e sem adição de glicerol puro, verificou-se que o uso do glicerol não modificou as propriedades dos filmes, mas foi possível afirmar que os polímeros obtidos e extraídos nesse trabalho eram mesmo o P(3HB). Em solo, as amostra degradaram em 35 dias, enquanto na exposição dos filmes à câmara de envelhecimento acelerado notou-se maior estabilidade das amostras o que permitiria a aplicação do polímero no ambiente, sem que ele se degradasse <br> / Abstract: Poly(3-hydroxybutyrate) - P(3HB) is a natural, biodegradable polyester, produced by bacterial fermentation, and considered an attractive replacement for petrochemical polymers. Glycerol had expanded its availability in the market due to the national policy of encouraging the addition of biodiesel in fossil fuels, the glycerol can be used for several purposes. Among them, its use as a carbon source for the cultivation of microorganisms has been highlighted. Through the availability of glycerol, this study aimed to use it as an additional carbon source on the production of P(3HB). First of all, preliminary tests were conducted to evaluate the possibility of the use of glycerol from the biodiesel production in the biosynthesis of P(3HB). Then, tests were conducted planned by a central composite rotatable design (CCRD) 23 with three central points in order to evaluate the influence of the temperature and the concentrations of inverted sugar and glycerol on Cupriavidus necator growth, as well as the production and accumulation of the polymer into the cell. The experiments were made in triplicate and the kinetics were evaluated. The best condition of the process had their range expanded to 2 L bioreactor. The kinetic were evaluated and the films obtained had its physical-chemical, thermal and mechanical properties evaluated. Finally, biodegradation in soil assays were performed and exposure chamber accelerated aging was performed, with evaluation of the degraded material. In preliminary tests it was found that crude glycerol could be used as an additional carbon source to the culture medium of C. necator. The results of the CCRD revealed that the increase of the temperature led to an increase in the production and accumulation of P(3HB) and when 15 g L-1 of glycerol were added to the medium, an accumulation of 15% was reached, but not considered as statistically significant. The model obtained in CCRD was validated for all conditions for the accumulation percentage of P (3HB) and the polymer production differed in 3 % of the value obtained for the experimental condition at 38 °C, 15 g L-1 of inverted sugar and 15 g L-1 of glycerol, for the other conditions tested the model was validated. Five tests were performed in bioreactor, and no growth or production of P (3HB) viable for extraction was identified for assays with crude glycerol as substrate or co-substrate. In the characterization of the polymers synthesized in bioreactor with and without addition of pure glycerol, it was found that the use of glycerol did not modify the film properties, but it was possible to say that the polymers extracted were P(3HB). In soil, the samples degraded in 35 days, while the films that was exposed at the accelerated aging chamber presented greater stability of the samples which would allow the application of the polymer in the environment without degradation.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:30:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318950.pdf: 1737396 bytes, checksum: d20f804ff040d4d253209f0b0f23389a (MD5) Previous issue date: 2013 / No presente trabalho investigou-se a viabilidade da utilização do pool enzimático celulase (E.C. 3.2.1.4), pectinase (E.C. 4.2.2.2) e amilase (E.C. 3.2.1.1), na biopreparação de tecidos felpudos 100% algodão. Foram determinadas as atividades enzimáticas em diferentes condições de processo, variando-se os parâmetros pH, temperatura e tempo de reação, investigando-se ainda a melhor combinação entre as enzimas, com a finalidade de remover constituintes celulósicos e não celulósicos presentes nas fibras de algodão (pectinas e amido). Avaliou-se dois processos de biopreparação, primeiramente com a adição de agentes umectante e sequestrante no início do processo e outro após a reação enzimática. Foi avaliado também o desempenho de uma celulase neutra e dos corantes reativos amarelo 145, vermelho 194 e azul 221 na etapa de tingimento, verificando a eficácia do tingimento e biopolimento simultâneos, através das análises de cor no sistema CIELab e testes de pilling e formação de pó (pilosidade). Para fins comparativos, realizou-se uma preparação alcalina convencional com as condições normalmente utilizadas nas indústrias. A comparação das propriedades dos tecidos, tais como perda de massa, hidrofilidade, grau de alvura, percentual de pectina removida e percentual de residual de amido confirmou que a biopreparação pode ser tão eficaz quanto o processo alcalino convencional. Os resultados mostram que a presença do umectante não interfere na atividade enzimática e melhora a hidrofilidade do tecido. A presença do sequestrante diminui a atividade, promovendo uma redução de 9% na atividade da enzima amilase e 11% na atividade das enzimas pectinase e celulase. Os melhores resultados dos ensaios, em geral, ocorreram ao se utilizar o agente sequestrante após 30 minutos de reação enzimática, temperatura de 65ºC, pH 6,5 e combinação de 66% pectinase, 17% amilase e 17% celulase, resultando em uma diminuição de 81% de pectina no tecido, hidrofilidade instantânea, grau de alvura em torno de 21ºBerger e residual de amido entre 0,10 e 0,14%. Na avaliação da interferência de uma celulase neutra no rendimento dos corantes não foi verificado influência negativa da celulase sobre a montagem dos corantes na fibra celulósica e nem o processo de biopolimento foi afetado quando realizado na presença de corantes reativos. Através dos ensaios realizados em máquina piloto de produção, verificou-se que, utilizando o processo proposto, os resultados dos testes de solidez, pilling e pilosidade atenderam os padrões de qualidade exigidos pela indústria têxtil, e sua viabilidade econômica foi comprovada através de análises de custos <br> / Abstract: The potential for using an enzymatic pool consisting of cellulase (EC 3.2.1.4), pectinase (EC 4.2.2.2) and amylase (EC 3.2.1.1) for the biopreparation of 100% cotton plush fabrics was investigated. The enzymatic activity was determined under different process parameters (pH, temperature and reaction time). A good composition of the three enzymes was found for the best capability for removal non-cellulosic components from cotton fibers (pectins and starch). The influence of sequestering and wetting agents addition over the biopreparation process have been evaluated under two conditions: first by adding the agents early in the process and another after the enzymatic reaction. The performance in the dyeing step has been evaluated for the simultaneous application of a neutral cellulase and reactive dyes (yellow 145, yellow 194 and blue 221), verifying the effectiveness of dyeing through color analysis in the CIELab system, pilling and formation powder testing (hairiness). The results for cotton fabric submitted for biopreparation have been compared with a conventional alkaline process, under conditions normally used in the textile industry. A comparison of the fabrics properties, such as weight loss, hydrophilicity, degree of whiteness, percent pectin removed and residual percentage of starch has confirmed that the bio-preparation can be as effective as the conventional alkaline process. The results have shown that the presence of the wetting agents does not interfere in the enzymatic activity and also improves the hydrophilicity of the fabric. Sequestering agents has demonstrated a negative influence evidenced by a 9% of reduction in the activity for amylase enzyme and around a 11% in the activity for both cellulase and pectinase enzymes. The best results for the tests have been obtained for the conditions: using the sequestering agent after 30 minutes of the beginning of enzymatic reaction, 65°C, pH 6.5 and an enzymatic pool containing 66% of pectinase, 17% of amylase and 17% of cellulase enzymes, resulting in a decrease of 81% of pectin fabric contend, an instantaneous hydrophilicity, around of 21°Berger degree of whiteness, and a residual starch between 0.10 and 0.14%. The combined presence of neutral cellulase enzyme and reactive dyes have not been affected the adherence of dyes on the cellulosic fiber, neither biopolish process was affected when performed in the presence of reactive dyes. Through tests performed on a pilot production machine using the proposed biopreparation process, it has been verified that the test results for strength, hairiness and pilling met the quality standards demanded by the textile industry. The economic feasibility for the bio-preparation process has been also confirmed through a costs analysis.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:40:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 321487.pdf: 2356400 bytes, checksum: f29ebf73231d980329cf31f17a60d481 (MD5) Previous issue date: 2013 / A quitosana (QTS), um biopolímero obtido a partir de desacetilação parcial da quitina, tem atraído a atenção da comunidade científica devido a sua combinação única de propriedades tais como atividade antimicrobiana e cicatrizante, capacidade de formar complexos com metais e baixa toxicidade. O seu efeito antibacteriano está associado com a carga positiva dos grupos amínicos, que se podem ligar à superfície das células bacterianas e interferir com as funções normais da membrana, inibindo o seu crescimento. A quitosana possui muitas propriedades que são vantajosas para cura de feridas como a biocompatibilidade, biodegradabilidade, atividade hemostática, aceleração de cura e propriedades anti-infecção. Estes efeitos, no entanto, são ainda maiores quando a quitosana encontra-se na forma de nanopartículas (Nano). O objetivo deste trabalho foi produzir nanopartículas de quitosana incorporadas com zinco para a avaliação da atividade cicatrizante e antimicrobiana. Para a formação das nanopartículas, foi utilizado o método de gelificação iônica, que consiste em adicionar, a temperatura ambiente, uma fase alcalina contendo tripolifosfato (TPP) em uma fase ácida com quitosana. As Nano+Zn foram obtidas através da adição de nitrato de zinco em suspensão com nanopartículas. As partículas foram analisadas através do tamanho, potencial zeta, microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de absorção atômica em chama (FAAS), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e análise termogravimétrica (TGA). A atividade antimicrobiana foi avaliada através da determinação da concentração inibitória mínima (CIM) e concentração bactericida mínima (CBM) contra Escherichia coli e Staphylococcus aureus e a cicatrização de feridas foi estudada em camundongos. Através de um planejamento fatorial 23 observou-se que as melhores condições experimentais para a produção de nanopartículas foram ácido acético 0,1 M, pH 4,4 e razão de QTS:TPP de 3:0,8. Com essas condições, foram obtidas partículas com diâmetro médio de 76,2 nm e potencial zeta de 32,6 mV. As melhores condições para promover a adsorção de zinco às nanopartículas foram temperatura ambiente, 8 h de agitação e concentração da solução de Zn+2 de 40 mg gnano-1. O teste de FAAS revelou que as nanopartículas incorporaram 84,4% de Zn+2 ou 33,8 mg gnano-1. Os resultados de EDX, FTIR e TGA comprovaram a formação das nanopartículas e adsorção dos íons metálicos. A atividade antimicrobiana das Nano foi maior em relação a S. aureus, já que, tanto a CIM quanto a CBM foram de 5 mg mL-1 para as Nano e 8,66 mg mL-1 para as Nano+Zn. No 12° dia de tratamento, a reepitelização das feridas dos camundongos tratados com Nano e Nano+Zn não diferiram significativamente entre si, as reduções foram de 90,5 e 96,1%, respectivamente. Este trabalho permite concluir que foi possível produzir nanopartículas de quitosana pelo método de gelificação iônica, com tamanho e potencial zeta desejados, sendo que, o gel composto por essas partículas apresentou importante ação cicatrizante <br>

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:51:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318947.pdf: 1464464 bytes, checksum: 4767948a556af74738ed18b6397f7f2f (MD5) Previous issue date: 2013 / A suinocultura é uma importante atividade social e econômica para todo o país, mas principalmente para o oeste do estado de Santa Catarina, já que é um dos maiores produtores nacionais. Entretanto, esta atividade é reconhecida por causar problemas ambientais significativos, quando não há um tratamento adequado dos resíduos gerados durante a produção, o que pode comprometer os recursos hídricos através do processo de eutrofização. Uma das alternativas que vem sendo desenvolvida e estudada para o tratamento destes resíduos é uso de microalgas, que promove benefícios na purificação dos efluentes, além de gerar biomassa de interesse comercial, agregando valor econômico ao processo de tratamento. Este trabalho avaliou o crescimento das microalgas Chlorella vulgaris, Scenedesmus quadricauda e Haematococcus pluvialis aplicadas na remoção de nutrientes de efluentes da criação de suínos. Foram avaliados os crescimentos das algas em meio sintético estéril e em amostras de efluente real. Todos os ensaios foram realizados em frascos erlenmayer, com volumes de 250 e 500 ml em triplicata, mantidos em câmara de DBO com 11 a 13 dias de incubação, sob temperatura de 25 ± 0,5°C, iluminação constante e intensidade luminosa 56 µmol de fótons. m-2. s-1. O meio sintético apresentava concentração máxima de 113,5 mg.L-1 de PO43- e 224,2 mg.L-1 de NH4+, já o efluente real possuía 41,55 mg. L-1 para NH4+, 9,60 mg.L-1 de NO3-, 106, 09 mg.L-1 de NO2- e 2,97 mg.L-1 de PO43-. Observou-se que todas as microalgas cresceram em efluente sintético, sendo que H. pluvialis foi melhor para remoção dos nutrientes: fosfato (99,31%), amônio (85,78%) e com a maior produção de biomassa (0,20 mg.L-1). Para o efluente real, não foi observado crescimento de S. quadricauda, entretanto as microalgas C. vulgaris e H. pluvialis removeram respectivamente 93% (38,4 mg) e 97% (40,3 mg) de NH4+, 77% (7,2 mg) e 83% (7,8 mg) e de NO3-, 31% (31,9 mg) e 9% (9,2 mg) de NO2-, atingindo uma biomassa de 65,2 mg.L-1 e 70,9 mg.L-1, bem como as velocidades de crescimento (K) 0,35 e 0,19 divisões. d-1 e por fim ambas promoveram a remoção de 100% de PO43-. Desta forma, foi identificado que as microalgas C. vulgaris e H. pluvialis foram eficientes na remoção dos nutrientes presentes no efluente de dejetos suínos, indicando potencial para contribuir na melhoria da qualidade ambiental <br> / Abstract: Swine production is an important economic and social activity for the whole country, but especially to the west of the state of Santa Catarina, which is already one of the largest national producers. However, this activity is recognized to cause significant environmental problems, when there is an appropriate treatment of the waste produced during production, which may affect water resources through the process of eutrophication. One alternative that has been developed and studied for the treatment of such waste is using a microalga which promotes the benefits of purification of effluents, and to generate biomass of commercial interest, adding to the economic value of the treatment process. This study evaluated the growth of microalgae Chlorella vulgaris, Scenedesmus quadricauda and Haematococcus pluvialis applied in removing nutrients from wastewater of swine production. Was evaluated the growth of algae under sterile synthetic medium and effluent samples real. All tests were carried out in Erlenmeyer flasks with volumes of 250 and 500 ml in triplicate in chamber BOD of 11 to 13 days incubation at a temperature of 25 ± 0,5°C constant illumination and light intensity 56 µmol. photons. m-2. s-1. The synthetic medium presented maximum concentration of 113,5 mg L-1 PO43- and 224,2 mg. L-1 NH4+, since the real effluent had 41,5 mg. L-1 for NH4+, 9,60 mg L-1 NO3-, 106,09 mg.L-1NO2- and 2,97 mg.L-1 PO43-. It was observed that all microalgae grown in synthetic wastewater, and H. pluvialis was best for removal of nutrients: phosphate (99,31%), ammonium (85,78%) and the highest biomass yield (0,20 mg L-1). For real effluent, no growth was observed for S. quadricauda, however microalgae C. vulgaris and H. pluvialis were removed respectively 93% (38,4 mg) and 97% (40,3 mg), NH4+, 77% (7,2 mg) and 83% (7,8 mg), and NO3-, 31% (31,9 mg) and 9% (9,2 mg),NO2-, reaching a biomass of 65.2 mg l-1 and 70.9 mg L-1, as well as growth rates (K) 0,35 and 0,19 divisions.d-1 and finally both promoted 100% removal of PO43-. This way it was identified that the microalgae C. vulgaris and H. pluvialis were efficient in the removal of nutrients in the effluent from pig manure, indicating a potential to contribute to the improvement of environmental quality.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:14:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320481.pdf: 1377318 bytes, checksum: a7c6e039a0e627219b120b3f83c4ad4c (MD5) Previous issue date: 2013 / Com reservas finitas, estima-se que o petróleo se esgotará em menos de um século. Para um país como o Brasil, a biomassa será um substituto natural para o petróleo na geração de energia ou na obtenção de novos materiais. É neste contexto que surge a casca de arroz como fonte de biomassa, que durante sua combustão, gera calor à secagem dos grãos. Como resultado deste processo, obtém-se a cinza da casca de arroz (CCA) que sendo rica em sílica (SiO2), 90% de pureza, é uma potencial fonte alternativa de matéria-prima para aplicações diretas ou indiretas em alguns setores industriais. Neste trabalho utilizou-se a cinza da cascado arroz obtida a partir do processo de combustão da casca, na obtenção de uma substância a base de sílica, na forma de sal inorgânico, silicato de sódio. Ele pode ser utilizado como ligante para areia de fundição, para a obtenção de moldes utilizados no setor, como defloculante em barbotinas, dentre outros. A sílica foi extraída por lixívia alcalina com hidróxido de sódio, produzindo silicato de sódio e cinza de casca de arroz residual. A extração foi realizada nas concentrações de 1,5 e 3,0 N de hidróxido de sódio, nas temperaturas de 80 e 90 °C e avaliada nos tempos reacionais de 1 e 2 horas para cada concentração estudada. Os silicatos solúveis apresentaram módulos de sílica (MS) entre 2,04 e 2,83. Para este silicato resultante foram medidos a densidade, viscosidade e percentual de sílica. Assim, este silicato de sódio experimental foi testado como defloculante para matérias-primas cerâmicas com um percentual de 0,40, frente a um de 0,37% do silicato comercial. <br> / Abstract : With reserves finite, it is estimated that petroleum is exhausted in less than a century. For a country like Brazil, biomass going to a natural substitute for oil to power generation or or development of new materials., In this context that appears Rice Husk as a source of biomassa, generates heat for drying the grains during its combustion. As results of this process, get it a Rice Husk (RHA), which being rich in silica (SiO2), 90% purity is a potencial source alternative of raw material for direct and indirect application at some industrials sectors. Therefore, in this work was used the rice husk ash gemerated from the combustion process of Husk, obtaining of a substance based on silica, like a inorganic salt, sodium silicate. Ele pode ser utilizado como ligante para areia de fundição, para a obtenção de moldes utilizados no setor, como defloculante em barbotinas, dentre outros This silicate can be used like a binder to obtain sand molds for the foundry industry. Silica was extracted using sodium hydroxide (NaOH), producing sodium silicate and unreacted ash, The extraction was performed at concentrations of 1.5 and 3.0 N sodium hydroxide, at temperatures of 80 to 90 ° C and evaluated at reaction times of 1 and 2 hours for each concentration studied. Soluble silicates had silica modules (SM) between 2.04 and 2.83. For this resultant silicate were mensured, density, viscosity and amount of silica. Finally, obtained the sodium silicate was tested as a deflocculant and compared with a reference sodium silicate to thereby determine its deflocculant activity, needs a percentage of 0.40 of experimental silicate, against a 0.37% commercial silicate.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:22:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317848.pdf: 2025381 bytes, checksum: ba79a7f1075212c5b9490396a56bac11 (MD5) Previous issue date: 2013 / A degradação fotocatalítica heterogênea da polivinilpirrolidona (PVP), um polímero sintético solúvel em água, foi estudada em reator batelada utilizando óxidos semicondutores como fotocatalisador. Primeiramente, os diversos fotocatalisadores foram testados para definir qual apresentava a melhor atividade fotocatalítica na degradação da PVP, sendo que o TiO2 P25 mostrou-se mais ativo na mineralização deste polímero. O efeito de algumas condições operacionais sobre a eficiência de mineralização foi avaliado por meio de um planejamento fatorial 24. Os resultados obtidos indicaram que o aumento da concentração inicial de PVP apresentava um efeito negativo na eficiência de mineralização. As interações entre as concentrações de H2O2 e TiO2 e entre as concentrações de H2O2 e PVP também foram estatisticamente significativas para a remoção de carbono orgânico total (COT). Após isto, na tentativa de aperfeiçoar o processo de mineralização da PVP, avaliou-se a influência da adição de H2O2 ou O3 como oxidantes adicionais no sistema TiO2/UV. Ao mesmo tempo, analisou-se o efeito das condições operacionais, tais como concentração inicial de polímero, dosagem de fotocatalisador, pH inicial e concentração de H2O2 ou vazão de O3 aplicada. Foi observado que o processo TiO2/H2O2/UV apresentou uma constante de velocidade observada de pseudoprimeira ordem 33% maior do que a do processo TiO2/UV, podendo fornecer remoções de COT acima de 80% em 6 horas de reação, dependendo das condições experimentais empregadas. Contudo, o processo TiO2/O3/UV resultou em uma mineralização de cerca de 90% em apenas 60 minutos de reação, mostrando a ocorrência de um efeito sinérgico na combinação de O3 e TiO2 sob luz UV, uma vez que a soma das constantes de velocidade observada dos processos individuais foi muito menor do que a constante encontrada para o processo combinado. Análises de toxicidade e biodegradabilidade mostraram, para ambos os processos combinados, que os produtos finais são praticamente inócuos e são menos persistentes do que o poluente original.<br> / Abstract: The heterogeneous photocatalytic degradation of polyvinylpyrrolidone (PVP), a synthetic water-soluble polymer, was studied in batch reactor using semiconductor oxides as photocatalyst. First, the several photocatalysts were tested to define which one showed the best photocatalytic activity in the degradation of PVP, and the TiO2 P25 was more active in the mineralization of this polymer. The effect of some operating conditions on the efficiency of mineralization was assessed using a 24 factorial design. The results indicated that increasing the initial concentration of PVP had a negative effect on the efficiency of mineralization. The interactions between H2O2 and TiO2 concentrations and between H2O2 and PVP concentrations were also statistically significant for total organic carbon (TOC) removal. After this, in an attempt to improve the mineralization process of PVP, the effect of adding H2O2 or O3 as additional oxidising agents to TiO2/UV system was evaluated. Concurrently, the effect of operating conditions, such as initial concentration of polymer, photocatalyst dosage, initial pH and concentration of H2O2 or O3 input flow were analyzed. It was observed that TiO2/H2O2/UV process has presented an observed rate constant of pseudo-first order 33% greater than TiO2/UV process, and it can provide TOC removals over 80% in 6 hours of reaction, depending on the experimental conditions employed. However, TiO2/O3/UV process resulted in a mineralization of about 90% in only 60 minutes of reaction, indicating the occurrence of a synergistic effect of the combination of O3 and TiO2 under UV light, as the sum of the observed rate constants of individual processes was much lower than the constant found for the combined process. Analysis of toxicity and biodegradability showed, for both combined processes, that the final products are practically harmless and are less persistent than the original pollutant.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:23:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319992.pdf: 2206400 bytes, checksum: 8a3a74e03953aab6785d2768e84434f8 (MD5) Previous issue date: 2013 / A tendência é que nos grandes centros urbanos as estações de tratamento de efluentes apresentem arquitetura que privilegie plantas compactas, com operação estável, baixo impacto ambiental e visual, além de redução nos níveis de odores e ruídos. Neste cenário, as ETEs que empregam a tecnologia MBBR (reatores de leito móvel com biofilme) surgem como uma excelente alternativa, pois apresentam instalações compactas, com impactos relativamente baixos, além de serem altamente resistentes aos choques de carga orgânica, de temperatura e de toxicidade. Este processo utiliza elementos suportes para fixação do biofilme, mantidos em suspensão no reator através de sistemas de aeração ou agitadores mecânicos, empregando microrganismos em suspensão e aderidos aos meios suportes, aumentando a quantidade de biomassa contida no reator. Este trabalho investiga o desempenho de um MBBR quanto à remoção de carga orgânica e nitrificação, submetido a quatro diferentes condições experimentais, de acordo com o planejamento fatorial elaborado 22. Tendo como objetivo principal buscar a condição experimental que resulte em um melhor funcionamento do processo MBBR foram variadas a velocidade superficial do ar (UG) e o tempo de retenção hidráulica (TRH). O meio suporte utilizado, contendo 490 m2.m-3 de área superficial específica interna, foi introduzido no reator biológico de acordo com uma razão VS/VR (razão entre o volume de meio suporte e o volume do reator) de 25%. Após o reator biológico, alimentado com efluente sanitário, foi instalado um decantador para separação do efluente tratado do lodo excedente. O MBBR foi operado por um período total de 120 dias, sendo que cada condição experimental operou por 30 dias. As velocidades superficiais do ar empregadas foram de 1,78 e 3,57 m.h-1 e os tempos de retenção hidráulica de 8,33 e 12,00 h. A concentração de sólidos suspensos totais no meio reacional foi em média de 218 mg.L-1, característicos de sistemas MBBR. O biofilme apresentou boa atividade, medida através da taxa de consumo de oxigênio. As microscopias realizadas no período de testes mostraram o desenvolvimento de um biofilme fino e denso, recobrindo somente a superfície interna do meio suporte. Foi observada também à predominância de rotíferos, indicativos de alto tempo de retenção celular. As eficiências globais de remoção de DQO e o percentual de nitrificação, considerando os resultados obtidos nas quatro condições experimentais, foram de 73 e 89%, respectivamente. Sendo que a condição 3 (TRH = 8,33 h e UG = 3,57 m.h-1) apresentou os melhores resultados de eficiência. A análise dos efeitos das variáveis independentes (UG e TRH) sobre as variáveis de resposta (?DQO e ?N-NH4+) revelaram que para a eficiência de remoção de DQO, o tempo de retenção hidráulica foi o parâmetro que apresentou maior influência, enquanto que a eficiência de nitrificação foi mais afetada pela velocidade superficial do ar. As superfícies de resposta obtidas evidenciaram que para uma remoção de DQO e nitrogênio amoniacal de 76% e 90%, respectivamente, deve ser empregado TRH de 12,00 h e UG de 3,80 m.h-1. Com base nestes resultados, o investimento para implantação de uma planta MBBR é apenas 15% maior do que o investimento para um sistema de lodos ativados, possibilitando o uso desta tecnologia mesmo para ETEs de pequeno porte. <br> / Abstract : Tendency in the urban centers is that the wastewater treatment plants present an architecture that favors compact plants, with stable operation, low visual and environmental impact, beyond the noise and odors levels reduction. On this scenery, WTP´s based on MBBR technology (Moving Bed Biofilm Reactor) come up with an excellent choice, because they have compact set installation, relatively low impact, besides being highly resistant to the shocks of organic load, temperature and toxicity. That process makes use of carrier for the biofilm growth, held in suspension in the reactor through the aeration or mechanic stirring system, by using microorganism in suspension and adhered to carrier, increasing amount of biomass in the reactor. This job investigates the performance of a MBBR concerning the organic load removal and nitrification, under four different operating systems, according to the undertaken factorial design 22. As prior aim, looking forward to an operational condition that comes to better MBBR working process, there were different levels on the air superficial velocity (UG) and hydraulic retention time (HTR).The used carrier, with 490 m2. m-³ specific surface area inner, was put in the biological reactor according to VS/VR (carrier filling ratio) of 25%. After the biological reactor, fed up with sewage, it was installed a clarifier to set apart treated effluent and excess sludge. MBBR was operated for a period of 120 days, being each experimental condition operated for 30 days. Air superficial velocity applied ranked from 1.78 and 3.57 m.h-1 and hydraulic retention time, from 8.33 and 12.00 h. Overall concentration of total suspended solids in the reaction mean was in the average of 218 mg.L-1, characterizing MBBR system. Biofilm showed good activity, measured through oxygen uptake rates. Microscopy performed in that testing period showed the development of the thin and thick biofilm, covering only the inner surface of the carriers. It was also noticed the rotifers prevalence, pointing out cells retention long time. Overall efficiency of COD removal and nitrification percentage, considering given results in the four operation systems, were between 73 and 89% respectively. Therefore, the condition 3 (TRH = 8,33 h e UG = 3,57 m.h-1) showed the best efficiency results. Analysis of the independent variable effects (UG and HRT) over the answering variables (?COO e ?N-NH4+) revealed that for the efficiency of COD removal ,hydraulic retention time was the parameter setting that showed more influence, while nitrification efficiency was more influenced by the air superficial velocity. Obtained response surfaces revealed that COD and ammonium nitrogen removal of 76% and 90%, respectively, it must be applied HRT of 12.00 h and UG of 3.80 m.h-1. Based on these results, investment for the deployment of a MBBR is only 15% higher than the investment for the activated sludge, making possible the usage of this technology even for smaller WTP's.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:40:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013 / Diversas estratégias de conservação de vegetais minimamente processados (VMP) são empregadas, para a manutenção das características sesoriais e de qualidade, sendo destacado o uso de embalagens ativas, para retardar reações de escurecimento enzimático e microbiológicas. Neste contexto, foram elaborados filmes de Poli (cloreto de vinila) (PVC) com propriedades antiescurecimento e antimicrobianas, atribuídas pela adição de aditivo misto (AM) contendo metabissulfito de potássio puro (MK) e encapsulado (MKE) com o estudo do efeito sobre parâmetros de qualidade em maçãs minimamente processadas. O processo de encapsulação foi realizado pelo metodo sol-gel e os filmes de PVC obtidos por processo de extrusão industrial foram produzidos utilizando proporções de 0,1 % (p/p) (F01), 1,0 % (p/p) (F1) e 2,0 % (p/p) (F2) de AM (MK e MKE), além do filme controle (FC). O MKE foi química e morfologicamente caracterizado, bem como as propriedades mecânicas e térmicas dos filmes foram analisadas. Maçãs minimamente processadas foram elaboradas, acondicionadas nos filmes durante vinte dias de estocagem em diferentes temperaturas e a qualidade foi avaliada quanto às variações de cor, microbiológica e caracterização química. Os resultados mostraram o aumento da resistência térmica do aditivo para o MKE, sem interferir nas condições de processamento dos filmes. Parâmetros cinéticos mostraram que o aditivo puro apresentou ação inibitória, diminuindo as velocidades específicas de crescimento de S. aureus e E. coli e que o aditivo encapsulado é liberado gradativamente, apresentando uma redução de crescimento mais ao final do ciclo de crescimento dos micro-organismos. Não foram verificadas melhorias nas propriedades mecânicas dos filmes, já que a incorporação do aditivo diminuiu a resistência à tração, porém as propriedades térmicas foram preservadas. O índice de escurecimento das maçãs minimamente processadas foi menor para as amostras acondicionadas nos filmes F1 e F2 e o percentual de inibição nestes casos foi maior. O tratamento F2 promoveu a redução média de um ciclo log ao longo do período de estudo, comprovando o efeito inibitório do aditivo. Foi verificada a influência da temperatura nas velocidades de degradação enzimática e microbiológica, através dos cálculos da energia de ativação, com efeito inibitório superior quando foi avaliado o filme F2, onde as reações foram mais lentas. Os índices de qualidade revelaram que a perda de massa das amostras foi afetada pelos filmes com maior concentração do aditivo, nas temperaturas mais altas e ao longo do tempo de armazenamento. Os resultados mostraram efeito satisfatório na manutenção de cor e qualidade microbiológica bem como segurança toxicológica das maçãs minimamente processadas se mantidas até 12 dias à 8 ºC utilizando o filme F2, o que resultou em aumento na vida de prateleira do alimento. Sendo assim, pode-se afirmar que os filmes ativos multifuncionais são uma boa alternativa para a conservação de maçãs minimamente processadas. <br> / Several conservation strategies for minimally processed vegetables (MPV) are employed to maintain the sensorial characteristics and quality, and emphasizing the use of active packaging, to slow enzymatic browning and microbiological reactions. In this context, Poly Vinyl Chloride films (PVC) were prepared with antimicrobial and antibrowning properties, attributed to the addition of a mixed additive (MA) containing pure (MK) and encapsulated (MKE) potassium metabisulfite and study its effect on quality parameters in minimally processed apples. The encapsulation process was performed by the sol-gel method and the PVC films were produced using proportions of 0.1% (w/w) (F01), 1.0% (w/w) (F1) and 2.0% (w/w) (F2) of MA (MK and MKE), besides the control film (FC) for industrial extrusion process. The MKE was chemically and morphologically characterized, and the mechanical and thermal properties of the films were analyzed. Minimally processed apples were prepared and packed in films for twenty days of storage at different temperatures and the quality was evaluated for changes in color, microbiological and chemical characterization. The results showed increased thermal resistance of the MKE, preserving the original characteristics without interfering on processing conditions of the films. Kinetic parameters showed that the pure additive showed inhibitory action, decreasing the specific growth rates of S. aureus and E. coli and that the encapsulated additive is released gradually, showing a reduction of growth towards the end of the cycle. No improvements were observed in the mechanical properties of the films, since the incorporation of the additive decreased the tensile strength, but the thermal properties were preserved. The rate of browning of minimally processed apples was lower for samples packaged in F1 and F2 films and the percentage of inhibition was greater in theses cases. The F2 treatment caused a reduction of an average log cycle over the period of study, demonstrating the inhibitory effect of the additive. The influence of temperature on microbial and enzymatic degradation rates was verified through calculations of the activation energy, with higher inhibitory effect when the F2 film was evaluated, where the reactions were slower. The quality scores revealed that the mass loss of the samples was affected by the films with a higher concentration of the additive at higher temperatures and over storage time. The results therefore showed satisfactory effect on maintaining color and microbiological and toxicological safety of minimally processed apples kept during 12 days at 8 ° C using the F2 film, resulting in increased shelf life of the food. Thus, one can say that movies multifunctional assets are a good alternative for the conservation of minimally processed apples.