Orientador: Prof. Dr. Derval dos Santos Rosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014. / Em estudos recentes tem sido desenvolvidos compósitos reforçados com fibras naturais e minerais, visando aplicações nas áreas aeronáutica, petroquímica, naval, automobilística, construção civil, entre outros. Nesta dissertação buscou-se desenvolver compósitos de polipropileno (PP) com elevados teores (20, 40 e 60%, em massa) de fibras naturais de madeira cambará, de coco, de sisal e de piaçava (fibras naturais vegetais) comparando com compósitos com os mesmos conteúdos de carbonato de cálcio (CaCO3). As amostras foram preparadas utilizando um misturador termocinético de alta intensidade tipo K-Mixer, com o PP como matriz polimérica e aditivos, na fração em massa, de 3% de compatibilizante PP-g-MA, 2,2% aditivos de processamento e 0,12% de antioxidante térmico. As composições preparadas foram caracterizadas por ângulo de contato, densidade, análise termogravimétrica (TGA), propriedades mecânicas, espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados da propriedade de módulo de Young mostraram o efeito de reforço na matriz polimérica (cerca 290% superiores ao PP contendo somente os aditivos), ou seja, o aumento da rigidez dos compósitos com todas as fibras, com destaque para as fibras de cambará e sisal, que apresentaram valores para módulo de Young bem superiores aos com CaCO3. Foi observado também uma redução no alongamento na ruptura e deformação máxima com o aumento dos teores das fibras. Os resultados de resistência ao impacto foram superiores para a fibra de sisal, sendo significativamente superiores ao PP aditivado e aos compósitos com CaCO3. As análises termogravimétricas mostraram que houve aumento da estabilidade térmica dos compósitos em todos os teores de fibras, sendo que, este aumento foi de até 21 °C para o compósito com fibra de cambará na fração de 60%, m/m. Nas imagens fotomicrográficas verificou-se que apesar do caráter hidrofílico das fibras e hidrofóbico do PP, os compósitos apresentaram interface não homogênea, no entanto, provavelmente devido ao uso do compatibilizante, algumas propriedades mecânicas foram superiores ao polipropileno. Destaca-se que os compósitos de PP com fibras vegetais mostraram propriedades mecânicas e térmicas similares ou superiores aos compósitos com os mesmos teores de carga mineral. / In recent studies has been developed composites reinforced with natural fibers and minerals, for applications in the aerospace, petrochemical, marine and automotive industries, as well as in construction. In this Master thesis we prepared polypropylene (PP) composites with high contents (20, 40 and 60 wt%) of natural fibers from cambara wood, coir, sisal and piassava and compared their characteristics to those of composites with the same concentrations of calcium carbonate (CaCO3). The samples were prepared using a K-Mixer (high-intensity mixer) with PP as the polymer matrix. Additives were used in the mass fraction of 3 wt% compatibilizer (PP-g-MA), 2.2 wt% processing additive and 0.12 wt% thermal antioxidant. The prepared composites were characterized by contact angle, density, thermogravimetric analysis (TGA), mechanical properties, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). The results of Young's modulus showed the effect of reinforcement in the polymeric matrix (approximately 290% greater than the PP containing only additives), increasing the stiffness of composites with all fibers, especially cambara wood and sisal, which presented values for Young's modulus substantially higher than those with CaCO3. The results for elongation at break and maximum deformation properties showed an increase with increased levels of fibers, and the values were highest for the 40 wt% and 60 wt% sisal and piassava fibers. In the Izod impact test, the results were superior for sisal fiber, being significantly higher than for PP and the composite with CaCO3. In the thermogravimetric analysis, the results showed there was an increase in thermal stability of the composites at all fiber concentrations, and this increase occurred up to 21 °C for the composite with cambara fiber fraction of 60 wt%. The SEM images showed that despite the hydrophilic character of the fibers and hydrophobic character of the PP, the composites showed non-homogeneous interfaces. However some mechanical properties were superior to those of polypropylene, probably due to the use of the compatibilizer. Finally, the PP composites with plant fibers had similar or better mechanical and thermal properties than the composites with the mineral filler.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-11-26Bitstream added on 2014-06-13T20:22:23Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_af_dr_botfca.pdf: 1455787 bytes, checksum: 0f772565d4fe785a8ac4fbfa75e6f71b (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Acidentes envolvendo derramamento de óleo e seus derivados no solo e em corpos hídricos são comuns e preocupantes, uma vez que comprometem a qualidade do ecossistema. Uma forma econômica e eficiente de combater derramamentos de óleo é o emprego do método de sorção utilizando materiais sorventes. Existe uma gama de materiais sorventes, no entanto, os naturais como biomassa e fibras vegetais demonstram interesse pelo baixo custo e boa capacidade sorvente. Existem trabalhos acerca da sorção de óleo cru, no entanto para diesel e biodiesel, que vem aumentado sua produção, pouco ou nada existe na literatura. O objetivo deste trabalho foi investigar a capacidade sorvente das fibras vegetais coco (Cocos nucifera) e curauá (Ananas erictifolius), paina (Ceiba speciosa) e das macrófitas aquáticas, taboa (Typha domingensis) e o aguapé (Eichhornia crassipes) frente aos combustíveis, diesel e biodiesel e compará-las com a turfa utilizada comercialmente. Os biosorventes também foram submetidos à caracterização físico-química e energética. As amostras foram moídas e classificadas com exceção da paina. Grande parte dos testes foi realizada nas faixas granulométricas de ≤180 μm; 180-425 μm; 425-850 μm e 850-3350 μm. Os testes de sorção com diesel e biodiesel foram conduzidos primeiramente em sistema seco e os biosorventes com melhor desempenho, submetidos a ensaios de sorção com água, sistema estático e dinâmico. A porcentagem de água que pode ser sorvida juntamente com óleo e a flutuabilidade também foram investigadas para avaliar a viabilidade destes biosorventes em corpos hídricos. Cada material vegetal possui características físico-químicas e anatômicas distintas, que influenciam na sorção de óleo, seja por absorção ou adsorção. Os biosorventes investigados apresentaram capacidade de sorção de diesel e biodiesel semelhante ou superior ao sorvente... / Accidents involving oil spills and its derivatives on the soil and in hidric bodies they are common and worrying once they endanger the quality of the ecosystem. An economical and efficient way of combating oil spills is the use of the sorption method using sorbents materials. There is a range of sorbents materials, however, the natural ones like biomass and vegetable fibers demonstrate interest due to the low cost and good sorbent capacity. There are works concerning the sorption of crude oil, however for diesel and biodiesel, which had their production increased, there is a little or even nothing exists in the literature. The aim of this work was investigate the sorption capacity of coir vegetable fibers (Cocos nucifera) and curauá (Ananas erictifolius), silk floss (Ceiba speciosa) and the aquatic macrophite cattail (Typha domingensis) and the water hyacinth (Eichhornia crassipes) confronting to the fuels, diesel and biodiesel and to compare them with the peat commercially used. The biosorventes were also submitted to the physiochemical and energy characterization. The samples were grinded and classified except for the paina. Most of the tests were performed on the granulometric size range of ≤180 μm; 180-425 μm; 425-850 μm e 850-3350 μm. The sorption tests with diesel and biodiesel were first conducted in dry system and the biosorbents with had shown the best performance were submitted to tests of sorption with freshwater, static and dynamic system. The percentage of water that can be sipped together with oil and the buoyancy were also investigated to evaluate the viability of these biosorbents in hidric bodies. Each vegetable materials has different physiochemical and anatomical characteristics that influence in the oil sorption, whether by absorption or adsorption. The investigated biosorventes presented capacity of diesel and biodiesel sorption similar or higher... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6360.pdf: 18099441 bytes, checksum: cb7bea37920133ccfbed32d704f3ecec (MD5) Previous issue date: 2014-08-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work natural fibers from new pineapple varieties were studied aiming at their application as mechanical reinforcement for green polymer composites. Eighteen varieties of pineapple leave fibers (PALFs) were then characterized in terms of their morphology, structural arrangement (cellulose crystallinity index (Ic) and microfibril angle), chemical composition (extractives, lignin, holocellulose, cellulose and hemicellulose contents), mechanical properties (tensile strength, elastic modulus and fracture strain) and thermal stability. The studied PALFs had low microfibril angles and high Ic. Their elastic modulus, tensile strength and degradation temperature onset ranged between 15GPa-86GPa, 212MPa-1309MPa, 240°C 272ºC, respectively. All these parameters enabled to nominate the eighteen PALFs as suitable reinforcements for polymers. Close relationships between cellulose, holocellulose and Ic values, and thermal and mechanical properties of PALFs were found out, what provided guidelines for direct selection and/or to support a genetic improvement program of the Ananas genus. An example of such a methodology was presented in this work. The fiber from the pineapple variety called "Potyra" was selected to produce biodegradable composites with poly(lactic acid) (PLA) through injection molding. The Potyra fibers were before hand treated with alkaline solution in order to improve their interfacial compatibility with PLA. The treated Potyra fibers-reinforced composite exhibited an increased elastic modulus from 1,9 GPa to 3,5GPa, tensile strength from 58,8 to 69,6MPa, and notched impact strength from 2,57kJ/m2 to 4,26kJ/m2 in comparison to the pure PLA matrix. The HDT of the PLA was also incremented by 10% due to the fiber incorporation. These findings confirmed the promising potential of Potyra fibers as reinforcements in green composite technologies. / Este trabalho estudou fibras das folhas de diferentes variedades de abacaxis na utilização como reforço mecânico em compósitos poliméricos. Foram caracterizadas fibras de folhas (PALF) de 18 variedades de abacaxis. As fibras tiveram sua morfologia, arranjo estrutural (índice de cristalinidade da celulose (Ic) e ângulo microfibrilar), constituintes químicos (teores de extrativos, lignina, holocelulose, celulose e hemicelulose), propriedades mecânicas (resistência à tração, módulo elástico e alongamento na ruptura) e propriedades térmicas caracterizados. Os pequenos valores do ângulo microfibrilar e maiores valores de Ic indicam que PALF são promissores como reforço mecânico. Os valores do módulo elástico, resistência à tração e temperatura onset de degradação variam de 15 a 86GPa, 212 a 1309MPa, 240 a 272oC respectivamente, indicando que as dezoito variedades de fibras são aptas para aplicação como reforço mecânico em compósitos poliméricos. Foram observadas correlações diretamente proporcionais entre a celulose, holocelulose e Ic com as propriedades térmicas e mecânicas. Estas correlações fornecem indicadores para seleção direta e/ou programa de melhoramento genético do gênero Ananas, com intuito de se desenvolver plantas para utilização de suas fibras como reforço mecânico em compósitos poliméricos. Foi apresentada metodologia para seleção de fibras vegetais a serem utilizadas como reforço mecânico em compósitos. Foi selecionada a variedade denominada Potyra , para fornecer fibras, a fim de produzir compósitos biodegradáveis moldados por injeção, com uma matriz de poli(ácido lático) (PLA). O tratamento em solução com 1% (m/vol.) de NaOH demonstrou-se ser promissor em adequar as fibras para reforçamento de polímeros. Os resultados obtidos nesses compósitos apresentaram em comparação ao PLA puro, aumento no módulo elástico de 1,9 para 3,5GPa, incremento de 5ºC no HDT, a resistência ao impacto com entalhe aumentou de 2,57 para 4,26kJ/m2, e incremento na resistência a tração de 58,8 para 69,6MPa, confirmando o potencial destas fibras para uso como reforço mecânico em compósitos poliméricos.

Os poliésteres alifáticos, como poli(caprolactona) (PCL) e poli(ácido lático) (PLA), são comumente usados em produtos biodegradáveis. Esses materiais são ecológicos e o uso de fibras vegetais com estes polímeros corrobora em uma alternativa de lidar com os resíduos da agroindústria e da indústria madeireira. O objetivo deste estudo foi de investigar as propriedades resultantes da degradação abiótica e biótica das bioblendas de PCL/PLA e seus biocompósitos com fibras vegetais. As fibras vegetais avaliadas foram a de babassu (Orbignya phalerata), de cana-de-açúcar (Saccharum spp) e farinha de madeira (Pinus Ellioti). A bioblenda de PCL/PLA foi utilizada como referência na proporção de 70/30, 50/50 e 30/70 (m/m) e para cada biocompósito foi utilizado 20% de fibra vegetal com duas granulometrias, de 35 e 45 mesh. As misturas foram processadas via extrusão e moldados por compressão térmica em formato de fitas. As amostras foram expostas a intemperismo natural por um período total de 120 dias e avaliadas as mudanças de suas propriedades mecânicas, físicas, químicas, morfológicas e térmicas a cada 30 dias. Evoluções das superfícies deterioradas das amostras foram observadas por MEV e demonstraram que foram ocasionadas pelas condições climáticas severas e confirmadas por FTIR através de uma diminuição considerável dos grupos ésteres. A incorporação de maior quantidade PLA ao PCL nas bioblendas aumentou o módulo de elasticidade e resistência à tração. Os biocompósitos reforçados com fibras vegetais com granulometria de 45 mesh destacaram-se em maior resistência à tração, e, após envelhecimento natural de 30 dias apresentaram menor decaimento assim como o módulo elástico. A estabilidade térmica dos biocompósitos com farinha de madeira de Pinus e fibras de cana-de-açúcar foi maior do que as de babaçu. O biocompósito reforçado com fibras de cana-de-açúcar destacou-se com maior desempenho mecânico indicando que houve uma melhor interação entre fibra e matriz polimérica. Resultados do monitoramento da degradação biótica avaliados em câmara respirométrica indicaram que o PCL apresentou menor velocidade de biodegradação em relação ao PLA. As bioblendas e biocompósitos com maior teor de PCL mostraram menor produção de CO2 ao longo do período avaliado. O biocompósito com menor teor de PCL e reforçado com fibra de cana-de-açúcar destacou-se com uma maior velocidade de biodegradação e pela maior produção de CO2. As propriedades resultantes da degradação abiótica e biótica destes materiais auxiliam no desenvolvimento de produtos de vida útil curta, bem como, na preservação do meio ambiente. / Aliphatic polyesters, such as poly(caprolactone) (PCL) and poly(lactic acid) (PLA) have been commonly used in biodegradable products. These materials are ecological and use of vegetal fibers in these composites also provides an alternative way to deal with agricultural residues. This study aims to evaluate the properties resulting from the abiotic and biotic degradation of PCL/PLA bioblends and their biocomposites. The vegetal fibers evaluated were babassu (Orbignya phalerata), sugarcane (Saccharum spp) and wood flour (Pinus Ellioti). PCL/PLA bioblends were used as reference with 70/30, 50/50 and 30/70 (w/w) ratio and each biocomposite had 20% of vegetal fiber content with 35 and 45 mesh granulometry was used. The bioblends were processed by extrusion and molded in tape format. The samples were exposed to natural weathering for 120 days and the changes in their mechanical, physical, chemical, morphological and thermal properties were evaluated every 30 days. Damaged surface evolution was performed by SEM and showed that they were caused by the severe climatic conditions and confirmed by FTIR through a considerable decrease of the ester groups. Addition of PLA to the PCL in the bioblends increased the modulus of elasticity and tensile strength. Reinforcements with vegetable fibers with 45 mesh granulometry increased tensile strength, and, after natural aging of 30 days, showed lower decrease as well as the modulus. Thermal stability of the biocomposites with wood flour and sugarcane fibers was higher than babassu. Biocomposites reinforced with sugarcane fibers highlighted in the higher mechanical performance indicating that there was a better interaction between fiber and polymer matrix. Results of the monitoring of biotic degradation indicated that PCL presented a lower rate of biodegradation in relation to PLA. Bioblends and biocomposites with higher PCL content showed lower CO2 generation over the period evaluated. Biocomposites with lower content of PCL and reinforced with sugarcane fiber stood out in the greater speed of biodegradation and the greater production of CO2. Properties resulting from the abiotic and biotic degradation prompted changes in its structures and to facilitate its degradation in times lower than conventional and aid in the development of short-lived products as well as in the preservation of the environment.

Orientador: Marco-Aurelio De Paoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T18:03:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_JoyceRodriguesde_M.pdf: 2541901 bytes, checksum: 06e3281cd9bd6a393831b0010bf106ed (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: As fibras naturais curtas usadas como reforço em matrizes poliméricas melhoram as propriedades mecânicas dos polímeros e podem substituir reforços inorgânicos obtidos de fontes não-renováveis como a fibra de vidro, com as vantagens adicionais de serem mais leves, menos abrasivas aos equipamentos de processamento e biodegradáveis. Na primeira etapa deste trabalho foram feitos testes para encontrar a melhor formulação e as condições ideais para se produzir compósitos de polietileno de alta densidade, PEAD, reforçados com fibras de Curauá. Para se determinar a melhor formulação foram variados: o teor de fibras no compósito, o teor e o tipo de agente de acoplamento e as condições de processamento (velocidade de rotação de rosca e perfis de temperatura durante a extrusão). A razão de aspecto e os parâmetros geométricos das fibras antes e após o processamento foram medidos através de microscopia óptica e tratados estatisticamente. A adesão entre as fases, na presença ou ausência de agente de acoplamento, foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura. Os compósitos e os materiais puros foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho, por métodos térmicos (termogravimetria e calorimetria exploratória diferencial) e pela medidas das propriedades mecânicas de tração, flexão e impacto. A degradação e estabilização dos compósitos foram monitoradas através do envelhecimento ambiental e acelerado das amostras com e sem aditivos estabilizantes a fim de avaliar a durabilidade dos compósitos e o efeito dos aditivos em retardar a degradação dos compósitos e homopolímeros. Conclui-se que os compósitos de PEAD reforçados com fibra de curauá tem propriedades comparáveis aos compósitos de PEAD reforçados com fibra de vidro disponíveis no mercado. / Abstract: Natural short fibers used as reinforcing agent in polymers improve their mechanical properties and may substitute inorganic reinforcing agents, produced from non renewable resources, like fiberglass, with the additional advantages of being lighter, less abrasive to the processing equipment and biodegradable. In the first part of this work the formulation and the processing conditions were studied in order to optimize the mechanical properties of the composite of high density polyethylene, HDPE, and curauá fibers. To determine the best formulation we tested: fiber content, type and content of coupling agent and processing conditions (screw rotation speed and temperature profile during extrusion). The aspect ratio and geometric parameters of the fibers before and after processing of the composites were determined by statistic treatment of the micrographies obtained by optical microscopy. The fiber/matrix phase adhesion, with and without coupling agent, was evaluated by scanning electron microscopy. The composites and the pure materials used for their preparation were characterized by fourier transform infrared spectroscopy, thermal methods (thermogravimetry and differential scanning calorimetry) and by measurement of the tensile, flexural and impact mechanical properties. The degradation and stabilization of the composites was monitored by environmental and accelerated aging tests of composite samples with and without stabilizing additives, to evaluate the durability of the composites and the effect of the additives. We conclude that HDPE composites reinforced with curauá fibers have properties comparable to commercially produced composites of HDPE reinforced with fiberglass. / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química

Made available in DSpace on 2015-04-11T13:58:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silvia elaine.pdf: 2739465 bytes, checksum: b364ae9ef318ffb624f3e72d42c64f40 (MD5) Previous issue date: 2008-09-18 / O aumento da produção de fibras vegetais decorrente da maior velocidade no processo produtivo ocasionado pela inserção do incremento tecnológico para a fase de descorticagem no tocante ao beneficiamento do produto, bem como o surgimento de novos custos, requer do produtor ribeirinho amazônico um controle contábil mais apurado e preciso a fim de administrar a manutenção desta atividade produtora de renda. Esta pesquisa tem como finalidade conhecer os custos da produção de fibras vegetais a partir dos cultivos de malva e juta nas formas de produção tradicional e tecnológica, a fim de que o produtor tenha o pleno conhecimento dos seus custos de produção podendo assim controlá-los, e obter inclusive informações contábeis necessárias para o planejamento de suas atividades, bem como para a boa tomada de decisões. A metodologia usada neste trabalho foi um estudo de caso na comunidade amazônica de Bom Jesus, grande produtora de fibras vegetais, e tomou como base os dados obtidos através de questionários aplicados ao presidente da comunidade que também é produtor. Como resultado foi possível conhecer os custos das duas formas de produção, tradicional e tecnológica, o que permitiu organizar os custos da produção tecnológica em forma de planilha eletrônica de dados gerando um modelo de controle contábil gerencial específico para esta produção, demonstrando com transparência ao agricultor além dos custos o resultado da safra agrícola. Finalmente, recomendou-se ao produtor ribeirinho o uso do modelo contábil elaborado no sentido de manter um controle confiável que possa fornecê-lo informações úteis para a gestão e manutenção da atividade produtiva.

O couro vegetal é obtido através do revestimento de tecido de fibras celulósicas com látex de campo ou concentrado, extraído de seringueira (Hevea spp.). A produção do couro vegetal já ocorre atualmente, possibilitando manter os seringueiros da região norte do Brasil em sua atividade com melhor valor agregado ao produto, sendo ainda submetido ao processo de vulcanização associado à defumação. Adicionalmente, dá ao produtor de seringueira possibilidade de agregar valor ao seu produto e cria alternativa de matéria-prima com padrão de qualidade para a indústria da moda que trabalha exclusivamente com couro animal. Entretanto, há pouca informação científica e tecnológica sobre os processos de produção e métodos de avaliação do couro vegetal. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a resistência à tração de couro vegetal produzido tecido de algodão impregnado com látex de diferentes cultivars de seringueira e submetido à vulcanização lenta. Amostras de látex de cinco cultivars de seringueiras GT 1, PR 107, PB 235, IAN 873 e RRIM 600, em campo de competição de clones do Campo Experimental do Departamento de Produção Vegetal da ESALQ/USP foram preparadas para vulcanização com mistura de aditivos padrões e utilizadas para impregnação de tecido de algodão cru, seguida de vulcanização lenta. Corpos de prova desses couros vegetais foram submetidos a teste de resistência à tração. O couro vegetal feito com látex do cultivar GT 1 apresentou maior resistência à tração que aquele feito com látex de RRIM 600, e os demais apresentaram resistências intermediárias. / The vegetal leather is made by coating cotton cloth with field or concentrated latex extracted from rubber trees (Hevea spp.). Currently, the production of vegetal leather already occurs in the Northern Brazil, associated with smoking and vulcanization, making possible to retain rubber tappers in the region. In addition, it permits rubber planters to aggregate some more values to its products and to create an alternative of raw material to the fashion industry, in replacement of animal leather. However, the product is not standardized and there is a lack of scientific and technological information about the production process and evaluation procedures. The objective of the present research was to evaluate the tension resistance of vegetal leather made of cotton cloth impregnated with latex of different rubber tree clones and submitted to vulcanization. Samples of latex from the rubber tree clones GT 1, PR 107, PB 235, IAN 873 e RRIM 600, cultivated at the Experimental Field of the Crop Production Department at ESALQ/USP, were prepared for vulcanization with standard mixture of addictives and used to coat cotton clothes followed by slowly vulcanization. Proof bodies of these vegetal leathers were submitted to tests tension resistance. The vegetal leather made of GT1 latex presented a tension resistance superior to that made of RRIM 600 latex, the others presented intermediate resistances.

Orientador: Maria Helena Andrade Santana / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T11:23:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Motta_FernandaLopes_D.pdf: 3417734 bytes, checksum: 1bedbddf5299dc8332b4762b7c232081 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Ácidos húmicos (AH) são macromoléculas orgânicas de alta complexidade estrutural. Na agricultura, seus efeitos diretos na produtividade e na qualidade de diversos cultivos têm sido explorados desde 1940 e na última década houve um grande crescimento no seu emprego na medicina e na biologia. Embora suas inúmeras aplicações tenham atraído a atenção de muitos pesquisadores, os AH comerciais são ainda extraídos da turfa e do carvão mineral, fontes não renováveis de carbono, indicando a necessidade do desenvolvimento de um processo biotecnológico para sua produção. Empty-fruit-bunches (EFB) são resíduos do processamento do óleo de palma subutilizados ou descartados. Além disso, EFB são fibras constituídas de celulose, hemicelulose e lignina, cuja degradação pode ser alcançada por meio da ação de micro-organismos com alta capacidade de degradação de material lignocelulósico, como o Trichoderma. Neste contexto, este trabalho visou produção de AH a partir da fermentação de EFB com cepas de Trichoderma. Os resultados obtidos demonstraram que aveia é um substrato adequado para produção de esporos de Trichoderma em profundidade para sua aplicação como inóculo das fermentações submersas (FS) de EFB para produção de AH. A investigação dos precursores dos AH dentre os polímeros constituintes do EFB indicaram um efeito sinergético destes polímeros. Quanto à substituição do extrato de leveduras por peptonas vegetais nos meios de cultivo, para ambas fontes de nitrogênio os resultados encontrados para produção de biomassa e de AH foram muito similares. Através da otimização da produção dos AH por FS utilizando ferramentas de planejamento experimental foram obtidos 428,4±17,5 mg/L destes ácidos, permitindo um aumento de 7 vezes em relação às condições inicialmente utilizadas neste trabalho. A comparação da performance de espécies de Trichoderma na produção de AH por FS indicou a superioridade do T. reesei na produção destes ácidos. Por fim, a caracterização do processo de produção dos AH por fermentação em estado sólido (FES) utilizando colunas de Raimbault, onde foram obtidos 88,1 ±2,9 mg/L destes ácidos, confirmou a relação entre a esporulação do fungo e a produção dos AH, assim como a hipótese do efeito sinérgico dos polímeros. Os resultados obtidos demonstraram a factibilidade da produção dos AH por processos fermentativos, cuja descrição na literatura ainda é muito limitada, o que confere a este trabalho um caráter inovador / Abstract: Humic acids (HA) are organic macromolecules of high structural complexity. In agriculture, their direct effects on yield and quality of many crops have been exploited since 1940 and the last decade there was a large increase in their use in medicine and biology. Although they have attracted the attention of many researchers due to their numerous applications, commercials AH are still extracted from peat and coal, non-renewable carbon sources, indicating the necessity to develop a biotechnological process for their production. Empty-fruit-bunches (EFB) are waste of oil palm processing, which are underutilized or discarded, and their accumulation brings environmental problems due to the attraction and proliferation of pests. In addition, EFB fibers are composed of cellulose, hemicellulose and lignin, whose degradation can be achieved by the action of microorganisms with high capacity of lignocellulosic material degradation, such as Trichoderma. In this context, this work aimed to produce HA from the fermentation of EFB with Trichoderma species. The results showed that oats is a suitable substrate for the production of Trichoderma spores to be used as inoculum for application in submerged fermentations (SF) of EFB for the HA production. The investigation of the HA precursor among the constituents polymers from the EFB indicate a synergistic effect of these polymers. Regarding the replacement of yeast extract by vegetable peptones in the culture medium, for both nitrogen sources the results in the production of biomass and HA were very similar. Through the optimization of the HA production by SF using experimental design, were obtained 428.4 ± 17.5 mg/L of these acids, allowing an increase of 7-fold compared to initial conditions used in this work.. A comparison of the performance of Trichoderma species in the HA production by FS indicated the superiority of the T. reesei in the production of these acids. Finally, characterization of HA production process by solid state fermentation (SSF) using Raimbault columns, where were obtained 88.1 ±2.9 mg/L of these acids, confirmed the relationship between the fungal sporulation and the HA production as well as the hypothesis of synergistic effect of the polymers. The results demonstrated the feasibility of the HA production by fermentation process, whose description in the literature is still very limited, which confers an innovative character to this work / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutora em Engenharia Quimica

Orientador: Marco-Aurelio De Paoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T16:16:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_FelipeCicaroni_M.pdf: 51828578 bytes, checksum: b3a63c9d7ab1213d6d2a9bf08d144d8d (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: No atual cenário energético e ambiental, as fibras vegetais vêm surgindo como alternativa promissora às fibras de vidro, utilizadas como reforço em compósitos poliméricos. Essa estratégia apresenta vantagens, tais como: redução da densidade do compósito, menor desgaste abrasivo do equipamento de processamento e menor impacto ambiental. É possível obter compósitos termoplásticos reforçados com fibras vegetais com propriedades mecânicas comparáveis aos compósitos com fibra de vidro, desde que se use o método de processamento adequado. Nesse trabalho, foram desenvolvidos compósitos de poliamida-6 reforçados com fibras de celulose, provenientes do Eucalyptus sp. A poliamida-6 é uma matriz especialmente desafiadora devido à sua alta temperatura de processamento, que se sobrepõe com a de termodegradação das fibras. A seleção das condições corretas de processamento por extrusão permitiu a obtenção de compósitos com incorporação de até 40 wt % de fibras, sendo 30 wt % a formulação com melhor balanço entre densidade e ganho de propriedades mecânicas de tração, flexão e impacto. Estudos de XPS mostraram que a umidade natural da fibra promove a interação fibra/matriz, como proposto em trabalhos anteriores. Em uma segunda etapa, avaliou-se o efeito estabilizante causado pela presença de lignina nas fibras. Estudos anteriores mostraram que a lignina possui estruturas químicas semelhantes às dos estabilizantes primários comerciais, atuando como antioxidante. Isso foi possível utilizando fibras que passaram por processo incompleto de branqueamento. Através de um ensaio de envelhecimento acelerado, observou-se que, quanto maior o teor de lignina na fibra menor é a formação de compostos carbonílicos na superfície do corpo de prova, indicando efeito estabilizante. A presença da lignina não altera significativamente as propriedades mecânicas e térmicas desses compósitos. Conclui-se que, compósitos de poliamida-6 reforçados com 30 wt % de fibras de celulose branqueada ou semi-branqueada são capazes de competir com os compósitos tradicionais com fibra de vidro, e a presença de lignina na fibra pode diminuir a necessidade da utilização de estabilizantes comerciais / Abstract: In the current energy and environmental scenario, vegetal fibers are emerging as a promising alternative to glass fibers used as reinforcement in polymer composites. This strategy presents advantages, such as: reduction in the density of the composite, less abrasive wear to the processing equipment and lower environmental impact. Using the adequate processing condition, it is possible to produce thermoplastic composites reinforced with vegetable fibers with mechanical properties comparable to those of the glass fiber composites. In the present work, we developed polyamide-6 composites reinforced with cellulose fibers derived from Eucalyptus sp. Polyamide-6 is an especially challenging matrix due to its high processing temperature, which overlaps the temperature of thermodegradation of the fibers. The selection of the correct processing conditions for extrusion permitted the production of composites with incorporation of fibers up to 40 wt %, and 30 wt % formulation showed the best balance between density and of tensile, flexural and impact resistance mechanical properties. XPS studies showed that the natural moisture in the fibers promotes the fiber/matrix interaction, as proposed in previous works. In sequence, we assessed the stabilizing effect caused by the presence of lignin in the fibers. Previous studies have shown that lignin presents chemical structure similar to the commercially used primary stabilizers, acting as antioxidant. This was made possible by using fibers which have undergone an incomplete bleaching process. Through an accelerated weathering test, we observed that the higher the content of lignin in the fiber, the lower the formation of carbonyl compounds on the test sample surface, indicating a stabilization effect caused by lignin. The presence of lignin did not significantly affect the mechanical and thermal properties of the composites. In conclusion, polyamide-6 composites reinforced with 30 wt % of bleached or semi- bleached cellulose fibers are capable of competing with traditional glass fiber composites, and the presence of lignin in fibers may decrease the necessity for the use of commercial stabilizers / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Este trabalho avalia a utilização de fibras e cinzas de bagaço de cana-de-açúcar em compósitos cimentícios extrudados. Visa o estudo da potencialidade do emprego da fibra e cinza do bagaço da cana-de-açúcar na construção civil, o aproveitamento deste produto em matrizes cimentícias representa uma alternativa para diminuição de gastos com locais para deposição do resíduo evitando a degradação do meio ambiente. A cinza de bagaço de cana-de-açúcar apresenta características pozolânicas, além de garantir uma redução do consumo de cimento. Fibras de bagaço de cana-de-açúcar (FBC) foram classificadas por peneiramento, lavadas em água fervente para reduzir o açúcar residual e foi tratado quimicamente com silicato de sódio e sulfato de alumino com finalidade de proteger as fibras contra a agressão do meio alcalino proporcionado pelo cimento, imobilizar a matéria orgânica e reduzir a absorção de água, diminuindo as variações dimensionais e proporcionar melhor qualidade no compósito, tais como durabilidade e evitar o ataque de microorganismo. As cinzas de bagaço de cana-de-açúcar (CBC) foram queimadas com temperatura e tempo controlado para ter um ótimo grau de amorficidade e conseqüentemente maior reatividade. A moagem também foi efetuada a fim de melhorar a reatividade da cinza. Foi realizada uma série de ensaios de caracterização da CBC. A atividade pozolânica foi averiguada por ensaio condutividade elétrica. O desempenho mecânico e físico e na microestrutura dos compósitos de fibrocimento foram avaliados. Os compósitos foram avaliados antes e após ciclos de envelhecimento acelerado. A extrusão foi utilizada na produção de compósitos cimentícios com geometrias diferenciadas e na produção em pequena escala. Os resultados apresentaram que a fervura da FBC reduziu o açúcar residual e o tratamento químico mineralizou as FBC. As CBC apresentaram valores de sílica elevada. Foram produzidos placas com níveis de reforço entre 0,5% e 5,0% de FBC. Compósitos extrudados com 5% de reforço de FBC com 28 dias de cura apresentaram melhores resultados em tenacidade (TE), devido à maior introdução de FBC no compósito, mas não apresentou diferença entre o tratamento químico. Compósitos extrudados com 5% de reforço de FBC tratada após 200 ciclos de envelhecimento apresentaram maior absorção de água (AA) e porosidade aparente (PA). Esse fato se deve a explicado com a maior hidratação do cimento que ocasionou mineralização drástica da FBC e descolagem da fibra na interface fibra e matriz. Compósito extrudado com 5% de FBC tratada com 28 dias e após 200 ciclos com substituição de cimento por 30% de CBC apresentaram diminuição de módulo de ruptura (MOR) e maior absorção de água (AA). A substituição da matriz (agregado) e a maior relação água/cimento da mistura influenciaram neste resultado. Os resultados indicaram que os compósitos extrudados com reforço de fibra de bagaço de cana e 30% de cinza de bagaço de cana, em substituição ao cimento Portland, podem ser utilizados para produzir elementos construtivos. / This study evaluates the use of fibre and ash from sugarcane bagasse in extruded cementitious composites. Aims at studying the potentiality of using fibre and ash from sugarcane bagasse in construction, the use of this product in cementitious matrices represents an alternative to reduce expenses with the waste disposal sites for avoiding environmental degradation. The bagasse ash cane sugar has pozzolanic characteristics and ensures a reduction in cement consumption. Fibres from sugarcane bagasse (FSB) were classified by sieving, washed in boiling water to reduce the residual sugar and has been chemically treated with sodium silicate and aluminum sulphate in order to protect the fibres against the aggression of alkaline provided by the cement, immobilize the organic material and reduce the water absorption, reducing size variations and provide better quality in the composite, such as durability and prevent the attack of microorganisms. The ashes of sugarcane bagasse (ASB) were burned with controlled temperature and time to have a great degree of amorphicity and consequently higher reactivity. The grinding was also performed to improve the reactivity of the ash. We performed a series of tests to characterize the ASB. The pozzolanic activity was determined by electrical conductivity test. The mechanical and physical performance and microstructure of cement composites were evaluated. The composites were evaluated before and after ageing accelerated cycles. Extrusion was used in the production of cementitious composites with different geometries and small scale production. The results showed that boiling FSB reduced the residual sugar and chemically treated to mineralized FSB. The ASB had high amounts of silica. Plates were produced with enhanced levels of between 0.5% and 5.0% of FSB. Composites extruded with 5% of FSB with 28 days of healing showed better results in toughness (TE) due to the increased introduction of FSB in the composite, but no difference between the chemical treatments. Composites extruded with 5% strengthening of FSB treated after 200 ageing accelerated cycles had higher water absorption (AA) and apparent porosity (AP). This fact should be explained with the higher hydration of cement which caused drastic mineralization FSB and off the fibre and fibre-matrix interface. Extruded composite with 5% FBC treated with 28 days and after 200 cycles with replacement of cement by 30% of ASB showed a decrease of modulus of rupture (MOR) and higher water absorption (AA). The substitution matrix (aggregate) and the highest water / cement ratio of the mixture affected this result. The results indicated that the extruded composites reinforced with fibre sugarcane bagasse and 30% ash sugarcane bagasse in Portland cement mortars can be used to produce building elements.