68 f. / Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2013-04-10T16:00:57Z No. of bitstreams: 1 DissertMestrado-MarcosMelo-VF-290911.pdf: 11036458 bytes, checksum: d579771ef8d2b4aeeff088eafacd2a29 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca(anahilda@ufba.br) on 2013-05-10T16:01:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissertMestrado-MarcosMelo-VF-290911.pdf: 11036458 bytes, checksum: d579771ef8d2b4aeeff088eafacd2a29 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-10T16:01:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertMestrado-MarcosMelo-VF-290911.pdf: 11036458 bytes, checksum: d579771ef8d2b4aeeff088eafacd2a29 (MD5) Previous issue date: 2010 / O biodiesel é uma alternativa promissora de combustível renovável, mas no seu processo de síntese tem como coproduto uma grande quantidade de glicerol. Por reação de reforma, o glicerol pode ser convertido a H2 e CO2, podendo o hidrogênio ser usado como combustível limpo, pois em sua queima tem como produto apenas água. O presente trabalho traz uma contribuição nas pesquisas sobre reforma foto-induzida de solução aquosa de glicerol para produção de gás hidrogênio, utlizando-se de fotocatalisadores nanocombinados CdShex, TiO2/CdShex e CdS/TiO2 com absorção de luz visível. Foi feita a caracterização por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difratometria de raios-x (DRX), espectrometria de energia dispersiva de raios X (EDS) e Espectroscopia de fotoacústica (PAS) dos fotocatalisadores sólidos no intuito de acrescentar dados a respeito de suas rotas de síntese. A produção de hidrogênio foi monitorada coletando-se alíquotas da fase gasosa do headspace do reator fotocatalítico e analisando-se por cromatografia gasosa com detector de condutividade térmica. A fase líquida também foi analisada após as 7 horas de irradiacão para identificar e quantificar a presença de compostos carbonílicos e assim propor mecanismos de degradação do glicerol por reforma foto-induzida. Os resultados encontrados demonstram que os materiais testados são fotocataliticamente ativos na produção de hidrogênio. A ordem de atividade fotocatalítica dos materiais testados foi: Pt/hex-CdS > Pt/CdS/TiO2 > Pt/TiO2/CdS. / Salvador

Etanol é um dos combustíveis renováveis mais importantes e contribui com a redução dos impactos negativos causados pela utilização de combustíveis fósseis por todo o mundo. É obtido principalmente pela fermentação dos açúcares provenientes da cana-de-açúcar e do milho. O produto da fermentação possui aproximadamente 96,5% molar de água, e um dos desafios é a obtenção econômica de um produto com pureza acima dos 99% molar em etanol para a utilização no setor de transporte. O presente trabalho tem por objetivo a otimização do processo de destilação extrativa do etanol utilizando glicerol como agente extrator. Esse solvente é um subproduto no processo de produção do diesel renovável, e estudou-se sua viabilidade como substituto do solvente derivado de fontes naturais não-renováveis, etileno glicol. Vinte e duas diferentes configurações de colunas de destilação simples e complexas foram avaliadas nesta investigação. O recente modelo de coeficientes de atividade F-SAC foi ajustado para a melhor representação de dados de equilíbrio líquido-vapor e de coeficiente de atividade em diluição infinita coletados na literatura. A predição do modelo F-SAC foi superior comparando-se a outros modelos de atividade. A média na diferença absoluta, quando comparado ao modelo NRTL chegou a valores aproximadamente 47% menores. O modelo do processo foi construído em um simulador baseado em equações, onde balanços de massa e de energia são resolvidas simultaneamente, buscando possíveis alterações para a redução do consumo energético e aumento na produtividade. A influência dos principais parâmetros do processo foi avaliada via simulações e descobriu-se que uma configuração e operação ótimas do sistema por destilação extrativa podem gerar significativa redução no consumo energético do processo. A economia em termos energéticos pode atingir valores de até 10% quando comparados com a melhor configuração disponível na literatura. / Ethanol is one of the most important renewable fuels and contributes to reducing the negative impacts caused by the use of fossil fuels worldwide. It is mainly obtained by the fermentation of sugars from sugar cane and corn. The fermentation broth has approximately 96.5% of water molar, and an economic challenge is to obtain a product with purity above 99% of ethanol molar to use in the transportation sector. The present work aims at optimizing the process of extractive distillation of ethanol using glycerol as extracting agent. This solvent is a byproduct in the renewable diesel production and was then studied as an alternative for ethylene glycol, the curently used non-renewable solvent. Twenty-two different configurations of simple and complex column sequences were evaluated in this investigation. The recent F-SAC activity coefficient model was adjusted to the best representation of vapor-liquid equilibrium and infinite dilution activity coefficient data from the literature. The prediction of the F-SAC model was superior when compared with other activity coefficient models. The average absolute difference was up to 47% smaller when compared with the NRTL model. The process model was built on an equation-based simulator, where mass and energy balances are solved simultaneously, looking for possible changes to reduce the energy demands and raise the production. The influence of the main process parameters was evaluated via simulations and we have found that an optimal operation of the system by extractive distillation with glycerol can lead to significant reduction in the energy consumption of the process. The energy savings could reach values up to 10% when compared with the best configuration available in the literature using ethylene glycol as entrainer.

xii, 41 p. : ill. / Cells convey information through signaling pathways. Distinct signaling pathways often rely on similar mechanisms and may even use the same molecules. With a variety of signals conveyed by pathways that share components, how does the cell maintain the integrity of each pathway? Budding yeast provides an example of multiple signaling pathways utilizing the same components to transduce different signals. The mating pathway, the high osmolarity glycerol (HOG) pathway and the filamentous growth (FG) pathway each respond to different environmental conditions and generate unique cellular responses. Despite the individuality of the pathways, they each contain a core group of the same signaling proteins. How does the cell generate a variety or responses utilizing the same group of proteins? Both the mating and HOG pathways utilize scaffolding factors that concentrate pathway components to the location of activation and in the case of the mating pathway alter the kinetics of the interaction. In addition, negative regulatory mechanisms operate in both the mating and HOG pathways. These negative regulatory mechanisms are understood in detail for the mating pathway but not for the HOG pathway. Mechanisms for providing specificity for the FG pathway are as yet unknown. The purpose of this work is to elucidate the mechanisms that provide specificity to the FG pathway. The search for specificity factors was done through both a random mutagenesis screen and a synthetic genetic array screen, looking for mutants in which activation of the FG pathway led to inappropriate activation of the HOG pathway. The random mutagenesis screen resulted in a large number of mutants that I organized into five complementation groups. The identity of the gene mutated in the largest complementation group was sought using a variety of methods including complementation with the yeast deletion collection and whole genome sequencing. A synthetic genetic array was screened as an alternative method to identify genes necessary for FG pathway specificity. These experiments have resulted in a list of candidate genes, but thus far have not yet led to any discernable mechanism for maintenance of FG pathway specificity. / Committee in charge: Karen Guillemin, Chairperson; George F. Sprague Jr., Advisor; Tom Stevens, Member; Tory Herman, Member; Diane Hawley, Outside Member

Le faible coût du glycérol sur le marché a conduit à des études approfondies sur la conversion du glycérol en dérivés à valeur ajoutée. Ce travail se concentre sur l'estérification catalytique du glycérol, avec l'acide oléique, réaction d’intérêt industriel en raison de la grande valeur commerciale des produits obtenus. Dans ce travail, un nouveau catalyseur acide hétérogène présentant une surface hydrophobe a été développé sur le support ZrO2-SiO2 car un catalyseur acide solide tolérant à l'eau est essentiel pour les réactions d'estérification en milieu biphasique produisant de l'eau. Le catalyseur synthétisé (ZrO2-SiO2-Me&Et-PhSO3H) a été préparé par silication et modification de surface en utilisant du triméthoxyméthylsilane (TMMS) et du 2-(4- chlorosulfonylphényl) éthyltriméthoxysilane. La morphologie de surface, les propriétés physicochimiques et texturales, l'acidité et l'hydrophobicité ont été caractérisées. Le mécanisme de modification de la surface du catalyseur est proposé en fonction des résultats de caractérisation complets. Une nouvelle technique pour contrôler le niveau d'acidité et d'hydrophobicité du catalyseur conçu est décrite dans ce travail. L'acidité et l'hydrophobicité du catalyseur ont été réglées en contrôlant la quantité d'agents de modification de surface. Il a pu être montré que l'hydrophobicité du catalyseur était diminuée à mesure que son acidité augmentait. Le catalyseur ZrO2-SiO2-Me & Et-PhSO3H_70 avec 70% molaire de TMMS et 0,62 mmol/g d'acidité est le catalyseur optimal pour l'estérification du glycérol avec l'acide oléique. Enoutre, le rôle de l'hydrophobicité dans la réaction catalytique a été étudié ici. Ce travail a montré qu'à acidité constante du catalyseur, le catalyseur le plus hydrophobe présentait un meilleur rendement. La conversion en utilisant le catalyseur préparé (ZrO2-SiO2-Me et EtPhSO3H_70) est de 88,2% avec une sélectivité en monooléate de glycérol de 53,5% et une sélectivité en dioléate de glycérol de 40,0% (sélectivité combinée de 94% en monooléate et dioléate de glycérol) pour un rapport équimolaire d'acide oléique/glycérol, une température de réaction de 160°C, une concentration massique du catalyseur de 5% par rapport à la masse d’acide oléique introduit, en conditions de réaction sans solvant et avec un temps de réaction de 8 h. Ce travail révèle que l'hydrophobicité et le volume des pores du catalyseur conçu affectent significativement la sélectivité en produit. De plus, les performances du catalyseur hydrophobe ZrO2-SiO2-Me&Et- PhSO3H_70, ont été comparées à celles de la zircone sulfatée (SO42-/ZrO2) et des catalyseurs commerciaux (Amberlyst 15 et Aquivion). Les résultats de corrélation ont montré que le volume moyen des pores (taille des pores) influençait la sélectivité du produit lorsque le catalyseur ZrO2- SiO2-Me&Et-PhSO3H_70 était comparé à trois catalyseurs SO42-/ZrO2 développés à partir de différents précurseurs de zirconium. Ainsi, le catalyseur à volume de pores le plus élevé est favorable à la production de dioléate de glycérol dans des conditions réactionnelles identiques. On peut conclure que le volume et la taille des pores peuvent être utilisés pour contrôler la sélectivité en produit. En outre, cette étude a également révélé que la propriété d'hydrophobicité améliorait la vitesse de réaction initiale. / The low market value of glycerol has led to extensive investigations on glycerol conversion to value-added derivatives. This work focuses on industrially important catalytic esterification of glycerol with oleic acid due to the high commercial value of the resulting products. In this work, a novel heterogeneous acid catalyst featuring hydrophobic surface was developed on ZrO2-SiO2 support as water tolerant solid acid catalyst is vital for biphasic esterification reactions producing water. The synthesized catalyst (ZrO2-SiO2-Me&Et-PhSO3H) was prepared through silication and surface modification using trimethoxymethylsilane (TMMS) and 2-(4-chlorosulfonylphenyl) ethyltrimethoxysilane. The surface morphology, physiochemical and textural properties, acidity and hydrophobicity were characterized. The mechanism of the catalyst surface modification is thereof proposed according to comprehensive characterization results. A novel technique to control acidity and hydrophobicity level of the designed catalyst is disclosed in this work. The acidity and hydrophobicity of the catalyst were tuned by controlling the amount of surface modification agents. It was found that the hydrophobicity of the catalyst decreased as its acidity increased. ZrO2-SiO2-Me&Et-PhSO3H_70 catalyst with 70 mol% of TMMS and 0.62 mmol/g acidity is the optimal catalyst for glycerol esterification with oleic acid. Furthermore, the role of hydrophobicity in catalytic reaction was investigated herein. It was found that at constant catalyst acidity, the more hydrophobic catalyst showed better yield. The conversion using the designed catalyst (ZrO2-SiO2-Me&EtPhSO3H_70) is 88.2% with 53.5% glycerol monooleate selectivity and 40.0% glycerol dioleate selectivity (combined 94% selectivity of glycerol monooleate and dioleate) at equimolar oleic acid-to-glycerol ratio, 160 oC, reaction temperature, 5 wt% catalyst concentration with respect to weight of oleic acid, solvent-less reaction conditions and 8 h reaction time. This work reveals that the hydrophobicity and the pore volume of the designed catalyst significantly affect the product selectivity. In addition, the performance of the hydrophobic designed ZrO2-SiO2-Me&Et-PhSO3H_70 catalyst was used to benchmark with catalytic activity of sulfated zirconia (SO42-/ZrO2) and commercial catalysts (Amberlyst 15 and Aquivion). The correlation results showed that the average pore volume (pore size) influenced the product selectivity when ZrO2-SiO2-Me&Et-PhSO3H_70 catalyst was compared to three SO42-/ZrO2 catalysts that were developed from different zirconium precursors. Whereby, the higher pore volume catalyst is favourable to glycerol dioleate production at identical reaction conditions. It can be concluded that pore volume and size can be used to control the product selectivity. In addition, this study also revealed that hydrophobicity characteristic facilitated initial reaction rate effectively.

A presente tese foi desenvolvida com objetivo de avaliar a utilização dos subprodutos do processamento do óleo de soja (OS) (óleo ácido de soja -OAS, lecitina - LEC) e do biodiesel (glicerol - GLI) na alimentação de frangos de corte. Dois estudos foram conduzidos para determinar EMA destes subprodutos e suas combinações. Foram usados 390 frangos de corte machos com 21 d para cada experimento distribuídos em um delineamento experimental inteiramente casualizado com arranjo fatorial com 4 fontes de gordura e 3 níveis de inclusão mais uma dieta basal sem suplementação de gordura. Cada experimento foi composto por 13 tratamentos dietéticos com 6 repetições de 5 aves por repetição. No primeiro ensaio foi usado: OAS, GLI e LEC, bem como uma mistura contendo 85% OAS, 10% GLI e 5% LEC (MIS). As proporções das fontes de energia na mistura foram semelhantes à encontrada no óleo de soja bruto. No segundo ensaio foi usado quatro diferentes misturas destas fontes de energia sendo elas: 85% OAS e 10% GLI; 80% OAS e 15% GLI; 75% OAS e 20% GLI e 70% OAS e 25% GLI, em todas as misturas estabeleceu-se 5% LEC. Os tratamentos dietéticos foram formados pela adição de cada fonte energética suplementar aos níveis de 0% (100% da dieta basal (DB), 2% (98% DB + 2% fonte de energia), 4% (96% DB + 4% fonte de energia) ou 6% (94% DB + 6% fonte de energia) Nos dois ensaios foi realizado coleta total de excretas por 72h. Aos 28 dias de idade no final do período experimental um frango por repetição foi abatido para coleta do fígado e coleta de sangue para análise de glicerol e triglicérides plasmático e enzima hepática glicerol quinase. Para os dois experimentos houve diferença estatística entre as fontes energéticas (P<0,05). No primeiro ensaio a mistura das três fontes (85:10:5) mostrou melhor valor de EMA, no entanto no segundo experimento a mistura de 80% OAS 15% GLI e 5% LEC apresentou melhor valor quando comparado as demais misturas. Para a concentração de glicerol e triglicerídeos plasmático, assim como para a atividade da enzima glicerol quinase, houve interação entre as fontes e o nível de inclusão (P<0,05). A medida que aumentou o nível de inclusão aumentou-se a concentração de glicerol no plasma e diminuiu a atividade da enzima, no entanto, isto não foi suficiente para saturar a enzima. Em conclusão, os tratamentos mostraram que a mistura de subprodutos do óleo de soja e do biodiesel podem ser usadas como fontes energéticas em dietas de frangos de corte sem acarretar problemas no metabolismo normal do glicerol. / This thesis was carried out to evaluate the utilization of soybean oil (SO) (acidulated soap stock - ASS, lecithin - LEC) and biodiesel (glycerol - GLY) in broiler feeds. Two studies were conducted to determine AME these byproducts and their combinations. At total of 390 21-d-old male broilers were utilized for each experiment distributed in a completely randomized design with factorial arrangement of 4 fat sources and 3 levels of inclusion plus the basal diet without any fat source. Each study contained 13 dietary treatments with 6 replicates of 5 chickens per replicate. In the first experiment, the fat sources used were OAS, GLY and, LEC as well as a mixture (MIX) containing 85%, 10% and 5% respectively. The proportions of energy sources in the mix were similar to that found in crude soybean oil. In the second experiment, it was used four different mixtures of these energy sources, which are, 85% ASS: 10% GLY; 80% ASS: 15% GLY; 75% ASS: 20% GLY and 70% ASS: 25% GLY in all mixtures was fixed 5% LEC. The experimental treatments consisted of addition of each supplemental fat source at the levels of 0% (100% of basal diet (BD)), 2% (98% BD + 2% fat source), 4% (96% BD + 4% fat source) or 6% (94% BD + 6% fat source). The total excreta collection was conducted for 72h. At 28 days of age, the end of the study period one chicken by repetition was slaughtered to collect the liver and blood collection for analysis of plasmatic glycerol and triglycerides and the liver was used for analysis of glycerol kinase enzyme For both experiments was observed statistical difference between energy sources (P <0.05) in the first experiment the mixture of the three sources (85:10: 5) showed best value of AME, however, in the second experiment the mixture of 80% OAS GLI 15% and 5% LEC showed better value when compared to the other mixtures. For the concentration of plasma glycerol and triglycerides, as well as the activity of the enzyme glycerol kinase, there was an interaction between the sources and the inclusion level (P <0.05). As we increased the level of inclusion increased the concentration of glycerol in plasma and decreased enzyme activity, however, this was not enough to saturate the enzyme. In conclusion, the treatment showed that the mixture of soybean oil and biodiesel by-products could be used as energy sources in broiler diets without causing problems in the normal metabolism of the glycerol.

Leveduras oleaginosas possuem a capacidade de sintetizar grande quantidade de lipídeos em suas células, gerando produtos de alto valor agregado através de um processo sustentável. Um perfil de ácidos graxos poli-insaturados é de grande interesse por parte das industrias alimentícia e farmacêutica e têm sido alvo de diversos estudos em relação à sua produção e efeitos benéficos à saúde. O presente trabalho teve como objetivo produzir ácidos graxos poli-insaturados pela levedura Meyerozyma guilliermondii BI281 utilizando glicose, glicerol residual e permeado de soro de queijo como fontes de carbono. Avaliou-se o metabolismo da levedura em meios de cultivo com diferentes composições (“meio A” e “base YM”) e comparou-se o seu desempenho em razões C/N 100: 1 e 50:1. A levedura foi capaz de metabolizar todos os substratos testados e o meio de cultivo “A” com glicerol residual e razão C/N 50:1 mostrou-se o mais adequado, obtendo valores de 5,67 g.L-1 de biomassa e 1,04 g.L-1 de lipídeos, representando aproximadamente 18 % do peso da massa seca de biomassa. Esta condição foi escalonada para biorreator de 2 L, onde condições de aeração e controle de pH puderam ser avaliadas, apresentando quantidade semelhante de lipídeos (1,08 g.L-1) e uma maior produção de biomassa (7,05 g.L-1). Os ácidos graxos sintetizados apresentaram em sua composição ácido láurico (C12:0), ácido mistírico (C14:0), ácido palmítico (C16:0), ácido pamitoleico (C16:1), ácido esteárico (C18:0), ácido oleico (C18:1 n-9), ácido linoleico (C18:2 n-6) e ácido linolênico (C18:3 n-3). / Oleaginous yeasts are able to synthesize high amounts of lipids in their cells, producing high added-value products through a sustainable process. Food and pharmaceutical companies have great interest in polyunsaturated fatty acids depending on their profiles and many studies related to their production and health benefits have been carried out. The aim of this study was to produce polyunsaturated fatty acids by the yeast Meyerozyma guilliermondii BI281A using glucose, crude glycerol, and cheese whey permeate as carbon sources. Yeast metabolism was evaluated in different compositions of culture media (“A” and “YM”) and at different C/N ratios (100:1 and 50:1). The yeast was able to assimilate all substrates tested, and medium “A” with crude glycerol as carbon source at a C/N ratio of 50:1 had the most efficient result with biomass production of 5.67 g.L-1 and lipid production of 1.08 g.L-1, which represented 18 % of dry cell weight. This composition was scaled-up to a 2 L bioreactor, where it was possible to measure pH and aeration conditions, and showed similar lipid production (1.08 g.L-1) and higher biomass production (7.05 g.L-1). Fatty acids profile obtained was composed by lauric acid (C12:0), myristic acid (C14:0), palmitic acid (C16:0), palmitoleic acid (C16:1), stearic acid (C18:0), oleic acid(C18:1), linoleic acid (C18:2 n-6), and linolenic acid (C18:3 n-3).

A preocupação com o meio ambiente tem aumentado o interesse em torno da pesquisa e desenvolvimento de embalagens biodegradáveis. A hidrofilicidade característica destes filmes afeta as propriedades mecânicas e de barreira, limitando a sua utilização. A elaboração de filmes híbridos tem sido estudada como hipótese para melhorar estas pripriedades. Porém são escassos os trabalhos que relatam o desenvolvimento de embalagens biodegradáveis híbridas organo-inorgânicas para alimentos. Neste contexto, foi proposta a preparação de filmes biodegradáveis usando a técnica de casting, utilizando como base amido de mandioca e glicerol, com incorporação de precursor alcóxido contendo silício (TEOS) em diferentes concentrações e diferentes técnicas de solubilização. A adição do TEOS visa incorporar ao sistema fases de sílica para modificar propriedades dos filmes. Os materiais foram caracterizados por técnicas de FTIR, MEV, TGA, opacidade, solubilidade em água, grau de intumescimento, PVA, e propriedades mecânicas. A adição de TEOS mostrou-se mais eficaz quando passou por processo de pré-hidrólise antes da incorporação à solução filmogênica, interferindo significativamente nos resultados das análises mecânicas, óticas e de barreira. Nas micrografias do MEV verificou-se que as fases de sílica estavam uniformemente incorporadas ao polímero, porém apresentando domínios micrométricos. Os filmes híbridos biodegradáveis produzidos apresentam propriedades satisfatórias sendo viável a continuidade de pesquisas nessa área, visando o melhoramento do processo e futura aplicação como embalagem de alimentos na forma de filmes ou embalagens rígidas. / Concern about the environment has increased interest in the research and development of biodegradable packaging. The characteristic hydrophilicity of these films affects the mechanical and barrier properties, limiting their use. The elaboration of hybrid films has been studied as a hypothesis to improve these properties. However, there are few reports about development of biodegradable hybrids films, organic-inorganic for food. In this context, it was proposed the preparation of biodegradable films using the casting technique, based on cassava starch and glycerol, with incorporation of an alkoxide precursor containing silicon (TEOS) in different concentrations and solubilization techniques. The addition of TEOS aims to incorporate silica phases into the system to improve film properties. The materials were characterized by FTIR, SEM, TGA, opacity, water solubility, swelling, WVP and mechanical properties. The addition of TEOS was more efficient when it underwent prehydrolysis before incorporation into the film-forming solution, significantly interfering with the results of the mechanical, optical and barrier analyzes. In SEM micrographs it was found that the silica phases were uniformly incorporated into the polymer, however presenting micrometric domains. The films produced have satisfactory properties in the elaboration of biodegradable hybrid films, being viable the continuity of researches in this area, intending at the improvement of the process and future application as food packaging in the form of films of rigid packaging.

A oxidação fotocatalítica do glicerol (OFG) é uma possível alternativa para aproveitamento do excedente de glicerol proveniente do processo de produção do biodiesel, porém são poucos os registros desta reação na literatura. Neste trabalho, primeiramente foram testadas amostras comerciais de ZnO e TiO2, com o objetivo de identificar e quantificar os principais produtos de oxidação para cada semicondutor. Também foram realizados testes para determinação da influência dos parâmetros reacionais sobre a conversão e seletividade para gliceraldeído (GAD) e dihidroxiacetona (DHA), variando-se as condições experimentais tanto isoladamente quanto simultaneamente, através planejamento de experimentos. Por fim, foram sintetizadas amostras de ZnO visando-se obter uma amostra com melhores resultados em termos de conversão e seletividade para GAD e DHA que a amostra comercial. Os testes fotocatalíticos foram conduzidos em reator batelada (slurry) sob radiação ultravioleta, usando soluções aquosas de glicerol. Os produtos de oxidação foram analisados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Os catalisadores sintetizados foram caracterizados por MEV, área BET, DRX, espalhamento de raios X a baixo ângulo e medidas de Potencial Zeta. Os resultados mostraram que ZnO e TiO2 diferem significativamente quanto à seletividade. O ZnO apresentou maior seletividade para produtos de maior valor agregado, como o gliceraldeído (GAD) e a dihidroxiacetona (DHA), indicando maior contribuição da fotocatálise indireta. O TiO2 apresentou seletividade maior para produtos resultantes da quebra da molécula de glicerol, como o formaldeído e o glicolaldeído, o que indica maior contribuição da fotocatálise direta. Nos testes da influência dos parâmetros reacionais para o ZnO, determinou-se que a conversão é afetada principalmente pelo pH inicial e concentração de catalisador e que a seletividade é afetada principalmente pela temperatura de reação e pH inicial. Em relação às amostras de ZnO sintetizadas em laboratório, nenhuma foi mais fotoativa que a amostra comercial, porém a amostra ZnO-B foi a mais fotoativa dentre as sintetizadas e foi mais seletiva ao GAD do que o ZnO comercial. Pôde-se determinar que o potencial zeta foi a característica mais influente na fotoatividade destes catalisadores, sendo que quanto mais positivo este valor, mais fotoativo o catalisador. Finalmente, em relação às amostras de ZnO com diferentes proporções de planos polares, a amostra com baixa proporção foi cerca de 2 vezes mais fotoativa que a amostra com alta proporção destes planos, o que se opõe aos resultados encontrados na literatura sobre fotoatividade relacionada a planos cristalinos. / The photocatalytic oxidation of glycerol emerges as a potential alternative to contribute to the utilization of glycerol surplus from biodiesel production. However, there are few reports about this reaction in the literature. In this work, as a first approach, commercial samples of ZnO and TiO2 were tested in order to identify the main products for each semiconductor. Next, the influence of the reaction parameters on the conversion and selectivity to glyceraldehyde (GAD) and dihydroxyacetone (DHA) was studied through a design of experiments, using ZnO as catalyst. Finally, additional ZnO samples were synthesized as an attempt to obtain a catalyst with conversion and/or selectivity higher than the commercial sample. The photocatalytic tests were carried out in a batch reactor (slurry) under ultraviolet radiation, using aqueous solution of glycerol. The oxidation products were analysed by liquid chromatography (HPLC). The synthesized catalysts were characterized by SEM, BET surface area, XRD, SAXS and Zeta Potential measurements. The results showed that ZnO and TiO2 differ significantly in selectivity. ZnO was more selective to products with higher commercial value (GAD and DHA), indicating greater contribution from indirect photocatalysis. On the other hand, TiO2 showed higher selectivity to products from the cleavage of the glycerol molecule, such as formaldehyde and glycolaldehyde, which indicates greater contribution from direct photocatalysis. In reference to the tests about the influence of the reaction conditions using ZnO, it was found that conversion was affected mainly by the initial pH and catalyst concentration, whereas selectivity was affected mainly by the temperature and initial pH. Regarding the synthesized ZnO catalysts, none of them reached conversion higher than the commercial sample, yet the sample ZnO-B showed the highest selectivity to GAD, even higher than the commercial sample. It was also determined that the zeta potential was the most influential characteristic on the catalyst activity. Finally, regarding the ZnO catalysts with different proportions of polar planes, the sample with low proportion of polar planes was about 2 times more active than the sample with high proportion of polar planes, which contradicts the records found in the literature about this specific topic.

O interesse no desenvolvimento de filmes biodegradáveis tem aumentado ao longo dos anos, devido às preocupações ambientais com o descarte de materiais não renováveis de embalagens para alimentos. O destino final dos resíduos de indústrias é apresentado como um problema bastante representativo, devido ao fato de que os mesmos, muitas vezes não podem ser reaproveitados pela própria indústria, e exigem custos altos para serem descartados. Neste trabalho, verificou-se a capacidade de desenvolver filmes biodegradáveis, pela técnica de casting, a partir de resíduos da fabricação de cápsulas nutracêuticas de óleo de cártamo, óleo de coco e óleo de coco e cártamo (compostos por gelatina, glicerol e água), bem como o efeito da adição em diferentes proporções (20:4, 30:4, 40:4 e 50:4) de resíduos de cápsulas de óleo de cártamo em soluções filmogênicas de 4% de amido de milho, através de análises físico-químicas, mecânicas, estruturais, de barreira, térmicas e morfológicas. Os filmes elaborados a partir dos resíduos de cápsulas nutracêuticas, apresentaram baixa permeabilidade ao vapor d’água, solubilidade em água intermediária, baixa resistência à tração e módulo de Young e alta elongação na ruptura. Estes resultados demonstram que os filmes possuem aptidão para serem aplicados em alimentos mais secos, e possuem boas características mecânicas que podem favorecer sua aplicação como embalagem para alimentos. A adição de maiores quantidades de resíduo (gelatina e glicerol) na solução filmogênica de amido de milho interferiu nas características, diminuindo a resistência à tração e módulo de Young, e aumentando a elongação na ruptura, permeabilidade ao vapor d’água e solubilidade em água. Estes resultados demonstram que a adição dos resíduos aumentou a elasticidade e flexibilidade dos filmes, possibilitando a aplicação em diferentes embalagens para alimentos, de acordo com suas características. Todos os filmes apresentaram uma boa estabilidade térmica e propriedades morfológicas adequadas, visto que, foram obtidos filmes sem rachaduras e bolhas. Em relação à cor, todos os filmes apresentaram coloração mais amarelada, devido às características do resíduo, e também apresentaram alta transparência. Além disso, os filmes demonstraram excelentes propriedades de proteção contra a radiação UV, indicando que estes filmes podem proteger os alimentos embalados pelos mesmos. Diante do exposto, pode-se observar que é viável a utilização de resíduos da fabricação de cápsulas nutracêuticas para utilização no desenvolvimento de filmes biodegradáveis, sendo que estes resíduos podem ser utilizados separadamente ou em combinação com outros ingredientes. / The interest in developing biodegradable films has increased over the years due to the environmental concerns about the disposal of non-renewable materials for food packaging. The final destination of industrial wastes is presented as a problem fairly represented because seldom can these wastes be reused in industry and requires high costs to be discarded. In this work, the ability to develop biodegradable films was observed, by the casting technique, from manufacture wastes of nutraceutical capsules of safflower oil, coconut oil and coconut and safflower oil (composed of gelatin, glycerol and water), and the effect of the addition of different proportions (20:4, 30:4, 40:4 and 50:4), of safflower oil nutraceutical capsules waste in filmogenic solution of 4% corn starch by physico-chemical, mechanical, structural, barrier, thermal and morphological analyses. The films made from nutraceutical capsule wastes showed low water vapor permeability, intermediate water solubility, low tensile strength and Young’s modulus and high elongation at break. These results demonstrate that the films have the potential to be applied in dry foods and have good mechanical characteristics that can favor its application as packaging for food. The addition of large amounts of waste (gelatin and glycerol) in the filmogenic solution of corn starch changed the characteristics, decreasing the tensile strength and Young’s modulus and increasing elongation at break, water vapor permeability and water solubility. These results demonstrate that the addition of waste increased the flexibility and elasticity of the films, allowing its use in different food packaging, according to their characteristics. All films showed good thermal stability and adequate morphological properties where obtained films were without cracks or bubbles. All films were yellowish in color due to the characteristics of waste and also showed high transparency. Moreover, the films had excellent absorption of UV radiation, indicating that these films may have the ability to protect foods that will be packaged hereafter. This study demonstrates the possibility to utilize nutraceutical capsules waste for the development of biodegradable films, and these wastes can be used separately or in combination with other ingredients.

Orientador: Prof. Dr. Wagner Alves Carvalho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência & Tecnologia - Química, 2015. / Neste trabalho estudou-se a obtenção da fragrância de jacinto a partir da acetalização do glicerol com fenilacetaldeído. A reação foi catalisada por carvões ativados comerciais e carvão de bagaço de cana, submetidos a tratamento ácido por meio de oxidação e/ou sulfonação. Avaliou-se as propriedades físicas e químicas dos diversos materiais carbonáceos tratados por meio das isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio, dessorção termo programada de amônia (TPD-NH3), infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de fotoelétrons de raios X(XPS), análise termogravimétrica (TGA), titulação de Boehm, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura com energia dispersiva por raios X(MEV-EDX). Os produtos cis- e trans-2-benzil-4-hidroximetil-1,3-dixolano e cis- e trans-4-benzil-5-hidroxi-1,3-dioxano, obtidos na acetalização do glicerol, foram identificados e quantificados por ressonância magnética nuclear de prótons (¹HRMN) e cromatografia em fase gasosa acoplado à espectrometria de massas (CG-MS). Os testes catalíticos realizados avaliaram a influência da concentração do catalisador, razão molar dos reagentes, temperatura e solvente no meio reacional, demonstrando rendimentos superiores aos obtidos com sólidos ácidos comerciais de alto custo. Os catalisadores CA-NS e CBCS forneceram valores de conversão próximos a 95% e seletividade de 80% e 20%, respectivamente para dioxolano e dioxano. Além disso, os catalisadores foram estáveis nas condições reacionais, não havendo indicação de lixiviação dos sítios ácidos inseridos na sua superfície. / In the present study it was investigated the production of hyacinth fragrance from glycerol acetalization with phenylacetaldehyde. The reaction was catalyzed by a commercial activated carbon and a carbon obtained from sugar cane bagasse. Solids were previously submitted to oxidation and/or sulfonation treatments. Physicochemical properties of the treated carbonaceous materials were evaluated by N2 adsorption/desorption isotherms, temperature programmed desorption (NH3-TPD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), thermal gravimetric analysis (TGA), Boehm titration, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy with X-ray microanalysis (SEM-EDX). The products cis and trans-2-benzyl-4-hydroxymethyl-1,3-dioxolane and cis- and trans-4-benzyl-5-hydroxy-trans-1,3-dioxane, obtained in the glycerol acetalization, were identified and quantified respectively by proton nuclear magnetic resonance (¹HRMN ) and gas chromatography coupled to mass spectrometry(GC-MS). Catalytic tests evaluated the effect of catalyst concentration, molar ratio of reactants, temperature and solvent in the reaction medium, demonstrating results better than other high-cost commercial catalysts. CA-NS and CBCS catalysts provided conversion values close to 95% and selectivities of 80% and 20%, respectively to dioxolane and dioxane. In addition, the catalysts were stable in the reaction media, with no detect able leaching of the acidic sites inserted on the solid surface.