O presente estudo teve por objetivo avaliar a eficiência da extração de lignina de cavacos da madeira de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla a partir de pré-tratamentos com xilenosulfonato de sódio (SXS), bem como determinar as condições ótimas destes, com intuito de aumentar a eficiência dos processos de polpação e branqueamento, através da redução da necessidade de reagentes. Primeiramente procedeu-se a caracterização física, química e morfológica da madeira. Na sequência os cavacos foram submetidos à pré-tratamentos a partir da combinação dos fatores: tempo (1, 3, 6, 9 e 12 h), concentração de SXS (0, 10, 20 e 30 %) e temperatura (110, 120 e 130 ºC). Após os pré-tratamentos determinaram-se os parâmetros de rendimento e teor de lignina remanescente nos cavacos, a partir dos quais obtiveram-se os pontos ótimos referentes a cada fator, para o máximo rendimento e extração de lignina. De posse dos pontos ótimos para cada parâmetro, esses foram replicados para obtenção de cavacos pré-tratados que foram utilizados nas curvas de cozimento pelo processo kraft de polpação com e sem a aplicação de antraquinona e comparados a cavacos normais. A partir das curvas de cozimento determinou-se a carga alcalina necessária para obtenção de polpa com número kappa 15 ± 0,5. Na sequência as polpas obtidas foram branqueadas, refinadas e avaliadas quanto as suas características físico-mecânicas. Os resultados da caracterização física, química e morfológica demonstraram que a madeira em questão apresenta valores consoantes com os citados na literatura. Os pré-tratamentos com SXS foram eficientes na extração da lignina. O pré-tratamento que proporcionou o maior rendimento foi 1 h, 0 %, 117,5 ºC; e a maior extração de lignina foi com 12 h, 30 %, 130 ºC, removendo 39,60 % desta. Com base nas curvas de cozimento observou-se que os valores de rendimento da polpa obtida a partir dos cavacos pré-tratados com SXS são muito inferiores aos cavacos normais, porém em contrapartida apresentaram alto grau de deslignificação, sendo possível obter polpa de mesmo número kappa com cargas de álcali ativo consideravelmente menores que para cavacos normais, desta forma aumentando a eficiência do processo de polpação. Para polpa com mesmo número kappa (15 ± 0,5) a carga alcalina necessária foi 34,8 e 37,6 % menor para os cavacos pré-tratados com SXS, sem e com antraquinona, respectivamente, quando comparado com os cavacos normais. As polpas obtidas dos cavacos pré-tratados apresentaram maior eficiência na pré-deslignificação com oxigênio e maior branqueabilidade. Em relação aos testes físicos e mecânicos, as polpas obtidas com o pré-tratamento com SXS apresentaram bom desempenho nas propriedades físicas, porém nas mecânicas foram inferiores. De maneira geral, o pré-tratamento dos cavacos da madeira de E. grandis x E. urophylla com SXS foi eficaz na extração de lignina, reduzindo a necessidade de reagentes químicos nas etapas de polpação e branqueamento, aumentando a eficiência de ambas. Assim recomenda-se o pré-tratamento de 12 h, 30 % SXS, 130 ºC para remoção da maior quantidade de lignina dos cavacos, de maneira a otimizar o processo de polpação kraft, reduzindo a necessidade de reagentes. / The present study aimed evaluate the efficiency of lignin extraction from wood chips of Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla from pretreatments with sodium xylenesulphonate (SXS), and determine the optimum conditions of these, in order to increase the efficiency of the pulping and bleaching processes, by reducing the necessity of reagents. First of all proceeded the physical, chemical and morphological characterization of wood. After the chips were submitted to pretreatments from the combination of factors: time (1, 3, 6, 9 and 12 h), concentration of SXS (0, 10, 20 and 30 %) and temperature (110, 120, and 130 °C). After the pretreatments were determined the yield and the level of remaining lignin in the chips, from which was obtained the optimal points for each factor for maximum yield and lignin extraction. With the optimum points for each parameter, these were replicated to obtain pretreated wood chips that were used in the cooking curves from kraft pulping process, and compared with normal chips, both with and without anthraquinone. From the cooking curves were determined the alkaline charge required to obtain pulp with a kappa number of 15 ± 0.5, which was reproduced for evaluation the characteristics of the pulp obtained from the wood chips with and without pretreatment. Later these pulps were bleached, refined and evaluated for their physical and mechanical characteristics. The results of physical, chemical and morphological characterization showed that the wood in question has consonant with the values reported in the literature. The pretreatments with SXS were efficient to lignin extracting. The pretreatment that provided the highest yield was 1 h, 0 %, 117.5 °C; and the highest extraction of lignin was 12 h, 30 %, 130 °C, removing 39,60 % thereof. Based on the cooking curves was observed that the values obtained for yield of pulp from pretreated wood chips with SXS were much lower than normal chips, but in other hand showed a high delignification degree, being possible obtain pulp with the same kappa number with active alkali charges considerably smaller than for normal chips, thereby increasing the efficiency of the pulping process. For pulp with the same kappa number (15 ± 0.5) the alkaline charge required was 34.8 and 37.6 % lower for pretreated wood chips with SXS, without and with anthraquinone, respectively, when compared with normal chips. The pulps obtained from the pretreated wood chips showed higher efficiency in the pre-delignification with oxygen and higher bleachability. For physical and mechanical tests, the pulps obtained by pretreatment with SXS presented good performance in physical properties, but were lower in mechanical tests. In general way, the pretreatment of the wood chips of E. grandis x E. urophylla with SXS was efficient in the lignin extraction, reducing the necessity of the chemicals in pulping and bleaching stages, increasing the efficiency of both. Thus it is recommended pretreatment of 12 h, 30 % SXS 130 °C to remove as much of the lignin from the chips, in order to optimize the kraft pulping process, reducing the need for reagents.

Made available in DSpace on 2016-04-28T14:56:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009 - Regina Paula Willemen Pereira 1.pdf: 774444 bytes, checksum: 99a882606ae06eb557016e70b285c10d (MD5) Previous issue date: 2009-05-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The main objective of this research was to work out models for the study of the lignification. Eucalyptus grandis seedlings were produced in vitro, and the stem segments explants were used to obtain friable callus. For such, the auxins tested were TDZ, 2,4-D, NAA and IAA. The treatments with 50,0 ?M 2,4-D; 3,0 ?M TDZ and in the absence of growth regulator didn't present callus formation. After 210 days, it was chosen a callus formed in the culture medium added with 2,5 ?M of TDZ. The selected callus was maintained in the same treatment, however, in liquid medium and under agitation for 60 days at 25 ?C in the darkness, to induce cellular wall and extracellular lignin formation. After this period, the cells suspensions were treated in the following order: MS medium supplemented with sucrose, 2,4-D + kinetin, coumaric acid and without extra supplement. The cells were maintained in these treatments for 30 days. It was used a completely randomized design with four replications. Each plot consisted of an Erlenmeyer with 125 ml of cells suspension culture. For cellular wall lignin extraction and determination, it was used the method of lignin thyoglicolate. The concentration of cellular wall and extracellular lignins were evaluated by UR. For data normality verification it was used the Lilliefors test. The results were statistically analyzed by variance analysis and by Tukey test at 5% level of significance. The highest lignin concentration in the cellular wall (371.4200 ppm) was verified in the treatment EG1pc 0,0584 ?M of sucrose. Extracellular lignins were also analyzed with Wiesner reagent, H NMR and 13C NMR. The highest concentration (134.3167 ppm) of extracellular lignins was verified in the treatment EG3e of 100?M coumaric acid). However, with the results obtained in H NMR and ??CNMR analysis, it was not possible to characterize the polymerization of pure extracellular lignin. A very useful tool for lignification study is the dehydrogenized polymerization (DHP) in vitro. DHPs were produce in cells suspension filtered medium (substrate) at different treatments. For each treatment, it was added H2O2, peroxidase or H2O2 + peroxidase. The DHPs production was done in MS culture medium (without the prior cultivation of cells) as a substrate. It was added to MS medium three different solutions (coniferyl or sinapyl alcohol, peroxidase and the H2O2) by dripping. The products of DHP and the filtered were analyzed by IR and H NMR. The DHPs produced in medium MS without the previous growth of the cells, were analyzed by H NMR and ??CNMR. The IR spectra didn t present any sign in the zone of 1500 cm-1. H NMR also showed no formation of DHPs. Nevertheless, in the, cells suspensions both in H NMR and in ??CNMR analysis presented signs of DHPs, except the DHP1c (MS + 0,0584 ?M sucrose). H NMR presented: 3.86; 6.92; and 4.71 ppm and the ??CNMR: 134,26; 88,21; 65,17; 55,90; and 20,75 ppm. / O objetivo principal desse trabalho foi a elabora??o de modelos para o estudo da lignifica??o. Mudas de Eucalyptus grandis, obtidas a partir da germina??o de sementes in vitro, foram desenvolvidas visando ? obten??o de explantes de segmentos caulinares. Para tal, foram testadas as auxinas TDZ, 2,4-D, ANA e AIA. N?o foi constatada a forma??o de calos nos tratamentos contendo 50,0 ?M de 2,4-D; 3,0 ?M de TDZ e na aus?ncia de regulador de crescimento. Ap?s 210 dias, foi selecionado um calo formado no tratamento contendo 2,5 ?M de TDZ. Este calo foi cultivado no mesmo tratamento, por?m, em meio l?quido e sob agita??o por 60 dias a 25 ?C no escuro, para indu??o da forma??o de lignina da parede celular e ligninas extracelulares. Ap?s este per?odo, as c?lulas em suspens?o foram submetidas aos seguintes tratamentos: meio MS suplementado com sacarose, 2,4-D + cinetina, ?cido p-cum?rico e sem suplemento extra. As c?lulas permaneceram nestes tratamentos por 30 dias. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com 4 repeti??es, sendo a parcela experimental constitu?da por um Erlenmeyer contendo 125 ml de cultura de c?lulas em suspens?o. Para extra??o e determina??o da lignina da parede celular, foi utilizada a t?cnica baseada na lignina tioglicolato. A concentra??o de lignina da parede das c?lulas e das ligninas extracelulares foi avaliada em UV. Para verificar a normalidade dos dados foi usado o teste Lilliefors. Os dados foram submetidos ? an?lise de vari?ncia e as m?dias comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. A maior concentra??o de lignina na parede celular (371.4200 ppm) foi verificada no tratamento EG1pc 0,0584 ?M de sacarose. Ligninas extracelulares tamb?m foram analisadas com o reagente Wiesner, RMN H e RMN13C. A maior concentra??o (134.3167 ppm) de ligninas extracelulares foi constatada no tratamento EG3e (100?M ?cido p-cum?rico). Por?m, os resultados de RMN H e RMN13C, n?o permitiram caracterizar a polimeriza??o de lignina extracelular pura. No estudo da lignifica??o utilizou-se a t?cnica de polimeriza??o desidrogenativa (DHP) in vitro. DHPs foram elaborados em meios obtidos a partir de filtrados das culturas de c?lulas em suspens?o em diferentes tratamentos. Para cada tratamento, foi adicionado H2O2, peroxidase ou H2O2 + peroxidase. A produ??o de DHPs foi efetuada em meio MS (sem o pr?vio cultivo de c?lulas) como substrato no qual tr?s solu??es (?lcool conifer?lico ou sinap?lico, peroxidase e o H2O2) foram adicionadas por gotejamento. Os produtos das DHPs, juntamente com os filtrados, foram analisados por IV e RMN H. Nos tratamentos realizados em meio MS sem o pr?vio cultivo de c?lulas em suspens?o, os DHPs produzidos foram analisados por RMN H e RMN13C. Os espectros de IV n?o apresentaram sinal na regi?o de 1500 cm-1, bem como as an?lises em RMN H mostraram que n?o houve forma??o de DHPs. Por?m, nas suspens?es celulares tanto em RMN H quanto RMN13C apresentaram sinais de DHP, exceto no tratamento com DHP1c (MS + 0,0584 ?M sacarose). As an?lises em RMN H apresentaram: 3.86; 6.92 e 4.71 ppm e de RMN13C: 134,26; 88,21; 65,17; 55,90 e 20,75 ppm.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O politereftalato de etileno (PET) é um poliéster termoplástico com ampla utilização em diversos seguimentos industriais, especialmente o de bebidas, que quando descartado inadequadamente, torna-se um passivo ambiental, podendo ocasionar a poluição ambiental, perda da biodiversidade local e até mesmo a proliferação de vetores de doenças. Na busca de opções para a minimização de impactos ambientais provenientes do descarte de materiais poliméricos, surge como alternativaa produção de blendas poliméricas, que, ainda pode agregar valor a outros subprodutos industriais, como a lignina. A lignina é um dos biopolímeros predominantes em plantas, como a celulose e hemicelulose, possui grande disponibilidade, e pode ser obtida por meio de resíduos da indústria de papel e celulose. Com o objetivo agregar valor a estes resíduos, neste estudo, foram utilizadasembalagens de PET virgem cristal, obtidos de pré-formas, triturados e higienizados, e lignina kraft (LK), obtida por meio da purificação do licor negro, resíduo da indústria de papel e celulosepara a formação de blendas.As blendas foram extrudadas em teores de 1, 2, 5 e 10% de LK/PET (m/m). Posteriormente investigaram-se as características térmicas, por meio da análise termogravimétrica (TGA) e da calorimetria exploratória diferencial (DSC) e as características químicas e morfológicas com a difração de raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Constatou-sesob as condições deste estudo,que ossistemas PET/LK inferiores a 10%, apresentaram melhor estabilidade mecânica, menor alteração do perfil cristalino, interação e miscibilidade nas blendas. Sendo que a utilização da massa residual de indústrias de papel (lignina kraft) torna-se uma alternativa promissora na produção de substitutos para a madeira, devido a relativa facilidade e o baixo custo de obtenção, assim como a quantidade de matéria prima disponível, tanto da LK quanto de PET descartado, resultando na valorização destes dois resíduos. / Polyethylene terephthalate (PET) is a thermoplastic polyester widely used in a variety of industrial processes, especially beverages, which, when improperly disposed of, becomes an environmental liability, leading to environmental pollution, loss of local biodiversity and even Proliferation of disease vectors. In the search for options to minimize environmental impacts from the disposal of polymeric materials, the production of polymer blends is an alternative, which can still add value to other industrial byproducts, such as lignin. Lignin is one of the predominant biopolymers in plants, such as cellulose and hemicellulose, has high availability, and can be obtained through waste from the paper and cellulose industry. In order to add value to these residues, in this study, crystal virgin PET containers, obtained from preforms, crushed and sanitized, and kraft lignin (LK) obtained by purification of black liquor, Paper and pulp for the formation of blends. The blends were extruded at contents of 1, 2, 5 and 10% LK/PET (m/m). Subsequently, the thermal characteristics were investigated by thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) and chemical and morphological characteristics with X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR) and electron microscopy of Scanning (SEM). Under the conditions of this study, PET/LK systems lower than 10% showed better mechanical stability, less alteration of the crystalline profile, interaction and miscibility in the blends. Since the use of the residual mass of paper industries (kraft lignin) becomes a promising alternative in the production of substitutes for wood, due to the relative ease and the low cost of obtaining, as well as the amount of raw material available, both of LK and of PET discarded, resulting in the valorization of these two residues.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-09-06T18:19:45Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2485677 bytes, checksum: 96b0bae9431a1c0ba81194f4c7e5d2fb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-06T18:19:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2485677 bytes, checksum: 96b0bae9431a1c0ba81194f4c7e5d2fb (MD5) Previous issue date: 2012-08-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Um dos setores da economia brasileira que tem demonstrado crescimento na atualidade é a de produção de celulose e papel. Por outro lado, a demanda por energias renováveis alternativas tem levado ao desenvolvimento de pesquisas com celulose na área de biocombustíveis. Portanto, neste trabalho objetivou-se estudar os problemas e as características do processo de produção de celulose e papel, bem como, utilizar novas técnicas para o melhoramento do processo de produção do etanol celulósico. Sendo assim, o objetivo geral deste estudo foi: 1) estudo do amarelecimento (ou reversão de alvura) de polpas celulósicas; 2) influência no teor de ácidos hexenurônicos nas propriedades do papel; 3) influência dos complexos lignina-carboidratos na polpação kraft e 4) utilização de técnicas visando o melhoramento da hidrólise enzimática para a produção de etanol. Na primeira parte do trabalho (Item 3.1), foi realizada uma investigação química detalhada sobre as possíveis causas do amarelecimento da polpa kraft branqueadas de eucalipto. As folhas manuais foram submetidas à várias condições de temperatura, tempo, umidade e pH. Os resultados mostraram que a reversão de alvura está diretamente ligada com os conteúdo de ácidos hexenurônicos (HexA) na polpa. A reversão de alvura provocou uma diminuição significativa no valor da viscosidade da polpa e do HexA, causando, assim, diminuição do número kappa. As polpas branqueadas pelas tecnologias modernas de branqueamento TCF (totalmente livre de cloro) e ECF light (livre de cloro elementar) são polpas mais propensas à reversão de alvura que as branqueadas pela tecnologia ECF. Este trabalho determinou uma condição que melhora a estabilidade de alvura das polpas ricas em HexA pela sua secagem em pH 8,0. Na segunda parte do trabalho (Item 3.2), foi estudado o efeito dos HexA na refinabilidade e nas propriedades físico-mecânicas de polpas branqueadas. Foram feitos diferentes branqueamentos com o objetivo de obter polpas com variados teores de HexA. Verificou-se que o aumento do teor de HexA na polpa melhora a hidrofilicidade e a retenção de água nas polpas, facilitando, assim, o processo de refino. O teor de HexA influencia positivamente as propriedades físico-mecânicas do papel. As propriedades como índice de tração, índice de rasgo, módulo de elasticidade (MOE) e energia de deformação (TEA) tiveram menores consumos de energia e melhora nas propriedades com o aumento do teor de HexA na polpa. Na terceira parte do trabalho (Item 3.3), foi aplicado o método de espectroscopia de RMN (Ressonância magnética nuclear) de 13 C e HSQC (Heteronuclear Single Quantum Coherence – Correlação espectroscópica heteronuclear, bidimensional, em RMN) para a determinação e quantificação de estruturas do complexo lignina- carboidratos (CLC), e determinado o efeito dos CLC na polpação kraft de híbridos de eucalipto. A utilização da combinação das técnicas espectroscópicas de RMN de 13 C e de HSQC-2D permitiu a identificação e quantificação das ligações éter benzílico, fenil glicosídica e γ-éster dos complexos lignina-carboidrato nas madeiras híbridas de eucalipto. As ligações fenil glicosídica e γ-éster são, respectivamente, as mais e menos significativas, do ponto de vista quantitativo. O teor de xilose na lignina isolada foi bem alto, sugerindo que as ligações do complexo lignina-carboidrato sejam relizadas preferencialmente com a xilose. O estudo não confirmou uma correlação entre os teores de complexos lignina-carboidratos e o rendimento da polpação kraft. No item 3.4 foi avaliado o efeito de pré-tratamentos com licor verde kraft e auto-hidrólise no desempenho da hidrólise enzimática dos cavacos de conífera (Pinus taeda) e folhosa (mistura entre Populus ssp. e Acer ssp., principalmente). Também foi avaliado o efeito de pós-tratamentos químicos (H2O2/Cu+2) e mecânicos (refino) do material pré-tratado no desempenho da hidrólise enzimática. As polpas de Populus ssp. e Acer ssp pré-tratadas por auto-hidrólise tiveram melhor desempenho na hidrólise enzimática (conversão em monômeros de açúcar), quando comparados à polpa de pinus pré-tratada com licor verde. A etapa de refino melhorou a conversão de açúcar em 9,4% para polpa de pinus pré-tratada com licor verde (PI-LV) e 13,3% para a polpa Populus ssp. e Acer ssp. pré-tratada por auto-hidrólise (PA-AH), quando comparado com a polpa referência. O uso de peróxido de hidrogênio e cobre (II), e também uma fase de refino reduziu o consumo de enzima em 45%. A adição de cobre (II) no processo teve pouco efeito para a polpa de PA-AH, entretanto, teve grande efeito da conversão de açúcares da polpa de PI-LV. / One of the sectors of the Brazilian economy has shown growth in recent times is the production of pulp and paper. On the other hand, demand for renewable energy alternatives has led to the development of research and lignocellulosic biofuels. Therefore, this study aimed to study the problems and characteristics of the manufacturing process of pulp and paper, as well as new techniques used to improve the process for producing cellulosic. The aim of this study was: 1) study of yellowing (or brightness reversion) of pulps, 2) influence of HexA (hexenuronic acid) on the paper properties 3) influence of lignin-carbohydrate complexes on kraft pulping, and 4) influence of treatment to improve the enzymatic hydrolysis to produce ethanol. In the first part of the work (Item 3.1), we performed a detailed chemical investigation on the possible causes yellowing of bleached eucalyptus kraft pulp. The handsheets were subjected to various conditions of temperature, time, humidity and pH. The results showed that the brightness reversion is directly correlated with the hexenuronic acids contents (HexA) in the pulp. The brightness reversion caused significant reduction in the amount of pulp viscosity, HexA and kappa number. Pulps bleached by modern technologies of ECF light (elementary chlorine free) and TCF (totally chlorine free) bleaching are more prone to brightness reversion than the bleached pulp produced by ECF technology. This work determined the condition which improves the brightness stability of the HexA-rich pulp by its drying at pH 8.0. In the second part of the work (Item 3.2), was studied the effect of HexA on refinability and physical-mechanical properties of bleached pulps. Different bleaching was made in order to obtain pulps with varied HexA content. It was found that increasing the HexA content in the pulp improves the hydrophilicity and water retention in the pulp, thus facilitating the refining process. HexA content influences positively the physical-mechanical properties of the paper. The properties such as tensile index, tear index, modulus of elasticity (MOE) and tensile energy absorption (TEA) had lower energy consumption and improvement in properties with increasing of HexA content in the pulp. In the third part of the work (Item 3.3), was applied the 13 C NMR and HSQC spectroscopy technique for the determination and quantification of the lignin-carbohydrate complex (CLC) structures, and was determined the effect of CLC on kraft pulping of hybrid eucalyptus. Application of 13 C NMR and HSQC-2D (Heteronuclear Single Quantum Correlation) combination of spectroscopic techniques allowed the identification and quantification of the benzyl ether, γ- ester, and phenyl glucoside linkages of the lignin-carbohydrate complexes in eucalyptus hybrid wood. The glycosidic phenyl and γ-ester linkages are, respectively, the more and least significant to the quantitative point of view. The xylose content of the isolated lignin (MWL-milled wood lignin) was very high, suggesting that the lignin-carbohydrate complex linkages are preferably bonded to xylose. The study did not confirm a correlation between the lignin-carbohydrate complexes content and the kraft pulping yield. In item 3.4, the effects of green liquor and auto-hydrolysis pre-treatment on the enzymatic hydrolysis performance of softwood (Pinus taeda) and hardwood chips (mainly Populus spp. and Acer ssp.). Also was investigated the effects of chemical (H2O2/Cu+2) and mechanical (refining) post-treatments of pre-treated pulps on enzymatic hydrolysis performance. Hardwood pulps pre-treated by auto-hydrolysis showed better performance in enzymatic hydrolysis (conversion into sugar monomers) compared to the pine pre- treated pulp with green liquor. The refining stage improved sugar conversion up to 9.4% in pine pretreated pulp with green liquor (SW-GL) and 13.3% for the hardwood pre-treated pulp by auto-hydrolysis (HW-AH) compared with the reference pulp. The use of hydrogen peroxide, copper (II), and refining reduced enzyme consumption by 45%. The addition of copper (II) in the process had little effect on the HW-AH pulp, however, strongly affects the conversion of sugars SW-GL pulp.

Orientador: Prof. Dr. Demetrio Jackson dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / Poliuretanos (PU) são materiais poliméricos vastamente utilizados como matriz de compósitos. Um desafio em sua produção, no entanto, reside em sua dependência de matérias primas derivadas do petróleo. Esse trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um poliuretano proveniente de fontes renováveis que apresente características semelhantes às de poliuretanos tradicionais desenvolvidos a partir de fontes não renováveis. Para isso, diferentes composições de PU foram sintetizadas e analisadas, combinando difenilmetano diisocianato (MDI) a diferentes porcentagens de lignina Kraft e óleo de mamona modificado e não modificado. A primeira etapa consistiu na seleção da matriz com base em ensaios mecânicos, espectroscopia de absorção no espectro do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA) e análise dinâmico mecânica (DMA). Os resultados obtidos indicaram que a lignina aumentou a temperatura de transição vítrea e resistência a tração do poliuretano, especialmente para as amostras preparadas com óleo de mamona modificado (300 mg KOH/g), o qual apresentou um aumento de resistência à ruptura em tração de 8,2 MPa (sem lignina) para 23,5 MPa (30% de lignina). Posteriormente, a matriz selecionada foi aplicada na obtenção de compósito estrutural reforçado com diferentes frações volumétricas de microfibras ramificadas de polipropileno. Propriedades do compósito foram investigadas por ensaios uniaxiais de tração, impacto Izod e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados obtidos mostraram o decréscimo das propriedades mecânicas com adição das microfibras, possivelmente devido à baixa adesão entre matriz e reforço, como indicado pelas imagens obtidas por MEV. / Polyurethanes (PU) are polymeric materials largely applied as composite matrix. A challenge in its production, however, relies on the dependency of petroleum-based materials for its synthesis. The present study focuses on the development of a biobased polyurethane obtained from renewable resources that presents characteristics comparable to petroleum-based PUs, aiming its application as a matrix for composite materials. Therefore, different compositions of green polyurethane-type materials were prepared by combining diphenylmethane diisocyanate (MDI) to different amounts of Kraft lignin and castor oil (modified and unmodified). Firstly, the polymeric matrix was selected based on results obtained from mechanical analysis, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetryc analysis and dynamic mechanical analysis (DMA). The obtained results indicate that the addition of lignin enhances the glass transition temperature and ultimate stress, especially for those prepared from modified castor oil (300 mg KOH/g), which had an improvement from 8.2 MPa (lignin free) to 23.5 MPa (30% lignin). The selected matrix was then applied in a structural composite reinforced with different fiber volume content of ramified polypropylene microfibers. The composite was analyzed by mechanical tests (uniaxial tensile and Izod impact) and scanning electron microscopy (SEM). The results show the decrease of mechanical properties with the addition of polypropylene reinforcements, possibly due to the low adhesion between matrix and reinforcement, as verified through SEM images.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The treatment of wastewater in the Santa Maria city (RS) is the type of extended aeration activated sludge. In this process are generated solid waste (biosolids) requiring final disposal. In the chemical composition of biosolids are found organic compounds derived from cell wall of plants. Among these, stand out the hemicellulose, cellulose and lignin, since the degradation of these fractions is not effective in biological reactors. Few organisms are able to act simultaneously on these three fractions, due to its recalcitrance. However, certain white rot fungi timber assemblies have enzymatic components capable of degrading plant, in particular the lignocellulosic fibers. Therefore, it is assumed that the basidiomycetous fungi that cause white rot can be used to promote biodegradation of extended aeration activated sludge. This study aims to select and evaluate the efficiency of isolates to biodegrade lignocellulolytic activated sludge generated in the Sewage Treatment Station of Santa Maria (RS) aiming to know the degradation rates offered by fungal isolates. The activated sludge was evaluated chemically inorganic fraction to its knowledge of the levels of heavy metals and physicochemical characterization. The lignocellulosic fibers (lignin, hemicellulose and cellulose) were estimated using the method of Von Soest. The basidiomycete fungi were collected in the region of Santa Maria (RS) and isolated in the laboratory to obtain pure cultures. We also evaluated the fungal isolates assigned Cenargem (Brasilia) recognized lignocellulolytic. These organisms were tested for their ability to biodegrade naturally and autoclaved activated sludge by respirometric experiments under different conditions of temperature, humidity and pH. The levels of heavy metals showed that biosolids Station Wastewater Treatment Santa Maria (RS) inset within the limits set by national and international legislation. The physico-chemical parameters were within the expected range for activated sludge with extended aeration. Phosphorus, however, showed high levels due to the use of ferric chloride in the wastewater treatment liquid. Autoclaving of biosolids promoted significant chemical changes in organic and inorganic fractions. The respirometric tests showed different responses to the isolates, the temperature being the most effective environmental factor to increase the rates of biodegradation of activated sludge. The fungal isolates of Schyzophyllum commune and Trametes versicolor showed the highest rates of biodegradation of activated sludge reaching values of 65.71% and 64.74%, respectively. These isolates acted on fractions hemicellulose, cellulose and lignin activated sludge Station Wastewater Treatment Santa Maria (RS) indicating the possibility of using biosolids as degrading. / O tratamento das águas residuárias do município de Santa Maria (RS) é do tipo lodo ativado por aeração prolongada. Neste processo são gerados resíduos sólidos (biossólidos) que necessitam disposição final adequada. Na composição química dos biossólidos são encontrados compostos orgânicos oriundos da parede celular dos vegetais. Dentre esses, destacam-se a hemicelulose, a celulose e a lignina, já que a degradação destas frações não é efetiva nos reatores biológicos. Poucos organismos são capazes de atuar simultaneamente sobre estas três frações. Entretanto, alguns fungos causadores da podridão branca da madeira possuem conjuntos enzimáticos capazes de degradar os componentes vegetais, em especial, as fibras lignocelulósicas. Por isso, supõe-se que os fungos basidiomicetos, causadores da podridão branca, podem ser utilizados para promover a biodegradação de lodos ativados por aeração prolongada. O presente trabalho visou prospectar, selecionar e avaliar a eficiência de isolados fúngicos lignocelulolíticos em biodegradar lodo ativado gerado na Estação de Tratamento de Esgoto de Santa Maria (RS) buscando conhecer as taxas de degradação proporcionadas pelos isolados. O lodo ativado foi avaliado quimicamente em sua fração inorgânica para conhecimento dos teores de metais pesados e caracterização físico-química. As fibras lignocelulósicas (lignina, celulose e hemicelulose) foram estimadas usando o método de Von Soest. Os fungos basidiomicetos foram coletados na região de Santa Maria (RS) e isolados em laboratório para obtenção de culturas puras. Também foram avaliados isolados fúngicos cedidos pelo Cenargem (Brasília) reconhecidamente lignocelulolíticos. Estes organismos foram testados quanto a sua capacidade em biodegradar lodo ativado natural e autoclavado através de experimentos respirométricos sob diferentes condições de temperatura, umidade e pH. Os teores de metais pesados mostraram que o biossólido da Estação de Tratamento de Esgoto de Santa Maria (RS) enquadra-se nos limites estabelecidos pela legislação nacional e internacional. Os parâmetros físico-químicos se apresentaram dentro da faixa esperada para lodos ativados com aeração prolongada. O fósforo, no entanto, apresentou teores elevados devido o emprego de cloreto férrico no tratamento do efluente líquido. A autoclavagem do biossólido promoveu alterações químicas significativas nas frações orgânicas e inorgânicas. Os testes respirométricos mostraram respostas diferenciadas para os isolados avaliados, sendo a temperatura o fator ambiental mais eficiente para elevação das taxas de biodegradação do lodo ativado. Os isolados fúngicos de Schyzophyllum commune e Trametes versicolor apresentaram as maiores taxas de biodegradação do lodo ativado alcançando os valores de 65,71% e 64,74%, respectivamente. Estes isolados atuaram sobre as frações hemicelulose, celulose e lignina do lodo ativado da Estação de Tratamento de Esgoto de Santa Maria (RS) indicando a possibilidade de uso como degradadores de biossólido.

O objetivo do presente estudo foi agregar valor a fibras de sisal, a dois dos componentes principais de fibras lignocelulósicas (celulose e lignina) e a PET reciclado, via produção de materiais com elevado valor agregado. Neste contexto, foram investigadas condições que levassem a mats constituídos por nanofibras/fibras ultrafinas, alinhadas (coletor rotativo) e não alinhadas (coletor estático), a partir da eletrofiação de soluções contendo essas matérias-primas, combinadas ou não [PET/sisal, PET/celulose e/ou lignina, PET/CNC (combinado ou não com OM)], em TFA. Parâmetros de solução, como razão PET/componente da biomassa e tempo de dissolução, foram diversificados, assim como parâmetros de processo (taxa de vazão da solução e velocidade de rotação do coletor utilizado, por exemplo). Os resultados de DMA indicaram a influência positiva do alinhamento das fibras nos superiores valores de E\' [tanto para os mats de PET/sisal, quanto para os mats de PET/celulose e/ou lignina e PET/CNC (combinado ou não com OM)] e também foi possível observar que não houve uma influência significativa desse alinhamento na Tg do PET nestes materiais. Como exemplo, o valor de E\' (a 30 °C) para o mat de fibras alinhadas, com razão de sisal/PET = 0,40 (S/PET0,40 – A dir), caracterizado na direção preferencial de alinhamento das fibras, foi superior (765,0 MPa), em comparação ao valor apresentado pelo mat de fibras orientadas aleatoriamente, de composição correspondente, S/PET0,40 (E’ = 358,0 ± 1,5 MPa). A molhabilidade dos mats foi intrinsicamente dependente da razão fibra de sisal/PET e variou de altamente hidrofóbico (PETref, ACA de 134°), a super hidrofílico (S/PET0,40, ACA de 0°). Observou-se que, as principais influências da presença de lignina foram na morfologia achatada das fibras e no aumento do alongamento na ruptura dos materiais, de aproximadamente 90%, comparativamente a PETref. A presença da celulose resultou principalmente em um elevado diâmetro médio das fibras (valores de até 365,9 ± 139,7 nm) e módulo de Young dos materiais (com valores de até 360,4 ± 41,5 MPa), comparativamente ao apresentado pelos mats contendo PET e este polímero combinado com lignina. Os resultados mostraram que os CNCs exerceram uma ação efetiva como agentes de reforço, principalmente nos mats constituídos por fibras orientadas aleatoriamente de PET, considerando as propriedades mecânicas apresentadas por esses materiais (como resistência à ruptura de 4,6 ± 0,5 MPa), em comparação ao mat PETref (resistência à ruptura = 1,8 ± 0,2 MPa). O OM atuou como agente compatibilizante entre o PET reciclado e os CNCs, principalmente com relação ao superior valor de módulo de Young de PET/OM/CNC (354,2 ± 46,1 MPa), em comparação ao valor apresentado por PET/CNC (19,9 ± 3,9 MPa). Assim, os objetivos do presente trabalho foram atingidos com a preparação via eletrofiação, até onde se tem conhecimento, pela primeira vez, de mats de fibras alinhadas e não alinhadas baseadas em biomassa lignocelulósica nativa e dois de seus principais constituintes (celulose e lignina). Os materiais preparados apresentam uma vasta gama de possíveis aplicações, como sistemas de filtração de ar, por exemplo. / The aim of the present investigation was to add value to sisal fibers, to two of the major components of lignocellulosic fibers (cellulose and lignin) and recycled PET via preparation of materials with high added value. In this context, conditions that lead to mats of nanofibers and ultrathin fibers were investigated, aligned (rotating drum collector) and nonaligned (stationary collector), via electrospinning of solutions containing these raw materials, combined or not {PET/sisal fiber, PET/cellulose and/or lignin, PET/CNC [combined or not with castor oil (CO)]} in TFA. Solution parameters such as the ratio of PET/biomass component and dissolution times were diverse, as well as process parameters (e.g. solution flow rate and rotational speed of the collector). The DMA results indicated the positive influence of fiber alignment on the higher storage modulus – E’ [for mats of PET/sisal, PET/cellulose and/or lignin and PET/CNC (combined or not with CO)] and it was also possible to observe no significant influence of fiber alignment on the Tg of PET for these mats. The value of E’ (at 30 °C) for the aligned fibers mat with sisal/PET ratio = 0.40 (S/PET0.40 - A dir), characterized in the preferred direction of fiber alignment, was higher (765.0 MPa) when compared to the value presented by the randomly oriented fibers mat of the corresponding composition, S/PET0.40 (E’ = 358.0 ± 1.5 MPa). The wettability of the mats was intrinsically dependent on the sisal/PET fiber ratio and ranged from highly hydrophobic (PETref, ACA of 134°) to super hydrophilic (S/PET0.40, ACA of 0°). It was observed that the main influences of the presence of lignin was on the flat fibers morphology and on the increase of the elongation-at-break of the materials of approximately 90% compared to PETref. The presence of cellulose resulted mainly in a high average fiber diameter (values up to 365.9 ± 139.7 nm) and elastic modulus of the materials (values up to 360.4 ± 41.5 MPa) compared to the ones presented by mats containing PET and by this polymer combined with lignin. The results showed that the CNCs were efficient as reinforcing agents, especially in the mats composed of randomly oriented fibers of PET, considering the mechanical properties presented by these materials (such as ultimate tensile strength of 4.6 ± 0.5 MPa) compared to PETref mat (ultimate tensile strength = 1.8 ± 0.2 MPa). CO acted as a compatibilizing agent between recycled PET and CNCs, mainly regarding the superior elastic modulus value of PET/OM/CNC (354.2 ± 46.1 MPa) compared to PET/CNC mat (19.9 ± 3.9 MPa). Therefore, the goals of the present study were reached for the first time with the preparation of aligned and nonaligned fiber mats based on native lignocellulosic biomass and two of its main constituents (cellulose and lignin), to the best of our knowledge. The prepared materials have a wide range of possible applications, such as air filtration systems, for example.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:54:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 526815 bytes, checksum: 0f1a8d5fba2922105d942fb71cd87da7 (MD5) Previous issue date: 2010-02-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The objective of this work was to evaluate the lignin contents in tropical forage using the methods of acid sulfuric lignin (ASL), potassium permanganate lignin (PL), Klason lignin (KL) and acetyl bromide soluble lignin obtained from cell wall (ABLcw) and from acid detergent residue (ABLad) and their association with parameters of neutral detergent fiber (NDF) degradation. It were evaluated ten grass samples: elephant grass (Pennisetum purpureum), signal grass (Brachiaria decumbens), torpedo grass (Panicum repens), Korovinia grass (Brachiaria humidicula), gamba grass (Andropogon gayanus), aruana grass (Panicum maximum cv. Aruana), mombaça grass (Panicum maximum cv. Mombaça), xaraés grass (Brachiaria brizantha cv. Xaraés), tifton-85 (Cynodon sp.), and massai grass (Panicum maximum cv. Massai); and ten legume samples: perennial peanut (Arachis pintoi), alfafa (Medicago sativa), leucaena (Leucaena leucocephala), galactia (Galactia striata), lablab bean (Dolichos lablab), butterfly pea (Centrosema pubescens), glycine (Glycine weghtii), gliricidia (Gliricidia sepium), Brazilian lucerne (Stylosantes guianenensis) and guandu (Cajanus cajan). All samples were taken through a cutting near to ground in December of 2008. The plants were 45-days regrowth. The lignin contents obtained by gravimetric methods were also estimated corrected for nitrogenous compounds. In this case, they were assigned as ASLp, PLp, and KLp. The indigestible NDF (iNDF), the fractional degradation rate of potentially degradable NDF (kd), and the discrete lag of NDF degradation were obtained by an in vitro assay. The correction for nitrogenous compounds decreased (P<0.05) the contents of ASL, KL and PL. The differences between corrected and crude values were more prominent for KL. The protein contents of KL were found similar (P>0.05) to neutral detergent insoluble protein. There was interaction effect (P<0.05) between analytical method and forage group on lignin contents. Considering the contents as g/kg DM, differences between grasses and legumes were pointed out (P<0.05) by ASLp and PLp, being the higher values associated with legumes, and by ABLcw, which caused higher values in grasses. For grasses, highest lignin contents (P<0.05) were obtained with KLp, which was followed by PLp and ABLcw, that did not differ each other (P>0.05), ASLp, and ABLad. For legumes, highest contents (P<0.05) were obtained with KLp, followed by LPp, ASLp, ABLcw, and ABLad. These last two were not different (P>0.05). The lignin estimates obtained by ASLp and PLp shown similar association pattern (P<0.05) with iNDF, kd, and LAG. There was no difference in both methods for grasses and legumes regarding intercept and slope of adjusted regression (P>0.05). Stronger correlations were observed between PLp and degradation parameters of NDF compared to ASLp. The KLp estimates did associate with alldegradation parameters (P<0.05). However, there were differences between grasses and legumes regardingintercept of adjusted regression (P<0.05). Legumes presented higher iNDF and LAG, and lower kd. The strongest correlation coefficients were obtained using LPp and KLp estimates. The ABLcw contents did not did not presented functional relationships with NDF degradation parameters (P>0.05), where only the average differences between forage groups were detected. It was verified relationship (P<0.05) between ABLad contents and iNDF. However, no difference between grasses and legumes was pointed out by adjusted regression (P>0.05). Nevertheless, the correlation coefficient was weaker compared to ones obtained using ASLp, KLp, and PLp. There were no functional relationships between ABLcw and degradation parameter of NDF (P>0.05). In this case, it was only detected the average difference between forage groups. It was concluded that gravimetric methods ASL, PL and KL produce residues that contain significant contaminant nitrogenous compounds. More accurate estimates of lignin content could be obtained when correction for residual nitrogen is done. This is particularly necessary for KL. Associations between lignin and degradation parameters of NDF are better recognized when KLp and PLp methods are employed. / Objetivou-se avaliar os teores de lignina em forragens tropicais pelos métodos lignina em ácido sulfúrico (LAS), lignina em permanganato de potássio (LPER), lignina Klason (LK) e lignina solúvel em brometo de acetila obtida a partir da parede celular (LBApf) e do resíduo em detergente ácido (LBAfda) e sua associação com parâmetros da degradação da fibra em detergente neutro (FDN). Foram avaliadas amostras de dez gramíneas: capim elefante (Pennisetum purpureum), capim braquiária (Brachiaria decumbens), grama castela (Panicum repens), quicuio da amazônia (Brachiaria humidicola), capim andropogon (Andropogon gayanus), capim aruana (Panicum maximum cv. Aruana), capim mombaça (Panicum maximum cv. Mombaça), capim xaraés (Brachiaria brizantha cv. Xaraés), capim tifton-85 (Cynodon sp.) e capim-massai (Panicum maximum cv. Massai); e dez leguminosas: amendoim forrageiro (Arachis pintoi), alfafa (Medicago sativa), leucena (Leucaena leucocephala), galactia (Galactia striata), lab lab (Dolichos lablab), centrosema (Centrosema pubescens), soja perene (Glycine weghtii), gliricidia (Gliricidia sepium), estilosantes (Stylosantes guianenensis) e guandu (Cajanus cajan). Todas as amostras foram obtidas por corte rente ao solo no mês de dezembro de 2008. As plantas apresentavam aproximadamente 45 dias de rebrotação. Os teores de lignina obtidos pelos métodos gravimétricos foram estimados também na forma corrigida para compostos nitrogenados, sendo referenciados como LASp, LPERp e LKp. Foram estimados por intermédio de ensaio in vitro os teores da fração indegradável da FDN (FDNi), a taxa de degradação da fração potencialmente degradável da FDN (kd) e a latência discreta para degradação da FDN (LAG). A correção para compostos nitrogenados implicou reduções significativas (P<0,05) nos teores de LAS, LK e LPER. Evidenciaram-se diferenças mais proeminentes entre valores corrigidos e brutos (não corrigidos) para LK. Os teores de proteína associados à LK foram considerados similares (P>0,05) aos teores de proteína insolúvel em detergente neutro. Verificou-se interação (P<0,05) entre método analítico e grupo de forrageiras para os teores de lignina. Considerando-se a unidade g/kg MS, diferenças entre gramíneas e leguminosas foram obtidas (P<0,05) com os métodos LASp e LPERp, que indicaram maiores valores para leguminosas, e LBApc, o qual, por sua vez, indicou maior estimativa para gramíneas. Considerando-se somente gramíneas, maior estimativa (P<0,05) foi conferida pelo método LKp, seguido de LPERp e LBApc, que não diferiram (P>0,05), LASp e LBAfda. Para leguminosas, as maiores estimativas (P<0,05) foram conferidas por LKp, seguidas por LPERp, LASp e LBApc e LBAfda, sendo estes últimos similares (P>0,05). As estimativas dos teores de lignina obtidas pelos métodos LASp e LPERp apresentaram comportamento similar, associando-se significativamente (P<0,05) com os teores de FDNi e com kd e LAG. Contudo, para ambos os métodos, não se detectou comportamento diferenciado para gramíneas e leguminosas quanto ao intercepto ou coeficiente de inclinação da função ajustada (P>0,05). Correlações mais fortes foram observadas entre LPERp e os parâmetros de degradação da FDN em relação àquelas obtidas com o método LASp. Os teores de LKp se associaram (P<0,05) com todos os parâmetros de degradação da FDN. No entanto, diferente dos métodos LASp e LPERp, verificou-se diferenciação entre gramíneas e leguminosas quanto ao intercepto da função ajustada (P<0,05), observando-se valores superiores de FDNi e LAG e inferiores de kd para as leguminosas. Os mais fortes coeficientes de correlação entre todos os métodos avaliados foram obtidos com LPERp e LKp. Os teores de lignina estimados pelo método LBApc não apresentaram relação (P>0,05) funcional com nenhum dos parâmetros da dinâmica de degradação da FDN. Para todos estes, apenas percebeu-se a diferença média entre grupos de forrageiras. Verificou-se relação (P<0,05) entre os teores de lignina estimados pelo método LBAfda e os teores de FDNi, observando-se, contudo, nenhuma diferenciação entre gramíneas e leguminosas (P>0,05). Contudo, o coeficiente de correlação foi menos forte em comparação àqueles verificados para os métodos LASp, LKp e LPERp. Não foram verificadas relações funcionais (P>0,05) entre as estimativas obtidas pelo método LBApc e os parâmetros de degradação da FDN, detectando-se somente a diferença média entre grupos de forrageiras. A partir dos resultados obtidos conclui-se que os métodos gravimétricos LAS, LPER e LK produzem resíduos contaminados por compostos nitrogenados. A correção para estes contaminantes é sugerida, notadamente para LK, para que os teores de lignina sejam expressos com maior exatidão. Associações entre lignina e os parâmetros de degradação ruminal da FDN são mais bem estabelecidas utilizando-se as estimativas produzidas pelos métodos LKp e LPERp.

Submitted by Airton Juliano Damaceno null (airtonjuliano@gmail.com) on 2016-06-30T13:04:07Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_PGQ_Airton Juliano Damaceno.pdf: 4444619 bytes, checksum: 5d7d757e1406c83cd5cafcbf20263a65 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-07-04T13:54:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 damaceno_aj_me_sjrp.pdf: 4444619 bytes, checksum: 5d7d757e1406c83cd5cafcbf20263a65 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-04T13:54:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 damaceno_aj_me_sjrp.pdf: 4444619 bytes, checksum: 5d7d757e1406c83cd5cafcbf20263a65 (MD5) Previous issue date: 2016-06-08 / O Brasil é líder na produção de cana-de-açúcar e a cada ano o setor vem crescendo e buscando novas formas para diversificar a planta de produção. Tal fato que o nome da indústria evoluiu de sucroalcooleira para sucroenergéticas devido à importância da co-geração de energia a partir da queima do bagaço nas caldeiras. A bioeletricidade de cana-de açúcar caminha a passos constantes e segue com vários projetos pelo país, devido as usinas estarem próximas dos centro e distribuição/consumo. Outra empresa que busca esta diversificação da sua planta são as indústrias de papel e celulose, principalmente dos seus rejeitos (lignina). Este trabalho tem como objetivo extrair lignina diferentes variedades de cana-de-açúcar para identificar a variedade que tem melhor rendimento na extração da lignina e rendimento energético, comparar com o bagaço misto (mistura de várias variedades) e por fim desenvolver imunossensores por meio da reação entre antígenos e anticorpos sobre superfícies condutoras de nanografite a partir da mistura de lignina de bagaço de cana e lignina Kraft. A grande questão é a aplicação eletroquímica com o desenvolvimento de imunossensores devido a alta sensibilidade e principalmente pelo baixo custo e utilização em área clínica. A partir do presente estudo pode-se inferir que a variedade SP83-2847 possui o maior rendimento na extração da lignina, já em relação a perda calorífica a variedade SP84-1431 obteve o maior valor e a RB86-7515 o menor. Após a extração da lignina o bagaço resultante contento celulose e hemicelulose apresentou ser mais estável termicamente. As Técnicas de Raios-x e infravermelho confirmaram a extração da liginina, além de demostrar que existe resquício da fração de celulose e hemicelulose na lignina extraída e que o mesmo ocorre quando extraímos a lignina, uma fração fica na celulose. O eletrodo construído a partir do compósito nonografite-lignina kraft modificado com cobre apresentou atividade eletroquímica, estabilidade mecânica e eletroquímica. / Brazil is a leader in sugarcane production, growing each year and looking for new ways to diversify the plant production. By the way, the industries names evolved from sugar and alcohol to sugar and energy due to its importance in energy cogeneration from bagasse burning in boilers. The cane bioeletricity walks in constant steps and continues with various projects around the country, because the plants are close downtown and distribution and consumption centers. Another company seeking this diversification of the plant are the industries of pulp and paper especially its residues (lignin). This project aims to extract lignin from different varieties of sugarcane to identify the the best performer in the extraction and energy efficiency compared with the mixed bagasse sample (mixture of several varieties) and finally develop immunosensors through the reaction between antigens and antibodies on conductive nanographite surfaces from Kraft lignin and bagasse’s lignin mixture. The great question is the development of immunosensors due to high sensitivity and especially the applicability in the clinical area. From this study it can infer that the SP83-2847 variety has the highest extraction yield of lignin, as compared to loss heat the variety SP84-1431 obtained the highest value and the lowest was the RB86-7515. After lignin extraction, the resulting residue containing cellulose and hemicellulose showed to be more thermally stable. XRD and FTIR results confirmed lignin extraction and demonstrated that there is remnant cellulose and hemicellulose fraction of extracted lignin and the same occurs when we extract lignin, a fraction remains in cellulose. The electrode constructed from the composite kraft lignin-nonographite modified with copper showed electrochemical activity, mechanical stability and electrochemistry. These were applied to investigate uric acid in simulated blood plasma samples. For sure lignin is a byproduct that in near future will be a very promising and profitable raw materials in different industries.

Orientador: Fernando Luis Fertonani / Coorientador: Iêda Aparecida Pastre Fertonani / Banca: Hernane da Silva Barud / Banca: Marcelo de Freitas Lima / Resumo: O Brasil é líder na produção de cana-de-açúcar e a cada ano o setor vem crescendo e buscando novas formas para diversificar a planta de produção. Tal fato que o nome da indústria evoluiu de sucroalcooleira para sucroenergéticas devido à importância da co-geração de energia a partir da queima do bagaço nas caldeiras. A bioeletricidade de cana-de açúcar caminha a passos constantes e segue com vários projetos pelo país, devido as usinas estarem próximas dos centro e distribuição/consumo. Outra empresa que busca esta diversificação da sua planta são as industrias de papel e celulose, principalmente dos seus rejeitos (lignina). Este trabalho tem como objetivo extrair lignina diferentes variedades de cana-de-açúcar para identificar a variedade que tem melhor rendimento na extração da lignina e rendimento energético, comparar com o bagaço misto (mistura de várias variedades) e por fim desenvolver imunossensores por meio da reação entre antígenos e anticorpos sobre superfícies condutoras de nanografite a partir da mistura de lignina de bagaço de cana e lignina Kraft. A grande questão é a aplicação eletroquímica com o desenvolvimento de imunossensores devido a alta sensibilidade e principalmente pelo baixo custo e utilização em área clínica. A partir do presente estudo pode-se inferir que a variedade SP83-2847 possui o maior rendimento na extração da lignina, já em relação a perda calorífica a variedade SP84-1431 obteve o maior valor e a RB86-7515 o menor. Após a extração da lignina o bagaço resultante contento celulose e hemicelulose apresentou ser mais estável termicamente. As Técnicas de Raios-x e infravermelho confirmaram a extração da liginina, além de demostrar que existe resquício da fração de celulose e hemicelulose na lignina extraída e que o mesmo ocorre quando extraímos a lignina, uma fração fica na celulose... / Abstract: Brazil is a leader in sugarcane production, growing each year and looking for new ways to diversify the plant production. By the way, the industries names evolved from sugar and alcohol to sugar and energy due to its importance in energy cogeneration from bagasse burning in boilers. The cane bioeletricity walks in constant steps and continues with various projects around the country, because the plants are close downtown and distribution and consumption centers. Another company seeking this diversification of the plant are the industries of pulp and paper especially its residues (lignin). This project aims to extract lignin from different varieties of sugarcane to identify the the best performer in the extraction and energy efficiency compared with the mixed bagasse sample (mixture of several varieties) and finally develop immunosensors through the reaction between antigens and antibodies on conductive nanographite surfaces from Kraft lignin and bagasse's lignin mixture. The great question is the development of immunosensors due to high sensitivity and especially the applicability in the clinical area. From this study it can infer that the SP83-2847 variety has the highest extraction yield of lignin, as compared to loss heat the variety SP84-1431 obtained the highest value and the lowest was the RB86-7515. After lignin extraction, the resulting residue containing cellulose and hemicellulose showed to be more thermally stable. XRD and FTIR results confirmed lignin extraction and demonstrated that there is remnant cellulose and hemicellulose fraction of extracted lignin and the same occurs when we extract lignin, a fraction remains in cellulose. The electrode constructed from the composite kraft lignin-nonographite modified with copper showed electrochemical activity, mechanical stability and electrochemistry. These were applied to investigate uric acid in simulated blood ... / Mestre