Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-02-10T18:08:50Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2640569 bytes, checksum: 5ae7717367c69b7f6342d9e5daf37934 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-10T18:08:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2640569 bytes, checksum: 5ae7717367c69b7f6342d9e5daf37934 (MD5) Previous issue date: 2005-12-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O objetivo deste trabalho foi estudar, por meio de análises térmicas e espectroscópica, o tipo de interação dos componentes anatômicos da polpa branqueada Kraft de eucalipto com tintas de impressão offset. Foi utilizado um classificador de fibras Bauer-McNett, contendo um sistema de peneiras de 20, 48, 100 e 200 mesh, afim de classificar a polpa por conteúdo de elementos anatômicos utilizando a análise de relação fibra/vaso. Após a classificação, as polpas foram nomeadas em baixa, média e alta relação fibra/vaso. Foram utilizadas três tintas de impressão offset de cor azul europa, com composição química similar e três níveis de tack: baixo, médio e alto. As análises térmicas das amostras de tintas, de polpa e da interação destas foram obtidas por Calorimetria Diferencial de Varredura no equipamento DSC-50 e pela técnica de Termogravimetria. Nas análises, observou-se que a evaporação do solvente das tintas offset ocorre com absorção de até 89 cal/g, na faixa de temperatura ambiente a 200 oC. Desta forma, o assentamento da tinta offset no processo de impressão é facilitado com o fornecimento de energia térmica ao sistema. No entanto, a degradação dos outros componentes da tinta acontece, exotermicamente, na faixa de 300 a 500 °C, o que pode causar danos no impresso, justificando, assim, a não utilização deste intervalo de temperatura durante o processo de impressão. A evaporação de água das polpas ocorre, absorvendo até 122 cal/g, na faixa de temperatura ambiente a 200 oC. No entanto, em temperaturas elevadas de 300 a 500 oC, ocorre um fenômeno exotérmico, causando danos irreparáveis à estrutura do papel devido, possivelmente, à despolimerização da cadeia de celulose com formação de levoglucosanas. A temperatura usada, para ocorrência do assentamento da tinta durante a impressão, não afetará a qualidade do papel impresso, desde de que não ultrapasse 200 oC. No entanto, a energia consumida no processo de evaporação de água da polpa será afetada pela porosidade do papel formado, sendo que os papéis mais porosos consumirão menos energia do que os papéis menos porosos. Na interação entre polpa e tinta, o assentamento do pigmento das tintas na polpa ocorre por meio de um processo espontâneo de liberação de energia (processo exotérmico), não havendo necessidade de fornecer energia na forma de calor ao papel impresso para ocorrência deste assentamento. Além disso, de acordo com os baixos valores de entalpia obtidos, este assentamento não ocorre por meio de ligações covalentes, e sim por meio de adsorções físicas (ligações de hidrogênio, forças de van der Waals, atração eletrostática) e por penetração das moléculas do pigmento das tintas nos capilares dos elementos anatômicos da polpa. Maior liberação de energia ocorrerá, durante o assentamento do pigmento das tintas na fração de polpa mais enriquecida por elementos de vasos, devido a uma maior adesão entre as tintas offset e esses elementos anatômicos. Para todas as polpas estudadas, a tinta de tack alto interage mais intensamente durante o assentamento do pigmento da tinta, causando, assim, uma maior adesão entre este tipo de tinta offset e as polpas. / Thermal and spectroscopic analyses were used to analyzing the interaction between the anatomical components of the bleached eucalyptus Kraft pulp and offset printing inks. A Bauer-McNett fiber classifier containing a sieve system with 20, 48, 100 and 200 mesh was used to classifying the pulp based on its anatomical element contents, by the fiber/vessel relationship analysis. The pulps were classified as low, medium, and high fiber/vessel relationship. Three europa blue-colored inks for offset printing with similar chemical composition and three tack levels (low, medium and high) were used. The thermal analyses of the ink and pulp samples as well as their interaction were obtained by Scanning Differential Calorimetry in the equipment DSC- 50 and by the Thermogravimetry technique. According to the analyses, the evaporation of the offset ink solvent occurs with an absorption up to 89 cal/g at the room temperature range of 200 oC. So, the settling of the offset ink over the printing process will be easier if the system is supplied with thermal energy. The degradation of the other ink components happens exothermically at a temperature range from 300 to 500 °C, which may cause damages to the printed paper, therefore justifying the nonuse of this temperature range during the printing process. The evaporation of the water pulps occurs at the room temperature range of 200 oC, by absorbing up to 122 cal/g. At high temperatures between 300 to 500 oC, however, an exothermal phenomenon occurs, so causing irreparable damages to the structure of the paper probably due to depolymerization of the cellulose chain producing levoglucosans. To assure the quality of the printing paper, the temperature used for the settling of the ink during impression should not exceed 200oC. However, the energy consumed over the water evaporation process in the pulps will be affected by the porosity of the produced paper, as the most porous papers will consume less energy than the less porous papers. In the interaction between pulp and ink, the settling of the ink pigment in the pulp occurs by a spontaneous energy liberation process (exothermal process); so, there is no need for supplying energy under heat form to the printing paper for this occurrence. In addition, the low values for enthalpy showed this settling not occurring through covalent connections, but through physical adsorption (hydrogen linkages, van der Walls’ forces, electrostatic attraction), as well as by penetration of the ink pigment molecules into capillaries of the anatomical pulp elements. Higher energy liberation will occur during the settling of the ink pigments in the pulp fraction more enriched by vessel elements, due to higher adhesion between the offset inks and these anatomical elements. For all pulps under study, the high-tack ink interacts more intensely during the settling of the ink pigment, so causing a higher adhesion between this offset ink type and the pulps.

Made available in DSpace on 2015-03-26T14:01:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 314822 bytes, checksum: 5b2d05d7e90ad2be423641cfa4c9b2a8 (MD5) Previous issue date: 2010-07-09 / Historically, the pulp and paper industry has been one of the largest consumers of natural resources. The volume of water consumed in the sector reaches an average value of about 25 to 100 m3 per ton of pulp produced. Among the stages that comprise the kraft process, the bleaching plant is the largest source of liquid effluent generation. Reducing effluent generation, through partial or total system closure, significantly reduces fresh water consumption and brings benefits in terms of reduction of environmental pollution. The purpose of this work was to evaluate the feasibility of reducing fresh water consumption in the bleaching system, through the recirculation of bleaching filtrates. From the current conditions of pulp process of Lwarcel Celulose Ltda, which has total effluent generation of 22 m3/adt, two degrees of closure were analyzed, generation 19,5 and 17,5 m3/tsa. Based on these conditions, the final product quality, concentration and influence of non-process elements (NPEs) in the circuit, reagent consumption on bleaching and concentration of effluent generation were analyzed. Results indicate that as the circuit was closed, the concentration of non-process elements (NPEs) was increased in the system and only one alternative analyzed meets pulp quality requirements. / Historicamente a indústria de celulose e papel tem sido considerada uma das maiores consumidoras de recursos naturais. O volume de água consumido pelo setor alcança em média valores de 25 a 100 m3 por tonelada de polpa celulósica produzida. Dentre os estágios que compõem o processo kraft, a planta de branqueamento constitui a maior fonte de geração de efluentes líquidos. Impactos significativos através da redução de geração de efluentes, com fechamento parcial ou total do circuito, trazem economia no consumo de água fresca e benefícios ambientais. A proposta deste trabalho é avaliar a viabilidade da redução do consumo de água fresca no processo de branqueamento, através da recirculação de filtrado no circuito. A partir das condições atuais do processo de fabricação de celulose da indústria Lwarcel Celulose Ltda, que apresenta geração total de efluente de 22 m3/tsa, analisou-se dois graus de fechamento, geração de 19,5 e 17,5 m3/tsa. Com base nestas condições verificou-se a qualidade do produto final, concentração e influencia dos ENPs no circuito, consumo dos insumos de branqueamento e concentração do efluente gerado. Os resultados obtidos apontam que à medida que o circuito de águas foi fechado, aumentou-se a concentração dos elementos não processáveis no sistema e que apenas uma das alternativas avaliadas satisfaz os requisitos de qualidade.

Made available in DSpace on 2015-03-26T14:01:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1819292 bytes, checksum: f38b1f4e74c0a2d92ad3fefe6b225fc2 (MD5) Previous issue date: 2010-07-08 / The main objective of this study was to investigate the feasibility of production of eucalyptus kraft pulp at higher kappa number (20-25), aiming to increase production, economy of reagents for pulping, improving the viscosity and the physical-mechanical properties bleached pulp. We used industry wood chips, characterized as "mix of eucalyptus” and diluted black liquor. We evaluated four levels of delignification (kappa 17, 19, 22 and 25) and made LoSolids cooking with and without the mixture of anthraquinone and surfactant. For the pulps produced were evaluated for production increase, the charge for alkaline cooking, the solids content of black liquor, the cost of bleaching, the pulp viscosity and changes in the quality of the final paper. The cooking with kappa 22 showed greater gains in R$/tad of pulp produced, for cooking without additives (gain of R$10.47 for pulp K22), and for the pulping with additives (a gain of R$12.75 for pulp K22AQ ). The alkali charge was reduced to 4.0% for pulp K22 and 3.6% for pulp K22AQ, providing less load to the recovery boiler and without the production of shives. There was a reduction of solids content of black liquor, but in amounts that will not interfere in the energy matrix of factory. The cost of the bleaching reagents increased (increase factory. The cost of the bleaching reagents increased (increase of R $ 12.49 for pulp K22 and R$16.56 for pulp K22AQ), but the balance at the end of the process was positive. The pulp viscosity was 3.2 cP K22 greater than the reference, and for pulp K22AQ the increase was 3.8 cP. The increase in kappa number to 22 provided an improvement in physical and mechanical properties such as increased modulus of elasticity, resistance to air flow, burst index and tensile index and reduced bulk, when evaluated as a function of energy consumption refining. / O objetivo principal deste estudo foi analisar a viabilidade técnica de produção de celulose kraft de eucalipto em níveis de número kappa mais elevados (20-25), visando aumento de produção, economia de reagentes para polpação, melhoria da viscosidade e das propriedades físico-mecânicas da polpa branqueada. Foram utilizados cavacos industriais, caracterizados como “mix de eucalipto”, e licor negro de diluição industrial. Foram avaliados quatro níveis de deslignificação (kappas 17, 19, 22 e 25) e realizados cozimentos LoSolids com e sem o uso de uma mistura de antraquinona e surfactante. Para as polpas produzidas foram avaliados o aumento de produção, a carga alcalina para cozimento, o teor de sólidos do licor negro, o custo do branqueamento, a viscosidade das polpas e as alterações na qualidade final do papel. Os cozimentos com kappa 22 proporcionaram maior ganho em Reais por tonelada de polpa produzida, tanto para os cozimentos sem aditivos (ganho de R$10,47 para polpa K22), quanto para os cozimentos com aditivos (ganho de R$12,75 para polpa K22AQ). A carga alcalina foi reduzida em 4,0% para a polpa K22 e de 3,6% para a polpa K22AQ, proporcionando menor carga para a caldeira de recuperação e sem a produção de rejeitos. Houve redução do teor de sólidos do licor negro, mas em valores que não vão interferir na matriz energética da fábrica. O custo dos reagentes do branqueamento aumentou (aumento de R$12,49 para polpa K22 e R$16,56 para polpa K22AQ), porém o saldo ao final do processo foi positivo. A viscosidade da polpa K22 foi 3,2 cP maior que a referência e para a polpa K22AQ o aumento foi de 3,8 cP. O aumento do número kappa para 22 proporcionou melhoria nas propriedades físicomecânicas como aumento no módulo de elasticidade, resistência a passagem de ar, índice de arrebentamento e índice de tração e redução do volume específico aparente, quando avaliadas em função do consumo de energia de refino.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:27:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1035127 bytes, checksum: 7424f3a220ca9bf9f3bb73f5c8e5dbaf (MD5) Previous issue date: 2010-04-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The bleached eucalyptus kraft pulp industry, one of the most important sectors of the Brazilian economy, is responsible for generating large volumes of effluent that contains high organic loads, part of which is recalcitrant to conventional (biological) treatment. Studies with model ecosystems have indicated a direct correlation between organic matter remaining after biological treatment and biological activity of effluents in the aquatic environment, with toxicity and endocrine disruption being the main expressions of this biological activity in aquatic organisms present in receiving waters. The objective of the present study was to quantify the biological activity in beached kraft pulp mill effluent using acute and chronic toxicity and endocrine disruption assays and to evaluate the effect of ozonation on removal of the biological activity. To this end, primary and secondary effluents were collected at a Brazilian bleached kraft pulp mill. The secondary effluent underwent a toxicity identification evaluation and was treated with 50 mgO3 L-1. The primary and secondary effluents presented no acute toxicity to the microcrustacean Daphnia similis, but presented chronic toxicity towards the green alga Pseudokirchneriella subcapitata and the microcrustacean Ceriodaphnia dúbia. In general, chronic toxicity was reduced during biological treatment in the mill´s activated sludge effluent tretament plant, although the secondary effluent still presented chronic toxicity. Toxicity was higher in the high molar mass effluent fractions that contain the recalcitrant organic matter. On some collection dates, the effluent dilution necessary to eliminate the chronic toxicity effect was higher than the dilution occurring through effluent discharge to the receiving waters. The primary and secondary effluents also presented estrogenic activity, as quantified in the YES assay. Through the toxicity identification evaluation study, it was found that the recalcitrant organic matter, that includes residual lignin, extractives and their byproducts, is responsible for the estrogenic activity. Ozone treatment of the secondary effluent reduced its toxicity and estrogenic activity. / A indústria de polpa kraft branqueada de eucalipto representa um dos setores mais importantes para a economia nacional, porém é responsável pela geração de grandes volumes de efluentes caracterizados pela presença significativa de matéria orgânica, parte dela recalcitrante. Estudos com ecossistemas modelos indicam uma correlação direta entre a matéria orgânica remanescente após o tratamento biológico e a atividade biológica dos efluentes no ambiente aquático, sendo a toxicidade e a atividade endócrina as principais expressões dessa atividade biológica em organismos aquáticos do corpo receptor. O presente estudo teve como objetivo quantificar a atividade biológica em um efluente de uma fábrica de celulose kraft branqueada através de ensaios de toxicidade aguda e crônica e do ensaio YES e, avaliar o efeito da ozonização na remoção da atividade biológica. Para a pesquisa foram coletados efluentes primários e secundários de uma fábrica brasileira de celulose kraft branqueada. O efluente secundário passou por um estudo de identificação da toxicidade e foi tratado com ozônio na dose de 50 mgO3 L-1. O efluente estudado não apresentou efeito tóxico agudo mediante ensaios realizados com o microcrustáceo Daphnia similis, mas apresentou efeito tóxico crônico através dos ensaios realizados com a alga verde Pseudokirchneriella subcapitata e com o microcrustáceo Ceriodaphnia dúbia. Em geral, os resultados apontam para uma remoção da toxicidade crônica após o tratamento biológico realizado na indústria, porém apesar do tratamento reduzir a toxicidade, o efluente secundário ainda apresentou efeito crônico. A toxicidade foi mais elevada para as frações de alta massa molar (AMM), nas quais se concentra a fração recalcitrante do efluente. Em alguns dias de coleta, a diluição do efluente que seria necessária para eliminar o efeito tóxico crônico era maior do que a diluição do efluente no corpo receptor. O efluente também apresentou atividade estrogênica, quantificada pelo ensaio YES. Por meio do estudo de identificação da toxicidade, foi identificada que a fração recalcitrante do efluente, que inclui lignina residual, extrativos e seus subprodutos, é responsável pela toxicidade e atividade estrogênica. A ozonização foi eficiente na remoção da atividade biológica, pois após o tratamento houve uma redução da toxidade e da atividade estrogênica do efluente secundário.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 921341 bytes, checksum: 446b365083b78b0c2838f6e14f0457d3 (MD5) Previous issue date: 2011-05-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Bleached kraft pulp production generates large volumes of wastewater. During the process, wood components such as lignin, extractives and fibers are removed and contribute to the organic load of these effluents. Pulp mill wastewater treatment is usually performed by biological processes but part of the organic load has low biodegradability (or high recalcitrance) and is not removed by the treatment. Moreover, some of these compounds be toxic and decrease survival and, or reproduction in aquatic organisms. Pulp mill effluents are commonly treated in activated sludge plants. This system consists of an aeration tank, where organic matter is removed by biomass (biological sludge), and a sedimentation tank (secondary sedimentation), where effluent clarification occurs through settling of the biological sludge, which is recycled to the aeration tank, which allows increasing the biomass concentration and contributes to greater treatment efficiency. The moving bed biofilm reactor (MBBR) has emerged as a new activated sludge system configuration aimed at greater organic matter removal efficiency combined with greater stability, lower solids production and less need for nutrients. In this system, the aeration tank is filled with plastic biofilm carriers that are suspended and in continuous movement within the aeration tank, permitting growth of biomass in both dispersed and biofilm forms. This configuration allows greater biomass retention and may result in better recalcitrant organic matter or toxicity removal from industrial effluent. This study compared activated sludge and MBBR systems in parallel with the MBBR with hydraulic retention times of 12 and 24 hours, and the reactors in series (with MBBR after the activated sludge system), with regard to removal of organic matter, extractives, lignin, phenolic compounds and toxicity of bleached kraft pulp mill effluent, as well as EPS production by biological sludge. Both systems showed high organic matter removal efficiency with no statistically significant differences between reactor configurations. In relation to recalcitrant compounds, the MBBR was more efficient than the activated sludge system in extractives removal, but there was no difference in removal of lignin or phenolic compounds. Protein contents were higher in EPS produced by biological sludge in the reactors operated in series than in parallel. In general, the chronic toxicity to Ceriodaphnia dubia was eliminated through biological treatment, independently of the system or hydraulic retention time. In general, theMBBR and activated sludge systems behaved similarly for most of the parameters analyzed and configurations evaluated. / O processo de produção de polpa celulósica kraft branqueada é conhecido pela geração de grande volume de efluentes. Durante o processo, componentes da madeira, como lignina, extrativos e fibras, são removidos e contribuem para o aumento da carga orgânica destes efluentes. O tratamento destas águas residuárias normalmente é realizado por processos biológicos e parte destes compostos orgânicos possui baixa biodegradabilidade (ou alta recalcitrância) e não são removidos durante o tratamento. Além disso, alguns desses compostos apresentam efeitos tóxicos e podem causar problemas em relação à sobrevivência e, ou reprodução de organismos aquáticos. Um dos processos biológicos mais utilizados por indústrias de polpa celulósica é o sistema de lodos ativados. Este sistema é composto por um tanque de aeração, no qual ocorre a remoção da matéria orgânica através de sua utilização por uma biomassa (lodo biológico), e um decantador (decantador secundário), no qual ocorre a clarificação do efluente através da sedimentação dos sólidos em suspensão. O fornecimento do oxigênio é realizado por aeradores superficiais, sopradores de ar ou injeção de oxigênio puro. O sistema apresenta ainda uma linha de recirculação de lodo, responsável pelo retorno da biomassa decantada ao tanque de aeração, o que permite o aumento da concentração da biomassa e contribui para uma maior eficiência do tratamento. O reator de biofilme e leito móvel (MBBR) surgiu como uma nova configuração do sistema de lodos ativados visando maior eficiência de remoção de matéria orgânica combinada com maior estabilidade, menor produção de sólidos e menor necessidade de nutrientes. Neste sistema, o tanque de aeração é preenchido com meios suportes que possibilitam o crescimento aderido juntamente com o crescimento disperso no meio líquido. Esta configuração permite maior retenção da biomassa e pode implicar em uma maior remoção de matéria orgânica recalcitrante ou tóxica de efluentes industriais. O presente estudo comparou o sistema de lodos ativados e reator MBBR operados em paralelo com tempos de detenção hidráulica de 12 e 24 horas, além dos reatores em série (com o MBBR após o sistema de lodos ativados). Foram avaliadas as eficiências dos sistemas em relação à remoção de matéria orgânica, extrativos, lignina, compostos fenólicos e toxicidade do efluente de uma fábrica de polpa kraft branqueada de eucalipto, além de produção de EPS pelo lodo biológico. Os resultados indicaram grande eficiência de remoção de matéria orgânica de ambos os sistemas nas diferentes configurações testadas, e não foram observadas diferenças significativas entre os tratamentos. Em relação aos compostos recalcitrantes, o MBBR apresentou-se mais eficiente na remoção de extrativos do que o sistema de lodos ativados, mas não houve diferença significativa para a remoção de compostos fenólicos. Em geral, o tratamento biológico foi capaz de eliminar a toxicidade a Ceriodaphnia dubia, independentemente do reator ou tempo de detenção hidráulico. De maneira geral, o reator MBBR comportou-se de maneira semelhante ao sistema de lodos ativados, para a maioria dos parâmetros analisados e para as configurações testadas.

Made available in DSpace on 2015-03-26T14:01:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 682346 bytes, checksum: 86b044435ae2503699574d7eae1e5ba5 (MD5) Previous issue date: 2011-07-19 / Para explicar o comportamento industrial de polpas de eucalipto produzidas com tempos extras de cozimento em digestor batch convencional, foi realizado este estudo de laboratório utilizando mistura de cavacos industriais de E. globulus e E. nitens, na proporção de 80/20, para se produzir polpas com kappa constante. Os resultados indicam que nas polpas obtidas como extensão do tempo de cozimento apresentaram degradação significativa, perda de rendimento da polpação, aumento do custo da produção, aumento do consumo de madeira e aumentando o consumo de reagentes para o branqueamento, sendo este último o principal item do custo da produção da polpa. Os resultados ajudam a explicar o que ocorre em escala industrial, quando não se pode descarregar os digestores no tempo de cozimento convencional. Por exemplo, as menores alvuras da polpa marrom, produto da condensação de lignina e formação de grupos cromóforos afetaram fortemente as operações de posterior branqueamento. Também, resultaram em diminuição da porosidade Gurley, o que explicaria o entupimento produzido em diferentes equipamentos para remoção de água, tais como filtros à vácuo ou prensas desaguadoras. / Para explicar el comportamiento industrial de las pulpas de eucaliptus producidas con tiempos extendidos de cocción en digestor batch convencional, se efectuó un estudio de laboratorio en que se usó astillas industriales de E. globulus y E. nitens en la proporción 80/20, para producir pulpas de a kappa constante, que posteriormente se deslignificaron y se les determinaron sus parámetros típicos.Los resultados encontrados, indican que al obtener pulpas con altos tiempos de cocción, hay una degradación significativa de la pulpa, perdiéndose rendimiento pulpable, incrementando el costo de producción, por mayor consumo de madera y mayor costo de blanqueo; siendo éste el principal ítem de costo en la producción de pulpa. Los resultados además permiten explicar lo que sucede a escala industrial, cuando no se pueden descargar los digestores de cocción convencional en los tiempos de cocción. Por ejemplo, las menores blancuras de las pulpas crudas, producto de la condensación de lignina y formación de grupos cromóforos afectará fuertemente las operaciones de blanqueo posteriores, como también la disminución de la porosidad Gurley, permite explicar los sellamientos que se producen en los diferentes equipos filtrantes de extracción de agua, tales como filtros rotatorios, prensas de desaguamiento. Esto último con fuerte incidencia en la gran cantidad de cortes de hoja en la máquina de celulosa.

Made available in DSpace on 2015-03-26T12:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1212927 bytes, checksum: 7adf068a0a8f76b2fa586b434a9e3c65 (MD5) Previous issue date: 2006-03-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The EFC bleaching with the current technologies, based on the chlorine dioxide use represents the second greatest cost in the eucalyptus kraft pulp bleaching (US$ 25-30/t), being the wood the first (US$ 40-80/t). On the other hand, the bleaching reagents offer, typically chlorine dioxide, has been a limiting factor for the production increase in many old industrial units since the units capacity generating this reagent can only be increased by its complete substitution. Besides, the bleaching effluent with the chlorine dioxide is of difficult re-circulation in the chemical recovery. Pulp bleaching alternative technologies, which minimize the use of chlorine dioxide are, therefore, very welcome. The focus of the investigations searching for alternative reagents have been based on the pulp pre-bleaching, i.e., in the two stages of the bleaching sequence, aiming at using less chlorine dioxide and lower the number of kappa pulp that follows the bleaching phase. The practical industrial experience in Brazil shows that the kappa number, after the wood cooking and delignification with oxygen, varies from 9 to 11. The subsequent pulp bleaching with this level of kappa number requires from 33 to 44kg of active chlorine per pulp ton, that is, about 4kg of chlorine per kappa number unit. Therefore, the main objective of this study was to investigate alternatives, which allowed, not only the specific chlorine dioxide consume reduction but also, and mainly, the kappa pulp number reduction that follows to the bleaching phase. Such alternatives included: (1) increase in the delignification efficiency with oxygen by the use of additives and optimization of the operational variables; (2) substitution of the acid stage and/or first de-oxidation stage by a peroxide acid catalyzed with molybdenum salts (PMo) or other salts; (3) industrial evaluation of the PMo stage in a PMoZDP sequence; and (4) NaOH substitution by Mg(OH)2 in the P and Ep stages of the AZDP, a/(Ze)DP and D*(Ep)D bleaching sequences. These objectives accomplishments resulted in the four chapters of this work. The MgSO4 use in the oxygen delignification and the application of the most severe alkali conditions (25kg/t) and of the temperature (115oC) allow the kappa pulp number reduction to values of 9,0, thus reducing the bleaching cost by the Oa/(Ze)DP sequence, without pulp quality loss. The substitution of the sequence AZDP acid stage by the peroxide acetic stage (produced from the glucose pentacetate), also reduced the kappa of the bleaching start, with the bleaching time reduction. The peroxide acid catalyzed with molybdenum (PMo) use in substitution of the acid stage (A) reduced substantially the kappa of the bleaching start, having also reduced the bleaching total cost by the AZDP sequence in R$2,13/t of pulp. Such results were confirmed in a trial mill in a 1200t/day plant without pulp quality loss and the bleaching effluent. The best conditions to operate the PMo stage were: temperature 90-95OC; pH 3,5; 2 hours; 0,1kg/t molybdenum and; 5kg/t hydrogen peroxide. The principal effect of the kappa reduction observed in the PMo stage occurred through the hexenuronic acid removal from the pulp. That the substitution of 25% of the sodium hydroxide and 100% of magnesium sulphate used in the Ep stage by the Mg(OH)2 was demonstrated to be possible without significant damage to the viscosity and brightness of the pulp bleached by the D*(Ep)D sequence / O branqueamento ECF com as tecnologias atuais, à base de dióxido de cloro representa o segundo maior custo de produção de polpa kraft branqueada de eucalipto (US$ 25-30/t), sendo a madeira o primeiro (US$ 40-80/t). Por outro lado, a oferta de reagentes de branqueamento, tipicamente dióxido de cloro, tem sido fator limitante para o aumento da produção de muitas unidades industriais antigas, já que a capacidade de unidades geradoras desse reagente só pode ser aumentada pela sua completa substituição. Além disso, o efluente do branqueamento com dióxido de cloro é de difícil recirculação no sistema de recuperação química da fábrica. Tecnologias alternativas de branqueamento de polpa que minimizem o uso de dióxido de cloro são, portanto, muito bem-vindas. O foco das investigações em busca de reagentes alternativos tem sido na fase de pré-branqueamento da polpa, i.e., nos dois primeiros estágios da seqüência de branqueamento, visando a utilizar menos dióxido de cloro e baixar o número kappa da polpa que segue para a fase de alvejamento. A experiência prática industrial no Brasil demonstra que o número kappa da polpa, após cozimento da madeira e deslignificação com oxigênio, varia de 9 a 11. O branqueamento subseqüente da polpa com esse nível de número kappa requer de 36 a 44kg de cloro ativo por tonelada de polpa, ou seja, cerca de 4kg de cloro ativo por unidade de número kappa. Portanto, o principal objetivo deste estudo foi investigar alternativas que permitissem não só reduzir o consumo específico de dióxido de cloro, mas, principalmente, reduzir o número kappa da polpa que segue para a fase de alvejamento Tais alternativas incluíram: (1) aumento da eficiência de deslignificação com oxigênio pelo uso de aditivos e otimização de variáveis operacionais; (2) substituição do estágio ácido e/ou primeiro estágio de dioxidação por um estágio de peróxido ácido catalisado com sais de molibdênio (PMo) ou outros sais; (3) avaliação industrial do estágio PMo numa seqüência PMoZDP; e (4) substituição do NaOH por Mg(OH)2 nos estágios P e Ep das seqüências de branqueamento AZDP, a/(Ze)DP e D*(Ep)D. O cumprimento desses objetivos resultou nos quatro capítulos deste trabalho. Foi concluído que o uso do MgSO4 na deslignificação com oxigênio associados à aplicação de condições mais severas de álcali (25kg/t) e temperatura (115ºC) permitem reduzir o número kappa da polpa para valores abaixo de 9,0, diminuindo o custo do branqueamento pela seqüência Oa/(Ze)DP, sem prejuízo para a qualidade da polpa. A substituição do estágio ácido da seqüência AZDP, pelo estágio de peroxiacético (produzido a partir do pentacetato de glicose), também reduziu o kappa de entrada do alvejamento. A utilização do estágio de peróxido ácido catalisado com molibdênio (PMo) em substituição ao estágio ácido (A) reduziu o kappa de entrada do alvejamento substancialmente, tendo reduzido também o custo total do branqueamento pela seqüência AZDP em R$2,13/t de polpa. Tais resultados foram confirmados em teste industrial numa planta de 1200t/dia, sem prejuízo para a qualidade da polpa e do efluente de branqueamento. As melhores condições para operar o estágio PMo foram: temperatura 90-95ºC; pH 3,5; 2 horas; 0,1kg/t molibdênio; e 5kg/t peróxido de hidrogênio. O principal efeito da redução do kappa observado no estágio PMo ocorreu pela remoção de ácidos hexenourônicos da polpa. Foi demonstrado ser possível substituir 25% do hidróxido de sódio e 100% do sulfato de magnésio utilizados no estágio Ep pelo Mg(OH)2, sem danos significativos para a viscosidade e alvura da polpa branqueada pela seqüência D*(Ep)D

Xylanases have an important role as biocatalysts in different agroindustrial processes, such as saccharification of plant residues for the production of ethanol and bleaching of wood pulp for the production of pulp. On an industrial scale, these processes may require extreme pH or temperature, which require enzymes compatible with these conditions. Most enzymes available or showing commercial potential is synthesized by fungi or bacteria belonging to a few genera. Evaluation of rare isolation bacteria is an important strategy to expand the diversity of xylanases and their potential in terms of activity, stability and technological application. The aim of this study was to evaluate a collection of common and rare isolation soil bacteria regarding to xylanase activity and characterize the stability conditions of temperature and pH. The analyzed collection consists of 120 isolates with representatives from six phyla that were subjected to screening for xylanase activity in pure cultures and in the extracellular proteic extract (EPE). The ratio between the halos diameters of xylan hydrolysis and in the colonies on solid medium (ratio H:C), incubated at 30 ° C for up to 14 days, was used for the evaluation of cultures as a selection criteria. The effects of different sources of variation in the bacteria isolation stage (original soil, culture medium, solidifying agent, inoculum dilution and plating method and incubation time to colony appearance) and the group of bacterial isolation (rare or common) on the frequency of isolates with high xylanase activity were evaluated based on the ratio H:C. EPEs were obtained in liquid media containing xylan inoculated with the eleven isolates with highest ratios H:C. The extracts were evaluated for the specific xylanase activity at 50 °C for 1 h. Extracts of the three isolates with the highest potential for activity under this condition were evaluated for optimum activity, stability, activity at 60 oC and at pH 4.0, 5.5 and 8.0. Twenty-two isolates (25%), including eight from rare isolation, showed xylanase activity under the conditions evaluated, and found a high variability (> 230%) between these isolates. No isolation factor or rare or common isolation condition were associated with efficiency of xylanase activity in solid medium. High variability in specific xylanase activity in EPEs was also found among isolates (1500%), highlighting two rare isolates (TC119 and TC21), from Alfaproteobacteria class, and one common isolate (TC99), from Ralstoniaceae family. Extracellular xylanases from TC21 and TC119 showed high relative activity at temperatures up to 70 oC and were insensitive to pH in the range 4.0 to 8.0; however, TC99 isolate showed optimum temperature at 40 °C and low stability to temperature and pH. Extracellular xylanases from TC119 showed no cellulolytic activity. Rare isolation soil bacteria show high potential as a source of extracellular xylanases adapted to extreme pH and temperature conditions, which are required in agroindustrial processes. / As xilanases apresentam papel relevante como biocatalisadores de diferentes processos agroindustriais, como a sacarificação de resíduos vegetais para a produção de etanol e o clareamento de polpas de madeira para a produção de celulose. Em escala industrial, estes processos podem requerer pH e, ou, temperatura extremos, os quais demandam enzimas compatíveis com estas condições. A maioria das enzimas disponíveis ou com potencial comercial é sintetizada de fungos ou de bactérias pertencentes a poucos gêneros. A avaliação de bactérias de isolamento raro constitui-se em estratégia importante para ampliar a diversidade de xilanases e suas potencialidades em termos de atividade, estabilidade e aplicação tecnológica. O objetivo deste trabalho foi avaliar uma coleção de bactérias do solo de isolamento comum e raro quanto à atividade de xilanases e caracterizar estas enzimas quanto à estabilidade a condições contrastantes de temperatura e pH. A coleção analisada é composta de 120 isolados com representantes de seis filos e foi submetida à seleção quanto à atividade de xilanases em culturas puras e no extrato proteico extracelular (EPE). Para a avaliação das culturas, utilizou-se como critério de seleção a relação entre os diâmetros de halos de hidrólise de xilana e das colônias em meio sólido (relação H:C), incubado a 30 oC por até 14 dias. Os efeitos de diferentes fontes de variação da fase de isolamento destas bactérias (solo de origem, meio de cultura, agente solidificante, diluição do inóculo e método de plaqueamento e tempo de incubação até surgimento de colônias) e do grupo de isolamento bacteriano (raro ou comum) sobre a frequência de isolados com alta atividade de xilanase foram avaliados com base na relação H:C. EPEs foram obtidos em meios líquidos contendo xilana inoculados com os onze isolados com maiores relações H:C. Os extratos foram avaliados quanto à atividade específica de xilanases a 50 oC, por 1 h. Os extratos dos três isolados com maior potencial de atividade sob esta condição foram avaliados quanto à temperatura ótima de atividade, estabilidade de atividade a 60 oC e a valores de pH 4,0, 5,5 e 8,0. Vinte e dois isolados (25%), incluindo oito de isolamento raro, apresentaram atividade de xilanase nas condições avaliadas, sendo encontrada uma alta variabilidade (>230%) entre estes isolados. Nenhum fator de isolamento ou a condição de isolado raro ou comum foram associadas à eficiência de atividade de xilanases em meio sólido. Alta variabilidade de atividade específica de xilanases nos EPEs também foi encontrada entre os isolados (1500%), com destaque para dois de cultivo raro (TC119 e TC21), da classe Alfaproteobacteria, e um de cultivo comum (TC99), da família Ralstoniaceae. As xilanases extracelulares de TC119 e TC21 apresentaram elevada atividade relativa em temperaturas de até 70 oC e foram pouco sensíveis ao pH na faixa de 4,0 a 8,0; entretanto, as de TC99 apresentaram temperatura ótima de 40 oC, baixa estabilidade a temperatura e pH. Xilanases extracelulares de TC119 não apresentaram atividade celulolítica. Bactérias do solo de isolamento raro apresentam alto potencial como fonte de xilanases extracelulares adaptadas a condições extremas de pH e temperatura requeridas em processos agroindustriais.