Orientador: Alcides Lopes Leão / Resumo: A produção de nanocelulose a partir de materiais renováveis, como as fibras lignocelulósicas, traz além dos benefícios ambientais, produtos de alta qualidade e excelentes propriedades mecânicas e vantagens econômicas. Com isso, nesta dissertação foram estudadas algumas rotas para a produção de nanocelulose utilizando a casca de eucalipto, pois atualmente esse resíduo é gerado em grandes quantidades em indústrias como a de papel e celulose. O intuito desse trabalho foi encontrar alguma metodologia que eficiente, limpa e de baixo custo. Para isso foram utilizados dois tipos de pré-tratamentos, sendo eles alcalinos e biológicos, onde o alcalino foi dividido em duas etapas (NaOH 10%; NaOH 14%) e o biológico em 4 etapas (7 dias; 14 dias; 21 dias; 31 dias). Pela caracterização química foi possível determinar que os pré-tratamentos alcalino 10% e o pré-tratamento biológico são os mais eficientes em relação a remoção da lignina e hemicelulose, e pelas análises TGA, DRX e FTIR, foi possível determinar que o pré-tratamento alcalino 10% apresentou o melhor resultado. A partir da análise de MEV com a amostra que foi submetida ao pré-tratamento alcalino 10 %, não foi possível notar a formação de nanofibras de celulose, ou seja, para pesquisas futuras é necessário aperfeiçoar as metodologias utilizadas. / Mestre

Submitted by ANA CAROLINA VIEIRA null (ana_vieira90@hotmail.com) on 2018-02-20T21:30:32Z No. of bitstreams: 1 Ana Vieira_Disserta_final 20.02.18.pdf: 2714120 bytes, checksum: 3e9f8da9450e3d1de4c791ef438cc707 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Lucia Martins Frederico null (mlucia@fca.unesp.br) on 2018-02-21T11:40:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vieira_ac_me_botfca.pdf: 2588229 bytes, checksum: ba2c9df3bc4fe4241d6e066946bc9ebc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-21T11:40:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vieira_ac_me_botfca.pdf: 2588229 bytes, checksum: ba2c9df3bc4fe4241d6e066946bc9ebc (MD5) Previous issue date: 2017-11-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A produção de nanocelulose a partir de materiais renováveis, como as fibras lignocelulósicas, traz além dos benefícios ambientais, produtos de alta qualidade e excelentes propriedades mecânicas e vantagens econômicas. Com isso, nesta dissertação foram estudadas algumas rotas para a produção de nanocelulose utilizando a casca de eucalipto, pois atualmente esse resíduo é gerado em grandes quantidades em indústrias como a de papel e celulose. O intuito desse trabalho foi encontrar alguma metodologia que eficiente, limpa e de baixo custo. Para isso foram utilizados dois tipos de pré-tratamentos, sendo eles alcalinos e biológicos, onde o alcalino foi dividido em duas etapas (NaOH 10%; NaOH 14%) e o biológico em 4 etapas (7 dias; 14 dias; 21 dias; 31 dias). Pela caracterização química foi possível determinar que os pré-tratamentos alcalino 10% e o pré-tratamento biológico são os mais eficientes em relação a remoção da lignina e hemicelulose, e pelas análises TGA, DRX e FTIR, foi possível determinar que o pré-tratamento alcalino 10% apresentou o melhor resultado. A partir da análise de MEV com a amostra que foi submetida ao pré-tratamento alcalino 10 %, não foi possível notar a formação de nanofibras de celulose, ou seja, para pesquisas futuras é necessário aperfeiçoar as metodologias utilizadas. / The production of nanocellulose from renewable materials, such as lignocellulosic fibers, brings environmental benefits, high quality products and excellent mechanical properties and economic advantages. Thus, in this dissertation some routes for the production of nanocellulose using the eucalyptus bark were studied, because at the moment this residue is generated in large quantities in industries such as paper and pulp. The aim of this work was to find some methodology that is efficient, clean and inexpensive. In order to do this, two types of pre-treatments were used: alkaline and biological, where the alkaline was divided into two stages (NaOH 10%, NaOH 14%) and biological in 4 steps (7 days, 14 days, 21 days; 31 days). By the chemical characterization it was possible to determine that the 10% alkaline pre-treatments and the biological pretreatment are the most efficient in relation to the removal of lignin and hemicellulose, and by the TGA, XRD and FTIR analyzes, it was possible to determine that the pretreatment 10% presented the best result. From the analysis of SEM with the sample that was submitted to 10% alkaline pretreatment, it was not possible to detect the formation of cellulose nanofibres, that is, for future research it is necessary to improve the methodologies used.

Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-12T14:22:59Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Raquel de Fátima Rodrigues de Souza.pdf: 1547705 bytes, checksum: 80b168407ef4011fda8617cf4017d799 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T14:22:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Raquel de Fátima Rodrigues de Souza.pdf: 1547705 bytes, checksum: 80b168407ef4011fda8617cf4017d799 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-02-27 / FACEPE / A busca por uma fonte de energia que seja renovável e economicamente viável tem incentivado a pesquisa e inovação tecnológica para a utilização de resíduos como substrato que serão convertidos pelos micro-organismos em etanol. O objetivo deste trabalho foi produzir etanol a partir de hidrolisado enzimático do bagaço da cana-de-açúcar por leveduras isoladas do bioma amazônico. O bagaço foi submetido ao pré-tratamento com peróxido de hidrogênio alcalino. Foi realizada a caracterização do bagaço in natura e deslignificado. Os experimentos foram realizados em meio sintético contendo xilose como fonte de carbono, sendo as fermentações realizadas a 30°C e 120 rpm. Após o pré – tratamento houve aumento da celulose. Não foram observadas nas hidrólises enzimáticas diferenças significativas, para a eficiência em glicose, quando se variava a carga de sólidos, mas se fixava a carga enzimática. Mas houve diferença significativa para as eficiências em xilose. A carga de enzima de 10 FPU/ g de bagaço com carga de sólidos de 7,5 g (13%) foi escolhida para a fermentação por ter maior concentração de açúcares (celobiose, glicose, xilose) utilizando a menor carga enzimática. Dentre as leveduras utilizadas na fermentação de xilose em meio sintético (Spathaspora passalidarum: UFMG HMD 10.2; 14.2; 16.2 e 1.1; Candida shehatae: UFMG HM 51.3 e 52.2; Candida sp UFMG HMD 25.1; Spathaspora brasilienses UFMG HMD 19.3; Spathaspora suhii sp UFMG XMD 16.2 e Spathaspora roraimanensis UFMG XMD 23.2), a levedura S. passalidarum HM 14.2 foi a linhagem que apresentou a maior produção de etanol 16,01 g/L e maior produtividade 0,22 g/L.h. O rendimento da S. passalidarum HM 14.2 após 72 h de fermentação do hidrolisado enzimático foi de 0,32 g/g e a produtividade 0,34 g/L.h. S. passalidarum HMD 14.2 é a levedura indicada para testes complementares apresentando potencial de aplicabilidade na área industrial na produção de etanol de segunda geração.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-11T14:52:17Z No. of bitstreams: 2 SOLANGE MARIA DE VASCONCELOS, S.M.-TESE DOUTORADO_2012_VERSÃO FINAL CORRIGIDA .pdf: 4188689 bytes, checksum: 599aa196f37a5192a6f20424e9d6c615 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-11T14:52:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 SOLANGE MARIA DE VASCONCELOS, S.M.-TESE DOUTORADO_2012_VERSÃO FINAL CORRIGIDA .pdf: 4188689 bytes, checksum: 599aa196f37a5192a6f20424e9d6c615 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-12-21 / Devido à natureza recalcitrante da biomassa, uma etapa normalmente essencial em uma biorrefinaria lignocelulósica, por rota bioquímica, é o pré-tratamento da matéria-prima. O presente trabalho teve como principal objetivo o estudo do pré-tratamento de bagaço de cana-de-açúcar com ácido fosfórico diluído de forma a encontrar as melhores condições em termos de solubilização de hemicelulose o que, por sua vez, facilita o acesso das enzimas à celulose, na etapa de hidrólise enzimática. Melhores condições de tratamento ácido foram comparadas com tratamento hidrotérmico. Realizou-se, também, a produção de enzimas celulolíticas através da utilização do micro-organismo Trichoderma reesei RUT C30 e hidrólise enzimática dos bagaços pré-tratados em diferentes condições, com as enzimas produzidas no laboratório e com enzimas comerciais (Celluclast® 1,5 L e Novozym® 188). Por fim, foi verificada a fermentabilidade do hidrolisado enzimático que apresentou o melhor resultado em termos de conversão de celulose em glicose. Na primeira etapa, o pré-tratamento foi realizado de acordo com um planejamento experimental 23, cujas variáveis estudadas foram: tempo (8–24 minutos), temperatura (144–186 ºC) e concentração de ácido fosfórico (0,05–0,20%, m/v). Pré-tratamentos adicionais foram realizados, a 186 ºC e 195 ºC, na ausência e na presença de ácido fosfórico (1%, m/v), por 8 minutos. Todos os pré-tratamentos foram realizados em uma reator batelada de 20 L (Regmed AU/E-20), com volume de trabalho de 10 L e carga de sólidos de 5% (m/v). A eficiência dos pré-tratamentos foi verificada através da comparação de análises físicoquímicas dos bagaços in natura e pré-tratados e da conversão de celulose em glicose por hidrólise enzimática. As hidrólises foram realizadas a 50 ºC e pH 4,8. A produção de enzimas se deu em meio de lactose (10 g/L) solubilizado em hidrolisado hemicelulósico, sendo conduzida em biorreator de bancada com volume útil de 2 L, agitação de 500 rpm, aeração de 2 vvm, temperatura de 28 ºC, pH 5,0, durante 48 horas. A fermentação alcoólica do hidrolisado enzimático foi realizada em biorreator de bancada, com volume útil de 1 L, a 35 ºC, pH 4,8, 300 rpm, utilizando-se a levedura industrial Saccharomyces cerevisiae UFPEDA 1238. Em relação ao planejamento experimental, os pré-tratamentos com H3PO4 0,20% a 186 ºC, durante 8 e 24 minutos, mostraram-se eficientes na remoção de hemicelulose, alcançando solubilizações de 96% e 98%, respectivamente. Modelos, preditivos e significativos, foram obtidos para as concentrações de celulose, hemicelulose e lignina, na fração sólida de bagaço, assim como para a hemicelulose solubilizada. Nos prétratamentos adicionais, as maiores solubilizações de hemicelulose foram de 97% e 98%, para os bagaços pré-tratados a 186 ºC e 195 ºC, com H3PO4 1% (m/v), respectivamente. A enzima produzida no laboratório apresentou-se eficiente na hidrólise dos bagaços prétratados, quando comparada às enzimas comerciais. Para ambos os tipos de enzimas, as maiores conversões de celulose em glicose foram obtidas a partir dos bagaços pré-tratados nas condições mais drásticas.

Submitted by Felipe Lange Shimizu null (felipe_lash@hotmail.com) on 2018-04-04T17:40:35Z No. of bitstreams: 1 Versão Final.pdf: 2417638 bytes, checksum: cbd92ea0f55b939141e8dbb758da327f (MD5) / Rejected by Adriana Aparecida Puerta null (dripuerta@rc.unesp.br), reason: Prezado Felipe Lange Shimizu, Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: - Capa - Faltou a capa no documento enviado. Este item é elemento obrigatório de acordo com as normas de trabalhos do seu Programa de Pós Graduação. Agradecemos a compreensão e aguardamos o envio do novo arquivo. Atenciosamente, Biblioteca Campus Rio Claro Repositório Institucional UNESP on 2018-04-05T13:45:30Z (GMT) / Submitted by Felipe Lange Shimizu null (felipe_lash@hotmail.com) on 2018-04-05T13:57:48Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final Biblioteca.pdf: 2476461 bytes, checksum: 98bb493283b6d060e268893b026507a0 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Aparecida Puerta null (dripuerta@rc.unesp.br) on 2018-04-05T17:46:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 shimizu_fl_me_rcla.pdf: 2148045 bytes, checksum: 5ae73bad5319cc903eba26a7980c267c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-05T17:46:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 shimizu_fl_me_rcla.pdf: 2148045 bytes, checksum: 5ae73bad5319cc903eba26a7980c267c (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A biomassa lignocelulósica, como a proveniente da cana-de-açúcar, é uma fonte abundante de resíduo que pode ser usado como matéria-prima na produção de energia. Para melhor aproveitar essa biomassa, moagem e pré-tratamentos podem ser usados para alterar a estrutura do material lignocelulósico, remover lignina e hemicelulose, expondo a celulose e assim aumentando sua acessibilidade. A acessibilidade à celulose tem sido indicada como uma das propriedades mais importantes para uma boa digestibilidade enzimática. Entretanto, as biomassas geradas da cana-de-açúcar possuem características físico-químicas diferentes, respondendo de modo diferente aos pré-tratamentos. Neste contexto, este estudo teve como objetivo verificar os efeitos da remoção de lignina e hemicelulose das biomassas da cana-de-açúcar (fração externa, entrenó, nó e folha) na acessibilidade à celulose. A cana-de-açúcar foi fracionada em fração externa, nó, entrenó e folha. Cada fração passou pelos pré-tratamentos ácido (5, 10, 20 %, m/m massa de ácido por massa de material, a 121°C/30 min), alcalino (5, 10, 20 e 30 % NaOH m/m) e oxidativo (0,5, 1, 2 e 3 horas com clorito de sódio 30 %). As amostras foram caracterizadas quanto ao seu conteúdo de celulose, hemicelulose e lignina. A determinação de acessibilidade foi realizada com corantes Direct, Orange (superfície específica externa), Direct Blue (superfície específica interna) e Vermelho Congo (superfície total). A hidrólise enzimática (15 FPU/g de material, Cellic Ctec 2 - Novozymes) foi realizada para avaliar o efeito dos pré-tratamentos e acessibilidade à celulose no rendimento em glicose. O efeito dos pré-tratamentos foi primeiramente analisado pela quantidade de massa recuperada. Todas as frações estudadas apresentaram uma tendência em perder massa com aumento da concentração de reagente utilizado no pré-tratamento. O pré-tratamento ácido resultou em menor recuperação de massa, o que ocorreu em função da solubilização de hemicelulose. A caracterização química apontou a remoção de hemicelulose e principalmente lignina dos materiais em função do pré-tratamento e das suas condições. A deslignificação com clorito de sódio (oxidativo) resultou em remoção de lignina, chegando a quase a sua totalidade em materiais como a folha. A determinação de acessibilidade com os corantes Vermelho Congo, Direct Blue e Direct Orange indicaram que o aumento da concentração de reagentes no pré-tratamento provoca aumento de acessibilidade à celulose. Entretanto, os corantes Direct Orange e Blue foram mais precisos na determinação da acessibilidade à celulose em comparação ao Vermelho Congo. A fração de menor recalcitrância, entrenó, apresentou adsorção de 525,9 mg/g no ensaio com Vermelho congo, o Direct Orange 1333,3 mg/g e o Direct Blue 746,3 mg/g. O rendimento em glicose na hidrólise enzimática seguiu a tendência de melhora com aumento da acessibilidade. Do mesmo modo, a remoção de lignina resultou em maior rendimento em glicose na hidrólise enzimática, o entrenó deslignificado resultou na quase completa conversão da celulose em glicose. Este estudo identificou a fração externa como mais recalcitrante, e entrenó como menos recalcitrante, resultando em menor rendimento e maior de glicose na hidrólise enzimática, respectivamente. A remoção de hemicelulose e lignina por meio de pré-tratamentos influenciou diretamente na acessibilidade à celulose, resultando em melhor ação das enzimas na hidrólise enzimática de todas as frações. / The lignocellulosic biomass, such as the provided by the sugarcane, is an abundant source of raw materials for energy production. In order to better use this biomass, milling and pretreatments can be employed to alter the structure of the materials, remove lignin and hemicellulose. This effect exposes the cellulose and raises its accessibility, which is is one of the most important property to ensure enzymatic digestibility. However, the biomass generated from the sugarcane have different physicochemical characteristics, giving different responses to the pretreatments. In this context, this study aimed to verify the effects of lignin and hemicellulose removal from the sugarcane biomass (external fraction, node, internode and leaf) on cellulose accessibility. The sugarcane was fractioned in external fraction, node, internode and leaf. Each fraction was pretreated with acid (5, 10, 20 % m/m acid mass per material mass, at 121°C/30 min), alkaline (5, 10, 20, 30 % NaOH m/m) oxidative (0,5, 1, 2 ,3 h charged with 30 % sodium chlorite). The chemical composition of the samples was determined based on cellulose, hemicellulose and lignin contents. Accessibility was determined by dye adsorption of Direct Orange (external specific surface), Direct Blue (internal specific surface) and Congo Red (total surface). Enzymatic hydrolysis (15 FPU/g of biomass, Cellic Ctec 2 – Novozymes) was used to verify the effects of pretreatments and cellulose accessibility on the glucose yield. All studied fractions showed tendency to lose mass with increasing reagent concentrations used in the pretreatments. Acid pretreatment resulted in low mass recovery due to hemicellulose solubilization. Chemical composition showed hemicellulose removal and significant lignin removal from the materials due to the pretreatments and their conditions. Delignification by sodium chlorite (oxidative) resulted in lignin removal, with almost completely removal with leaf samples. Accessibility determined by Congo Red, Direct Orange and Direct Blue dyes indicated that more aggressive pretreatments improved cellulose accessibility. However, Direct Orange and Direct Blue dyes were more precise than Congo Red while evaluating cellulose accessibility. The less recalcitrant fraction, the internode, showed 525,9 mg/g of Congo Red adsorption, 1333,3 mg/g of Direct Orange and 746,3 mg/g of Direct Blue. Glucose yield during enzymatic hydrolysis improved with higher cellulose accessibility. Lignin removal resulted in higher glucose yield, with delignified internode samples showing almost complete cellulose conversion. This study identified the external fraction as the most recalcitrant and the internode as the least recalcitrant, resulting in lower glucose yield and higher glucose yield, respectively. Hemicellulose and lignin removal by the pretreatments directly influenced cellulose accessibility, resulting in better enzymatic activity across all fractions.

Orientador: Márcia Justino Rossini Mutton / Resumo: A utilização de biomassa lignocelulósica para produzir biocombustíveis, como o etanol, pode fornecer uma alternativa sustentável aos combustíveis fósseis. Os bagaços de sorgo sacarino e sorgo biomassa são considerados matérias-primas lignocelulósicas potenciais para a produção de etanol por meio de pré-tratamento, hidrólise enzimática e fermentação. Um dos entraves do processo é a utilização de microrganismos capazes de metabolizar pentoses e fermentarem em altas temperaturas. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar as condições de adaptação e o desempenho fermentativo das estirpes de leveduras (LJ04 e Pichia kudriavzevii LJ03), em temperaturas de 37Cº e 40ºC, para produção de etanol de segunda geração, a partir de hidrolisados de bagaço de sorgo sacarino (Malibu J53 e Malibu A1001) e sorgo biomassa (Palo Alto) pré-tratados com explosão à vapor catalisada com ácido. Os bagaços dos genótipos foram avaliados quanto a composição química e rendimentos dos açúcares recuperáveis. Testes fermentativos foram realizadas com as leveduras Pichia kudriavzevii LJ03 e LJ04, nas temperaturas de 37ºC e 40ºC para avaliar três meios de cultivo com diferentes teores de hidrolisado (Meio 1 – 0%; Meio 2 – 33%; Meio 3 - 50%) durante 120 horas de fermentação. A partir do melhor meio de cultivo, fermentações em bioerreatores foram realizadas com as condições estabelecidas, em 96 horas de fermentação. Os resultados evidenciaram a eficiência do pré-tratamento e da hidrólise enzimática... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Lignocellulosic biomass to produce biofuels such as ethanol may provide a sustainable alternative to fossil fuels. Sweet sorghum bagasse is considered a potential lignocellulosic raw material for the production of fuel ethanol by means of pretreatment, enzymatic hydrolysis and fermentation. One of the difficult to the process is the use of microrganisms capable of metabolizing pentoses and fermenting at high temperatures. In this context, this work aimed to evaluate the adaptation conditions and fermentative performance of two yeast strains (LJ04 and Pichia kudriavzevii LJ03), at temperatures of 37º and 40ºC, for production of second generation ethanol from hydrolysates of Sweet sorghum bagasse (Malibu J53 and Malibu A1001) and Sorghum biomass (Palo Alto) pretreated with acid catalyzed steam explosion. Bagasse from those genotypes was evaluated for chemical composition and recoverable sugar yields. Fermentation tests were performed with Pichia kudriavzevii LJ03 and LJ04 yeast strain at 37ºC and 40ºC to evaluate three culture media with different hydrolyzed liquor contents (Medium 1 - 0%; Medium 2 - 33%; Medium 3 - 50%) during 120 hours of fermentation. After that, the best culture medium was chosen, fermentation in bioreactors were performed under the established conditions, in 96 hours of fermentation. The results showed the efficiency of pretreatment and enzymatic hydrolysis and the recovery of sugars without the formation of inhibitors. Strain LJ04 was classified as Pichia... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Normalmente, a causa da toxicidade do efluente de uma estação de tratamento de esgotos não é conhecida. Devido à complexidade dos efluentes não domésticos por ela recebidos, um programa de redução de toxicidade deve ser implementado, contemplando desde a descarga no corpo d?água até a fonte de poluição. A identificação do(s) poluente(s) que causa(m) impacto na estação e o mecanismo de toxicidade, tipicamente, não são simples de serem determinados a partir de dados de caracterização tradicional de águas residuárias. Além disso, a toxicidade pode estar ligada à presença de compostos refratários ou sub-produtos gerados na própria estação de tratamento de esgotos. Devido ao efeito sinérgico dos poluentes, a metodologia dos limites locais nem sempre pode ser aplicada. Desta forma, o presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de determinar as classes de poluentes presentes na água residuária de uma indústria química, que causa toxicidade e inibição na estação de tratamento de esgotos de Suzano (ETE Suzano), sistema convencional de lodos ativados, localizada na Região Metropolitana de São Paulo, e propor, a partir dos resultados obtidos, tecnologias de pré-tratamento para o referido efluente. Ensaios de fracionamento da água residuária industrial seguidos de testes de avaliação da toxicidade refratária modificados por Ferraresi (2001) foram realizados, utilizando-se um reator que simulava as condições atuais da estação e outros dois que avaliavam a condição futura, nas condições críticas de máxima vazão do efluente industrial pré-tratado e mínima da ETE-Suzano. Os resultados dos ensaios de fracionamento indicaram que compostos voláteis, adsorvíveis e material particulado eram os principais responsáveis pela inibição à nitrificação e pela toxicidade conferida ao efluente final da ETE-Suzano. Desta forma, arraste com ar, adsorção em carvão e coagulação, floculação e sedimentação ou flotação com ar dissolvido são tecnologias que podem ser utilizadas como pré-tratamento do efluente industrial estudado. / Typically, the cause of effluent aquatic toxicity is unknown. Due to this and the complex makeup and varying toxicants in individual waste streams, a toxicity reduction program must usually begin at the discharge and proceed upstream to find the source. The key toxicant(s) and the actual toxic mechanism are normally not apparent from traditional characterization data and may consist of refractory organics or by-products generated in biological treatment process. Due to the complex interaction between toxicants, threshold concentration for specific compounds cannot be universally applied. The research work was carried out to identify classes of pollutants from chemical industry effluent that causes toxicity and inhibition at Suzano Wastewater Treatment Plant (Suzano WTP), a conventional activated sludge process, located at São Paulo Metropolitan Region and to suggest based on results, pretreatment technologies to this wastewater. Methods applied in effluent treatment scenarios (e.g., air stripping, powdered carbon, coagulation, flocculation and sedimentation) and Refractory Toxicity Assessment (RTA) according Ferraresi (2001) were used. A reactor simulated the real condition of Suzano WTP and two others, future condition with maximum flow rate of treated industrial wastewater and minimum flow rate of sewage. Volatile compounds, adsorbed and particulate material present in industrial effluent caused inhibition in activated sludge process and effluent WTP toxicity. Thus, air stripping, carbon adsorption and coagulation, flocculation and sedimentation or air dissolved flotation were efficient technologies to pretreat this industrial effluent.

Neste trabalho, fibras de eucalipto pré-tratadas diferentemente com ácido e/ou enzima foram investigadas visando se verificar alterações estruturais decorrentes dos pré-tratamentos. Na caracterização foram empregadas técnicas de microscopia eletrônica, de fluorescência (campo de claro), de fluorescência confocal de varredura a laser (CLSM) e de tempo de vida de imagem de fluorescência (FLIM). Além disso, foi também empregada espectrocopia de fluorescência, absorção no ultravioleta e vísivel (UV-Vis), no infravermelho (FT-IR) e ressonância magnética nuclear (RMN). Para a caracterização das fibras via microscopia e espectroscopia de fluorescência foi necessário a produção de filmes de fibras de eucalipto. Os resultados demonstraram um aumento na intensidade da fluorescência das fibras em função dos pré-tratamentos. As imagens de microscopia permitiram conhecer a estrutura morfológica das fibras. Para aumentar a fluorescência das fibras e facilitar a visualização por microscopia de fluorescência, nós depositamos o polieletrólito poli(cloreto de tetraidrotiofeno de xililideno) (PTHT), precursor do poli(p-fenileno vinileno) (PPV). Pelas imagens CLSM observou-se a afinidade do PTHT-PPV pelas as fibras que, foi investigada pelo método arraste. A distribuição de tempos de vida associado à imagem FLIM da fibra de eucalipto indicou a presença do PTHT-PPV nas superfícies da fibra e a lignina no interior da parede da mesma. O PTHT-PPV apresentou um tempo de decaimento de fluorescência mais curto do que a lignina. As análises composicionais das fibras de eucalipto e do bagaço de cana-de-açúcar in natura evidenciaram sinais relacionados à lignina, hemicelulose e celulose. / In this dissertation, eucalyptus fibers pretreated with different acid and / or enzyme were investigated in order to study the resulting structural changes of the fibers. The characterization was made using several microscopy techniques such as, electronic microscopy, confocal laser scanning microscopy (CLSM) and fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM). In addition, we used fluorescence spectroscopy, absorption in the ultraviolet and visible (UV-Vis), infrared spectroscopy (FT-IR) and nuclear magnetic resonance (NMR). It was necessary to produce films of eucalyptus fibers for the characterization of fibers via microscopy and fluorescence spectroscopy. The results showed changes in the fluorescence intensity of the fibers as function of the pre-treatments. The microscopy images were used to study the morphological structure of fibers. To increase the fluorescence of the fibers and facilitate its visualization via fluorescence microscopy, e deposited a polyelectrolyte precursor of PPV poly(p-phenylenevinylene), the poly-(xylylidenetetrahydro-thiophenium chloride). CLSM images revealed an affinity between the PTHT-PPV and the fibers. This affinity was investigated by a method consisting of spinning a solution containing the fibers and subsequent optical analysis. The results confirmed the affinity of PTHT-PPV with eucalyptus fibers. The lifetime distribution associated with the FLIM image of eucalyptus fiber indicated the presence of PTHT-PPV on the fiber surface and lignin in the inner wall of the fibers. Also, the PTHT-PPV showed fluorescence decay time shorter than the lignin. The analysis of the composition of eucalyptus fibers, we used sugar cane bagasse in natura to facilitate the identification of functional groups. The results showed signs related to lignin, cellulose and hemicellulose.

A crescente demanda energética traz a necessidade de desenvolvimento de novos combustíveis renováveis, visando à menor emissão de partículas e poluentes ao meio ambiente e a substituição dos derivados de petróleo. Atualmente, pesquisas com a utilização de biomassa lignocelulósica vêm sendo desenvolvidas com o objetivo de tornar o processo de produção de etanol de segunda geração economicamente viável. O arundo (Arundo donax L.) é uma gramínea de crescimento rápido, alto rendimento de biomassa e pode ser cultivada em áreas marginais, que em função de características de cultivo, crescimento e produtividade apresenta potencial para produção de etanol de segunda geração. O presente trabalho teve como objetivo estabelecer as melhores condições de pré-tratamento, hidrólise e fermentação da biomassa de Arundo donax L. visando à produção de etanol. Três pré-tratamentos foram testados: pré-tratamento ácido, pré-tratamento ácido seguido de pré-tratamento alcalino e pré-tratamento alcalino. Foram avaliadas variáveis de cada pré-tratamento utilizando planejamento composto central rotacional através da metodologia de superfície de resposta Após a otimização das condições de pré-tratamento, foram avaliadas as variáveis carga enzimática e relação sólido:líquido nos rendimentos de glicose e xilose na hidrólise enzimática. Por fim, foram avaliadas condições de fermentação dos hidrolisados obtidos na hidrólise enzimática e fermentação e hidrólise simultâneas da biomassa pré-tratada. No pré-tratamento da biomassa as concentrações de glicose e xilose liberadas na hidrólise enzimática da biomassa pré-tratada, apenas com ácido sulfúrico, variaram de 6,2 a 19,1 g L-1 e 1,8 a 3,1 g L-1, respectivamente. A adição de pré-tratamento alcalino possibilitou aumento significativo da concentração de açúcares liberados. O uso apenas de pré-tratamento alcalino resultou em concentrações de glicose e xilose que não diferiram estatisticamente dos obtidos com pré-tratamento em duas etapas. As concentrações de 5-hidroximetilfurfural e furfural não diferiram significativamente entre os pré-tratamentos testados. Na hidrólise enzimática apenas a relação sólido:líquido apresentou efeito significativo nas concentrações de glicose e xilose. Os rendimentos de etanol obtidos pelo processo de sacarificação e fermentação simultâneas foram superiores aos obtidos quando a hidrólise e fermentação foram conduzidas em etapas separadas. Os maiores rendimentos de etanol foram obtidos com carga de sólidos de 200 g L-1, e 25 FPU g-1 na etapa de pré-hidrólise. / The growing energy demand brings the need for development of new renewable fuels, aiming to reduceemission of particles and pollutants into the environment as well as substitution of petroleum products. Nowadays, researches using lignocellulosic biomass have been developed with the objective of making the production process of second generation ethanol economically viable. Arundo donax L., is a perennial grass presenting high biomass production and ability of growing in different environments, which due to the cultivation characteristics, growth and productivity presents potential as raw material for production of second generation ethanol. The present work envisages to establish the best pre-treatment hydrolysis and fermentation conditions for the biomass of Arundo donax L. aiming to ethanol production. Three pretreatments were tested: acid pretreatment, acid pretreatment followed by alkaline pretreatment and alkaline pretreatment. Variables of each pretreatment were evaluated using central rotational composite design through response surface methodology.After optimization of the pretreatment conditions, the influence of enzymatic loading and solid-to-liquid ratio variables in the glucose and xylose yields by the enzymatic hydrolysis were evaluated. Finally, the fermentation conditions of the hydrolysates obtained in the enzymatic hydrolysis and simultaneous fermentation and hydrolysis of the pretreated biomass were evaluated The amounts of glucose and xylose released by enzymatic hydrolysis of the Arundo biomass obtained from acid pretreatment ranged from 6.2 to 19.1 g/L and 1.8 to 3.1 g/L, respectively. The addition of an alkaline pretreatment led to a higher yield from the enzymatic hydrolysis with the average glucose concentration 3.5 times that obtained after biomass hydrolysis with an acid pretreatment exclusively. The use of an alkaline pretreatment alone resulted in glucose and xylose concentrations similar to those obtained in the two-step pretreatment: acid pretreatment followed by alkaline pretreatment. There was no significant difference in 5-hydroxymethylfurfural, furfural or acetic acid concentration among the pretreatments. In the enzymatic hydrolysis, only a solid-to- liquid ratio showed a significant effect on glucose and xylose concentrations. The ethanol yields obtained by the simultaneous hydrolysis and fermentation process are higher than those obtained when the hydrolysis and fermentation were conducted in separate steps. The highest ethanol yields were obtained with solids loading of 200 g L-1, and 25 FPU g-1 in the prehydrolysis step.

Submitted by Tania Ivani Rokohl (tania.rokohl@uffs.edu.br) on 2018-03-14T12:41:29Z No. of bitstreams: 1 VENTURIN.pdf: 611920 bytes, checksum: daa49ea9b4d92221b936f559186c3cc8 (MD5) / Approved for entry into archive by Diego dos Santos Borba (dborba@uffs.edu.br) on 2018-03-14T13:59:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 VENTURIN.pdf: 611920 bytes, checksum: daa49ea9b4d92221b936f559186c3cc8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-14T13:59:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VENTURIN.pdf: 611920 bytes, checksum: daa49ea9b4d92221b936f559186c3cc8 (MD5) Previous issue date: 2018-01-08 / A necessidade de fontes energéticas renováveis é evidente nos dias de hoje, visto que os combustíveis derivados do petróleo são fontes esgotáveis. A biomassa lignocelulósica é uma fonte promissora de energia, pois possui alto teor de celulose, a qual pode ser convertida a biogás. Atualmente, a produção de biogás está associada ao tratamento de um dos grandes problemas da suinocultura no Brasil, o gerenciamento da elevada concentração de efluente gerado pelos sistemas de produção de animais confinados. Neste trabalho, primeiramente avaliou-se diferentes tipos de pré-tratamentos sobre uma matéria prima lignocelulósica, o caule de milho (Zea mays), utilizando metodologia de planejamento de experimentos e posteriormente investigou-se o potencial de produção de biogás através da co-digestão com dejeto suíno. O pré-tratamento com H2SO4 teve uma remoção significativa da fração de hemicelulose usando baixas concentrações de ácido (0,75% v.v-1). Porém, por também aumentar a fração de lignina na biomassa, esta técnica não é adequada para posterior produção de biogás, pois acaba inibindo o processo de co-digestão. Já o pré-tratamento com H2O2 alcalino (pH 11,5) conseguiu um aumento da fração de celulose de 73,4% e uma redução de 71,6% no teor de lignina. Utilizando 12% (v.v-1) de H2O2, 58 ºC de temperatura do agitador orbital, agitação de 130 rpm e concentração de sólidos de 3% (3 g de massa seca em 100 mL de solução) por 58 min. Este pré-tratamento é recomendado para produção de biogás, pois conseguiu-se aumentar o volume final de biogás em 22%, bem como reduzir em um terço o tempo de digestão, em comparação com a biomassa não tratada. Não houve diferença significativa entre a utilização do material contendo todos os tamanhos de partículas e o material com apenas o tamanho de partícula mais abundante (0,890 mm). O sistema de ultrassom com potência máxima de irradiação de 132 W, não é indicado para realização de pré-tratamentos, pois não promove alterações na composição estrutural do caule de milho. Ao final deste estudo obteve-se uma alternativa promissora para que os carboidratos presentes nesta biomassa estivessem mais acessíveis para a digestão anaeróbia e como consequência o aumento da produção de biogás. / The need for renewable energy sources is evident today since oil-derived fuels are depleting sources. Lignocellulosic biomass is a promising energy source because it has a high content of cellulose, which can be converted to biogas. Currently, biogas production is associated with the treatment of one of the greatest swine problems in Brazil, the management of the high effluent load generated by the confined animal production systems. In this work, different types of pre-treatments of a lignocellulosic raw material, the corn stalk (Zea mays), were investigated using experimental design methodology, as well as the potential of biogas production through co-digestion with swine waste. Pretreatment with H2SO4 showed a significant removal of the hemicellulose fraction using low acid concentrations (0.75%). However, because it also increased the lignin fraction in the biomass, this technique is not suitable for the subsequent production of biogas, since it ends up inhibiting the co-digestion process. On the other hand, pre-treatment with alkaline H2O2 (pH 11.5) achieved an increase in the cellulose fraction of 73.4% and a reduction of 71.6% in lignin content using 12% (v.v-1) of H2O2, 58 °C of orbital agitator temperature, 130.0 rpm stirring and 3.0% of solids content (3 g of dry mass at 100 mL of solution) for 58.0 min. This pretreatment is recommended for biogas production as it provided a 22% increase in the final volume of biogas and a one-third reduction in the digestion time in comparison to the untreated biomass. There was no significant difference between the use of the material containing all particle sizes and the material with only the most abundant particle size (0.890 mm). The ultrasound system with maximum irradiation power of 132 W is not indicated for lignocellulosic pre-treatments as it does not promote changes in the structural composition of the corn stalk. At the end of this study, a promising alternative was obtained in order to make the carbohydrates present in the corn stalk more accessible for the anaerobic digestion and, as a consequence, to increase the biogas production.