Made available in DSpace on 2015-03-26T13:23:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1441039 bytes, checksum: 1a4c158d5650dd52d4cba8016e068631 (MD5) Previous issue date: 2006-08-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study was carried out to evaluate the potential of the sugarcane bagasse ash (CBC) as partial replacement material for the Portland cement in mortar. A residue generated at the Jatiboca sugar mill located in Urucânia county-MG was used as CBC. The use of the sugarcane bagasse as an ash source for mineral addition into cement-based materials is subjected to two factors: the production and chemical constitution of the ash. The sugarcane bagasse ash (CBC) is predominantly composed by silicon dioxide, that can develop pozollan activity depending on the characteristics of both burning and grain size. In this case, the reactivity between silica and the hydration products may improve the physical and mechanical properties of the cement-based materials with incorporated residues. The work was divided into two phases: CBC characterization and the evaluation of its addition to mortar, by using mechanical and physical assays. According to the results, the sugarcane bagasse showed 10% CBC production. CBC presents 84% SiO2 and 5% carbon. The CBC silica is shown either in amorphous phase and crystalline phase of Crystobalite and Quartz. Concerning to grain size and surface area, the ash under study is composed by either particles at the size range from 1 to 14 μm and specific surface area of 24 m2/g. When considering the initial and final time of the mortar hardening, it was observed that the additions of 10%, 20% and 30% CBC caused a 10min delay in the interval between the times of mortar hardening. Relative to pozzolan activity indexes, the results corroborate the reactivity by CBC. It was also observed that the mortars with higher ash contents tend to be more porous, which justifies the highest values found for absorption. Regarding the specific mass, the partial substitution of the Portland cement up to 30% ashes in the mixture provoked no significant modification. The mortar compression assays with CBC contents between zero and 30%, that were accomplished at 7th and 28th days pointed out the possibility for replacement up to 20% cement by CBC with no damaged resistance. / Este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial da CBC como material de substituição parcial do cimento Portland em argamassa. A CBC empregada é um resíduo gerado na usina de açúcar Jatiboca, localizada no município de Urucânia-MG. A utilização do bagaço da cana de açúcar como fonte de cinza como adição mineral em materiais à base de cimento obedece a dois fatores: o rendimento de cinza e a sua constituição química. A cinza do bagaço da cana-de-açúcar (CBC) é composta predominantemente por dióxido de silício, o qual, dependendo das características de queima e da granulometria, pode desenvolver atividade pozolânica. Neste caso, a reatividade entre sílica e os produtos de hidratação podem acarretar em melhoria nas propriedades físicas e mecânicas doas materiais à base de cimento com incorporação de resíduos. O trabalho foi dividido em duas fases: caracterização da CBC e avaliação do seu emprego como adição em argamassa através de ensaios mecânicos e físicos. Os resultados mostraram que o bagaço apresenta um rendimento de CBC de 10%. A cinza de CBC apresenta 84% de SiO2 e 5% de carbono. A sílica na CBC apresenta-se tanto na fase amorfa quanto nas fases cristalinas de Cristobalita e Quartzo. Os resultados encontrados para a composição granulométrica e área de superfície demonstraram que a cinza em estudo é composta por partículas com tamanhos entre 1 e 14 μm e com uma área de superfície específica da ordem de 24 m2/g. Com relação ao estudo do tempo de pega inicial e final, foi observado que as adições de 10%, 20% e 30% de CBC acarretaram um retardo de 10 min no intervalo entre os tempos de pega. Os resultados encontrados para os índices de atividade pozolânica comprovam a reatividade da CBC. Observou-se que as argamassas com maiores teores de cinza tendem a ser mais porosas, o que justifica os maiores valores de absorção encontrados. Com relação à massa específica, a substituição parcial do cimento Portland por até 30% de cinzas na mistura não provocou qualquer modificação significativa. Os ensaios de compressão das argamassas com teores de CBC entre 0 e 30%, aos 7 e 28 dias, indicaram a possibilidade de substituição de até 20% do cimento pela CBC, sem prejuízo da resistência.

Submitted by Nestor Proenza Perez null (nestor@feg.unesp.br) on 2016-07-25T14:02:32Z No. of bitstreams: 1 TESIS VERSÃO FINAL NESTOR PROENZA.pdf: 3806431 bytes, checksum: e67652e66d5b48b5104953feec776a66 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-07-28T12:09:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 perez_np_dr_guara.pdf: 3806431 bytes, checksum: e67652e66d5b48b5104953feec776a66 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-28T12:09:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 perez_np_dr_guara.pdf: 3806431 bytes, checksum: e67652e66d5b48b5104953feec776a66 (MD5) Previous issue date: 2016-06-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho foi realizada a caracterização física, geométrica e fluidodinâmica do bagaço de cana-de-açúcar visando o projeto e dimensionamento de um gaseificador de leito fluidizado borbulhante para pequena e média capacidade térmica (até 25 MW térmicos). As principais propriedades físicas e químicas como massa específica real, aparente e a granel, assim como os teores de umidade, cinzas, material volátil e carbono fixo presentes neste material foram determinadas aplicando normas vigentes para este tipo de resíduo. Também foi realizada uma caracterização geométrica através de técnicas de análise de imagens, determinando-se a esfericidade e razão de aspecto para todas as faixas de diâmetro de partículas estudadas, obtendo-se um valor médio de 0,39 no caso da esfericidade para o bagaço em seu estado natural. Através do estudo fluidodinâmico verificou-se que partículas de bagaço de cana com diâmetros característicos entre 0,59 – 9,5 mm não são fluidizáveis, apresentando uma tendência a coesão e formação de canais preferenciais. Foi constatado que o emprego dos modelos existentes até agora para a previsão da velocidade mínima de fluidização (Vmf), tanto para partículas de bagaço, quanto para misturas delas com material inerte, não preveem de forma adequada este parâmetro. Indicando erros entre 85% e mais de 100% em cada um desses caso, pelo que foram deselvolvidos dois novos modelos específicos para partículas de bagaço de cana e para misturas delas com areia, os quais previram com melhor exatidão os valores da (Vmf), com um erro máximo de 6,3%, para partículas de bagaço, e de até 30% para 88% das 25 condições experimentais testadas no caso de misturas. Conclui-se também que, para garantir uma boa fluidização, a fração em massa máxima de bagaço na mistura deve ser entre 2 - 5%. Uma nova metodologia é proposta baseada nos novos modelos desenvolvidos para a determinação da (Vmf), tornando possível o projeto e dimensionamento de gaseificadores de leito fluidizado borbulhante, sendo determinado que reatores trabalhando com misturas de bagaço e areia são 30% maiores que reatores empregando somente partículas de bagaço de cana-de-açúcar com uma eficiência a frio de 58,5%. / In this work is carried out a physical, geometric and fluid-dynamics characterization of sugarcane bagasse, aiming to design and sizing a bubbling fluidized bed gasifier for small and medium power (up to 25 MW thermal). The main physical and chemical properties as real density, bulk density and apparent density, as well as, the content of moisture, ash, volatile matter and fixed carbon present in the bagasse, were determined by applying the standars norms suitable for this type of residue. It was also made a geometric characterization by image analysis techniques, being determined the sphericity and aspect ratio for all diameter ranger of studied particles, obtaining an average value of 0.39 in the case of sphericity for bagasse in it is natural form. Through the fluid dynamic study it was found that bagasse particles with typical diameters between 0,59 – 9,5 mm are not fluidizable, showing a tendency to cohesion and formation of preferential channels. It has been found that the use of the existing models to date for determination of the minimum fluidization velocity for bagasse particles and for mixtures of them with inert, do not predict the right way this parameter, introduced errors of up to 85% to over 100% in both cases, therefore were developed two new models specifically for sugarcane bagasse particles and mixtures of them with sand, with a maximum error of 6.3% in the first case, and 30% for the 88% of the 25 experimental conditions tested in the case of mixtures. Concluding that to ensure a good fluidization, the maximum mass fraction of bagasse in the mixture should be between 2 - 5%. A new methodology is proposed based on the new models developed, making possible the design and dimensioning of the bubbling fluidized bed gasifier, determining that reactors working with mixtures of sugarcane bagasse and sand are 30% higher than reactors employing solely sugarcane bagasse particles, with a cold gas efficiency of 58.5%.

Submitted by GIOVANNI BARRERA TORRES null (gbarrerat01@gmail.com) on 2017-08-04T04:24:40Z No. of bitstreams: 1 TESE VERSÃO FINAL Giovanni Barrera Torres.pdf: 6197644 bytes, checksum: d321626a0e947c39627bbfe43b7aaf87 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-08-04T19:37:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 torres_gb_dr_prud.pdf: 6197644 bytes, checksum: d321626a0e947c39627bbfe43b7aaf87 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-04T19:37:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 torres_gb_dr_prud.pdf: 6197644 bytes, checksum: d321626a0e947c39627bbfe43b7aaf87 (MD5) Previous issue date: 2017-06-21 / Asociación Universitaria Iberoamericana de Postgrado (AIUP) / A presente pesquisa foi projetada para promover o desenvolvimento de compósitos poliméricos a partir da mistura de polietileno de baixa densidade (PEBD) com borracha natural (BN) reforçada com a cinza, resíduo da queima do bagaço, a cinza da cana de açúcar (CBC). Uma das propostas desta pesquisa foi direcionar uma aplicação ao resíduo, que é um material abundante e descartado, gerado no processo usual das usinas. A borracha natural empregada foi obtida a partir do látex de seringueira de Hevea Brasiliensis, Clone RRIM 600 muito cultivado no Brasil. A fim de se estudar separadamente a interação entre a CBC junto a BN e os agentes de vulcanização. Foi estudada numa primeira etapa: a mistura de borracha natural com a cinza de bagaço da cana até desenvolver uma mistura chamada de master, com boas propriedades de tensão e deformação. Foram produzidos compósitos elastoméricos aplicando agente silano como sistema de acoplamento. Numa segunda etapa o master compatibilizado foi misturado ao PEBD sem o uso de agentes de vulcanização; a finalidade destes compósitos foi de estudar a interação dos constituintes visando obter um compósito com o mínimo de agentes químicos e funcional para a indústria. Numa última etapa foram desenvolvidas blendas e compósitos termoplásticos vulcanizáveis (TPV); nesta etapa foram aplicados os agentes de vulcanização empregados na primeira etapa da pesquisa. As amostras foram estudadas por meio das técnicas de análises estruturais (FT-IR); físico-mecânicas (tensão e deformação; dinâmicas e mecânicas, DMA); térmicas (DSC e TG); dureza (Shore A). Foram obtidos resultados sobressalientes em comparação com as amostras sem agentes de vulcanização nas amostras com 50 % de master e 50 % de PEBD na resposta de elongação e tensão; a dureza acima do Shore A 85 obtida, foi produto da porcentagem da fase de PEBD presente nas amostras; nas análises térmicas foi possível observar degradação acima dos 160 oC resultando uma boa característica para aplicações industriais. Com os resultados obtidos tornou-se possível direcionar tanto a CBC como os compósitos para aplicações tecnológicas a fim de serem utilizados na fabricação de cabos de ferramentas, amortecedores, produtos para o lar, entre outros. / The present research was aimed to promote the development of polymeric composites from the mixture of low density polyethylene (LDPE) with natural rubber reinforced with ash, residue of the burning of sugarcane bagasse (SCB). One of the proposals of this research was to direct an application to the residue, which is an abundant and discarded material, generated in the usual process of the plants. The natural rubber used was obtained from rubber latex clone of Hevea Brasiliensis, Clone RRIM 600 widely cultivated in Brazil. In order to study separately the interaction between SCB with NR and vulcanization agents. It was developed in the first stage: the mixing of natural rubber with the sugarcane bagasse ash to develop a mixture called master, with good tensile and deformation properties. Elastomeric composites were produced by applying silane as a coupling agent. In a second stage the compatibilized master was mixed to the LDPE without the use of vulcanization agents; the purpose of these composites was to study the interaction of the constituents in order to obtain a composite with the minimum of chemical and functional agents for the industry. In the latter stage vulcanizable thermoplastic blends and thermoplastic composites were developed; In this stage the vulcanization agents used in the first stage of the research were applied. The samples were studied using structural analysis techniques (FT-IR); Physical-mechanical (tension and deformation, dynamic and mechanical, DMA); (DSC and TG); Hardness (Shore A). Sparing results were obtained in comparison with the samples without vulcanization agents in samples with 50 % of master and 50 % of LDPE in the strain and stress response; the hardness above Shore A 85, obtained was the product of the percentage of the LDPE phase present in the samples; In the thermal analyzes it was possible to observe degradation above 160 oC resulting in a good characteristic for industrial applications. With the results obtained, it became possible to target both SCB and composites for technological applications in order to be used in the manufacture of tool cables, shock absorbers, household products, among others. / AIUP: A0 185864

Orientador: Sérgio Augusto Mello da Silva / Resumo: No Brasil intensificam-se os estudos visando o aproveitamento dos subprodutos industriais com a justificativa de que propiciarão proteção ao meio ambiente, pois seu aproveitamento poderá agregar valor a novos produtos com interesse comercial e poderão minimizar a exploração e o uso de recursos naturais. Neste trabalho se propõe avaliar a influência da composição granulométrica no desempenho de painéis de partículas de madeira de média densidade de acordo com a ABNT NBR14810 - 1 e 2:2013, pois, em estudos realizados para produção e avaliação de painéis de partículas de madeira de marcenarias industriais e de indústrias moveleiras com emprego de adesivo poliuretano derivado de óleo de mamona (PU-Mamona) foi identificado que, para melhorar as propriedades dos painéis, seria necessário melhorar a composição granulométrica do resíduo utilizado. Neste sentido, este trabalho, propôs cinco tratamentos com misturas diferentes de partículas de madeira e adição de partículas de bagaço de cana-de-açúcar. Em seguida foram confeccionados painéis de partículas com as misturas propostas nos tratamentos e realizadas avaliações para a verificação das propriedades físicas e mecânicas dos painéis. Os resultados obtidos evidenciaram significativa melhoria nas propriedades físicas e mecânicas dos painéis, sendo possível indicar o aproveitamento dos resíduos estudados para a produção de painéis de madeira de média densidade do tipo P2 segundo a NBR 14810 - 1 e 2:2013. / Mestre

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / In this work, methylcellulose (MC) was produced from sugarcane bagasse cellulose by heterogeneous route in alkaline medium, according to two methodologies: i) reaction with DMS, successive exchange of reagents and a step of mercerization and ii) reaction with iodomethane in two steps of mercerization. The synthesized methylcelluloses and a commercial methylcellulose sample, used as standard, have been evaluated as admixtures for adhesive mortars in civil construction by 2 methods, being added as a suspension in water (method 1) and in the powder form, dispersed in the mortar during its preparation (method 2). One of the main points of innovation of this study was to apply the polymers as a powder during mortar preparation, so that it approaches the commercial adhesive mortars, which consist of mixtures pre-dosed powder. In this study, methylcellulose produced using DMS (MCD), iodomethane (MCI) and commercial methylcellulose (MCC) were characterized according to their degree of substitution (DS) by chemical route, by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-Ray Diffraction (XRD), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA) and viscosity measurements. The modifications observed in the FTIR spectra showed the efficiency of methylation processes using DMS and iodomethane. The samples showed differences in water solubility, MCI was more soluble, and related to the crystallinity, the MCD presented more crystalline pattern and MCI more amorphous. The MCD was more thermally stable. The adhesion of mortars prepared by method 1 was close to the values obtained for reference mortar, particularly only to the MCD sample that increased by about 28% compared to reference. For the mortars produced by method 2, the direct addition of polymers effectively changed the properties of mortars, especially in relation to the adhesion, that increased by approximately 23% to mortar containing MCI, about 70% for MCD and 20% for MCC. It is observed that MCD samples perform best in all tests, this may be related to the higher DS for this sample, which favors the gel formation and the water retention, making the mortar more viscous and \"sticky\", altering the interactions between mortar and substrate and increasing the adhesion. / Neste trabalho, a metilcelulose (MC) foi produzida a partir da celulose extraída do bagaço de cana-de-açúcar pela rota heterogênea em meio alcalino. Foram empregadas duas metodologias de síntese: i) reação com sulfato de dimetila (DMS), troca sucessiva de reagentes e uma etapa de mercerização e ii) reação com iodometano e duas etapas de mercerização. As amostras de MC produzidas e uma amostra de MC comercial, utilizada como padrão, foram avaliadas como aditivos para argamassas colantes na construção civil por 2 métodos, sendo adicionadas às argamassas como uma suspensão em água (método 1) e na forma de pó, disperso diretamente na argamassa durante sua preparação (método 2). Um dos principais pontos de inovação deste trabalho foi a aplicação dos polímeros na forma de pó durante a preparação das argamassas, forma essa que se aproxima das argamassas colantes comerciais que consistem em misturas pré-dosadas em pó. Neste estudo, as amostras de metilcelulose produzidas usando DMS (MCD), iodometano (MCI) e a amostra de metilcelulose comercial (MCC) foram caracterizadas quanto ao seu Grau de Substituição (GS) por via química, pelas técnicas de Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Difratometria de Raios-X (DRX), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Análise Termogravimétrica (TGA), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e por medidas de viscosidade. As modificações observadas nos espectros de FTIR mostraram a eficiência dos processos de metilação usando DMS e iodometano. As amostras apresentaram diferenças quanto à solubilidade em água, sendo a amostra MCI mais solúvel, e quanto à cristalinidade, a MCD apresentou um padrão mais cristalino e a MCI mais amorfo. A amostra MCD apresentou a maior estabilidade térmica. A adesão das argamassas preparadas pelo método 1, foi próxima dos valores da argamassa de referência, com destaque apenas para a MCD que apresentou aumento de cerca de 28%. Para as argamassas produzidas pelo método 2, a adição direta dos polímeros modificou efetivamente as propriedades das argamassas, principalmente em relação à aderência, que aumentou cerca de 23% para a argamassa com MCI, 70% para MCD e 20% para MCC. A amostra MCD apresentou o melhor desempenho em todos os ensaios, fato que pode estar relacionado ao seu maior GS, que favorece a formação de gel e a retenção de água pela argamassa, tornando-a mais viscosa e pegajosa , alterando as interações da argamassa com o substrato e consequentemente, aumentando a aderência. / Doutor em Química

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the present dissertation, the synthesis and characterization of cellulose acetate membranes as well as cellulose acetate and polystyrene blends, were studied. Recycled materials were used to produce the blends. Cellulose acetate (CA) was produced from sugarcane bagasse, and waste plastic cups were used as polystyrene (PS) source. Blends, produced with different CA/PS ratios, were characterized regarding the miscibility of their components. The techniques utilized for membrane characterization were Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM) and measurements of water diffusion through the membranes. The results confirmed the existence of miscibility microregions in the blends and indicated a region of transition when 30% PS was used, indicating a limit for a possible phase inversion between the matrix and the disperse phase. The membranes were also characterized regarding their properties of water flux, PEG rejection (utilizing an aqueous solution 1% w/v of polyethylene glycol, PEG, 45 kDa and 80 kDa) and ion diffusion by dialysis. The experiment of ion diffusion by dialysis showed that the coefficients of ion diffusion of both the pure CA and the CA/PS blends were comparable to previously reported values for commercial cellulose triacetate membrane. These results showed that the membrane produced from recycled materials, sugarcane bagasse and polystyrene cups, behaves likewise the commercial material. Regarding permeation driven by difference of pressure, 12% w/w membrane showed the best performance and rejected 27% PEG 80 kDa. These preliminary results showed that this membrane should be better evaluated in the range of application comprehending ultrafiltration or microfiltration processes. / Nesta dissertação estudou-se a síntese e caracterização de membranas de acetato de celulose e blendas de acetato de celulose com poliestireno. Foram utilizados materiais reciclados, sendo o acetato de celulose (AC) obtido pela reciclagem do bagaço de cana-de-açúcar, e o poliestireno (PS) de copos plásticos descartados. As blendas, produzidas com diferentes proporções de AC/PS, foram caracterizadas quanto a miscibilidade dos seus componentes. As técnicas utilizadas foram a Espectrometria de Infravermelho com Transformada de Fourrier (FTIR), Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC), Análise Termogravimétrica (TGA), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e medidas de difusão de água através das membranas. Os resultados confirmaram a existência de microrregiões de miscibilidade nas blendas, e também evidenciaram uma região de transição na proporção de 30% de PS, indicando um limite para uma possível inversão de fases entre a matriz e a fase dispersa. As membranas também foram caracterizadas por fluxo de água, rejeição ao PEG (de diferentes massas molares) e difusão de íons por diálise, visando apontá-las para possíveis processos de separação. Os experimentos de difusão de íons por diálise mostraram que o coeficiente de difusão de íons, tanto das membranas de AC puro quanto das blendas AC/PS, foram comparáveis ao valor encontrado na literatura para uma membrana de triacetato de celulose comercial. Estes resultados demonstram que as membranas produzidas a partir de materiais reciclados, bagaço de cana-deaçúcar e copos de poliestireno, apresentaram performance comparável àquela produzida de um material comercial. Com relação ao experimento por diferença de pressão, a membrana de AC 12% mostrou a melhor performance e rejeitou 27 % do PEG 80 kDa. Estes resultados preliminares mostram que esta membrana pode ser indicada para uma melhor avaliação em uma faixa de aplicação que compreende os processos de ultrafiltração e microfiltração. / Mestre em Química

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a study of the use of sugarcane bagasse as an alternative source of cellulose, for obtaining cellulose triacetate (CTA) and consequently production of membranes for use in controlled release system (CRS) of the drugs naproxen (water insoluble) and doxycycline (water soluble). The sugarcane bagasse was delignified from three successive reflux of a mixture 80/20 (v/v) nitric acid concentrated and ethanol, subsequently treated in NaOH solution. From the analysis of Klason Lignin, noted that in delignified bagasse (DB) there was a reduction in lignin content of 98% compared with gross bagasse. CTA produced presented degree of substitution (DS) 2.80 ± 0.09, what classifies as cellulose triacetate (CTA). The formulations used, CTA/dichloromethane/drug and CTA/dichloromethane/water/drug led to the production of symmetric and asymmetric I membranes, respectively. The formulation with the system solvent dioxane/acetone resulted in asymmetric II membranes with pores in thickness and dense surface, morphologies observed from the analysis of scanning electron microscopy (SEM). The results of the thermal analysis showed that there are interactions between drugs and the CTA. The polymeric matrices showed Swelling index (Si) approximately 12%, a result that will influence on the release kinetics of drugs. The content of naproxen released was 8, 50 and 25% from symmetric, asymmetric I and asymmetric II membranes, respectively. Doxycycline presented release content 14% in experiments with symmetric membranes and 80% with asymmetric I membranes. The study of CRS of drugs showed that membrane morphology has great influence on drugs desorption and the release occurs predominantly by diffusion. / Esse trabalho apresenta um estudo da utilização de bagaço de cana de açúcar como fonte alternativa de celulose, para a obtenção de triacetato de celulose (TAC) e consequentemente produção de membranas para o uso em sistema de liberação controlada (SLC) dos fármacos naproxeno (lipossolúvel) e doxiciclina (hidrossolúvel). O bagaço de cana de açúcar foi deslignificado a partir de três refluxos sucessivos de uma mistura 20/80 (v/v) de ácido nítrico concentrado e etanol hidratado, e posteriormente tratado em solução NaOH. A partir da análise de Lignina Klason, observou se que no bagaço deslignificado (BD) houve uma redução no teor de lignina de 98 % em relação ao bagaço bruto. O TAC produzido apresentou grau de substituição 2,80 ± 0,09, classificando-o como triacetato de celulose (TAC). As formulações utilizadas, TAC/diclorometano/ fármaco e TAC/diclorometano/água/ fármaco levaram à produção de membranas simétricas e assimétricas I, respectivamente. A formulação com o sistema solvente dioxano/acetona resultou em membranas assimétricas II com poros na espessura e superfície mais densa, morfologias observadas a partir das análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados da análise térmica mostraram que há interações entre os fármacos e o TAC. As matrizes poliméricas apresentaram Índice de Intumescimento (Ii) de aproximadamente 12 %, resultado que influenciou na cinética de liberação das drogas. O teor do naproxeno liberado foi 8, 50 e 25 % a partir das membranas simétricas, assimétricas I e assimétricas II, respectivamente. A doxiciclina apresentou teor de liberação de 14 % nos experimentos com as membranas simétricas e 80 % com as assimétricas I. O estudo do SLC das drogas mostrou que a morfologia das membranas exerce grande influência na dessorção dos fármacos e a liberação ocorre predominantemente por difusão. / Mestre em Química

Este trabalho teve como objetivo geral estudar a viabilidade técnica de utilizar bagaço de cana como meio reativo de barreiras reativas permeáveis (BRP) para remoção de sulfato e metais de águas subterrâneas contaminadas. O estudo baseou-se em investigação experimental, por meio de ensaios laboratoriais de coluna, e em modelagem matemática, para a qual utilizaram-se também alguns dados obtidos em um estudo de caso de uma unidade industrial contaminada com sulfato e metais. Neste local contaminado, as características hidrogeológicas e topográficas propiciam a utilização de uma barreira reativa permeável como técnica de remediação. Barreiras reativas permeáveis são uma alternativa para remediação de águas subterrâneas que vem progredindo rapidamente na última década, a partir de ensaios de bancada e coluna em laboratório para implementação em escala real em campo. Três colunas bióticas foram montadas utilizando bagaço de cana como meio reativo e um material de base poroso constituído de areia e cascalho para fornecer adequada condutividade hidráulica, com a proporção de 1:28 em massa seca. Também foi adicionado ao meio reativo um inóculo bacteriano composto por esterco bovino dissolvido. Uma quarta coluna, sem inóculo e contendo um agente biocida, compôs o experimento branco (abiótico). Uma solução sintética foi introduzida nas colunas simulando condições da água subterrânea do estudo de caso, com velocidade de Darcy em torno de 2,0x10-7 m/s composta por sulfato e metais (zinco e níquel) com concentrações de 6.000 mg/L e 15 mg/L, respectivamente. Os resultados das análises da fase líquida das colunas bióticas apresentaram: (i) média da taxa de remoção de sulfato durante todo o tempo do experimento de 49 mg/L/dia; (ii) as concentrações de Zn e Ni diminuíram de 15 mg/L para valores não detectáveis pela técnica analítica utilizada (< 0,01 mg/L); (iii) aumento do pH de 5.5-5.8 para valores entre 6,8-8,0; (iv) redução do valor do potencial de óxido redução (Eh) para valores de até -200mV. Não foram observadas reduções das concentrações de metais e sulfato na fase líquida da coluna abiótica e os valores de pH e Eh permaneceram dentro das faixas iniciais. Análises nas fases sólidas das colunas bióticas por MEV e EDS após o término do experimento identificaram a presença de Ni, Zn, S e Mn, indicando a precipitação desses metais em forma de sulfetos. Estes elementos não foram detectados na fase sólida da coluna abiótica. Assim, pôde-se inferir que toda a remoção de sulfato verificada nas colunas bióticas pode ser atribuída a redução bacteriana de sulfato. A partir das condições experimentais dos ensaios, foi realizada a modelagem e o dimensionamento da BRP. Para a estimativa da cinética de redução de sulfato, aplicou-se a solução analítica de Van Genuchten para transporte de contaminantes com degradação, obtendo-se uma taxa de decaimento de primeira ordem de 0,01 dia-1. A determinação da espessura e tempo de residência da barreira foi realizada considerando que a concentração de sulfato na saída da barreira fosse menor ou igual a 250 mg/L. O resultado do dimensionamento de uma BRP preenchida com bagaço de cana e areia nas proporções de 1:28 em massa seca resultaria em uma BRP de 7,1 m de espessura, com tempo de residência de 950 dias, no local de estudo de caso. Caso fosse utilizado o dobro da proporção de bagaço de cana e areia em massa seca (1:14), a implantação da BRP apresentar-se-ia viável, com espessura aproximada de 4 m. Através destes resultados, pôde ser comprovada a hipótese de que bagaço de cana como substrato e esterco bovino como inóculo compõem um meio reativo viável para a redução de sulfato e precipitação de metais em uma BRP. / This research had as general objective to study the technical feasibility of use sugarcane bagasse as reactive medium of permeable reactive barriers (PRB) for removal of sulfate and metals from contaminated groundwater. The study was based on experimental investigation, through laboratory column tests and by mathematical modeling, for which data of a case study of an industrial unit contaminated with sulfate and metals was used. At this contaminated unit, the hydrogeological and topographical features propitiate the utilization of a permeable reactive barrier as remediation technique. Reactive permeable barriers are an alternative to groundwater remediation that comes progressing quickly in the last decade, from bench and column tests in the laboratory to full-scale implementation in the field. Three biotic columns were assembled using bagasse as a reactive medium and a porous base material consisting of sand and gravel to provide adequate hydraulic conductivity, with the proportion of 1:28 by dry mass. It was also added to the reactive medium a bacterial inoculum consisting of dissolved cow manure. A fourth column, without inoculum, and containing a biocidal agent composed the blank experiment (abiotic). A synthetic solution was introduced in columns simulating groundwater conditions of the case study, with Darcy velocity around 2, 0x10-7 m/s, composed by sulfate and metals (zinc and nickel) with concentrations of 6,000 mg/L and 15 mg/L, respectively. The results of the analyses of the liquid phase of the biotic columns showed: (i) the average of sulfate removal rate during all the time of the experiment of 49 mg/L/day; (ii) the concentrations of Zn and Ni decreased from 15 mg/L to non-detectable values by the used analytical technique (0.01 mg/L); (iii) increase in the pH of 5.5-5.8 for values between 6.8-8.0; (iv) reduction in the value of the oxidation-reduction potential (Eh) for values up to -200mV. The reductions were not observed in concentrations of metals and sulfate in liquid phase of abiotic column and the values of pH and Eh remained within the initial tracks. Analyses on solid phases of biotic columns by SEM and EDS after experiment finalization have identified the presence of Ni, Zn, S and Mn, indicating the precipitation of these metals in the form of sulfides. These elements were not detected in the solid phase of the abiotic column. So, it might be inferred that any reduction in sulfate removal biotic columns can be attributed to bacterial sulfate reduction. Base on the experimental conditions of the tests, it was conducted the modeling and PRB dimensioning. For the sulfate reduction kinetics estimation, the analytical solution of Van Genuchten was applied for contamination degradation and transport, obtaining a first-order decay rate of 0.01 day-1. The determination of the thickness and residence time of the barrier was performed considering the concentration of sulfate in the output of the barrier being less than or equal to 250 mg/L. The result of the dimensioning of the PRB filled with bagasse and sand in 1:28 dry mass ratios would result in a PRB of 7.1 m thick, with 950 days residence time on the site of case study. If the proportion of bagasse and sand were 1:14 by dry mass (twice), the deployment of the PRB would be feasible, with approximate thickness of 4 m. Through these results, it might be concluded that the hypothesis that sugarcane bagasse as a substrate and cow manure as inoculum make up a reactive medium viable for the reduction of sulfate and precipitation of metals in a PRB.

Ameaças na sustentabilidade do desenvolvimento mundial em consideração ao aquecimento global, a dependência energética e a demanda exponencial pela produção de alimentos têm levado ao crescente interesse por fontes alternativas renováveis de energia como a biomassa vegetal. Neste cenário, a viabilização do etanol sem competição por terra cultivável a partir do bagaço de cana-de-açúcar (BC) pela rota enzimática é peça chave para a produção integrada e sustentável dos biocombustíveis visando otimização de recursos, redução de resíduos e minimização de impactos ambientais negativos. Entretanto, a sua comercialização precisa ser ainda consolidada através da economicidade nos insumos de hidrólise (enzimas celulases) e de uma maior eficiência na etapa de pré-tratamento da lignocelulose. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo contribuir na redução dos custos de produção celulases utilizando um resíduo característico da indústria brasileira, o BC, para produção de celulases específicas através da tecnologia de fermentação em estado sólido com o microorganismo Aspergillus niger. A proposta desenvolvida consiste em bioprocesso com pré-tratamento hidrotérmico do BC condizente a seu uso como substrato fermentativo, complementação deste substrato com 35% de farelo de soja e meio de suplementação com acréscimo de protéicas, umidade de fermentação de 80% e uso de circulação forçada em bioreator de coluna instrumentado visando o balanço hídrico e térmico do processo. As celulases específicas assim produzidas exibiram atividades de FPase: 0,045; CMCase: 1,10; xilanase: 9,17 e \'beta\'-glicosidase:0,33 UI/mL, e sua ação sinérgica sobre o BC explodido resultou na conversão em açúcares redutores de 15% após 22 horas de hidrólise. A direta aplicabilidade e especificidade do coquetel enzimático produzido mostram a proposta do bioprocesso como uma tecnologia de elevado potencial de integração no modelo de produção de etanol celulósico, anexo a uma usina convencional. Esta alternativa de desenvolvimento a maior escala indica uma oportunidade nacional para o crescimento sustentável na produção de bioetanol e a expansão das vantagens associadas com o uso de biocombustíveis no âmbito mundial. / Threats to sustainability of world development in regards to global warming, energy dependence and the exponential demand for food production have led to growing interest in alternative renewable sources of energy such as biomass. In this context, the viability of ethanol from sugar cane bagasse cane (SCB) by enzymatic pathway, without competition for farmland, is the key for sustainable and integrated biofuels production aiming to optimize resources, waste reduction and negative environmental impacts minimization. However, its commercialization needs to be further consolidated through the economy of hydrolysis enzymes (cellulases) and efficiency improvements in lignocellulosic pre-treatment. Thus, this study aimed to contribute for the reduction of costs in cellulases production using a traditional brazilian industrial waste, the SCB, in order to obtain specific cellulases with the microorganism Aspergillus niger by solid state fermentation. The proposal of bioprocess developed consists of SCB hydrothermal pre-treatment towards to its use as fermentation substrate, complementation of this substrate with 35% of soybean bran and supplementation medium with protein sources addition, moisture fermentation of 80% and use of a column bioreactor instrumented with forced aeration aiming suitable control of water and thermal balance of the process. Thus, specific cellulases produced exhibited activities of FPase = 0.045; CMCase = 1.10; xylanase = 9.17 and -glucosidase = 0.33 IU/mL, and their synergy action over exploded SCB resulted in 15% of reducing sugar conversion after 22 hours of hydrolysis. The direct applicability and specificity of the enzymatic cocktail produced shows the proposed bioprocess as a high potential technology for integration into the production model of cellulosic ethanol, joint to a conventional power plant. This development alternative to larger scale indicates a national opportunity for sustainable growth in bioethanol production and associated benefits expansion with the worldwide use of biofuels.

O xilitol vem se destacando nas áreas alimentícia, odontológica, farmacêutica e médica, além de apresentar significativo potencial de aplicação em outros segmentos industriais (têxteis e químicos). Os benefícios do xilitol abriram as portas para novas áreas de venda além de crescimento no setor de póliols e adoçantes no mercado mundial. O presente trabalho teve como objetivo contribuir para o desenvolvimento de uma tecnologia tecnicamente e economicamente viável para a obtenção de xilitol a partir do hidrolisado hemicelulósico do bagaço de cana-de-açúcar, utilizando biorreator de leito fluidizado com células da levedura Candida guilliermondii FTI 20037 imobilizadas em suporte natural de alginato de cálcio. Para avaliar a viabilidade técnica deste processo biotecnológico, foram realizados fermentações em bateladas simples conforme um planejamento fatorial 23 com três pontos centrais. Em seguida, foi avaliada a influência das variáveis, fluxo de fluidização, fator de concentração do hidrolisado e vazão do ar no fator de rendimento (Yp/s) e na produtividade volumétrica (Qp). Segundo os resultados obtidos, observou-se que apenas o aumento no fluxo de fluidização exerceu uma influência positiva no fator de rendimento e na produtividade do processo. Tal fato é devido a uma melhor transferência de oxigênio do meio para o interior do suporte de imobilização, resultando em maior consumo de xilose e produção de xilitol. O processo biotecnológico utilizado neste trabalho resultou em, uma concentração final de xilitol de 34 g/L a partir de uma concentração inicial de xilose de 49 g/L, um fator de rendimento (Yp/s) de 0,7 g/g (equivalente a 76 % de eficiência de bioconversão) e uma produtividade volumétrica (Qp) de 0,44 g/L.h, após 72h de fermentação. Foram realizados também fermentações em bateladas repetidas com reciclo das células imobilizado, nas condições de fermentação otimizadas e indicadas pela análise estatística realizada. Verificou-se que, o fator de rendimento (Yp/s) e a produtividade volumétrica (Qp) do processo apresentaram pequenas variações ao longo das 6 bateladas repetidas (B1-B6), com uma produção final média de 31,5 g/L de xilitol. Entretanto, a partir da batelada B7 observou-se, uma diminuição de 44 % na concentração final do xilitol produzido (17 g/L) e de 28% no número final de células viáveis imobilizadas (3,4 x1010 mL/cel.) em comparação com as bateladas B1-B6 (valor médio de 4,7x1010 mL/cel.), após 72 h de fermentação. Esta redução no crescimento das células imobilizadas pode ser explicada pela possível difusão e acúmulo de materiais insolúvel proveniente do hidrolisado, ao longo das 7 bateladas remetidas, para o interior do suporte de imobilização propiciando assim limitações na transferência de xilose no meio de fermentação para o interior das células encapsuladas. Com o objetivo de avaliar o custo de produção de xilitol, foi realizado um estudo técnico-econômico para a produção de xarope de xilitol de 80% de pureza, utilizando hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana em uma planta piloto com capacidade de processar 1 tonelada de bagaço. Segundo os resultados obtidos deste estudo, observou-se que este processo biotecnológico para a produção de xilitol mostrou-se economicamente viável com um payback de 24 meses e uma TIR (Taxa interna de retorno) de 51,7%, sendo o preço estimado para a venda do xarope de xilitol no mercado de R$ 211,60. Visando reduzir o custo de venda deste xarope e aumentar a competitividade do xilitol em relação a outros póliols encontrados no mercado, foram sugeridas modificações em algumas etapas do processo realizado neste trabalho (aumento na eficiência da hidrólise para 80% e a utilização de resinas de troca iônica no tratamento do hidrolisado hemicelulósico). O processo modificado resultou em uma redução no preço de venda do xarope de xilitol, sendo este valor estimado a R$ 113,10, correspondendo a apenas 28 % do preço de venda do xilitol cristalizado no mercado interno (R$ 402,50). O processo biotecnológico para a produção de xilitol mostrou-se economicamente promissor para uma futura implantação em nível industrial. / Xylitol is being distinguished for its application in the industries of food, odontology and pharmacy; furthermore, it presents a potential use in other industrial segments (textiles and chemicals). The different benefits of xylitol will open doors for new selling areas which will lead to its growth in the international market of polyols and alternative sweeteners. The present work had as an objective the contribution in the development of a technically and economically viable technology for the production of xylitol starting from the hemicellulosic hydrolysate of sugarcane bagasse, using a fluidized bed bioreactor with yeast cells of Candida guilliermondii FTI 20037 immobilized in a natural support of calcium alginate. To evaluate the technical viability of this biotechnological process, they were realized simple batch fermentations according to a factorial design 23 with three central points. Furthermore, it was evaluated the influence of the variables, fluidization flux, hydrolysate concentration factor and air flux in the process yield (Yp/s) and volumetric productivity (Qp). According to the obtained results it was observed that, only an increase in the fluidizations flux exercised a positive influence in process yield and volumetric productivity. This fact is due to a better oxygen transfer to the inside of the immobilization support, resulting in a higher xylose consumption and xylitol production. The biotechnological process used in this work resulted in, a final concentration of xylitol of 34 g/L starting from an initial concentration of xylose of 49 g/L, a yield (Yp/s) of 0.7 g/g (corresponding to 76 % of bioconversion efficiency) and a volumetric productivity (Qp) of 0.44 g/L.h, after 72h of fermentation. Also they were realized repeated batch fermentations with the recycle of the immobilized cells, using the optimized fermentation conditions as indicated by the statistical analysis previously done. It was verified that, the yield (Yp/s) and the volumetric productivity (Qp) of the process have presented small variations throughout the 6 repeated batch fermentations (B1-B6), with an average final production of 31,5 g/L of xylitol. On the other hand, at the end of the batch fermentation B7 it was observed a decrease of 44% in the final concentration of the produced xylitol (17 g/L) and 28% in the final number of viable immobilized cells (3.4 x1010 mL/cells) in comparison with the batch fermentations B1-B6 (average value of 4.7x1010 mL/cells), after 72h of fermentation. This reduction in the growth rate of the immobilized cells can be explained by the possible diffusion and accumulation of insoluble substances originating from the hemicellulosic hydrolysate, during the 7 repeated batch fermentations, into the interior of the immobilization support resulting in limitations in xylose transference from the fermentation medium into the encapsulated cells. With the objective to evaluate the production cost of xylitol, it was realized a technicaleconomical study for the production of a xylitol syrup with 80% of purity, using hemicellulosic hydrolysate from sugarcane bagasse in a pilot plant with the capacity to process 1 tons of bagasse. According to the results obtained in this study, it was observed that the biotechnological process for xylitol production has shown to be economically viable with a payback period of 24 months and a TIR of 51. 7%, considering that the selling price of xylitol syrup (80% of purity) was estimated to be R$ 211.60 in the internal market. Aiming to reduce the selling cost of xylitol syrup and increase its competitiveness in relation to other polyols found in the market, they were suggested modifications in some stages of the process used in this work (increase in the hydrolysis efficiency to 80% and the utilization of ionic exchange resins in the treatment of the hemicellulosic hydrolysate). The modified process resulted in a reduction in the selling price of xylitol syrup, being this value estimated in R$ 113.10 corresponding to only 28% of the selling price of crystallized xylitol in the internal market (R$ 402.50). The biotechnological production of xylitol has shown to be economically promising for future implantation at industrial level.