Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-08-26T12:43:27Z No. of bitstreams: 1 Janaina Teixeira da Silva.pdf: 438623 bytes, checksum: 514069070882dfcad2b59f12ecbc37c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-26T12:43:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Janaina Teixeira da Silva.pdf: 438623 bytes, checksum: 514069070882dfcad2b59f12ecbc37c4 (MD5) Previous issue date: 2007-08-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Bambusa vulgaris is cultivated in Pernambuco, Paraíba and Maranhão states, aiming at to the production of cellulose with longer staple fibres for manufacture of high quality paper for packings. The improvement program of this and the too much species of bamboo in the region depends on the study of the cytogenetic variability to inform of its potentials for genetic manipulation. The present paper characterized cytogenetically six species, with two varieties of bamboo with economic potential for the Northeast of Brazil using conventional technique,banding with fluorochromes (CMA3 and DAPI) and Nitrate of Silver (AgNO3). The results had not shown differences in the chromosomic number of the species Dendrocalamus giganteus (2n=64), D. strictus (2n=64), D. asper (2n=64) and Bambusa tuldoides (2n=64), as well as B. textilis (2n=72) and B. vulgaris var. vittata (2n=72), however the last specie had distinct number of its another variety B. vulgaris var. vulgaris (2n=54). The basic numbers ranges from x=8 to x=12 and the level ploidy varied from hexaploid to octaploid. In general, the species had presented high chromosomic number and had not presented karyotype symmetrical. The structure of the interphase nucleus had been semireticulated with presence of some chromocenteres. The morphology of the chromosomes for all the analyzed species consist of metacentric and submetacentric. The double coloration with fluorochromes CMA3 and DAPI evidenced blocks CMA3+/DAPI- in the terminal region in chromosomes of all the analyzed species. In this coloration, in metaphase, had revealed secondary constrictions and had evidenced satellites in B. tuldoides, B. textilis, D. asper and D. giganteus. The others species had evidenced NOR`s (Nucleolar Organization Regions). The coloration with AgNO3 showed the occurrence of only one great nucleolar that occupies almost all part of the interphase nucleus in all the species. / Bambusa vulgaris é amplamente cultivada nos estados de Pernambuco, Paraíba e Maranhão, visando à produção de celulose com fibras mais longas para fabricação de papel de alta qualidade para embalagens. O programa de melhoramento das espécies de bambu na região depende do estudo da variabilidade citogenética para disponibilizar informações de seus potenciais para manipulação genética. O presente trabalho teve por objetivo caracterizar citogeneticamente, através de técnica convencional, bandeamento com fluorocromos (CMA3 e DAPI) e com Nitrato de Prata (AgNO3), seis espécies de bambu, sendo duas variedades com potencial econômico para o Nordeste. Os resultados obtidos mostraram semelhança no número cromossômico de Dendrocalamus giganteus (2n=64), D. strictus (2n=64), D. asper (2n=64), Bambusa tuldoides (2n=64), como também para B. textilis (2n=72) e B. vulgaris var. vittata (2n=72), tendo a última número distinto de sua outra variedade B. vulgaris var. vulgaris (2n=54). Os números básicos sugeridos variaram de x=8 a x=12 e o nível de ploidia de hexaplóide a octaplóide. Em geral, as espécies apresentaram elevado número cromossômico e cariótipo assimétrico. Os núcleos interfásicos foram dos tipos semi-reticulado com presença de alguns cromocentros. A morfologia dos cromossomos para todas as espécies analisadas variou de metacêntrico a submetacêntrico. A dupla coloração com fluorocromos CMA3 e DAPI evidenciou blocos CMA3 +/DAPI- na região terminal em cromossomos de todas as espécies analisadas. Nesta coloração, em metáfases, constrições secundárias mostraram-se distendidas e evidenciaram satélites nas espécies B. tuldoides e B. textilis, assim como, em D. asper e D. giganteus. As demais espécies mostraram blocos que evidenciaram as RON’ s. A coloração com AgNO3 mostrou a ocorrência de apenas um grande nucléolo ocupando grande parte do núcleo interfásico em todas as espécies.

O presente estudo teve como objetivo avaliar e comparar os processos de polpação sodaantraquinona e bissulfito base magnésio para Bambusa vulgaris Schrad. com 2 anos de idade oriundos de plantios comerciais no Maranhão Brasil visando a produção de polpa celulósica branqueável e não branqueável (números kappa 30±2 e 50±2 respectivamente). A matéria-prima foi caracterizada com relação à densidade básica, composição química e dimensões de fibras; para aos processos de polpação avaliou-se o tempo total de cozimento, o fator H, o rendimento bruto, rendimento depurado, teor de rejeitos, carga de reagentes químicos e propriedades físicomecânicas das polpas. Os resultados obtidos mostram que a matéria-prima apresentou valores típicos para a espécie em questão no que diz respeito à densidade básica, dimensões e índices morfológicos das fibras e composição química. Para o processo de polpação soda-antraquinona os níveis de deslignificação determinados (números kappa) foram obtidos com cargas alcalinas de 15 e 19% (base NaOH) respectivamente e fator H de 1218; para o processo bissulfito base magnésio as polpas celulósicas com os níveis de deslignificação estabelecidos foram obtidas com uma mesma carga de reagentes químicos 26% (base SO2) e fator H de 1218 para polpas com número kappa 30±2 e 828 para polpas com número kappa 50±2; o tempo total de cozimento para o processo soda-antraquinona necessário para obtenção das polpas celulósicas desejadas são, em média, 3,8 vezes menores aos do processo bissulfito base magnésio. Adicionalmente os rendimentos depurados foram 3,0 e 4,6 pontos porcentuais superiores para as polpas com números kappa 30±2 e 50±2 respectivamente no processo soda-antraquinona. Os ensaios físicomecânicos mostram as diferenças entre as polpas tanto no que diz respeito ao processo de polpação empregado quanto no nível de deslignificação, sendo este último um fator de diferenciação dos produtos (papel) que podem ser obtidos a partir das polpas celulósicas. Comparando-se os processos de polpação no que diz respeito às propriedades físico-mecânicas observa-se a superioridade das polpas soda-antraquinona exceto nos parâmetros de drenabilidade e densidade aparente. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que para a produção de polpa celulósica a partir de Bambusa vulgaris o processo soda-antraquinona é superior ao processo bissulfito base magnésio tanto nos aspectos de engenharia de processo (quantitativos) como nos aspectos relacionados à qualidade da polpa obtida. / The present study had as objective evaluates and to compare the soda-antraquinone and magnesium base bisulfite pulping processes for Bambusa vulgaris Schrad. with 2 years old originating from commercial plantings in Maranhão Brazil seeking the production of bleachable and unbleachable cellulosic pulp grade\'s (kappa numbers 30±2 and 50±2 respectively). The raw material was characterized regarding the basic density, chemical composition and dimensions of fibers; for to the pulping processes was evaluated the total time of cooking, H factor, total yield, screened yield, rejects, load of chemical reagents and physicalmechanical properties of the pulps. The obtained results show that the raw material presented typical values for the species in subject in what says respect to the basic density, dimensions and morphologic indexes of the fibers and chemical composition. For the soda-antraquinone pulping process the certain levels of delignification (kappa numbers) were obtained with alkaline loads of 15 and 19% (NaOH base) respectively and a H factor of 1218; for the magnesium base bisulfite process the cellulosic pulps with the established levels of delignification were obtained with a fix load of chemical reagents 26% (SO2 base) and H factor of 1218 for pulps with kappa number 30±2 and 828 for pulps with kappa number 50±2; the necessary total time of cooking to the sodaantraquinone process to obtain the wanted cellulosic pulps are, on average, 3,82 time less when compared with the bisulfite process. Additionally the screened yields were 3 and 4,63 percent superior for the pulps with numbers kappa 30±2 and 50±2 respectively in the soda-antraquinone process. The physical-mechanical tests show the differences among the pulps in what says respect to the used pulping process as in the delignification level, being this last one a factor of differentiation of the products (paper) that can be obtained starting from the cellulosic pulps. Comparing the pulping processes as what concerns of physical-mechanical properties the superiority of the soda-antraquinone pulps is observed except in freeness and density parameters. The results obtained in this work show that for the production of cellulosic pulp from Bambusa vulgaris the soda-antraquinone process it is superior than the magnesium base bisulfite process as much in the aspects of engineering process (quantitative) as in the aspects related to the quality of the obtained pulp.

O bambu é considerado um dos materiais naturais com a melhor relação resistência por peso. Entre as características responsáveis encontram-se os feixes fibrosos do esclerênquima, que protegem os elementos de condução de água e solutos na planta, além de serem preenchidos pelo parênquima. Os feixes estão distribuídos gradual-mente, da parte interna à externa do bambu, aumentando a rigidez do colmo. Contudo, a morfologia da seção dos feixes fibrosos e a presença da matriz parenquimática no caule ainda não foram totalmente estudados, quanto à sua importância estrutural, nem aplicados em estruturas biônicas. Esse estudo trata do design de estruturas biônicas baseada na caracterização do bambu, por meio de técnicas não-invasivas, de proto-tipagem e de análise por elementos finitos. Um protocolo de amolecimento e secagem para secionamento foi seguido em uma amostra de bambu (Bambusa tuldoides Munro). A superfície da amostra foi analisada por microtomografia computadorizada de raios X de alta resolução. As imagens resultantes permitiram a segmentação dos tecidos constituintes e caracterização em nível celular. Os modelos 3D do parênquima e do esclerênquima foram discretizados para uma análise por elementos finitos não-linear. Os resultados mostraram que o parênquima é configurado como uma matriz celular de baixa densidade e que distribui as tensões em todos os elementos de re-forço na planta, sendo considerado um tecido com importante função estrutural. De mesmo modo, a geometria da seção dos feixes fibrosos apresentou um desempenho mecânico superior às seções referenciais. Ambas características foram aplicadas no desenvolvimento de duas estruturas biônicas, sendo analisadas como mais eficientes em comparação a um modelo da literatura, e impressas em 3D para análise visual. / Bamboo is considered one of the natural materials with the best strength-to-weight ratio. Among the features responsible for its properties are the sclerenchyma’s fiber bundles that protect the conducting elements of water and solutes in the plant, and are filled by parenchyma. Bamboo fibers are gradually distributed from the inner to the outer side of the plant, thus increasing the culm stiffness. However, the morphology of the section of the fiber bundles and the presence of the parenchymatic matrix in the stem have not been fully studied regarding its structural importance, neither applied in bionic structures. This study addresses the design of bionic structures based on the characterization of bamboo, by means of non-invasive techniques, rapid prototyping and finite element analysis. A bamboo sample (Bambusa tuldoides Munro) was col-lected and softening and drying protocols were followed for proper sectioning. The surface of the sample was analyzed by high-resolution X-ray microcomputed tomog-raphy. Resulting images allowed the segmentation of the sample’s constituent tissues and the characterization at a cellular level. The 3D models of the parenchyma and sclerenchyma were discretized for a non-linear finite element analysis. The results showed that the parenchyma is set as a low-density cellular matrix by distributing the stresses among all reinforcement elements in the plant, being considered a tissue with great structural importance. Likewise, the shape of the fiber bundles’ section showed superior mechanical performance compared to reference sections. Both characteris-tics were applied in the development of two bionic structures that were analyzed as more efficient than a literature model, and 3D printed for a visual analysis.

O bambu é considerado um dos materiais naturais com a melhor relação resistência por peso. Entre as características responsáveis encontram-se os feixes fibrosos do esclerênquima, que protegem os elementos de condução de água e solutos na planta, além de serem preenchidos pelo parênquima. Os feixes estão distribuídos gradual-mente, da parte interna à externa do bambu, aumentando a rigidez do colmo. Contudo, a morfologia da seção dos feixes fibrosos e a presença da matriz parenquimática no caule ainda não foram totalmente estudados, quanto à sua importância estrutural, nem aplicados em estruturas biônicas. Esse estudo trata do design de estruturas biônicas baseada na caracterização do bambu, por meio de técnicas não-invasivas, de proto-tipagem e de análise por elementos finitos. Um protocolo de amolecimento e secagem para secionamento foi seguido em uma amostra de bambu (Bambusa tuldoides Munro). A superfície da amostra foi analisada por microtomografia computadorizada de raios X de alta resolução. As imagens resultantes permitiram a segmentação dos tecidos constituintes e caracterização em nível celular. Os modelos 3D do parênquima e do esclerênquima foram discretizados para uma análise por elementos finitos não-linear. Os resultados mostraram que o parênquima é configurado como uma matriz celular de baixa densidade e que distribui as tensões em todos os elementos de re-forço na planta, sendo considerado um tecido com importante função estrutural. De mesmo modo, a geometria da seção dos feixes fibrosos apresentou um desempenho mecânico superior às seções referenciais. Ambas características foram aplicadas no desenvolvimento de duas estruturas biônicas, sendo analisadas como mais eficientes em comparação a um modelo da literatura, e impressas em 3D para análise visual. / Bamboo is considered one of the natural materials with the best strength-to-weight ratio. Among the features responsible for its properties are the sclerenchyma’s fiber bundles that protect the conducting elements of water and solutes in the plant, and are filled by parenchyma. Bamboo fibers are gradually distributed from the inner to the outer side of the plant, thus increasing the culm stiffness. However, the morphology of the section of the fiber bundles and the presence of the parenchymatic matrix in the stem have not been fully studied regarding its structural importance, neither applied in bionic structures. This study addresses the design of bionic structures based on the characterization of bamboo, by means of non-invasive techniques, rapid prototyping and finite element analysis. A bamboo sample (Bambusa tuldoides Munro) was col-lected and softening and drying protocols were followed for proper sectioning. The surface of the sample was analyzed by high-resolution X-ray microcomputed tomog-raphy. Resulting images allowed the segmentation of the sample’s constituent tissues and the characterization at a cellular level. The 3D models of the parenchyma and sclerenchyma were discretized for a non-linear finite element analysis. The results showed that the parenchyma is set as a low-density cellular matrix by distributing the stresses among all reinforcement elements in the plant, being considered a tissue with great structural importance. Likewise, the shape of the fiber bundles’ section showed superior mechanical performance compared to reference sections. Both characteris-tics were applied in the development of two bionic structures that were analyzed as more efficient than a literature model, and 3D printed for a visual analysis.

O bambu é considerado um dos materiais naturais com a melhor relação resistência por peso. Entre as características responsáveis encontram-se os feixes fibrosos do esclerênquima, que protegem os elementos de condução de água e solutos na planta, além de serem preenchidos pelo parênquima. Os feixes estão distribuídos gradual-mente, da parte interna à externa do bambu, aumentando a rigidez do colmo. Contudo, a morfologia da seção dos feixes fibrosos e a presença da matriz parenquimática no caule ainda não foram totalmente estudados, quanto à sua importância estrutural, nem aplicados em estruturas biônicas. Esse estudo trata do design de estruturas biônicas baseada na caracterização do bambu, por meio de técnicas não-invasivas, de proto-tipagem e de análise por elementos finitos. Um protocolo de amolecimento e secagem para secionamento foi seguido em uma amostra de bambu (Bambusa tuldoides Munro). A superfície da amostra foi analisada por microtomografia computadorizada de raios X de alta resolução. As imagens resultantes permitiram a segmentação dos tecidos constituintes e caracterização em nível celular. Os modelos 3D do parênquima e do esclerênquima foram discretizados para uma análise por elementos finitos não-linear. Os resultados mostraram que o parênquima é configurado como uma matriz celular de baixa densidade e que distribui as tensões em todos os elementos de re-forço na planta, sendo considerado um tecido com importante função estrutural. De mesmo modo, a geometria da seção dos feixes fibrosos apresentou um desempenho mecânico superior às seções referenciais. Ambas características foram aplicadas no desenvolvimento de duas estruturas biônicas, sendo analisadas como mais eficientes em comparação a um modelo da literatura, e impressas em 3D para análise visual. / Bamboo is considered one of the natural materials with the best strength-to-weight ratio. Among the features responsible for its properties are the sclerenchyma’s fiber bundles that protect the conducting elements of water and solutes in the plant, and are filled by parenchyma. Bamboo fibers are gradually distributed from the inner to the outer side of the plant, thus increasing the culm stiffness. However, the morphology of the section of the fiber bundles and the presence of the parenchymatic matrix in the stem have not been fully studied regarding its structural importance, neither applied in bionic structures. This study addresses the design of bionic structures based on the characterization of bamboo, by means of non-invasive techniques, rapid prototyping and finite element analysis. A bamboo sample (Bambusa tuldoides Munro) was col-lected and softening and drying protocols were followed for proper sectioning. The surface of the sample was analyzed by high-resolution X-ray microcomputed tomog-raphy. Resulting images allowed the segmentation of the sample’s constituent tissues and the characterization at a cellular level. The 3D models of the parenchyma and sclerenchyma were discretized for a non-linear finite element analysis. The results showed that the parenchyma is set as a low-density cellular matrix by distributing the stresses among all reinforcement elements in the plant, being considered a tissue with great structural importance. Likewise, the shape of the fiber bundles’ section showed superior mechanical performance compared to reference sections. Both characteris-tics were applied in the development of two bionic structures that were analyzed as more efficient than a literature model, and 3D printed for a visual analysis.

O presente estudo teve como objetivo avaliar e comparar os processos de polpação sodaantraquinona e bissulfito base magnésio para Bambusa vulgaris Schrad. com 2 anos de idade oriundos de plantios comerciais no Maranhão Brasil visando a produção de polpa celulósica branqueável e não branqueável (números kappa 30±2 e 50±2 respectivamente). A matéria-prima foi caracterizada com relação à densidade básica, composição química e dimensões de fibras; para aos processos de polpação avaliou-se o tempo total de cozimento, o fator H, o rendimento bruto, rendimento depurado, teor de rejeitos, carga de reagentes químicos e propriedades físicomecânicas das polpas. Os resultados obtidos mostram que a matéria-prima apresentou valores típicos para a espécie em questão no que diz respeito à densidade básica, dimensões e índices morfológicos das fibras e composição química. Para o processo de polpação soda-antraquinona os níveis de deslignificação determinados (números kappa) foram obtidos com cargas alcalinas de 15 e 19% (base NaOH) respectivamente e fator H de 1218; para o processo bissulfito base magnésio as polpas celulósicas com os níveis de deslignificação estabelecidos foram obtidas com uma mesma carga de reagentes químicos 26% (base SO2) e fator H de 1218 para polpas com número kappa 30±2 e 828 para polpas com número kappa 50±2; o tempo total de cozimento para o processo soda-antraquinona necessário para obtenção das polpas celulósicas desejadas são, em média, 3,8 vezes menores aos do processo bissulfito base magnésio. Adicionalmente os rendimentos depurados foram 3,0 e 4,6 pontos porcentuais superiores para as polpas com números kappa 30±2 e 50±2 respectivamente no processo soda-antraquinona. Os ensaios físicomecânicos mostram as diferenças entre as polpas tanto no que diz respeito ao processo de polpação empregado quanto no nível de deslignificação, sendo este último um fator de diferenciação dos produtos (papel) que podem ser obtidos a partir das polpas celulósicas. Comparando-se os processos de polpação no que diz respeito às propriedades físico-mecânicas observa-se a superioridade das polpas soda-antraquinona exceto nos parâmetros de drenabilidade e densidade aparente. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que para a produção de polpa celulósica a partir de Bambusa vulgaris o processo soda-antraquinona é superior ao processo bissulfito base magnésio tanto nos aspectos de engenharia de processo (quantitativos) como nos aspectos relacionados à qualidade da polpa obtida. / The present study had as objective evaluates and to compare the soda-antraquinone and magnesium base bisulfite pulping processes for Bambusa vulgaris Schrad. with 2 years old originating from commercial plantings in Maranhão Brazil seeking the production of bleachable and unbleachable cellulosic pulp grade\'s (kappa numbers 30±2 and 50±2 respectively). The raw material was characterized regarding the basic density, chemical composition and dimensions of fibers; for to the pulping processes was evaluated the total time of cooking, H factor, total yield, screened yield, rejects, load of chemical reagents and physicalmechanical properties of the pulps. The obtained results show that the raw material presented typical values for the species in subject in what says respect to the basic density, dimensions and morphologic indexes of the fibers and chemical composition. For the soda-antraquinone pulping process the certain levels of delignification (kappa numbers) were obtained with alkaline loads of 15 and 19% (NaOH base) respectively and a H factor of 1218; for the magnesium base bisulfite process the cellulosic pulps with the established levels of delignification were obtained with a fix load of chemical reagents 26% (SO2 base) and H factor of 1218 for pulps with kappa number 30±2 and 828 for pulps with kappa number 50±2; the necessary total time of cooking to the sodaantraquinone process to obtain the wanted cellulosic pulps are, on average, 3,82 time less when compared with the bisulfite process. Additionally the screened yields were 3 and 4,63 percent superior for the pulps with numbers kappa 30±2 and 50±2 respectively in the soda-antraquinone process. The physical-mechanical tests show the differences among the pulps in what says respect to the used pulping process as in the delignification level, being this last one a factor of differentiation of the products (paper) that can be obtained starting from the cellulosic pulps. Comparing the pulping processes as what concerns of physical-mechanical properties the superiority of the soda-antraquinone pulps is observed except in freeness and density parameters. The results obtained in this work show that for the production of cellulosic pulp from Bambusa vulgaris the soda-antraquinone process it is superior than the magnesium base bisulfite process as much in the aspects of engineering process (quantitative) as in the aspects related to the quality of the obtained pulp.