Orientador: Sandra Regina Pombeiro Sponchiado / Banca: Rubens Monti / Banca: Célia Maria Araújo Galvão / Resumo: Com a crescente demanda por fontes alternativas de combustíveis, a produção de etanol a partir de materiais lignocelulósicos torna-se uma opção interessante. Esse processo permite o aumento da produção de etanol sem a necessidade de crescimento da área plantada dos cultivares utilizados. Para a produção do etanol celulósico é necessário o fracionamento da biomassa de forma a disponibilizar a maior quantidade de carboidratos possível para o processo de fermentação alcoólica, porém essa biomassa precisa de um pré-tratamento para desorganizar a estrutura recalcitrante do material. Neste sentido, o principal objetivo deste projeto foi avaliar os métodos de pré-tratamentos alcalino, utilizando hidróxido de cálcio, e hidrotérmico, utilizando água, nos bagaços de cana-de-açúcar in natura (obtido diretamente da moenda) e explodido (submetido a explosão a vapor). Foram testados os tempos de 7, 30 e 60 minutos em ambos os tratamentos a uma temperatura de 120 °C em autoclave. Foram realizados planejamentos fatoriais completos a fim de analisar a influência do hidróxido de cálcio e do tempo no desempenho da hidrólise, quantificando a liberação de glicose e açúcares redutores totais (ART). Dessa maneira foram realizadas análises da composição química do bagaço pré-tratado a fim de avaliar uma possível correlação entre as modificações na estrutura do material e a eficiência da hidrólise. Os resultados mostraram que os melhores rendimentos foram obtidos com o bagaço in natura pré-tratado com hidróxido de cálcio em todos os tempos testados, a hidrólise enzimática desse material resultou em um rendimento mais alto, de 3,2 a 4,3 vezes, em comparação com a hidrólise no bagaço in natura sem pré-tratamento. Um novo planejamento foi realizado, delineamento composto central superfície resposta, para determinar as... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Due to the growing demand for alternative sources of fuel, ethanol production from lignocellulosic materials became an interesting option. This process allows the increase of ethanol production without the need of growth of the planted area of the cultivars used. For the production of cellulosic ethanol is necessary to fractionate the biomass to provide the largest possible amount of carbohydrates to ethanol fermentation process, but this biomass needs a pretreatment to disrupt the recalcitrant structure of the material. In this sense, the main objective of this project was to evaluate the methods of alkaline pretreatments, using calcium hydroxide, and hydrothermal,using water, in sugar cane bagasses in natura (obtained directly from the mill) and exploded (subjected to steam explosion). We tested different times (7, 30 and 60 minutes) in both treatments at a temperature of 120 °C in autoclave. Complete factorial designs were performed to examine the influence of calcium hydroxide and hydrolysis time performance by quantifying the release of glucose and total reducing sugars (TRS). Thus were analyzed the chemical composition of the pretreated bagasse to evaluate a possible correlation between changes in material structure and efficiency of hydrolysis. The results showed that the best yields were obtained with the in natura bagasse pretreated with calcium hydroxide at all times tested and the enzymatic hydrolysis increased from 3.2 to 4.3 fold compared to untreated in natura bagasse. A new schedule was conducted, a central composite design surface response, to determine the hydrolysis conditions which lead to maximal glucose release. In this step was done the hydrolysis of in natura bagasse subjected to alkaline pretreatment, with the addition of a nonionic surfactant (Tween 80). The best condition found in this optimization... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Celso Luis Marino / Resumo: Os resultados obtidos durante o desenvolvimento deste trabalho estão apresentados na forma de capítulos. O primeiro capítulo apresenta uma análise dos parâmetros genéticos de uma população F1 obtida a partir do cruzamento de duas variedades comerciais de cana-de-açúcar oriundas do programa de melhoramento do Centro de Tecnologia Canavieira, Piracicaba/SP. Também avaliamos marcadores moleculares microssatélites buscando uma relação entre os mesmos com as características agronômicas aqui estudadas (Peso do bolo úmido, Peso do bolo seco, Fibra, Lignina e Celulose). No segundo capítulo, o qual está em formato de artigo científico que será submetido para a revista Genome, com o título “A SNP genetic map constructed using restriction site-associated DNA sequencing approach for sugarcane”, apresenta o primeiro mapa genético com marcadores SNPs (Single nucleotide polymorphisms) obtidos via RADSeq utilizando a população F1 de mapeamento obtida a partir do cruzamento de uma variedade comercial dos Estados Unidos com S. spontaneum, oriundos do programa de melhoramento da Texas A&M AgriLife Research, Weslaco, TX, USA. Durante o doutorado realizei estágio na Texas A&M AgriLife Research, Weslaco, TX, USA, sob orientação do Dr. Jorge A. G. da Silva, onde foram realizadas as análises dos componentes lignocelulósicos e o screening de marcadores SSR. Também houve o estágio na Texas A&M AgriLife Genomics and Bioinformatics Service (Texas A&M University, College Station, TX, EUA), sob orientação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The results obtained during this work are presented in chapters. The first chapter shows an analysis of genetic parameters of an F1 population obtained from the crossing of two commercial varieties of sugarcane derived from the Sugar Cane Technology Center breeding program, Piracicaba / SP. We also screened microsatellites in this population seeking a relationship between them with agronomic traits like the weight of wet cane, dry cane weight, fiber, lignin and cellulose content. In the second chapter, which is in scientific paper format to be submitted to Genome journal, entitled "The SNP genetic map constructed using restriction site-associated DNA sequencing approach for sugarcane," presents the first genetic map with SNP markers (single nucleotide polymorphisms) obtained by RADSeq using the F1 population of mapping obtained from the crossing of a commercial variety of the United States with S. spontaneum, coming from the breeding program at Texas A & M AgriLife Research, Weslaco, TX, USA. During the doctoral stage at Texas A & M AgriLife Research, Weslaco, TX, USA, under the supervision of Dr. Jorge A. G. Silva, were carried out the analysis of lignocellulosic components and the screening of SSR markers. There was also a stage at Texas A & M AgriLife Genomics and Bioinformatics Service (Texas A & M University, College Station, TX, USA), under the supervision of Dr. Charles Johnson, where the genotyping for SNPs discovery was made by RadSeq protocol. The bioinformatics a... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Marli Teixeira de Almeida Minhoni / Banca: Maria Cristina Teixeira Duarte / Banca: Meire Cristina Nogeura de Andrade / Resumo: A produção de bioetanol e de açucares a partir do caldo de cana gera como um dos subprodutos, o bagaço. Atualmente, esse último, uma biomassa industrial lignocelulósica, pode ser aproveitado para produção de etanol de segunda geração, desde que previamente submetido a processos hidrolíticos para gerar açúcares fermentescíveis. O objetivo deste trabalho foi estimar a produção de bioetanol a partir desta biomassa agroindustrial. Para tanto, foram utilizados os cogumelos Lentinula edodes, Pleurotus ostreatus, Pleurotus eryngii e Pycnoporus sanguineus como potenciais fontes produtoras das enzimas lacase, manganês peroxidase e lignina peroxidase, capazes de hidrolisar o bagaço de cana-de-açúcar. As maiores atividades enzimática observadas para L. edodes, P. ostreatus, P. sanguineus e P. eryngii para lacase foram de 39,23 U-mL ao 25º dia de incubação, 2,5 U-mL e 80 U-mL ao 27º dia de incubação, e 16,45 U-mL ao 15º dia, respectivamente. As enzimas MnP e LiP não apresentaram resultados expressivos. A hidrólise enzimática do bagaço de cana in natura (32,17% de hemicelulose, 52,45% de celulose e 10,62% de lignina) e o bagaço de cana hidrolisado com H2SO4 7,0% (0,20% de hemicelulose, 68,82% de celulose e 25,33% de lignina) foram avaliados para cada conjunto enzimático obtido. Comparado aos demais, as enzimas produzidas pelo P. sanguineus incubado em bagaço in natura apresentaram uma melhor eficiência na conversão dos açúcares, com teor médio de 0,14 g-L de glicose. Embora os baixos teores de glicose determinada nesse trabalho, em relação com a literatura, pode-se afirmar que as enzimas lacase, manganês peroxidase e lignina peroxidase, demonstraram ter potencial hidrolítico, principalmente para as produzidas pelo fungo P. sanguineus / Abstract: The production of ethanol and sugar from sugarcane juice bagasse is generate byproduct. Currently, the bagasse, an industrial lignocellulosic biomass can be used for production of second generation ethanol, since when submitted to hydrolytic processes generate fermentable sugars. The objective of this study was to estimate the production of bioethanol from this agro biomass. Lentinula edodes, Pleurotus ostreatus, Pleurotus eryngii and Pycnoporus sanguineus were used as potential sources producing enzymes laccase, manganese peroxidase and lignin peroxidase, capable of hydrolyzing the sugarcane bagasse. The highest activity of enzymes, observed for L. edodes, P. ostreatus, P. sanguineus and P. eryngii were to 39.23 U-mL laccase after 25 days of incubation, 2,5 U-mL and 80 U-mL after 27 days of incubation, and 16,45 U-mL on 15 day, respectively. MnP and LiP showed no significant results. The enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse in natura (32,17% hemicellulose, cellulose 52,45% and 10,62% lignin) and bagasse hydrolyzate with 7,0% H2SO4 (0,20% hemicellulose, 68,82% to 25,33% cellulose and lignin) were evaluated for each enzymatic obtained. Compared to others, the enzymes produced by P. sanguineus incubated in sugarcane bagasse showed better efficiency in getting glucose with an average grade of 0,14 g-L. Although low levels of glucose determined in this work, in relation to the literature, it can be stated that the enzymes laccase, manganese peroxidase and lignin peroxidase, demonstrated good hydrolytic potential, especially for those produced by the fungus P. sanguineus. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-09-01Bitstream added on 2014-06-13T21:00:03Z : No. of bitstreams: 1 carvalho_jm_me_ilha.pdf: 450564 bytes, checksum: 1430fc20fb531ec52dcd69e4c75ea342 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A área de produção de cana-de-açúcar submetida à colheita sem despalha a fogo vem aumentando consideravelmente no Brasil. No sistema de colheita crua, as folhas secas, os ponteiros e as folhas verdes são cortados e lançados sobre a superfície do solo, formando uma cobertura morta que pode modificar o ambiente em vários aspectos, tanto do solo como do ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar o tempo de decomposição da palha e a contribuição desta na nutrição da cana-de-açúcar, as alterações na fertilidade do solo e na produtividade e qualidade tecnológica da cana soca (2o ciclo) em função da aplicação ou não de doses de vinhaça e gesso, em um Latossolo Vermelho Amarelo distrófico de textura média. O trabalho foi desenvolvido na Usina Vale do Paraná, Suzanapólis/SP, em um Latossolo vermelho Amarelo que foi caracterizado inicialmente quanto sua fertilidade nas profundidades de 0 - 0,20, 0,20 - 0,40 e 0,40 - 0,60 m. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados, com quatro repetições, em esquema fatorial 2 x 3, ou seja, com e sem a aplicação de gesso a lanço em cobertura (após a colheita da cana e sem incorporação na dose de 1000 kg ha-1) e três doses de vinhaça (sem aplicação, 100 e 200 m3 ha-1). A decomposição da palha foi avaliada pelo método do Litter Bag (0,16 m2), aos 30, 90, 180, 270 e 360 dias após a aplicação dos tratamentos. Com o objetivo de caracterizar o solo após a decomposição da palha da cana e aplicação dos tratamentos foram efetuados amostragens do solo para obtenção do levantamento da situação da sua fertilidade nas camadas de 0 - 0,20 e 0,20 - 0,40 m e 0,40 - 0,60 m aos 180 e 360 dias após a aplicação da vinhaça. No momento da colheita da cana-soca em outubro de 2010, foi colhida a área útil de cada parcela e avaliados... / The production area of sugarcane subjected to non-firing straw harvesting is growing up substantially in Brazil. In the sugarcane harvest system without residue burning, dried leaves, stem tips, and green leaves are cut and are thrown over the surface of the soil, creating a straw mulch layer. The objective of the study was to evaluate the duration of straw decomposition and the contribution of its to the sugarcane nutrition, the changes on soil fertility, culms productivity and the sugar cane ratoon (2nd cycle) technological quality due to the use/application of vinasse and gypsum. The work was developed at the Vale do Paraná Mill, Suzanápolis, State of São Paulo, in a Yellow Red Oxisol, which soil had the fertility and (in deep of 0-0.20, 0.20-0.40 and 0.40-0.60 m) initially evaluated. The experiment has used four replication in a randomized blocks design using a factorial scheme 2 x 3, in other words, with e without gypsum, without incorporation (1000 kg ha-1) and it has used 3 doses of vinasse (without application, 100 e 200 m3 ha-1). The straw decomposition was evaluated by Litter Bag method (0.16 m2) during 30, 90, 180, 270 and 360 days after the treatment application (DAAV). Aiming to characterize the soil after the straw decomposed and of agricultural treatment application mentioned above, it has been done the soil fertility analysis at the same layers initially analyzed 180 days to 360 (DAAV). In the moment of sugar cane ratoon has harvested, in october 2010, it was evaluated the useful area of each plot and it was evaluated the components of the production: the production components of the number of culms, from which ones it has been determined the yield of culms per hectare (TCH) and the technological quality of sugar cane. The gypsum application and the vinasse, at the dosage of 100 m3 ha-1, increased... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-28Bitstream added on 2014-06-13T20:28:14Z : No. of bitstreams: 1 pera_gt_me_arafcl.pdf: 875282 bytes, checksum: 9a0ac55fa780a493dd4409c5084edc7c (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Esta pesquisa buscou compreender como os novos procedimentos no trabalho apontam para novas estratégias e ações do empresariado rural no que tange à melhoria contínua da qualidade total do trabalho no corte de cana. Tomamos como recorte de pesquisa o Programa de Capacitação Profissional, denominado Programa Cana Limpa, cuja definição apresentada por seus idealizadores é capacitar e qualificar a mão-de-obra de todo o setor sucroalcooleiro, a fim de proporcionar mais qualidade, segurança e produtividade da matéria-prima. Objetivamos através da análise e observação do Programa Cana Limpa, compreender de que modo este tem auxiliado ou não na melhoria das condições de vida e trabalho dos trabalhadores do corte da cana / This research seeks to understand how the new procedures in the study point to new strategies and actions of rural entrepreneurs regarding the continuous improvement of the overall quality of the work cutting sugar cane. We take as research outline the Professional Training Program, called Cana Limpa Program, whose definition is presented by its creators train and qualify the hand labor of the entire sugarcane sector in order to provide more quality, safety and productivity of feedstock. We looking through analysis and observation of the Cana Limpa Program, understand how this has helped or not in improving the conditions of life and labor of cutting cane

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-07Bitstream added on 2014-06-13T18:40:03Z : No. of bitstreams: 1 benini_kccc_me_guara.pdf: 2271137 bytes, checksum: d7b1ee7652042a2df58030434d2bbf38 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / No presente trabalho foram desenvolvidos compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais provenientes da casca do coco verde e do bagaço de cana de açúcar. O poliestireno de alto impacto (HIPS) foi utilizado como matriz termoplástica, tendo em vista seu baixo custo e sua temperatura de processamento menor que a temperatura de degradação da fibra. Devido à falta de compatibilização química das fibras com a matriz, as fibras lignocelulósicas foram tratadas quimicamente pelos tratamentos de mercerização seguido de branqueamento com clorito de sódio. As fibras nas condições “in natura”, mercerizadas e branqueadas foram caracterizadas pelas técnicas de difração de raios X, análise termogravimétrica (TGA), análise da composição química e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Após a caracterização as fibras mercerizadas e branqueadas foram misturadas com o HIPS, nas proporções de 10, 20 e 30% (m/m). As misturas foram realizadas em um misturador termocinético e, em seguida, foram injetadas para a confecção de corpos de prova de tração e flexão. Os compósitos foram caracterizados pelas técnicas de análise térmica, ensaios mecânicos de tração e flexão, exposição ao intemperismo acelerado, microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica. Os tratamentos químicos proporcionaram a redução de alguns componentes amorfos das fibras, causando alterações na superfície das mesmas. A adição das fibras tratadas quimicamente à matriz de HIPS proporcionou aumento nos módulos elásticos em tração e em flexão dos compósitos sem alterar suas respectivas resistências mecânicas. A exposição ao intemperismo provocou a redução das propriedades mecânicas dos compósitos afetando mais intensamente as fibras naturais. Foi possível obter materiais mais rígidos e menos deformáveis, com até 30% (m/m) de fibras, que apresentaram... / In this work we developed polymer composites reinforced with natural fibers from green coconut husks and sugar cane bagasse. High impact polystyrene was used as the thermoplastic matrix, considering its low cost and processing temperature which is below the fiber degradation temperature. Due to lack of chemical compatibility between fiber and matrix, the lignocellulosic fibers were chemically treated by mercerization followed by bleaching with sodium chlorite. The untreated, mercerized and bleached fibers were characterized by of X ray diffraction, thermogravimetric analysis (TGA), chemical composition analysis, and scanning electron microscopy (SEM). After characterization, the mercerized and bleached fibers were mixed with HIPS, in ratios of 10, 30 and 30% (w/w). The mixture was performed in a termokinetic mixer and samples prepared by injection molding. The composites were characterized by thermal analysis, tensile testing, aging by accelerated weathering exposure and scanning electron microscopy (SEM). Results showed that the chemical treatments adopted reduced the amount of some amorphous components of the fibers, causing changes in the fibers‟ surface. The addition of chemically treated fibers in the HIPS matrix increased the elastic modulus in tension and flexion of the composite without affecting their mechanical strength. Aging by exposure to weathering caused a decrease of the composites‟ mechanical properties affecting natural fiber reinforced more intensely. It was possible to obtain a more rigid and less deformable material with up to 30% fiber content which was exhibited thermal and mechanical properties viable for applications in which HIPS is used at low cost and where a high ductility is not a necessary characteristic

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-05-17Bitstream added on 2014-06-13T19:25:38Z : No. of bitstreams: 1 000737257.pdf: 922725 bytes, checksum: fb2bb0332f62886b65e70ed460f1265f (MD5) / Os biocombustíveis apresentam grande importância para suprir a demanda global de energia. São produzidos a partir de biomassa vegetal, emitem menor quantidade de dióxido de carbono e partículas poluentes ao ambiente quando utilizados apresentando grande vantagem por serem combustíveis renováveis. Entre as matérias-primas com potencial para produção de etanol destaca-se o sorgo sacarino. Este estudo objetivou comparar o processamento do genótipo CVSW80007 (sorgo sacarino) e da cultivar RB966928 (cana-de-açúcar) para produção de bioetanol em início de safra. Foram realizadas análises de Brix, pH, AR, ART, acidez total, compostos fenólicos totais e amido do caldo extraído, caldo clarificado e mosto; análises microbiológicas e análises do vinho, calculando-se os rendimentos, eficiência e produtividade. Os resultados indicaram melhores índices de Brix, AR, ART, Compostos fenólicos e Amido para a cana-de-açúcar. O desenvolvimento do processo fermentativo ocorreu de forma adequada para ambas, com produção de maior teor alcoólico no vinho decorrente de mosto de cana-de-açúcar. A levedura FT-858 apresentou maior porcentagem de viabilidade celular. A produtividade de etanol na cana-de-açúcar foi de 551,67 L/ha/mês e no sorgo sacarino foi de 466,4 L/ha/mês. / Biofuels have a great importance to supply the global energy demand. These fuels are produced from plant’s biomass, they emit less carbon dioxide and particulate pollutants to the environment when used and have great advantage of being renewable fuels. Among the raw materials with potential to produce ethanol sweet sorghum stands out. This study aimed to compare the processing of genotype CVSW80007 (sweet sorghum) and the RB966928 (sugar cane) cultivar for bioethanol production in early season. Analyses of Brix, pH, AR, ART, phenolic compounds and extracted juice starch, clarified juice and must; microbiological and wine analyzes and efficiency and productivity were calculated. The results indicated better rates of Brix, AR, ART, phenolic compounds and starch for sugar cane. The development of fermentation occurred appropriately for both, and the wine produced from sugarcane must had higher alcohol content. The FT-858 yeast presented higher percentage of cell viability. The ethanol productivity in sugar cane was 551.67 L/ha/month and for sweet sorghum was 466.4 L/ha/month.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-21Bitstream added on 2014-06-13T19:18:53Z : No. of bitstreams: 1 freita_la_me_jabo.pdf: 771576 bytes, checksum: 5c054287ca1668cdbbb562ff1c39fa58 (MD5) / O aumento da demanda por combustíveis tem intensificado a busca por fontes renováveis de energia principalmente as biomassas, destacando-se a canade- açúcar na produção de bioetanol. Além desta a cultura do sorgo sacarino apresenta elevado potencial principalmente por utilizar o mesmo complexo industrial de produção e ser processado no período de entressafra da cana. Objetivou-se com a presente pesquisa avaliar o potencial de produtividade, características químicotecnológicas e processo fermentativo de três genótipos de sorgo utilizado como matéria-prima complementar para produção de etanol, no período de início de safra. O delineamento experimental foi o em Blocos ao Acaso num modelo Fatorial 3x7, com três repetições, para Avaliações Biométricas, sendo que para as Características Químico–tecnológicas e Processo Fermentativo (para cada uma das leveduras estudadas) utilizou-se o modelo 3x2x6. Avaliou-se a Altura (m) das plantas, Diâmetro da base, Diâmetro da ponta, número de folhas, comprimento da panícula (cm), biomassa total (t/ha), colmos limpos (t/ha) e % de colmos, nas analises biométricas; o teor de sólidos solúveis (Brix), Açúcares Redutores Totais (ART), pH, Acidez Total, Compostos Fenólicos Totais e Teor de Amido do caldo extraído nas analises químico-tecnológicas e a viabilidade celular, viabilidade de brotos e brotamento no processo fermentativo. Os resultados obtidos indicam que os genótipos CVSW80007 e CVWS80147 apresentam melhores características químico-tecnológicas... / The increased in demand for combustible has intensified the search for renewable energies mainly from biomass, especially the sugarcane for bioethanol production. Besides of this crop, sweet sorghum has shown great potential in the production of biofuels, mainly because it allows the use of the same industrial park production of sugarcane, and can be processed in the off-season of this crop. The objective of this research was to evaluate the potential of three genotypes of sorghum harvested with and without leaves on the productivity, technologicalchemical characteristics, and ethanol production in laboratorial scale using two yeast strains, from the beginning of the sugarcane harvest. The experimental design was randomized blocks in a 3x7 factorial design, with three replicates for biometric analysis. For chemical and technological characteristics and fermentation process (for each of the yeasts studied) was used 3x2x6 model. Was evaluated height (m) of plant, base and tip stalk diameter, leaf number, panicle length (cm), total biomass yield (t/ha), clean stalk yield (t/ha) and percentage stem, in biometrics analyses. Soluble solids content (Brix), total reducing sugars (TRS), pH, total acidity, total phenolic compounds and starch content of the juice extracted in chemicaltechnological analyses. Was evaluated the cell viability, viability and budding of the yeasts in the fermentation process. Was evaluated the cell viability, viability of sprouts and budding of the yeasts in the fermentation process. Was determined the ethanol production (L/ha and L/t) in laboratory scale. The results indicate that the genotypes CVSW80007 and CVWS80147 have better chemical and technological characteristics, with useful industrialization period (UIP) of 45 days... (Complete abstract click electronic access below)

A palha de cana resultante da colheita da cana-de-açúcar, usada na produção de etanol no Brasil, pode ser utilizada como fonte de biomassa. Uma das maneiras de utilização deste e de outros resíduos agro-industriais é a sua transformação por pirólise. Durante este processo, gera-se uma fração aquosa que é oriunda da umidade inicial da matéria prima e de reações que ocorrem durante a pirólise, e contém na sua composição uma variedade de compostos oxigenados de alto valor. O desenvolvimento de métodos de extração do material orgânico presente nesta fração aquosa assume um importante papel na caracterização e aproveitamento deste material. No presente trabalho foram aplicadas a extração em fase sólida (SPE) com cartucho comercial C18 e a extração líquido-líquido (LLE), para o isolamento dos analitos presentes na fração aquosa da pirólise da palha de cana, usando três solventes de diferentes polaridades (hexano, diclorometano e clorofórmio). A caracterização dos extratos orgânicos obtidos foi realizada por GC/qMS e GC×GC/TOFMS. Os dois métodos de extração mostraram-se satisfatórios e os solventes usados foram complementares. Os extratos apresentaram em sua composição compostos oxigenados tais como fenóis, ácidos, cetonas, aldeídos e éteres, com sensível predomínio dos fenóis. A técnica de GC×GC/TOFMS apresentou maior sensibilidade e permitiu a identificação de um maior número de compostos. / The sugar cane straw, resulting from the harvesting of sugar cane, used in ethanol production in Brazil, can be used as a source of biomass. Pyrolysis is one of the way to transform and aggregate value to this and other agro-industrial wastes. During this process, it is generated an aqueous fraction originated from the initial moisture of raw material, which contains a variety of oxygenated compounds of high industrial importance. The application of techniques for extraction of organic material from this aqueous fraction plays an important role in the characterization and use of this material. In the present study solid phase extraction (SPE), using C18 commercial cartridges, and liquid-liquid extraction (LLE) was applied the for the isolation of the analytes present in the aqueous fraction of pyrolysis of sugarcane straw, using three solvents of different polarities (hexane, dichloromethane and chloroform). Characterization of organic extracts was performed by GC/qMS and GC×GC/TOFMS. Both extraction methods were satisfactory and the solvents used were complementary. The extracts showed several oxygenated compounds in their composition, such as phenols, acids, ketones, aldehydes and ethers, with significant predominance of phenols. The technique of GC×GC/TOFMS showed higher sensitivity and allowed the identification of a greater number of compounds.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2014. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2014-10-27T15:29:24Z No. of bitstreams: 1 2014_LuizCarlosCorreiadeJesus.pdf: 4417231 bytes, checksum: b867ed85ae8333825735a811f93f749c (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-10-29T15:41:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_LuizCarlosCorreiadeJesus.pdf: 4417231 bytes, checksum: b867ed85ae8333825735a811f93f749c (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-29T15:41:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_LuizCarlosCorreiadeJesus.pdf: 4417231 bytes, checksum: b867ed85ae8333825735a811f93f749c (MD5) / O EPS (poliestireno expandido) é um polímero resultante da polimerização do estireno em água e é imensamente utilizado para a confecção de embalagens. O produto final é composto por pérolas de até três milímetros de diâmetro que se destinam à expansão com vapor quente. Na natureza, este polímero pode levar vários anos para ser degradado. Pensou-se neste trabalho testar a viabilidade de reforçar o PS com fibras naturais a fim de aliar as propriedades das fibras com a versatilidade do polímero. Deste modo, o principal objetivo deste trabalho é avaliar as propriedades mecânicas, térmicas, reológicas e morfológica dos compósitos de poliestireno (PS) reciclado reforçado com fibra de celulose de bagaço de cana-de-açúcar com lignina residual. Além de avaliar o perfil da lignina com agente compatibilizante, verificando a interface entre fibra de celulose e a matriz do poliestireno. Para a obtenção das fibras celulósicas, a extração foi realizada pelo processo de polpação em meio fortemente alcalino (NaOH). Os compósitos foram obtidos por extrusão em extrusora mono-rosca e posteriormente em dupla-rosca, e depois injetados. Os materiais foram caracterizados por ensaios mecânicos, análises térmicas (TGA, HDT, DSC e DMA), análise reológica (reometria de placas paralelas e índice de fluidez), microscopia (MEV) e FTIR/ATR. Os resultados obtidos demonstram que a adição de fibra de celulose fez com que a resistência à flexão e tração e os módulos aumentassem e concomitantemente a dureza. Com relação às análises térmicas, estas técnicas permitiram a avaliação do limite de temperatura no qual este material pode ser processado, como também a influência do teor de fibras na matriz e a temperatura de deflexão térmica. As curvas de TGA mostraram que os compósitos tem uma estabilidade térmica intermediária entre fibra de celulose e matriz polimérica e o DSC para os compósitos mostraram eventos térmicos semelhantes em relação ao PS reciclado. O HDT mostrou que quando é adicionada fibra na matriz polimérica, a temperatura de deflexão também é aumentada. As curvas DMA mostraram aumento do módulo de armazenamento do polímero e dos compósitos e a Tg (temperatura de transição vítrea) em relação aos dados da literatura. A análise da microestrutura por MEV do PS e dos compósitos permitiram avaliar os mecanismos de falha dos compósitos, mostrando a razoável transferência de tensão entre fibra e matriz antes do rompimento do material. Os ensaios reológicos confirmaram a relação entre massa molar, viscosidade e índice de fluidez. O compósito que apresentou o menor IF e maior viscosidade foi o com 20% de fibra de celulose, portanto, este apresenta a maior massa molar viscosimétrica. Desta maneira, foi possível definir a melhor forma de processamento, desempenho mecânico, limites de temperatura de aplicação e processamento, estabilidade térmica, interface entre fibra e matriz, viscosidade, massa molar e índice de fluidez para os compósitos de PS reforçados com celulose de bagaço-de-cana. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The EPS (expanded polystyrene) is a polymer resulting from the polymerization of styrene in water and is greatly used in package manufacturing. The final product consists on the three millimeters diameter spheres expansion with hot steam. In nature, this polymer can take several years to be degraded. Thus, the main objective of this work is to evaluate the mechanical, thermal, rheological and morphological properties of composites of polystyrene (PS) reinforced with recycled cellulose fiber bagasse sugarcane residual lignin. In addition to evaluating the profile of lignin with coupling agent, verifying the interface between cellulose fiber and polystyrene matrix.To obtain cellulosic fibers, the extraction was performed by the pulping process in strongly alkaline medium (NaOH). The composites were extruded in single-screw extruders, following by twin-screw and then submitted to injection molding. The materials were characterized by mechanical testing, thermal analysis (TGA, HDT, DSC and DMA), rheological analysis (rheometry parallel plate and melt flow index test), microscopy (SEM) and FTIR/ ATR . The results showed that the addition of cellulose fibers contributes to tensile, flexural strength and modules and hardness increasing. Regarding the thermal analyzes, these techniques permitted the evaluation of the temperature at which this material could be processed, and the influence of the matrix fiber content in heat deflection temperature. The TGA curve showed that the composite has a thermal stability intermediate between the cellulose fiber and polymer matrix. DSC showed similar thermal events in respect to recycled PS. HDT showed that when the fiber is added into the polymer matrix, the deflection temperature is also increased. The DMA curves showed an increase in the storage modulus and Tg (glass transition temperature) of the polymer and composites compared to literature. The microstructural analysis by SEM for PS and composites allows assessing the failure mechanisms of composites, showing a reasonable transfer of tension between fiber and matrix before the rupture of the material. However the FTIR did not confirm this observations regarding adhesion between fiber and matrix. The rheological tests confirmed the relationship between molar mass, viscosity and melt flow index. The composite with the lowest IF and the viscosity was increased with 20% cellulose fiber, so this has the highest viscosimetric molar mass. Thus, it was possible to define the best way of processing, mechanical performance, application and processing temperature limits, thermal stability, interface between fiber and matrix, viscosity, molecular weight and melt index for the PS composites reinforced with cellulose from sugarcane bagasse.