A fermentação de hidrolisados hemicelulósicos tem como principal dificuldade a presença de compostos inibidores ao metabolismo microbiano, derivados da degradação parcial da lignina, degradação dos açúcares e liberação de radicais acetil durante a etapa de hidrólise dos materiais lignocelulósicos. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a influência de diferentes tratamentos de destoxificação sobre a composição e fermentabilidade do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar na produção de etanol e xilitol. Foram avaliados os seguintes tratamentos: a) alteração de pH com óxido de cálcio e ácido fosfórico seguido de adsorção com carvão ativo; b) utilização de resinas de troca iônica (A-860, A-500PS e C-150 - Amberlite); e c) extração líquido-líquido com interface imobilizada em membrana de fibra oca (Membrana, Charlote, NC - USA), na qual a fase orgânica foi uma mistura de octanol e Alamina 336 e a fase aquosa foi o próprio hidrolisado. De acordo com os resultados, os tratamentos aplicados (a, b e c) promoveram uma redução na concentração de ácido acético de 46,74%, 64,15% e 44,71% e uma redução na absorbância relativa (A.R.) de 82,0%, 94,59% e 46,07%, respectivamente. Na fermentação dos hidrolisados tratados, pela levedura Candida guilliermondii FTI 20037, após 48h de fermentação, os resultados para o fator de rendimento foram de 0,57g/g, 0,42g/g e 0,33 g/g após os tratamentos a, b e c, respectivamente. Quanto à produtividade volumétrica, na mesma ordem dos tratamentos foram obtidos os seguintes resultados: 0,39 g.L-1.h-1, 0,20 g.L-1.h-1 e 0,16 g.L-1.h-1. Nas fermentações dos hidrolisados tratados (a) e (b) pela levedura Pichia stipitis IMH 43.2, visando a produção de etanol, após 48h os resultados do fator de rendimento foram 0,38 g/g e 0,23 g/g, respectivamente, enquanto a produtividade volumétrica foi de 0,09 g.L-1.h-1 para o tratamento (a) e para o tratamento (b). Para o tratamento (c) não se observou a produção de etanol nas condições de fermentação utilizadas. Considerando os resultados obtidos, sugere-se que, para as condições experimentais empregadas, o hidrolisado seja tratado por alteração de pH seguido de tratamento com carvão ativado, uma vez que este tratamento resultou nos melhores resultados para o fator de rendimento tanto na produção de xilitol quanto na produção de etanol. / The fermentation of hemicellulosic hydrolysates has as main difficult the presence of compounds derived from partial degradation of lignin, sugars and release of acetyl groups, which are inhibitors of microbial metabolism, during the hydrolysis process of lignocellulosic materials. This study aimed to evaluate the influence of different detoxification treatments on the composition and fermentability of the sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolyzate in the production of xylitol and ethanol. The following treatments were evaluated: a) change of pH with calcium oxide and phosphoric acid followed by adsorption with activated charcoal, b) use of ion exchange resins (A-860, A-500 PS and C-150 - Amberlite) and c) liquid-liquid extraction with immobilized interface in hollow-fiber membrane (Membrana, Charlote, NC - USA), in which the organic phase was a mixture of octanol and Alamine 336, and the aqueous phase was the hydrolyzate. According to the results, the employed treatments (a, b and c) promoted a reduction of 46.74%, 64.15% and 44.71% in the acetic acid concentration, and a reduction in the relative absorbance (RA) of 82.0%, 94,59% and 46.07% respectively. In the fermentation of the treated hydrolyzates by the Candida guilliermondii FTI 20037 yeast, aiming xylitol production, after 48h of fermentation, the results for xylitol yield were 0.57g/g, 0.42g/g and 0.33g/g, after the treatments a), b) and c), respectively. The volumetric productivity obtained was 0,39 g.L-1.h-1, 0,20 g.L-1.h-1 and 0,16 g.L-1.h-1, in the same order of treatments. In fermentation by Pichia stipitis IMH 43.2 of the hydrolyzates that used treatments (a) and (b), aiming the production of ethanol, after 48h, the results for yield were 0.38g/g and 0.23g/g, respectively, while the volumetric productivity was 0,09 g.L-1.h-1 for both treatments. For treatment (c) there was no ethanol production using the fermentation conditions applied in this work. Considering these results, it is suggested that for the experimental conditions used at this work, the hydrolyzate should be treated by pH change followed by treatment with activated charcoal, since this treatment resulted in better results of yield in the production of xylitol and ethanol.

A fermentação de hidrolisados hemicelulósicos tem como principal dificuldade a presença de compostos inibidores ao metabolismo microbiano, derivados da degradação parcial da lignina, degradação dos açúcares e liberação de radicais acetil durante a etapa de hidrólise dos materiais lignocelulósicos. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a influência de diferentes tratamentos de destoxificação sobre a composição e fermentabilidade do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar na produção de etanol e xilitol. Foram avaliados os seguintes tratamentos: a) alteração de pH com óxido de cálcio e ácido fosfórico seguido de adsorção com carvão ativo; b) utilização de resinas de troca iônica (A-860, A-500PS e C-150 - Amberlite); e c) extração líquido-líquido com interface imobilizada em membrana de fibra oca (Membrana, Charlote, NC - USA), na qual a fase orgânica foi uma mistura de octanol e Alamina 336 e a fase aquosa foi o próprio hidrolisado. De acordo com os resultados, os tratamentos aplicados (a, b e c) promoveram uma redução na concentração de ácido acético de 46,74%, 64,15% e 44,71% e uma redução na absorbância relativa (A.R.) de 82,0%, 94,59% e 46,07%, respectivamente. Na fermentação dos hidrolisados tratados, pela levedura Candida guilliermondii FTI 20037, após 48h de fermentação, os resultados para o fator de rendimento foram de 0,57g/g, 0,42g/g e 0,33 g/g após os tratamentos a, b e c, respectivamente. Quanto à produtividade volumétrica, na mesma ordem dos tratamentos foram obtidos os seguintes resultados: 0,39 g.L-1.h-1, 0,20 g.L-1.h-1 e 0,16 g.L-1.h-1. Nas fermentações dos hidrolisados tratados (a) e (b) pela levedura Pichia stipitis IMH 43.2, visando a produção de etanol, após 48h os resultados do fator de rendimento foram 0,38 g/g e 0,23 g/g, respectivamente, enquanto a produtividade volumétrica foi de 0,09 g.L-1.h-1 para o tratamento (a) e para o tratamento (b). Para o tratamento (c) não se observou a produção de etanol nas condições de fermentação utilizadas. Considerando os resultados obtidos, sugere-se que, para as condições experimentais empregadas, o hidrolisado seja tratado por alteração de pH seguido de tratamento com carvão ativado, uma vez que este tratamento resultou nos melhores resultados para o fator de rendimento tanto na produção de xilitol quanto na produção de etanol. / The fermentation of hemicellulosic hydrolysates has as main difficult the presence of compounds derived from partial degradation of lignin, sugars and release of acetyl groups, which are inhibitors of microbial metabolism, during the hydrolysis process of lignocellulosic materials. This study aimed to evaluate the influence of different detoxification treatments on the composition and fermentability of the sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolyzate in the production of xylitol and ethanol. The following treatments were evaluated: a) change of pH with calcium oxide and phosphoric acid followed by adsorption with activated charcoal, b) use of ion exchange resins (A-860, A-500 PS and C-150 - Amberlite) and c) liquid-liquid extraction with immobilized interface in hollow-fiber membrane (Membrana, Charlote, NC - USA), in which the organic phase was a mixture of octanol and Alamine 336, and the aqueous phase was the hydrolyzate. According to the results, the employed treatments (a, b and c) promoted a reduction of 46.74%, 64.15% and 44.71% in the acetic acid concentration, and a reduction in the relative absorbance (RA) of 82.0%, 94,59% and 46.07% respectively. In the fermentation of the treated hydrolyzates by the Candida guilliermondii FTI 20037 yeast, aiming xylitol production, after 48h of fermentation, the results for xylitol yield were 0.57g/g, 0.42g/g and 0.33g/g, after the treatments a), b) and c), respectively. The volumetric productivity obtained was 0,39 g.L-1.h-1, 0,20 g.L-1.h-1 and 0,16 g.L-1.h-1, in the same order of treatments. In fermentation by Pichia stipitis IMH 43.2 of the hydrolyzates that used treatments (a) and (b), aiming the production of ethanol, after 48h, the results for yield were 0.38g/g and 0.23g/g, respectively, while the volumetric productivity was 0,09 g.L-1.h-1 for both treatments. For treatment (c) there was no ethanol production using the fermentation conditions applied in this work. Considering these results, it is suggested that for the experimental conditions used at this work, the hydrolyzate should be treated by pH change followed by treatment with activated charcoal, since this treatment resulted in better results of yield in the production of xylitol and ethanol.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2001-07Bitstream added on 2014-06-13T19:31:26Z : No. of bitstreams: 1 pantaroto_s_me_botfca.pdf: 713863 bytes, checksum: b770073600a204323c2ead910c060f71 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Durante o processamento de raízes de mandioca para a produção de farinha e fécula, são geradas grandes quantidades de resíduos, dentre os quais destacam-se a manipueira como água proveniente da prensa da massa de mandioca ralada para a produção de farinha ou água residual de fecularia, neste caso a manipueira diluída com água de extração. A linamarina é um b-glicosídeo de acetona cianidrina e etil-metil-cetona cianidrina, presente em todas as células da planta de mandioca. A clivagem deste glicosídeo, em decorrência da lise das paredes celulares da planta, dá início à cianogênese, ou seja, a produção de ácido cianídrico. A linamarina é solúvel em água, sendo carreada juntamente com os efluentes líquidos, gerando problemas tanto ambientais quanto econômicos, no que se refere à disposição final e aproveitamento dos mesmos como sub-produtos do processamento de mandioca. Na literatura há relatos sobre a habilidade de microrganismos a metabolizar a linamarina, como única fonte de carbono e energia. O presente estudo teve por objetivo o isolamento, seleção e identificação de microrganismos aeróbios, provenientes de amostras de manipueira e solo aos arredores de lagoas destinadas à decantação destes efluentes, avaliando-os quanto ao metabolismo de linamarina in vitro, visando o emprego das linhagens selecionadas em estudos futuros de biorremediação dos resíduos. Das amostras foram isoladas 118 culturas, das quais 66 caracterizaram-se como morfotipos bacterianos e 52 como leveduras. Dentre estes microrganismos, 31 morfotipos, sendo 26 bactérias e 5 por leveduras, escolhidos aleatoriamente, foram avaliados em meio mínimo contendo linamarina como única fonte de carbono e energia...( Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / During the processing of cassava roots to produce flour and starch, residues are generated, where stand out the liquid effluents. The linamarin is a ß-glucoside of aceton cyanidrin and ethyl-methyl-ceton cyanidrin, it is present in all cassava plant. The cyanoglucoside broke begins the cyanogenese, thus producing cyanidric acid. The linamarin is soluble in water, and it is carried with the liquid effluents, and it generates ambiental and economics problems. The literature describe some microorganisms ability to metabolite linamarin. The present work aims the isolament, the selection and the identification of aerobies microorganisms from cassava liquid effluents and from adjacent soils samples of stabilization lagoons. Microbial cultures isolated have been available for linamarin in vitro metabolism. 118 strains are isolated, that 66 was characterized as bacteria and 52 as yeasts. 31 morfotypes were selected, choosed by chance, in minimum medium (MM), with linamarin as only carbon and energy source. Eight strains were selected ( seven bacterias and one yeast). The bacterias were identified by phylogenetic analyses, as three strains of Serratia marcescens, two strains of Bacillus, one strain of Acinetobacter johnnsonii, and one microbial culture of Proteobacteria group. The last one was not yet identified by literature. The yeast have been characterized by conventional taxonomy as Rhodotorulla glutinis...(Complete abstract, click electronic address below).

O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar o potencial de linhagens termotolerantes da espécie Kluyveromyces marxianus para produção de xilitol a partir do hidrolisado hemicelulósico de palha de arroz. Foi também objetivo deste trabalho estabelecer condições de tratamento alcalino diluído (desacetilação) previamente ao processo de hidrólise ácida da palha de arroz com vistas à obtenção de um hidrolisado com menor toxicidade. Numa primeira etapa do trabalho, foram avaliadas 4 cepas de K.marxianus (Y-6860, Y-6373, Y- 265 e Y-8287) quanto a produção de xilitol em meio semidefinido variando a temperatura de 30 a 40 °C. Com base nos resultados obtidos, foi selecionada a linhagem Y-6373, que apresentou os maiores valores de conversão de xilose em xilitol (YP/S = 0,70 g/g) e produtividade volumétrica (QP = 0,60 g/L.h) na temperatura de 40 °C. Esta linhagem foi então utilizada nos ensaios fermentativos a partir dos hidrolisados obtidos. Para obtenção do hidrolisado hemicelulósico, a palha de arroz foi primeiramente submetida a um tratamento alcalino, em escala de frascos Erlenmeyer, onde se avaliou o efeito da temperatura (50 - 70 °C) e da carga de NaOH (20 - 80 mg/g de biomassa) sobre a remoção de grupos acetil. De acordo com o modelo obtido, a máxima remoção de acetil (97,2 ± 3,4%) pôde ser alcançada empregando 70 °C; 80 mg de NaOH /g de palha por 45 min. Nestas condições do processo, o modelo previu remoções de lignina e de cinzas de 41,3 ± 4,3 e 62,3 ± 5,3%, respectivamente, sem perda significativa das frações açucaradas. Em maior escala (reator de 50L), o tratamento alcalino mostrou resultados de remoção de acetil próximos aos previstos pelo modelo. Com a palha desacetilada, foram então realizados ensaios de hidrólise ácida variando a concentração de H2SO4 (0,5 - 1,5% m/v) e tempo de residência (30 - 90 min) visando estabelecer as condições que maximizem a eficiência de hidrólise da hemicelulose (EHH). Nas condições otimizadas, (H2SO4 1,0% m/v e 85 minutos) foi alcançada uma EHH de 75% em frascos e de 76% em reator. Os resultados referentes à fermentabilidade do hidrolisado empregando a K. marxinuas Y-6373 demonstraram que independentemente da suplementação nutricional, a conversão de xilose em xilitol foi elevada ~ 0,87 g/g e superior a obtida em meio semidefinido contendo apenas xilose como fonte de carbono, porém os valores de produtividade volumétrica foram cerca de 6,5 vezes inferiores ~ 0,13 g/L.h, devido a baixa eficiência de utilização da xilose (XC) ~ 20%, após 72 h de cultivo. A fermentabilidade dos hidrolisados foi melhorada após o procedimento de destoxificação e os resultados variaram com o método empregado. Os melhores resultados foram obtidos em hidrolisado tratado com CaO (YP/S= 0,74 g/g; QP = 0,32 g/L.h e XC =92%). Neste trabalho, foi também demonstrado o efeito repressivo da glicose sobre a assimilação e conversão da xilose em xilitol por K. marxianus, uma vez que em meio semidefinido simulando as concentrações de xilose e glicose presentes no hidrolisado, os valores de XC e YP/S foram reduzidos em torno de 40%. De uma forma geral, conclui-se que a linhagem de K. marxianus selecionada neste estudo, apresenta grande potencial para a produção de xilitol em elevadas temperaturas, porém são ainda necessários estudos para otimizar as condições de produção de xilitol a partir de hidrolisados hemicelulósicos. / In this work the potential of thermotolerant strains of Kluyveromyces marxianus to produce xylitol from rice straw hemicellulosic hydrolyzed was evaluated. In addition, were also established conditions of diluted alkaline treatment (deacetylation) previously to the process of rice straw acid hydrolysis, aiming to decrease the toxicity of the hydrolysate . Initially, four yeast strains of K.marxianus (Y-6860, Y-6373, Y-2265 e Y-8287) were evaluated regarding to the xylitol production in a semi-defined medium, varying the temperature from 30 to 40 ºC. From these results, the strain Y-6373 was selected, due to high values of xylose conversion into xylitol (YP/S = 0.70 g/g) and volumetric productivity (QP = 0.60 g/L.h) at 40ºC. This strain was thus used in the fermentative tests employing the hemicellulosic hydrolysate obtained. The hemicellulosic hydrolysate of rice straw was prepared in two steps; firstly the rice straw was submitted to the alkaline treatment, which was carried out in Erlenmeyer flasks scale. In these experiments, the effects of temperature from 50 to 70 °C and NaOH load from 20 to 80 mg/g biomass on the removal of acetyl groups were evaluated. According to the model obtained, the maximum acetyl removal (97.2 ±3.4%) could be achieved by employing 70 ºC; 80 mg of NaOH/g of straw during 45 minutes. Under these conditions, the model predicted lignin and ashes removals of 41.3±4.3 and 62.3±5.3%, respectively, without significant loss of sugars. On a large scale (reactor of 50L), the alkaline treatment showed outcomes of acetyl removal near the ones predicted by the model. After, the deacetylating straw was submitted to acid hydrolysis process, varying the H2SO4 concentration from 0.5 to 1.5% w/v, and the residence time from 30 to 90 minutes, aiming to stablish the conditions that maximize the efficiency of hemicellulose hydrolysis (EHH). Under optimized conditions, (H2SO4 1.0% w/v and 85 minutes) 75% EHH was achieved in Erlenmeyers flasks and 76% in reactor. As regarding the hydrolysate fermentability employing K. marxinuas Y-6373, the results showed that, regardless of the nutritional supplementation, the conversion of xylose into xylitol was high ~ 0.87 g/g and superior in relation to the one obtained at a semidefined medium containing only xylose as a carbon source. Nevertheless, the values ofvolumetric productivity were approximately 6.5 times inferior ~ 0.13 g/L.h, due to the lowefficiency of xylose consumption (XC) ~ 20%, after 72h of cultivation. The hydrolysate fermentability was improved after detoxification and the results varied with the method employed. The best results were obtained on hydrolysate treated with CaO (YP/S= 0.74 g/g; QP = 0.32 g/L.h and XC = 92%). The glucose effect was further examined in semi-defined medium. The results showed that xylose assimilation and xylitol production by K. marxianus was repressed by glucose, since in a semi-defined media simulating the concentrations of xylose/glucose found in the hydrolyzed, the values of XC e YP/S were reduced in approximately 40%. Based on the results, was concluded that the strain of K. marxianus selected on this study, presents a great potential to produce xylitol at elevated temperatures. However, studies are still necessary to optimize the conditions of this bioconversion from the hemicellulosic hydrolysate.

Atualmente, há um grande incentivo governamental para a produção de biodiesel a partir de óleo de mamona. O aumento na fabricação desse óleo irá aumentar a produção de torta de mamona, que tem grande potencial de emprego na tecnologia de material biodegradável e utilização na alimentação animal, se destoxificada. Os objetivos desta tese foram a caracterização química da torta de mamona, a extração de suas proteínas para desenvolvimento de material biodegradável, e a caracterização do resíduo sólido do processo de extração, visando seu uso na alimentação animal. A extração das proteínas da torta de mamona foi feita por solubilização em meio alcalino. Inicialmente, diversos parâmetros (velocidade de agitação, concentração da torta na solução extratora e temperatura de extração) foram testados no intuito de aumentar o rendimento de extração das proteínas, utilizando-se NaOH (pH = 9). Em seguida, diversos experimentos foram realizados para se avaliar os efeitos do pH (8-12) e/ou do tipo de agente alcalino (NaOH, KOH e Ca(OH)2) na extração das proteínas da torta de mamona, sempre à temperatura de 50°C, velocidade de agitação de 400rpm, e concentração da torta na solução extratora de 20%. Os extratos proteicos obtidos foram liofilizados (EPL), e os resíduos foram desidratados em estufa (40°C/24 horas). Análises para determinação da composição bromatológica, minerais, amido, compostos fenólicos totais, ácidos graxos, aminoácidos, fibra dietética, da microestrutura, atividade alergênica, eletroforese dimensional e identificação de ricina foram feitas na matéria prima, nas proteínas extraídas e nos resíduos. A composição de aminoácidos foi analisada no extrato proteico liofilizado (EPL) e nos resíduos somente nas amostras preparadas com NaOH. A composição bromatológica das matérias primas (semente, torta e farelo) mostrou elevados teores de óleo (43,6%) e fibras (29,5%) para as sementes; bem como altos teores de proteína (36-40%) e fibras (29-30%) para a torta e o farelo de mamona. A semente de mamona apresentou valores de minerais considerados razoáveis para oleaginosas, e a torta de mamona apresentou alta proporção de K; Ca e P, importantes para alimentação animal. Verificou-se alto teor de ácido ricinoléico (79-90%) nas matérias primas avaliadas. A torta de mamona apresentou altos teores de ácido glutâmico (15%), arginina (11%) e triptofano (9%), sendo que os teores dos outros aminoácidos variaram entre 2 e 7%. Os resultados da caracterização química dos EPL e dos resíduos foram dependentes principalmente do pH de extração das proteínas. Observou-se aumento da concentração de proteína (64-68%) e de cinzas (13-19%), nos EPL, em função do aumento do pH (10 - 12), independente do tipo de agente alcalinizante. Os resíduos obtidos da extração dos EPL apresentaram teores de proteína, cinzas e fibras variando entre 20 e 34%, 12 e 17% e 39 e 42%, respectivamente. Em relação ao perfil de minerais dos EPL, verificou-se aumento nas concentrações de Na e Mn com o aumento do pH para ambos agentes alcalinizantes. O perfil de minerais dos resíduos mostrou aumento significativo nos teores de Na e K com aumento do pH de extração, ajustado com NaOH e KOH, respectivamente. O teor de ácido ricinoléico foi menor no resíduo, e maior no EPL, obtidos em pH 12 ajustado com NaOH. A composição de aminoácidos dos resíduos sofreu efeito do pH apenas para o pH 12. Os aminoácidos presentes em maior concentração nos EPL e nos resíduos foram ácido glutâmico, triptofano e arginina. Os EPL e os resíduos obtidos da extração das proteínas apresentaram menor poder alergênico avaliado pelo teste de desgranulação de mastócitos obtidos do lavado peritoneal de ratos. O perfil eletroforético dos EPL e dos resíduos mostrou maior proporção de proteínas com massa molecular entre 29-36kDa, seguidos por proteínas de massa molecular ao redor de 20kDa e menor proporção de proteínas de massa molecular entre 45-66kDa. Não foi observada a presença da ricina nos resíduos obtidos em pH 12. Os resultados de todos os experimentos de extração das proteínas da torta de mamona permitiram escolher os melhores parâmetros de extração: temperatura = 50°C, velocidade de agitação = 400rpm, concentração da torta na solução extratora = 20%, pH = 12 e agente alcalinizante = NaOH. Em conclusão, o processo de extração de proteínas por solubilização alcalina permitiu a produção de concentrado proteico com características interessantes para a produção de material biodegradável (agricultura e biofilmes), e de resíduos ainda com alto teor de proteínas e de fibras, isento de ricina, podendo, portanto ser utilizado na alimentação animal. / Presently, there is large government incentive for biodiesel production from castor seed oil. The increase of this oil fabrication will raise the production of castor seed pulp, which has great potential for utilization for biodegradable material technology and for animal feed, if detoxified. The objectives of this research were the chemical characterization of the castor seed pulp, the extraction of the proteins for biodegradable material developing, and the characterization of the solid residue of the extraction process, aiming its use for animal feed. The protein extraction from the castor seed pulp was made through solubilization in alkaline medium. Initially, several parameters (stirring speed, pulp concentration in the extraction solution and extraction temperature) were tested aiming the optimization of the protein extraction yield, using NaOH (pH 9). Subsequently, several experiments were realized to evaluate the effects of pH (8-12) and/or of the type of alkaline agent (NaOH, KOH and CaOH) on the castor seed pulp protein extraction, always at 50 °C, 400rpm stirring speed, and 20 % pulp concentration in the extraction solution. The obtained protein extracts were lyophilized (EPL), and the residues were dehydrated in stove (40 °C/24 h). The raw material, the extracted proteins and the residues were analyzed for bromatologic composition, minerals, starch, total phenolic compounds, fatty acids, amino acids, dietetic fiber, microstructure, allergenic activity, dimensional electrophoresis and ricin identification. The amino acids composition was analyzed on the lyophilized extract (EPL) and in the residues of the samples prepared with NaOH. The bromatologic composition of the raw materials (seed, pulp and meal) showed high content of oil (43.6 %) and fiber (29.5 %) for the seeds; as well as high amounts of protein (36-40 %) and fiber (29-30 %) for the pulp and the castor seed meal. The castor seed had average mineral values for oil seeds, and the castor seed pulp showed high percentage of K, Ca and P, valuable for animal feed. The evaluated raw materials had high percentage of ricinoleic acid (79-90 %). The castor seed pulp showed high percentage of glutamic acid (15 %), arginine (11 %) and triptophane (9 %). The percentage of the other amino acids varied between 2 and 7 %. The results of the chemical characterization of the EPL and of the residues were mainly dependent on the pH during protein extraction. It was observed an increase of the protein concentration (64-68 %) and of the ash (13-19 %), within the EPL, due to the pH raise (10 - 12), independently of the type of alkaline agent. The residues of the EPL extraction showed protein, ash and fiber content varying between 20 and 34%, 12 and 17% e 39 and 42%, respectively. Concerning the mineral profile of the EPL, an increase of Na and of Mn was observed with the increase of pH for both alkaline agents. The mineral profile of the residues showed a significant increase of the Na and the K content with the increase of the pH of the extraction solution, adjusted with NaOH and KOH, respectively. The ricinoleic acid content was lower in the residue, and higher in the EPL, obtained at pH 12 using NaOH. The amino acid composition of the residues was affected by the pH only at pH 12. The higher content of amino acid in the EPL and in the residues was of glutamic acid, triptophane and arginine. The EPL and the residues of the protein extraction showed low allergenic capacity evaluated by the mastocyte degranulation test obtained from the peritoneal wash of rats. The electrophoresis profile of the EPL and of the residues showed higher content of proteins with molecular weight varying between 29-36 kDa, followed by proteins with molecular weight around 20 kDa and lower proportion of proteins with molecular weight between 45 and 66 kDa. Ricin was not observed in the residues obtain at pH 12. The results of all the experiments of protein extraction of the castor seed pulp allowed to select the best extraction parameters: temperature = 50 °C, stirring speed = 400rpm, castor seed pulp concentration in the extraction solution = 20 %, pH = 12 and alkaline agent = NaOH. In conclusion, through the alkaline protein extraction process it was possible to achieve a protein concentrate with interesting properties for biodegradable material production (agriculture and biofilms), and of ricinless residues which still have high content of proteins and fiber that can be used for animal feed.

Pfaffia glomerata (Spreng) Pedersen, also known as Brazilian ginseng, has been used in popular medicine due to its important medicinal qualities. This study aims to characterize the nutrient needs of P. glomerata, (Chapter 1) as well as to assess the tolerance of this plant to high levels of cadmium in the substrate (Chapter 2). P. glomerata plants produced in vitro and acclimatized ex vitro were used as initial material. In Chapter 1, three (3) experiments are described. In the first experiment, under greenhouse conditions, young plants of P. glomerata were cultivated in Paleudalf soil with different treatments for fertilization: control (without fertilization), complete fertilization (with macro and micronutrients) and the individual omissions of N, P, K, Ca, Mg, S and micronutrients (Zn, B, Cu, Fe, Mn and Mo). In the second experiment, in greenhouse, the plants were submitted to twenty-seven (27) treatments of fertilization in complete trifactorial system (3x3x3), represented by a combination of three levels (40, 80 e 120 mg kg-1) of N, P and K in the fertilization, using the same soil as substrate. In the third experiment, under open field conditions, six (6) treatments involving the combination of two levels (50 e 100 kg ha-1) of N, P and K in the fertilization in two periods of cultivation, sixteen (16) and six (6) months, were evaluated respectively. It was observed in the fertilization in the experiment with the missing nutrient technique that the young plants of P. glomerata showed great decrease in biomass growth as well as in the macro and micronutrients by the omission of the nutrients N, K, S and P. In the second experiment, in greenhouse, the production of biomass by different organs of the plant responded differently to the triple interaction of NPK fertilizations, in which the dosages of maximum technical efficiency estimated (DMET) to the fertilizations of N, P and K in the production of total biomass of the plant were 60, 120 and 80 mg kg-1 respectively. In the open field, the NPK fertilization affected the production of biomass of the organs of the plants in different ways in 16 months of cultivation. In order to have a greater accumulation of mineral nutrients in the tissues of P. glomerata and a possible relation to the accumulation of active principles of medicinal interests, the plants should be collected after six (6) months of field cultivation. In the study described in Chapter 2, an experiment with seedlings of Pfaffia glomerata cultivated under the hydroponic system with five levels of cadmium (Cd) (0, 20, 40, 60 e 80 μm) was carried out during seven days. Those plants demonstrated an increase in the content of Cd in the roots and shoots. The total biomass was reduced significantly in 80 μM of Cd. The activity of the ALA-D (delta-aminolevulinic acid dehydratase) and AP (acid phosphatase) was reduced with the levels of Cd. The reduction in the activity of ALA-D was accompanied by the content of chlorophyll. Enzymatic antioxidants, such as catalase and ascorbate peroxidase, as well as non-enzymatic antioxidants like ascorbic acid and non-protein thiol groups had an important role in the detoxification of effects induced by Cd in the roots and shoot of the seedlings of P. glomerata. / A Pfaffia glomerata (Spreng) Pedersen, conhecida como ginseng brasileiro, tem sido utilizada na medicina popular em função de suas importantes qualidades medicinais. O estudo teve por objetivo caracterizar as necessidades nutricionais da P. glomerata (Capítulo 1), bem como avaliar a tolerância dessa planta a altos níveis de cádmio no substrato (Capítulo 2). Plantas de P. glomerata produzidas in vitro e aclimatizadas ex vitro foram usadas como material inicial. No estudo referente ao Capítulo 1, três experimentos foram realizados. No primeiro experimento, sob condições de casa de vegetação, plantas jovens de P. glomerata foram cultivadas em Argissolo Vermelho distrófico arênico com diferentes tratamentos de adubação: controle (sem adubação), adubação completa (com macro e micronutrientes) e as omissões individuais de N, P, K, Ca, Mg, S e dos micronutrientes (Zn, B, Cu, Fe, Mn e Mo). No segundo experimento, ainda em casa de vegetação, plantas foram submetidas a 27 tratamentos de adubação, em esquema trifatorial completo (3x3x3), representados pela combinação de três níveis (40, 80 e 120 mg kg-1) de N, de P e de K na adubação, utilizando o mesmo solo como substrato. No terceiro experimento, sob condições de cultivo a campo foram avaliados seis tratamentos constituídos da combinação de dois níveis (50 e 100 kg ha-1) de N, de P e de K na adubação, em duas épocas de cultivo, 16 e 6 meses, respectivamente. No experimento com a técnica do nutriente faltante, verificou-se que plantas jovens de P. glomerata apresentaram maior redução em biomassa, bem como nos teores de macro e micronutrientes, pela omissão de N, K, S e P. No segundo experimento, ainda em casa de vegetação, a produção de biomassa pelos diferentes órgãos da planta respondeu distintamente à interação tripla das adubações NPK, onde as doses de máxima eficiência técnica estimada com as adubações de N, P e K e a produção de biomassa total da planta, foram de, respectivamente, 60, 120 e 80 mg kg-1. No cultivo a campo, a adubação NPK afetou distintamente a produção de biomassa dos órgãos das plantas com 16 meses de cultivo. Para uma maior acumulação de nutrientes minerais nos tecidos de P. glomerata e uma possível relação com o acúmulo de princípios ativos de interesse medicinal, as plantas devem ser coletadas após os 6 meses de cultivo a campo. No estudo referente ao Capítulo 2, um experimento foi realizado com plântulas de Pfaffia glomerata cultivadas sob sistema hidropônico, com cinco níveis de cádmio (Cd) (0, 20, 40, 60 e 80 μM), durante 7 dias. Essas plantas apresentaram aumento no conteúdo de Cd nas raízes e parte aérea. A biomassa total foi apenas reduzida significativamente a 80μM de Cd. A atividade da ALA-D (Ácido delta aminolevulínico desidratase) e da AP (fosfatase ácida) foram reduzidas com os níveis de Cd. A redução na atividade da ALA-D foi acompanhada pelo conteúdo de clorofila. Os antioxidantes enzimáticos, como a catalase e a ascorbato peroxidase, bem como antioxidantes não enzimáticos, como o ácido ascórbico e os grupos tióis não protéicos, tiveram um papel chave na destoxificação de efeitos induzidos pelo Cd nas raízes e parte aérea das plântulas de P. glomerata.

Atualmente, há um grande incentivo governamental para a produção de biodiesel a partir de óleo de mamona. O aumento na fabricação desse óleo irá aumentar a produção de torta de mamona, que tem grande potencial de emprego na tecnologia de material biodegradável e utilização na alimentação animal, se destoxificada. Os objetivos desta tese foram a caracterização química da torta de mamona, a extração de suas proteínas para desenvolvimento de material biodegradável, e a caracterização do resíduo sólido do processo de extração, visando seu uso na alimentação animal. A extração das proteínas da torta de mamona foi feita por solubilização em meio alcalino. Inicialmente, diversos parâmetros (velocidade de agitação, concentração da torta na solução extratora e temperatura de extração) foram testados no intuito de aumentar o rendimento de extração das proteínas, utilizando-se NaOH (pH = 9). Em seguida, diversos experimentos foram realizados para se avaliar os efeitos do pH (8-12) e/ou do tipo de agente alcalino (NaOH, KOH e Ca(OH)2) na extração das proteínas da torta de mamona, sempre à temperatura de 50°C, velocidade de agitação de 400rpm, e concentração da torta na solução extratora de 20%. Os extratos proteicos obtidos foram liofilizados (EPL), e os resíduos foram desidratados em estufa (40°C/24 horas). Análises para determinação da composição bromatológica, minerais, amido, compostos fenólicos totais, ácidos graxos, aminoácidos, fibra dietética, da microestrutura, atividade alergênica, eletroforese dimensional e identificação de ricina foram feitas na matéria prima, nas proteínas extraídas e nos resíduos. A composição de aminoácidos foi analisada no extrato proteico liofilizado (EPL) e nos resíduos somente nas amostras preparadas com NaOH. A composição bromatológica das matérias primas (semente, torta e farelo) mostrou elevados teores de óleo (43,6%) e fibras (29,5%) para as sementes; bem como altos teores de proteína (36-40%) e fibras (29-30%) para a torta e o farelo de mamona. A semente de mamona apresentou valores de minerais considerados razoáveis para oleaginosas, e a torta de mamona apresentou alta proporção de K; Ca e P, importantes para alimentação animal. Verificou-se alto teor de ácido ricinoléico (79-90%) nas matérias primas avaliadas. A torta de mamona apresentou altos teores de ácido glutâmico (15%), arginina (11%) e triptofano (9%), sendo que os teores dos outros aminoácidos variaram entre 2 e 7%. Os resultados da caracterização química dos EPL e dos resíduos foram dependentes principalmente do pH de extração das proteínas. Observou-se aumento da concentração de proteína (64-68%) e de cinzas (13-19%), nos EPL, em função do aumento do pH (10 - 12), independente do tipo de agente alcalinizante. Os resíduos obtidos da extração dos EPL apresentaram teores de proteína, cinzas e fibras variando entre 20 e 34%, 12 e 17% e 39 e 42%, respectivamente. Em relação ao perfil de minerais dos EPL, verificou-se aumento nas concentrações de Na e Mn com o aumento do pH para ambos agentes alcalinizantes. O perfil de minerais dos resíduos mostrou aumento significativo nos teores de Na e K com aumento do pH de extração, ajustado com NaOH e KOH, respectivamente. O teor de ácido ricinoléico foi menor no resíduo, e maior no EPL, obtidos em pH 12 ajustado com NaOH. A composição de aminoácidos dos resíduos sofreu efeito do pH apenas para o pH 12. Os aminoácidos presentes em maior concentração nos EPL e nos resíduos foram ácido glutâmico, triptofano e arginina. Os EPL e os resíduos obtidos da extração das proteínas apresentaram menor poder alergênico avaliado pelo teste de desgranulação de mastócitos obtidos do lavado peritoneal de ratos. O perfil eletroforético dos EPL e dos resíduos mostrou maior proporção de proteínas com massa molecular entre 29-36kDa, seguidos por proteínas de massa molecular ao redor de 20kDa e menor proporção de proteínas de massa molecular entre 45-66kDa. Não foi observada a presença da ricina nos resíduos obtidos em pH 12. Os resultados de todos os experimentos de extração das proteínas da torta de mamona permitiram escolher os melhores parâmetros de extração: temperatura = 50°C, velocidade de agitação = 400rpm, concentração da torta na solução extratora = 20%, pH = 12 e agente alcalinizante = NaOH. Em conclusão, o processo de extração de proteínas por solubilização alcalina permitiu a produção de concentrado proteico com características interessantes para a produção de material biodegradável (agricultura e biofilmes), e de resíduos ainda com alto teor de proteínas e de fibras, isento de ricina, podendo, portanto ser utilizado na alimentação animal. / Presently, there is large government incentive for biodiesel production from castor seed oil. The increase of this oil fabrication will raise the production of castor seed pulp, which has great potential for utilization for biodegradable material technology and for animal feed, if detoxified. The objectives of this research were the chemical characterization of the castor seed pulp, the extraction of the proteins for biodegradable material developing, and the characterization of the solid residue of the extraction process, aiming its use for animal feed. The protein extraction from the castor seed pulp was made through solubilization in alkaline medium. Initially, several parameters (stirring speed, pulp concentration in the extraction solution and extraction temperature) were tested aiming the optimization of the protein extraction yield, using NaOH (pH 9). Subsequently, several experiments were realized to evaluate the effects of pH (8-12) and/or of the type of alkaline agent (NaOH, KOH and CaOH) on the castor seed pulp protein extraction, always at 50 °C, 400rpm stirring speed, and 20 % pulp concentration in the extraction solution. The obtained protein extracts were lyophilized (EPL), and the residues were dehydrated in stove (40 °C/24 h). The raw material, the extracted proteins and the residues were analyzed for bromatologic composition, minerals, starch, total phenolic compounds, fatty acids, amino acids, dietetic fiber, microstructure, allergenic activity, dimensional electrophoresis and ricin identification. The amino acids composition was analyzed on the lyophilized extract (EPL) and in the residues of the samples prepared with NaOH. The bromatologic composition of the raw materials (seed, pulp and meal) showed high content of oil (43.6 %) and fiber (29.5 %) for the seeds; as well as high amounts of protein (36-40 %) and fiber (29-30 %) for the pulp and the castor seed meal. The castor seed had average mineral values for oil seeds, and the castor seed pulp showed high percentage of K, Ca and P, valuable for animal feed. The evaluated raw materials had high percentage of ricinoleic acid (79-90 %). The castor seed pulp showed high percentage of glutamic acid (15 %), arginine (11 %) and triptophane (9 %). The percentage of the other amino acids varied between 2 and 7 %. The results of the chemical characterization of the EPL and of the residues were mainly dependent on the pH during protein extraction. It was observed an increase of the protein concentration (64-68 %) and of the ash (13-19 %), within the EPL, due to the pH raise (10 - 12), independently of the type of alkaline agent. The residues of the EPL extraction showed protein, ash and fiber content varying between 20 and 34%, 12 and 17% e 39 and 42%, respectively. Concerning the mineral profile of the EPL, an increase of Na and of Mn was observed with the increase of pH for both alkaline agents. The mineral profile of the residues showed a significant increase of the Na and the K content with the increase of the pH of the extraction solution, adjusted with NaOH and KOH, respectively. The ricinoleic acid content was lower in the residue, and higher in the EPL, obtained at pH 12 using NaOH. The amino acid composition of the residues was affected by the pH only at pH 12. The higher content of amino acid in the EPL and in the residues was of glutamic acid, triptophane and arginine. The EPL and the residues of the protein extraction showed low allergenic capacity evaluated by the mastocyte degranulation test obtained from the peritoneal wash of rats. The electrophoresis profile of the EPL and of the residues showed higher content of proteins with molecular weight varying between 29-36 kDa, followed by proteins with molecular weight around 20 kDa and lower proportion of proteins with molecular weight between 45 and 66 kDa. Ricin was not observed in the residues obtain at pH 12. The results of all the experiments of protein extraction of the castor seed pulp allowed to select the best extraction parameters: temperature = 50 °C, stirring speed = 400rpm, castor seed pulp concentration in the extraction solution = 20 %, pH = 12 and alkaline agent = NaOH. In conclusion, through the alkaline protein extraction process it was possible to achieve a protein concentrate with interesting properties for biodegradable material production (agriculture and biofilms), and of ricinless residues which still have high content of proteins and fiber that can be used for animal feed.

O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar o potencial de linhagens termotolerantes da espécie Kluyveromyces marxianus para produção de xilitol a partir do hidrolisado hemicelulósico de palha de arroz. Foi também objetivo deste trabalho estabelecer condições de tratamento alcalino diluído (desacetilação) previamente ao processo de hidrólise ácida da palha de arroz com vistas à obtenção de um hidrolisado com menor toxicidade. Numa primeira etapa do trabalho, foram avaliadas 4 cepas de K.marxianus (Y-6860, Y-6373, Y- 265 e Y-8287) quanto a produção de xilitol em meio semidefinido variando a temperatura de 30 a 40 °C. Com base nos resultados obtidos, foi selecionada a linhagem Y-6373, que apresentou os maiores valores de conversão de xilose em xilitol (YP/S = 0,70 g/g) e produtividade volumétrica (QP = 0,60 g/L.h) na temperatura de 40 °C. Esta linhagem foi então utilizada nos ensaios fermentativos a partir dos hidrolisados obtidos. Para obtenção do hidrolisado hemicelulósico, a palha de arroz foi primeiramente submetida a um tratamento alcalino, em escala de frascos Erlenmeyer, onde se avaliou o efeito da temperatura (50 - 70 °C) e da carga de NaOH (20 - 80 mg/g de biomassa) sobre a remoção de grupos acetil. De acordo com o modelo obtido, a máxima remoção de acetil (97,2 ± 3,4%) pôde ser alcançada empregando 70 °C; 80 mg de NaOH /g de palha por 45 min. Nestas condições do processo, o modelo previu remoções de lignina e de cinzas de 41,3 ± 4,3 e 62,3 ± 5,3%, respectivamente, sem perda significativa das frações açucaradas. Em maior escala (reator de 50L), o tratamento alcalino mostrou resultados de remoção de acetil próximos aos previstos pelo modelo. Com a palha desacetilada, foram então realizados ensaios de hidrólise ácida variando a concentração de H2SO4 (0,5 - 1,5% m/v) e tempo de residência (30 - 90 min) visando estabelecer as condições que maximizem a eficiência de hidrólise da hemicelulose (EHH). Nas condições otimizadas, (H2SO4 1,0% m/v e 85 minutos) foi alcançada uma EHH de 75% em frascos e de 76% em reator. Os resultados referentes à fermentabilidade do hidrolisado empregando a K. marxinuas Y-6373 demonstraram que independentemente da suplementação nutricional, a conversão de xilose em xilitol foi elevada ~ 0,87 g/g e superior a obtida em meio semidefinido contendo apenas xilose como fonte de carbono, porém os valores de produtividade volumétrica foram cerca de 6,5 vezes inferiores ~ 0,13 g/L.h, devido a baixa eficiência de utilização da xilose (XC) ~ 20%, após 72 h de cultivo. A fermentabilidade dos hidrolisados foi melhorada após o procedimento de destoxificação e os resultados variaram com o método empregado. Os melhores resultados foram obtidos em hidrolisado tratado com CaO (YP/S= 0,74 g/g; QP = 0,32 g/L.h e XC =92%). Neste trabalho, foi também demonstrado o efeito repressivo da glicose sobre a assimilação e conversão da xilose em xilitol por K. marxianus, uma vez que em meio semidefinido simulando as concentrações de xilose e glicose presentes no hidrolisado, os valores de XC e YP/S foram reduzidos em torno de 40%. De uma forma geral, conclui-se que a linhagem de K. marxianus selecionada neste estudo, apresenta grande potencial para a produção de xilitol em elevadas temperaturas, porém são ainda necessários estudos para otimizar as condições de produção de xilitol a partir de hidrolisados hemicelulósicos. / In this work the potential of thermotolerant strains of Kluyveromyces marxianus to produce xylitol from rice straw hemicellulosic hydrolyzed was evaluated. In addition, were also established conditions of diluted alkaline treatment (deacetylation) previously to the process of rice straw acid hydrolysis, aiming to decrease the toxicity of the hydrolysate . Initially, four yeast strains of K.marxianus (Y-6860, Y-6373, Y-2265 e Y-8287) were evaluated regarding to the xylitol production in a semi-defined medium, varying the temperature from 30 to 40 ºC. From these results, the strain Y-6373 was selected, due to high values of xylose conversion into xylitol (YP/S = 0.70 g/g) and volumetric productivity (QP = 0.60 g/L.h) at 40ºC. This strain was thus used in the fermentative tests employing the hemicellulosic hydrolysate obtained. The hemicellulosic hydrolysate of rice straw was prepared in two steps; firstly the rice straw was submitted to the alkaline treatment, which was carried out in Erlenmeyer flasks scale. In these experiments, the effects of temperature from 50 to 70 °C and NaOH load from 20 to 80 mg/g biomass on the removal of acetyl groups were evaluated. According to the model obtained, the maximum acetyl removal (97.2 ±3.4%) could be achieved by employing 70 ºC; 80 mg of NaOH/g of straw during 45 minutes. Under these conditions, the model predicted lignin and ashes removals of 41.3±4.3 and 62.3±5.3%, respectively, without significant loss of sugars. On a large scale (reactor of 50L), the alkaline treatment showed outcomes of acetyl removal near the ones predicted by the model. After, the deacetylating straw was submitted to acid hydrolysis process, varying the H2SO4 concentration from 0.5 to 1.5% w/v, and the residence time from 30 to 90 minutes, aiming to stablish the conditions that maximize the efficiency of hemicellulose hydrolysis (EHH). Under optimized conditions, (H2SO4 1.0% w/v and 85 minutes) 75% EHH was achieved in Erlenmeyers flasks and 76% in reactor. As regarding the hydrolysate fermentability employing K. marxinuas Y-6373, the results showed that, regardless of the nutritional supplementation, the conversion of xylose into xylitol was high ~ 0.87 g/g and superior in relation to the one obtained at a semidefined medium containing only xylose as a carbon source. Nevertheless, the values ofvolumetric productivity were approximately 6.5 times inferior ~ 0.13 g/L.h, due to the lowefficiency of xylose consumption (XC) ~ 20%, after 72h of cultivation. The hydrolysate fermentability was improved after detoxification and the results varied with the method employed. The best results were obtained on hydrolysate treated with CaO (YP/S= 0.74 g/g; QP = 0.32 g/L.h and XC = 92%). The glucose effect was further examined in semi-defined medium. The results showed that xylose assimilation and xylitol production by K. marxianus was repressed by glucose, since in a semi-defined media simulating the concentrations of xylose/glucose found in the hydrolyzed, the values of XC e YP/S were reduced in approximately 40%. Based on the results, was concluded that the strain of K. marxianus selected on this study, presents a great potential to produce xylitol at elevated temperatures. However, studies are still necessary to optimize the conditions of this bioconversion from the hemicellulosic hydrolysate.

Bifenilas policloradas (PCBs) foram produzidas comercialmente entre 1929 e meados da década de 1980 para propósitos industriais. As mesmas propriedades que despertaram o interesse industrial, tais como: inércia química, alta constante dielétrica, resistência à queima; foram responsáveis pelo espalhamento dos PCBs em todos os compartimentos ambientais, de tal forma que são encontrados em amostras de tecidos adiposos de animais e humanos, leite, sedimentos dentre outras matrizes. Enormes quantidades de PCBs continuam em uso ou estão estocadas a espera de uma destinação final. No presente estudo demonstramos o uso da reação de hidrodescloração catalítica como forma de destruição/destoxificação de bifenilas policloradas. Para tanto, a reação foi estudada em amostras reais de PCBs (óleo dielétrico - Ascarel®), amostras comerciais (Aroclor® 1242 e 1254) e amostra sintética (2,4-diclorobifenila). O estudo se baseia no uso de solventes orgânicos como meio reacional e paládio suportado em carvão ativado como catalisador, devido à sua seletividade para a reação desejada, bem como sua baixa capacidade de hidrogenar compostos aromáticos. xii A condição experimental ótima para a hidrodescloração foi determinada a partir da aplicação de planejamento experimental do tipo Doehlert. Esta condição ótima foi aplicada com sucesso a PCBs contidos em outras matrizes. A cinética da reação é apresentada para o 2,4-diclorobifenila como estudo de caso e uma proposta de mecanismo da reação de hidrodescloração de PCBs é apresentada baseada nos resultados experimentais. / Polychlorinated biphenyls (PCBs) were produced between 1929 and the 1980s for industrial applications. The same properties that make it a chemical of interest for industrial applications, such as: chemical inertness, high dielectric constant, fire resistance; were responsible for the widespreading of PCBs over all enviornmental compartments. They can be found in samples of fat tissues of humans and animals, milk, sediments, among other matrices. Enormous quantities of PCBs are still in use or stocked waiting for a final destination. In the present study, we have shown the use of catalytic hydrodechlorination as an alternative for the destruction/detoxification of polychlorinated biphenyls. For this, the reaction was studied in real samples of PCBs (dielectric oil - Ascarel®), commercial samples (Aroclor® 1242 e 1254) and pure chlorinated biphenyls (2,4-dichlorobiphenyl). The study is based in the use of organic solvents as reactional media and palladium supported in activated carbon as catalyst, due to its selectivity for the desired reaction and to its low capacity to hydrogenate aromatic compounds. xiv The optimal hydrodechlorination condition was determined through the application of a Doehlert experimental planning. This optimal condition was applied with success to PCBs contained in other matrices. The reaction kinetics for 2,4-dichlorobiphenyl was presented as a case study and a mechanistic proposal was presented for the hydrodechlorination of PCBs based on these experimental conditions.

Bifenilas policloradas (PCBs) foram produzidas comercialmente entre 1929 e meados da década de 1980 para propósitos industriais. As mesmas propriedades que despertaram o interesse industrial, tais como: inércia química, alta constante dielétrica, resistência à queima; foram responsáveis pelo espalhamento dos PCBs em todos os compartimentos ambientais, de tal forma que são encontrados em amostras de tecidos adiposos de animais e humanos, leite, sedimentos dentre outras matrizes. Enormes quantidades de PCBs continuam em uso ou estão estocadas a espera de uma destinação final. No presente estudo demonstramos o uso da reação de hidrodescloração catalítica como forma de destruição/destoxificação de bifenilas policloradas. Para tanto, a reação foi estudada em amostras reais de PCBs (óleo dielétrico - Ascarel®), amostras comerciais (Aroclor® 1242 e 1254) e amostra sintética (2,4-diclorobifenila). O estudo se baseia no uso de solventes orgânicos como meio reacional e paládio suportado em carvão ativado como catalisador, devido à sua seletividade para a reação desejada, bem como sua baixa capacidade de hidrogenar compostos aromáticos. xii A condição experimental ótima para a hidrodescloração foi determinada a partir da aplicação de planejamento experimental do tipo Doehlert. Esta condição ótima foi aplicada com sucesso a PCBs contidos em outras matrizes. A cinética da reação é apresentada para o 2,4-diclorobifenila como estudo de caso e uma proposta de mecanismo da reação de hidrodescloração de PCBs é apresentada baseada nos resultados experimentais. / Polychlorinated biphenyls (PCBs) were produced between 1929 and the 1980s for industrial applications. The same properties that make it a chemical of interest for industrial applications, such as: chemical inertness, high dielectric constant, fire resistance; were responsible for the widespreading of PCBs over all enviornmental compartments. They can be found in samples of fat tissues of humans and animals, milk, sediments, among other matrices. Enormous quantities of PCBs are still in use or stocked waiting for a final destination. In the present study, we have shown the use of catalytic hydrodechlorination as an alternative for the destruction/detoxification of polychlorinated biphenyls. For this, the reaction was studied in real samples of PCBs (dielectric oil - Ascarel®), commercial samples (Aroclor® 1242 e 1254) and pure chlorinated biphenyls (2,4-dichlorobiphenyl). The study is based in the use of organic solvents as reactional media and palladium supported in activated carbon as catalyst, due to its selectivity for the desired reaction and to its low capacity to hydrogenate aromatic compounds. xiv The optimal hydrodechlorination condition was determined through the application of a Doehlert experimental planning. This optimal condition was applied with success to PCBs contained in other matrices. The reaction kinetics for 2,4-dichlorobiphenyl was presented as a case study and a mechanistic proposal was presented for the hydrodechlorination of PCBs based on these experimental conditions.