Made available in DSpace on 2013-08-07T18:41:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000401022-Texto+Completo-0.pdf: 970049 bytes, checksum: 1fc17227f3815a94113f9cadc1efc0e4 (MD5) Previous issue date: 2008 / Phosphodiesterases (PDEs) are a super family of enzymes which degrade the intracellular second messengers cyclic guanosine monophosphate (cGMP) and cyclic adenosine monophosphate (cAMP). As essential regulators in cyclic nucleotide signaling with diverse physiological functions, PDEs are drug targets for the treatment of various diseases including heart failure, depression, asthma, inflammation, and erectile dysfunction. Among the eleven PDE gene families, the cGMP-specific PDE5 is the principal cGMP-hydrolyzing activity in the human corpus cavernosum tissue. It is well known as the target of many drugs used in the treatment of erectile dysfunction, like sildenafil. This work aims the synthesis of the coding region, cloning, expression and purification of the catalytic domain of human PDE5 gene which encodes the phosphodiesterase 5. The synthesis of the coding region of the target polypeptide was accomplished by using 24 primers, which were ligated by overlap extension using the polymerase chain reaction. The construction was cloned into pCRBlunt® vector and sequenced to confirm its identity and the absence of mutations. The fragment was subcloned into pET23a(+) expression vector with NdeI and BamHI restriction sites. Escherichia coli Rosetta (DE3) electrocompetent cells were transformed with the recombinant plasmid and the coding region of the catalytic domain of the PDE5 was expressed in its soluble form with 0. 1mM of IPTG induction. The purification yielded 2. 39 mg. mL-1 through 3 steps of purification. The pure catalytic domain of PDE5 will allow screening for the discovery of new natural inhibitors from the brazilian biodiversity that could be used in the treatment of erectile dysfunction. / Fosfodiesterase (PDE) é uma super família de enzimas responsáveis pela degradação dos segundos mensageiros intracelulares adenosina monofosfato cíclico (AMPc) e guanosina monofosfato cíclico (GMPc). Como reguladoras essenciais na sinalização de segundos mensageiros cíclicos com diversas funções fisiológicas as PDEs são alvo de drogas para o tratamento de diversas doenças. Dentre estas estão insuficiência cardíaca, depressão, asma, inflamação e disfunção erétil. Dentre as 11 famílias de genes de PDE, a fosfodiesterase 5 (PDE5) é específica para GMPc, sendo responsável pela atividade de hidrólise que sofre o GMPc dentro dos tecidos dos corpos cavernosos penianos dos homens. A PDE5 é amplamente conhecida por ser alvo de diversas drogas utilizadas no tratamento da disfunção erétil, como por exemplo, o sildenafil (Viagra®). Este trabalho tem por objetivo a síntese da região codificante, clonagem, expressão e purificação do domínio catalítico da PDE5 humana. A síntese da região codificante do polipeptídeo alvo foi realizada através da técnica de overlap, utilizando 24 oligonucleotídeos que foram unidos através da reação em cadeia da polimerase (PCR). A construção foi clonada em vetor pCRBlunt® e sequenciada para confirmar sua identidade e a ausência de mutações. O fragmento foi subclonado em vetor de expressão pET23a(+) com sítios de restrição NdeI e BamHI, para o N terminal e C terminal, respectivamente. Células eletrocompetentes de E. coli Rosetta (DE3) foram transformadas com o plasmídeo recombinante, a região que codifica para o domínio catalítico da PDE5 foi expressa em sua forma solúvel e ativa na presença de 0,1 mM do indutor IPTG. Quando o domínio catalítico da PDE5 foi isolado, um rendimento de 2,39 mg. mL-1 foi obtido através de 3 passos de purificação.O domínio catalítico da PDE5 puro permitirá a realização de uma triagem de extratos vegetais oriundos da biodiversidade brasileira. Com o intuito de buscar novos compostos que possam se tornar possíveis inibidores de PDE5, e assim serem utilizados no tratamento da disfunção erétil.

La obtención de ácido fosfórico a partir del proceso húmedo constituye aproximadamente un 95% de su producción. Entre las etapas principales de este proceso productivo, hay que mencionar el ataque de la roca fosfórica con ácido sulfúrico concentrado, la filtración y posterior concentración del ácido producido. Esta técnica genera severos problemas de corrosión en los equipos e instalaciones, debido principalmente a la presencia de impurezas en el ácido fosfórico, como son cloruros, fluoruros y sulfatos, aunque también a las elevadas temperaturas y concentración del medio. En este contexto, la presente Tesis Doctoral pretende realizar un estudio exhaustivo de la resistencia frente a la corrosión del acero inoxidable altamente aleado UNS N08031 (Alloy 31) en medio ácido fosfórico contaminado con diferentes impurezas y concentraciones distintas. Las curvas potenciodinámicas obtenidas a diferentes temperaturas, revelaron un amplio rango de potencial en el que el material se encuentra en estado pasivo. Dentro de este rango de potenciales se realiza el estudio de la cinética de formación de las películas pasivas mediante ensayos potenciostáticos y, se evalúa el comportamiento eléctrico a partir de la técnica de Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS) y análisis Mott-Schottky. Los datos experimentales obtenidos mediante EIS permitieron definir el modelo físico de formación y disolución de las películas pasivas. La modelización mediante circuitos eléctricos equivalentes explicó la estructura de doble capa de las películas pasivas, así como los procesos de difusión que tienen lugar bajo las condiciones de trabajo más severas. Los resultados de EIS revelaron el efecto perjudicial, tanto de la temperatura como de los iones fluoruros. La caracterización semiconductora mediante análisis Mott-Schottky demostró el comportamiento semiconductor de tipo n, asociado a la formación de un compuesto óxido de molibdeno insoluble (MoO3), así como de otros óxidos Fe2O3. En otros casos también se distinguió el carácter semiconductor de tipo p, revelando la presencia de otros óxidos: Cr2O3, FeO y NiO. La presencia de estos compuestos sobre el Alloy 31 se justificó mediante los análisis de espectroscopía de fotoemisión de rayos X (XPS). Finalmente, se utilizaron técnicas electroquímicas a escala micro, para caracterizar el Alloy 31 y su soldadura en una disolución 35g/l NaCl. En definitiva se dedujo que, la parte del material soldado presentaba una mayor actividad electroquímica y, por tanto será más susceptible a los fenómenos corrosivos. Al mismo tiempo, este comportamiento se justifica con la morfología observada en su microestructura, en la que se observó una segregación de elementos de aleación en los bordes de grano. / Escrivá Cerdán, C. (2013). Caracterización de la Pasividad del Acero Inoxidable uns N08031 en Ácido Fosfórico Contaminado mediante Técnicas Electroquímicas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/27647 / TESIS

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Composting of pig slurry (DLS) is an important strategy to mitigate the environmental damage of intensive pig farms. Despite being a promising strategy, one of the problems from composting is still the losses of nitrogen (N) by volatilization of ammonia (NH3). Acidification of DLS before to addition to the piles, reducing the pH and thus, the piles, may be a possibility to circumvent this problem. However, little is known about the effect of acidification of DLS, not only on emissions of (NH3) as with respect to emissions of greenhouse gases (GEE) (CO2, CH4 e N2O) during the process, especially in automated systems where the addition of manure and mixing of piles are frequent. This study was conducted with the objective of evaluating the effect of acidification of pig slurry on ammonia and greenhouse gases emissions during an automated composting process. The study was conducted at the Federal University of Santa Maria, RS, during 154 days in compost piles containing the mixture of wood shavings and sawdust as substrate, with weekly additions of DLS, followed by two revolving piles during the first 106 days. Between 107 and 154 days were made only weekly turnings piles. Two treatments were tested, one with manure acidification with H3PO4 to pH around 6.0 and another without acidification. The evaluation of emissions of NH3 was carried out in semi-open static chambers, while the GEE was performed in static chambers. The pH of DLS was reduced on average 0.87 units with acidification compared to the original values and the average value of all applications was 5.84. In compost piles, the pH decreased from 8.11 to 6.72 on average during all period of the experiment. The concentrations of NH4+ at the end of the experiment were, on an average of two evaluated layers, 102.98 mg kg-1 in the pile without acidification and 398.81 mg kg-1 in the pile with acidification, while the levels of NO3- were 13.37 mg kg-1 in the pile without acidification and 1371.04 mg kg-1 in the pile with acidification. The cumulative emission of NH3 in the treatment with acidification was 32.6 g m-2, 70% lower than the treatment without acidification (107.8 g m-2). Acidification of DLS also reduced the cumulative CO2 emissions to the atmosphere of 91.65 kg m-2 to 69.05 kg m-2 (25%) and the CH4 of 639.97 g m-2 to 227.13 g m-2 (65%). On the other hand, acidification of DLS at the time of addition to the substrate increased the cumulative emission of N2O by 30.4 g N-N2O m-2 (130%) at 154 days of composting. / A compostagem de dejetos líquidos de suínos (DLS) é uma importante estratégia para mitigar o passivo ambiental da suinocultura intensiva. Apesar de ser uma estratégia promissora, um dos problemas decorrentes da compostagem são, ainda, as perdas de nitrogênio (N) por volatilização de amônia (NH3). A acidificação dos DLS previamente a adição às pilhas, reduzindo seu pH e, consequentemente, das pilhas, pode ser uma possibilidade para contornar esse problema. Todavia, pouco se conhece sobre o efeito da acidificação dos DLS, não somente sobre as emissões de NH3 como no que tange às emissões de gases de efeito estufa (GEE) (CO2, CH4 e N2O) durante o processo, sobretudo, em sistemas automatizados, onde a adição de dejetos e o revolvimento das pilhas são frequentes. Esse trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar o efeito da acidificação de dejetos líquidos de suínos sobre as emissões de amônia e gases de efeito estufa durante um processo de compostagem automatizada. O trabalho foi conduzido na Universidade Federal de Santa Maria, RS, durante 154 dias, em pilhas de compostagem contendo a mistura de maravalha e serragem como substrato, com adições semanais de DLS, seguidas de dois revolvimentos das pilhas durante os primeiros 106 dias. No período entre 107 e 154 dias foram efetuados apenas revolvimentos semanais das pilhas. Foram testados dois tratamentos, sendo um com acidificação dos dejetos com H3PO4 até pH próximo a 6,0 e outro sem acidificação. A avaliação das emissões de NH3 foi realizada em câmaras estáticas semi-abertas, enquanto a de GEE foi realizada em câmaras estáticas. O pH dos DLS foi reduzido em média 0,87 unidades com a acidificação em relação aos valores originais, sendo o valor médio de todas as aplicações de 5,84. Nas pilhas de compostagem, o pH reduziu de 8,11 para 6,72 na média de todo período de condução do experimento. Os teores de NH4+ ao final do experimento foram, na média das duas camadas avaliadas, de 102,98 mg kg-1 na pilha sem acidificação e 398,81 mg kg-1 na pilha com acidificação, enquanto os teores de NO3- foram de 13,37 mg kg-1 na pilha sem acidificação e 1371,04 mg kg-1 na pilha com acidificação. A emissão acumulada de NH3 no tratamento com acidificação foi de 32,6 g m-2, 70% inferior ao tratamento sem acidificação (107,8 g m-2). A acidificação dos DLS reduziu, também, as emissões acumuladas de CO2 para a atmosfera de 91,65 kg m-2 para 69,05 kg m-2 (25%) e CH4 de 639,97 g m-2 para 227,13 g m-2 (65%). Por outro lado, a acidificação dos DLS no momento da sua adição ao substrato aumentou a emissão acumulada de N2O em 30,4 g N-N2O m-2 (130%) em 154 dias de compostagem.

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Aline Carvalho da Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T07:08:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomez-Rueda_SandraMarcela_M.pdf: 7950373 bytes, checksum: c7f5e37417de9cac03256c3918348b65 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho foi estudada a produção de açúcares fermentescíveis a partir de bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado com os ácidos sulfúrico (H2SO4) e fosfórico (H3PO4) diluídos e deslignificado com hidróxido de sódio (NaOH). Planejamentos fatoriais 23 foram realizados para avaliar a influência do tempo de pré-tratamento (h), temperatura (°C) e concentração de H2SO4 ou H3PO4. Depois do pré-tratamento ácido, o bagaço foi deslignificado por 1h a 100°C com 1%p/v. Os resultados mostraram que ambos pré-tratamentos podem levar a altos rendimentos de glicose na hidrólise enzimática. Os melhores resultados para o ácido fosfórico foram obtidos quando o bagaço foi pré-tratado a 140°C, 120 min e 0,5%p/v H3PO4. Após deslignificação com NaOH e hidrólise enzimática com 15 FPU/g de bagaço pré-tratado e 7,5 CBU/g de bagaço pré-tratado houve liberação de 367 mg de glicose/g bagaço sem pré-tratar, que corresponde a um rendimento de 88%. Quando o ácido sulfúrico foi usado, os melhores resultados foram obtidos para pré-tratamentos a 100°C por 15 min e com 0,5%p/v de H2SO4. Após deslignificação e hidrólise enzimática nas mesmas condições usadas para o bagaço pré-tratado com ácido fosfórico, o bagaço apresentou liberação de 380,6 mg de glicose/g bagaço sem pré-tratar, que corresponde a rendimento de 92%. Devido aos bons resultados obtidos usando ácido fosfórico sendo este pré-tratamento menos estudado do que o pré-tratamento com ácido sulfúrico, o pré-tratamento com este ácido foi escolhido para a etapa posterior. Nesta etapa foram feitos ensaios para determinar a influência das concentrações das enzimas celulase e ?-glicosidase no rendimento de glicose. O bagaço foi pré-tratado com ácido fosfórico diluído nas melhores condições determinadas, deslignificado com NaOH e hidrolisado com concentrações de celulase e ?-glicosidase variando segundo um planejamento composto central. Trabalhando-se com concentrações de celulase de 30 FPU/g e de ?-glicosidade de 25 CBU/g foi possível obter rendimento de 97,1%. Rendimento de 95,10% apenas um pouco mais baixo, foi obtido com 25,85 FPU/g de celulase e 7,33 CBU/g de ?-glicosidade / Abstract: In this work the production of fermentable sugars from sugar cane bagasse pretreated with diluted sulfuric acid and phosphoric acid and delignified with NaOH was estudied. 23 Factorial designs were performed to evaluate the influence of pretreatment time (h), temperature (°C) and acid concentration (H2SO4 or H3PO4). After pretreatment bagasse was delignified for 1 hour at 100 ° C with 1% p/v NaOH. The results have shown that both pre-treatments can lead to high glucose yields at enzymatic hydrolysis. The best results for the pretreatment with phosphoric acid was when bagasse was pretreated at 140 ° C, 120 min and 0.5% p/v H3PO4. After delignification with NaOH and enzymatic hydrolysis with 15 FPU/g of cellulase and 7,5 CBU/g of ?-glicosidase, 367 mg glucose/g untreated bagasse were released, corresponding to a 88% yield. When sulfuric acid was used, the best results were obtained for pretreatment at 100°C, for 15 min and with 0,5%p/v of H2SO4. After delignification and hydrolysis at the same conditions used in the phosporic acid pretreatment, glucose release was of 380,6 mg glucose/g non pretreated bagasse, corresponding to a 92% yield. Due to the good results obtained using phosphoric acid and because pretreatment with this acid is less studied than with sulfuric acid, it was chosen for the posterior stages of the study. In this stage experimental assays were performed to determine the influence of cellulase and ?-glucosidase loads on glucose yield at hydrolysis. Bagasse was pretreated with diluted phosphoric acid at the best conditions, delignified with NaOH and hydrolysed with cellulase and ?-glucosidase loads varying according to a central composite factorial design. Yield of 97.17% was obtained with 30 FPU/g of cellulase and 25 CBU/g of ?- glucosidase. Yield of 95.10%, only a little lower, was obtained with 25.85 FPU/g of cellulase and 7.33 CBU/g of ?-glucosidase / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

O objetivo deste estudo foi comparar a resistência de união e a interface de falha da colagem de braquetes colados pela técnica indireta após o condicionamento do esmalte com jato de óxido de alumínio de 27, 50 e 90 m seguido da aplicação de ácido fosfórico a 37%; e avaliar quantitativa e qualitativamente as alterações da superfície do esmalte após os diferentes tipos de condicionamento. A amostra foi constituída por 104 pré-molares superiores. Na primeira parte da pesquisa 80 dentes foram divididos aleatoriamente em 4 grupos (n=20) que receberam diferentes condicionamentos das faces linguais: G1 (controle)- ácido fosfórico a 37%; G2, G3 e G4- jato de óxido de alumínio de 27, 50 e 90 m, respectivamente, antes da aplicação de ácido fosfórico. Braquetes linguais foram colados indiretamente com o mesmo material e metodologia nos 4 grupos. A força máxima de cisalhamento requerida para descolar os braquetes foi determinada por meio de uma máquina de ensaios mecânicos universal, e a interface de falha na colagem, por meio do Índice de Resina Remanescente (ARI). Para a avaliação quantitativa dos efeitos provocados no esmalte pelos diferentes condicionamentos, 20 dentes foram divididos aleatoriamente em 4 grupos, e suas faces linguais foram condicionadas de acordo com o protocolo proposto anteriormente. A rugosidade do esmalte (Ra) antes e após o seu condicionamento foi determinada por meio de um microscópio a laser confocal. Na avaliação qualitativa foram utilizados 4 dentes, que foram condicionados segundo protocolo descrito anteriormente. O teste ANOVA de um critério foi utilizado para comparar a resistência adesiva e o incremento de rugosidade entre os grupos. As diferenças entre as pontuações do ARI foram avaliadas com o teste de Kruskal-Wallis. Foi adotado nível de significância de 5% em todas as avaliações estatísticas. Não foram observadas diferenças estatisticamente significantes entre os quatro tipos de condicionamento de esmalte quando avaliou-se as médias de resistência de união e o incremento de rugosidade. Também não foram verificadas diferenças estatisticamente significativas entre as pontuações do ARI. O resultado da avaliação qualitativa evidenciou padrões diferentes de condicionamento entre o esmalte condicionado com ácido fosfórico e o esmalte condicionado com óxido de alumínio associado ao ácido. No esmalte condicionado com ácido, observaram-se leves irregularidades correspondentes com o padrão tipo III de Silverstone; enquanto no esmalte condicionado com jato de óxido de alumínio de 27, 50 e 90 m mais ácido fosfórico verificaram-se padrões similares de condicionamento, com superfícies de textura áspera bastante uniforme, presença de múltiplas elevações com diferentes alturas e bordas arredondadas, semelhantes ao padrão tipo II de Silverstone. Assim, concluiu-se que o condicionamento do esmalte com óxido de alumínio associado ao ácido não incrementou a resistência de união de braquetes colados indiretamente, não modificou a quantidade de resina remanescente, nem aumentou a rugosidade do esmalte. No entanto, produz um padrão de condicionamento diferente ao obtido com o ácido. / The purpose of this study was to compare the bond strength and the bond failure location of indirectly bonded brackets after enamel conditioning with 27, 50 and 90 m aluminum oxide followed by application of 37% phosphoric acid; and to analyze quantitatively and qualitatively the alterations on the enamel surface after the different conditionings. The sample consisted of 104 superior premolars. In the first stage of this research, 80 teeth were randomly divided into 4 groups (n=20) that received different conditionings at the lingual faces: G1 (control)- 37% phosphoric acid, G2, G3 and G4- 27, 50 and 90 m aluminum oxide, respectively, before applying phosphoric acid. The lingual brackets were indirectly bonded using the same material and methodology in the 4 groups. The maximum shear bond strength required to debond the brackets was determined using a mechanical testing machine, and the bond failure location through the Adhesive Remnant Index (ARI). For the quantitative analysis of the effects caused in the enamel due to the different conditionings, 20 teeth were randomly divided into 4 groups, and their lingual faces were conditioned according to the previously described protocol. The enamel roughness (Ra) before and after conditioning was measured using a confocal laser scanning microscope. In the qualitative analysis 4 teeth that were conditioned according to the previously described protocol were used. One-way ANOVA analysis was used to compare the bond strength and the roughness increment between the groups. The differences among the ARI scores were analyzed with the Kruskal-Wallis test. A 5% significance level was adopted for all statistical analysis. No statistical differences were observed among the 4 types of enamel conditionings when the mean shear bond strength and roughness increase were compared. There were not also statistically significant differences between the ARI scores. The results of the qualitative analysis showed different conditioning patterns between the enamel prepared with phosphoric acid and the enamel treated with aluminum oxide associated to phosphoric acid. In the acid-etching enamel, slight irregularities corresponding to Silverstones type III pattern were found; while in the enamel conditioned with aluminum oxide of 27, 50 and 90 m followed by phosphoric acid, similar conditioning patterns were found, with rough surfaces highly uniform, presence of multiple elevations of different heights and rounded edges, similar to Silverstones type II pattern. In conclusion, the enamel conditioning with aluminum oxide associated to phosphoric acid did not increase the bond strength of indirectly bonded brackets; it did not modify the quantity of remnant resin nor increased the enamel roughness. However, it produced a conditioning pattern different to the one obtained with acid.

Uma tecnologia para o fracionamento de materiais lignocelulósicos, baseada no uso de solventes apropriados, foi proposta para separar os principais componentes (celulose, hemicelulose e lignina). De acordo com a técnica, é adicionado ao material um solvente para celulose (ácido fosfórico concentrado); então, acetona é adicionada para promover a precipitação da celulose na forma amorfa. As etapas subsequentes são as seguintes: uma primeira extração com acetona para remover a lignina; e uma segunda extração com água, para remover a hemicelulose. Estudos aplicando o fracionamento, denominado \"COSLIF\" (\"cellulose solvent and organic solvent based lignocellulose fractionation\"), em diferentes materiais demonstraram altas taxas e rendimentos de hidrólise da celulose em presença de baixas cargas enzimáticas. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi definir condições apropriadas para fracionar o bagaço de cana-de-açúcar usando o fracionamento COSLIF, com vistas à produção de etanol de 2ª geração. Para otimização das condições de fracionamento, foi realizado um planejamento fatorial 25, com as seguintes variáveis: concentração de ácido fosfórico (81-85 %), temperatura (40-60 ºC), tempo (30-120 min), volume de acetona (80-120 mL) e volume de água (120-160 mL), determinando, a partir da composição das frações geradas, parâmetros relacionados à recuperação e seletividade do fracionamento. Apesar de grande variabilidade experimental, conseguiu-se definir a condição ótima por meio de análise estatística, para o fracionamento de 1 g de bagaço (massa seca): ácido fosfórico (83,8 %), temperatura (45,8 ºC), tempo (56,1 min), volume de acetona (91,6 mL) e volume de água (131,6 mL). Esta condição, reproduzida em escala ampliada, foi eficaz na amorfização da celulose e na separação da hemicelulose no extrato aquoso. O rendimento global (RG + X (S + L)) obtido foi de 87,1%; o rendimento de recuperação de glucana na fração sólida (RG(S)) foi de 84,6%; e o rendimento de recuperação de xilana na fração líquida (RX(L)) foi de 61,0%. Em relação à seletividade de recuperação de glucana na fração sólida (SG(S)) foi obtido 95,3%; e à seletividade de recuperação de xilana na fração líquida (SX(L)), foi obtido 72,7%. A análise estrutural da fração sólida, por meio de difração de raios-X e termoporometria, demonstrou que a tecnologia consegue romper a estrutura do material, diminuindo a cristalinidade e aumentando a porosidade. O índice de cristalinidade, que no bagaço \"in natura\" era de 44%, foi reduzido para 0; a área superficial cumulativa para moléculas com diâmetros de até 10 nm, que no bagaço \"in natura\", era de 43 m2/g, foi aumentada para 166 m2/g. Aliada à remoção de hemicelulose, tais alterações proporcionaram elevada eficiência de sacarificação da glucana em glicose; 93%, em 24 horas de hidrólise. O hidrolisado enzimático foi fermentado por Scheffersomyces stipitis, com produção de 10,5 g/L de etanol em 48 horas de fermentação; o rendimento de conversão de glicose em etanol (YP/S) foi de 0,36 g/g, com produtividade volumétrica (QP) de 0,22 g/Lh. / A technology for fractionating lignocellulosic materials, based on the use of suitable solvents, was proposed to separate the main components (cellulose, hemicellulose and lignin). According to the technique, a solvent for cellulose (concentrated phosphoric acid) is added to the material, then, acetone is added to promote precipitation of the cellulose in an amorphous form. The subsequent steps are as follows: a first extraction with acetone, to remove lignin, and a second extraction with water, to remove hemicellulose. Studies applying the fractionation, called \"COSLIF\" (\"cellulose solvent and organic solvent based lignocellulose fractionation\"), to different materials demonstrated the high rates and yields of cellulose hydrolysis in the presence of low enzymes loadings. In this context, the objective of the present study was to define appropriate conditions to fractionate the sugarcane bagasse of using the COSLIF procedure, aiming the production of 2nd generation ethanol. To optimize the conditions of fractionation, we performed a 25 factorial design, with the following variables: concentration of phosphoric acid (81-85%), temperature (40-60° C), time (30-120 min), volume of acetone (80-120 mL) and volume of water (120-160 mL), determining, from the composition of the generated fractions, the parameters of recovery and selectivity. Despite of high experimental variability, it was possible to define optimum condition, by means of statistical analysis, for the fractionation of 1 g of bagasse (dry weight): phosphoric acid (83,8%), temperature (45,8° C), time (56,1 min), volume of acetone (91,6 mL) and volume of water (131,6 mL). This condition, reproduced at a larger scale, was effective in the amorphization of cellulose and in the separation of hemicellulose in the aqueous extract. The overall yield (RG + X (S + L)) was 87,1%. The recovery yield of glucan in the solid fraction (GR (S)) was 84,6%, and the recovery yield of xylan in the liquid fraction (RX (L)) was 61,0%. The selectivity of glucan recovery in the solid fraction (SG (S)) was 95,3%, the selectivity of xylan recovery in the liquid fraction (SX (G)) was 72,7%. The structural analysis of the solid fraction, by means of X-ray diffraction and thermoporometry, demonstrated that the technology can disrupt the structure of the material, decreasing the crystallinity and increasing the porosity. The index of crystallinity, which in the \"in natura\" bagasse was 44%, was reduced to 0, the surface area cumulative to molecules with diameters up to 10 nm, which in the \"in natura\" bagasse was 43 m2/g, was increased to 166 m2/g. Coupled with the removal of hemicellulose, such changes provided high efficiency of saccharification of glucan into glucose, 93% in 24 hours of hydrolysis. The enzymatic hydrolyzate was fermented by Scheffersomyces stipitis, producing 10,5 g/L ethanol in 48 hours of fermentation, the conversion efficiency of glucose into ethanol (YP/S) was 0,36 g/g, and the volumetric productivity (QP) was 0,22 g/Lhr.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2017-10-03T19:13:13Z No. of bitstreams: 1 Edgar Alexander.pdf: 3020793 bytes, checksum: e50e53f08619f0c34af508f6ed90bc22 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-03T19:13:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Edgar Alexander.pdf: 3020793 bytes, checksum: e50e53f08619f0c34af508f6ed90bc22 (MD5) Previous issue date: 2016-03-02 / O objetivo desta pesquisa foi avaliar a aplicação sônica de resina infiltrante em esmalte dentário submetido a processo de desmineralização. Foram utilizados 48 dentes molares humanos, sendo delimitada uma área nas superfícies vestibular (V) e lingual (L), e induzidas a uma lesão de mancha branca com gel de ácido desmineralizante. Posteriormente, os dentes foram divididos em 6 grupos de acordo com a técnica de aplicação e condicionamento: AC - ácido clorídrico (AC) 15%; ACAF - ácido cloridrico (AC) 15% + (AF) acido fosforico 37%; ACU - ácido clorídrico (AC) 15% + aplicação de ondas ultrassônicas (U); ACS – AC + aplicação de ondas sônicas (S); ACAFS - AC + AF + aplicação de ondas Sônicas e ACAFU - AC + AF + aplicação de ondas Ultrassónicas, sendo n=24 para o teste de resistência de união (RU) e n=24 para avaliação da profundidade de penetração (PP). Anteriormente ao processo dos protocolos de infiltração, para o ensaio de PP as coroas foram condicionadas com AC por 120 s, aplicando o protocolo de infiltração segundo o fabricante da resina Icon® (DMG) e submetidos à lavagem com água por 60 s. As coroas foram então coradas com isotiocianato de tetrametilrhodaminaetanólica 0,1%, submersas durante 12 h a 37ºC e em seguida foi feito os protocolos de infiltração descritos anteriormente sem aplicação de AC, somente condicionado com AF nos grupos correspondentes, após infiltração as coroas foram cortadas na junção cemento-esmalte e no sentido L e V, obtendo fatias de 1mm ± 0,1mm de espessura. Essas fatias foram degradadas com peróxido de hidrogênio a 30% por 12 horas a 37ºC para branquear os floruros do corante que não penetrou. A seguir foi feita lavagem por 60 s com água deionozada e aplicada fluorescência sódica para obtenção das imagens em Microscopia Confocal Laser; em seguida, as mensurações da PP em micrometros (μm) foram realizadas. Para o ensaio de RU (MPa), foi feito teste de microcisalhamento a uma velocidade de 0,5 mm/min. Os dados obtidos de PP e RU foram submetidos a ANOVA dois fatores (técnica de aplicação vs condicionamento) e Tukey (α= 0,05). Para RU, a interação entre os fatores, bem como os fatores principais não foram significativos (p>0,05). Para PP, a interação dupla também não foi significativa; porém os fatores principais técnica de aplicação (p<0,001) e condicionamento (p=0,003) foram significantes. Em relação 9 à técnica de aplicação, os menores resultados de PP foram encontrados para a aplicação convencional (manual), e os maiores para as ondas U, enquanto que a onda S teve resultado intermediário. Em relação ao condicionamento, a aplicação prévia de AF apresentou resultados superiores à aplicação isolada do AC. Concluiu-se que a aplicação sônica e ultrassônica associada aos condicionamentos ácidos não apresentaram diferenças na resistência de união ; mas aumentaram a infiltração de resina de baixo peso molecular; sendo que os melhores resultados foram encontrados quando o ácido fosfórico foi usado apos aplicação do ácido clorídrico, e quando a resina infiltrante foi aplicada por meio de ondas ultrassônicas. / The aim of this study was to evaluate the sonic application of infiltrating resin on dental enamel subjected to demineralization process. Forty-eight human molar teeth were used, being defined an area on the buccal (V) and lingual (L) surfaces, and induced to a white spot lesion with gel demineralizing acid. Thereafter, the teeth were divided into 6 groups according to the application technique and conditioning: AC - hydrochloric acid (AC) 15%; AF + AC - phosphoric acid (AF) 37% + AC; ACU - AC + applying ultrasonic (U) waves; ACS - AC + applying sonic (S) waves; AFACS - AF + AC + and S waves and AFACU - AF + AC + U waves, where n = 24 for bond strength test (BS) and n = 24 for evaluation of penetration depth (PP). Prior to the process of infiltration protocols, for PP test the crowns were etched with AC for 120 s, applying the infiltration protocol according to the manufacturers of Icon® resin (DMG) and subjected to washing with water for 60 s. The crowns were then stained with 0.1% tetrametilrhodaminaetanólica isothiocyanate of submerged for 12 h at 37 °C, and then the infiltration protocols previously described were made without application of AC; AF was only conditioned to the corresponding groups, after infiltration the crowns were cut in cemented-enamel junction and in the U and V directions obtaining slices of 1 mm ± 0.1 mm thickness, and the slices were subject to hydrogen peroxide at 30% for 12 h at 37 °C to bleach the dye flours not penetrated, washing was done by 60 s with water and applied ionized sodium fluorescence to obtain the images in Microscopy Confocal Laser; then the measurements of PP in microns (μm) were performed. To test the BS (MPa), the microshear test was made at a speed of 0.5 mm/min. Data from PP and BS were analyzed by two-way ANOVA (application technique vs conditioning) and Tukey (α = 0.05). For BS, the cross-product interaction, as well as the main factors were not significant (p> 0.05). For PP, again the cross-product interaction was not significant; but the main factors application technique (p <0.001) and conditioning (p = 0.003) were. With regard to application technique, the worst results of PP were found for conventional application (manual), and the highest for U waves, while the S waves had intermediate result. In relation to conditioning, the prior application of AF showed superior results for isolated application of AC. It was concluded that the 11 sonic and ultrasonic application associated with acids conditioning did not show improved on the adhesion; but improved the infiltration of low molecular weight resin; and the best results were found when phosphoric acid was used previously to hydrochloric acid, and when the infiltrating resin was applied by means of ultrasonic waves.

A presente pesquisa foi desenvolvida para avaliar as potencialidades das células de combustível como tecnologia em si, inclusive os beneficios econômicos que se podem ter por meio do suprimento de energia elétrica se comparada com o aproveitamento da mesma por meio da rede pública. Além de uma parte descritiva do estado de arte da tecnologia, a presente dissertação foi focada em duas partes: a primeira trata de um estudo experimental onde uma célula, a membrana polimérica, foi conectada a um inversor, permitindo assim de fornecer energia elétrica na rede pública. Na segunda parte foi realizada uma avaliação engenhero-econômica com uma Célula de Combustível de Ácido Fosfórico para o aproveitamento da energia elétrica com cogeração de calor para as condições de mercado brasileiro. O primeiro estudo mostrou como seja possível abastecer uma célula (neste caso alimentada por hidrogênio) para fornecer continuamente energia elétrica na rede, onde necessário ou onde seja impossível para o usuário se conectar a rede pública. O segundo estudo, por sua vez, mostrou que atualmente a células de combustível de média temperatura de Ácido Fosfórico (PAFC) não é uma tecnologia ainda madura e que é viável economicamente somente em aplicações de nicho, por exemplo setores indústriais eletro-intensivos e com necessidade de energia termica também. Todavia, projeções futuras baseadas em curvas de aprendizados e a queda do preço do gás natural mostram como a expansão da tecnologia e a possibilidade de acessar um combustível barato podem abrir futuro para a PAFC mundialmente. / This Masters dissertation aims to study technical potentialities of Fuel Cell technology, including the economical benefits that can provide compared with public grid as well. Thus, the dissertation has been focused in two main parts: the first concerns in an experimental approach to supply electrical power to the public grid using a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC), while the second one presents a global (from an engineering and economic point-of-view) assessment of a Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC) for the co-generation of heat with electrical energy in Brazil. The first study has been accomplished connecting a PEMFC with a power inverter to the public grid. It has been proved experimentally that Fuel Cell is an alternative device that, as long as fuel is fed, may provide electrical energy continuously and more efficiently than traditional devices. The second study has been focused in the so-called Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC) that, being a Medium Temperature Fuel Cell, beyond to supply electrical energy, may be used for co-generation of thermal energy. Through this study it has been showed that, at the current state-of-art, PAFC is is not already a mature technology and it becomes economically viable only for niche market applications, represented by the industrial sectors with high base load power and continuous thermal energy demand. However, accumulated knowledge expressed by learning curve and natural gas shock price caused by possible LNG supplying and shale gas recovery are the two main factors that may turn investment in PAFC profitable worldwide.

Uma tecnologia para o fracionamento de materiais lignocelulósicos, baseada no uso de solventes apropriados, foi proposta para separar os principais componentes (celulose, hemicelulose e lignina). De acordo com a técnica, é adicionado ao material um solvente para celulose (ácido fosfórico concentrado); então, acetona é adicionada para promover a precipitação da celulose na forma amorfa. As etapas subsequentes são as seguintes: uma primeira extração com acetona para remover a lignina; e uma segunda extração com água, para remover a hemicelulose. Estudos aplicando o fracionamento, denominado \"COSLIF\" (\"cellulose solvent and organic solvent based lignocellulose fractionation\"), em diferentes materiais demonstraram altas taxas e rendimentos de hidrólise da celulose em presença de baixas cargas enzimáticas. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi definir condições apropriadas para fracionar o bagaço de cana-de-açúcar usando o fracionamento COSLIF, com vistas à produção de etanol de 2ª geração. Para otimização das condições de fracionamento, foi realizado um planejamento fatorial 25, com as seguintes variáveis: concentração de ácido fosfórico (81-85 %), temperatura (40-60 ºC), tempo (30-120 min), volume de acetona (80-120 mL) e volume de água (120-160 mL), determinando, a partir da composição das frações geradas, parâmetros relacionados à recuperação e seletividade do fracionamento. Apesar de grande variabilidade experimental, conseguiu-se definir a condição ótima por meio de análise estatística, para o fracionamento de 1 g de bagaço (massa seca): ácido fosfórico (83,8 %), temperatura (45,8 ºC), tempo (56,1 min), volume de acetona (91,6 mL) e volume de água (131,6 mL). Esta condição, reproduzida em escala ampliada, foi eficaz na amorfização da celulose e na separação da hemicelulose no extrato aquoso. O rendimento global (RG + X (S + L)) obtido foi de 87,1%; o rendimento de recuperação de glucana na fração sólida (RG(S)) foi de 84,6%; e o rendimento de recuperação de xilana na fração líquida (RX(L)) foi de 61,0%. Em relação à seletividade de recuperação de glucana na fração sólida (SG(S)) foi obtido 95,3%; e à seletividade de recuperação de xilana na fração líquida (SX(L)), foi obtido 72,7%. A análise estrutural da fração sólida, por meio de difração de raios-X e termoporometria, demonstrou que a tecnologia consegue romper a estrutura do material, diminuindo a cristalinidade e aumentando a porosidade. O índice de cristalinidade, que no bagaço \"in natura\" era de 44%, foi reduzido para 0; a área superficial cumulativa para moléculas com diâmetros de até 10 nm, que no bagaço \"in natura\", era de 43 m2/g, foi aumentada para 166 m2/g. Aliada à remoção de hemicelulose, tais alterações proporcionaram elevada eficiência de sacarificação da glucana em glicose; 93%, em 24 horas de hidrólise. O hidrolisado enzimático foi fermentado por Scheffersomyces stipitis, com produção de 10,5 g/L de etanol em 48 horas de fermentação; o rendimento de conversão de glicose em etanol (YP/S) foi de 0,36 g/g, com produtividade volumétrica (QP) de 0,22 g/Lh. / A technology for fractionating lignocellulosic materials, based on the use of suitable solvents, was proposed to separate the main components (cellulose, hemicellulose and lignin). According to the technique, a solvent for cellulose (concentrated phosphoric acid) is added to the material, then, acetone is added to promote precipitation of the cellulose in an amorphous form. The subsequent steps are as follows: a first extraction with acetone, to remove lignin, and a second extraction with water, to remove hemicellulose. Studies applying the fractionation, called \"COSLIF\" (\"cellulose solvent and organic solvent based lignocellulose fractionation\"), to different materials demonstrated the high rates and yields of cellulose hydrolysis in the presence of low enzymes loadings. In this context, the objective of the present study was to define appropriate conditions to fractionate the sugarcane bagasse of using the COSLIF procedure, aiming the production of 2nd generation ethanol. To optimize the conditions of fractionation, we performed a 25 factorial design, with the following variables: concentration of phosphoric acid (81-85%), temperature (40-60° C), time (30-120 min), volume of acetone (80-120 mL) and volume of water (120-160 mL), determining, from the composition of the generated fractions, the parameters of recovery and selectivity. Despite of high experimental variability, it was possible to define optimum condition, by means of statistical analysis, for the fractionation of 1 g of bagasse (dry weight): phosphoric acid (83,8%), temperature (45,8° C), time (56,1 min), volume of acetone (91,6 mL) and volume of water (131,6 mL). This condition, reproduced at a larger scale, was effective in the amorphization of cellulose and in the separation of hemicellulose in the aqueous extract. The overall yield (RG + X (S + L)) was 87,1%. The recovery yield of glucan in the solid fraction (GR (S)) was 84,6%, and the recovery yield of xylan in the liquid fraction (RX (L)) was 61,0%. The selectivity of glucan recovery in the solid fraction (SG (S)) was 95,3%, the selectivity of xylan recovery in the liquid fraction (SX (G)) was 72,7%. The structural analysis of the solid fraction, by means of X-ray diffraction and thermoporometry, demonstrated that the technology can disrupt the structure of the material, decreasing the crystallinity and increasing the porosity. The index of crystallinity, which in the \"in natura\" bagasse was 44%, was reduced to 0, the surface area cumulative to molecules with diameters up to 10 nm, which in the \"in natura\" bagasse was 43 m2/g, was increased to 166 m2/g. Coupled with the removal of hemicellulose, such changes provided high efficiency of saccharification of glucan into glucose, 93% in 24 hours of hydrolysis. The enzymatic hydrolyzate was fermented by Scheffersomyces stipitis, producing 10,5 g/L ethanol in 48 hours of fermentation, the conversion efficiency of glucose into ethanol (YP/S) was 0,36 g/g, and the volumetric productivity (QP) was 0,22 g/Lhr.

O objetivo deste estudo foi comparar a resistência de união e a interface de falha da colagem de braquetes colados pela técnica indireta após o condicionamento do esmalte com jato de óxido de alumínio de 27, 50 e 90 m seguido da aplicação de ácido fosfórico a 37%; e avaliar quantitativa e qualitativamente as alterações da superfície do esmalte após os diferentes tipos de condicionamento. A amostra foi constituída por 104 pré-molares superiores. Na primeira parte da pesquisa 80 dentes foram divididos aleatoriamente em 4 grupos (n=20) que receberam diferentes condicionamentos das faces linguais: G1 (controle)- ácido fosfórico a 37%; G2, G3 e G4- jato de óxido de alumínio de 27, 50 e 90 m, respectivamente, antes da aplicação de ácido fosfórico. Braquetes linguais foram colados indiretamente com o mesmo material e metodologia nos 4 grupos. A força máxima de cisalhamento requerida para descolar os braquetes foi determinada por meio de uma máquina de ensaios mecânicos universal, e a interface de falha na colagem, por meio do Índice de Resina Remanescente (ARI). Para a avaliação quantitativa dos efeitos provocados no esmalte pelos diferentes condicionamentos, 20 dentes foram divididos aleatoriamente em 4 grupos, e suas faces linguais foram condicionadas de acordo com o protocolo proposto anteriormente. A rugosidade do esmalte (Ra) antes e após o seu condicionamento foi determinada por meio de um microscópio a laser confocal. Na avaliação qualitativa foram utilizados 4 dentes, que foram condicionados segundo protocolo descrito anteriormente. O teste ANOVA de um critério foi utilizado para comparar a resistência adesiva e o incremento de rugosidade entre os grupos. As diferenças entre as pontuações do ARI foram avaliadas com o teste de Kruskal-Wallis. Foi adotado nível de significância de 5% em todas as avaliações estatísticas. Não foram observadas diferenças estatisticamente significantes entre os quatro tipos de condicionamento de esmalte quando avaliou-se as médias de resistência de união e o incremento de rugosidade. Também não foram verificadas diferenças estatisticamente significativas entre as pontuações do ARI. O resultado da avaliação qualitativa evidenciou padrões diferentes de condicionamento entre o esmalte condicionado com ácido fosfórico e o esmalte condicionado com óxido de alumínio associado ao ácido. No esmalte condicionado com ácido, observaram-se leves irregularidades correspondentes com o padrão tipo III de Silverstone; enquanto no esmalte condicionado com jato de óxido de alumínio de 27, 50 e 90 m mais ácido fosfórico verificaram-se padrões similares de condicionamento, com superfícies de textura áspera bastante uniforme, presença de múltiplas elevações com diferentes alturas e bordas arredondadas, semelhantes ao padrão tipo II de Silverstone. Assim, concluiu-se que o condicionamento do esmalte com óxido de alumínio associado ao ácido não incrementou a resistência de união de braquetes colados indiretamente, não modificou a quantidade de resina remanescente, nem aumentou a rugosidade do esmalte. No entanto, produz um padrão de condicionamento diferente ao obtido com o ácido. / The purpose of this study was to compare the bond strength and the bond failure location of indirectly bonded brackets after enamel conditioning with 27, 50 and 90 m aluminum oxide followed by application of 37% phosphoric acid; and to analyze quantitatively and qualitatively the alterations on the enamel surface after the different conditionings. The sample consisted of 104 superior premolars. In the first stage of this research, 80 teeth were randomly divided into 4 groups (n=20) that received different conditionings at the lingual faces: G1 (control)- 37% phosphoric acid, G2, G3 and G4- 27, 50 and 90 m aluminum oxide, respectively, before applying phosphoric acid. The lingual brackets were indirectly bonded using the same material and methodology in the 4 groups. The maximum shear bond strength required to debond the brackets was determined using a mechanical testing machine, and the bond failure location through the Adhesive Remnant Index (ARI). For the quantitative analysis of the effects caused in the enamel due to the different conditionings, 20 teeth were randomly divided into 4 groups, and their lingual faces were conditioned according to the previously described protocol. The enamel roughness (Ra) before and after conditioning was measured using a confocal laser scanning microscope. In the qualitative analysis 4 teeth that were conditioned according to the previously described protocol were used. One-way ANOVA analysis was used to compare the bond strength and the roughness increment between the groups. The differences among the ARI scores were analyzed with the Kruskal-Wallis test. A 5% significance level was adopted for all statistical analysis. No statistical differences were observed among the 4 types of enamel conditionings when the mean shear bond strength and roughness increase were compared. There were not also statistically significant differences between the ARI scores. The results of the qualitative analysis showed different conditioning patterns between the enamel prepared with phosphoric acid and the enamel treated with aluminum oxide associated to phosphoric acid. In the acid-etching enamel, slight irregularities corresponding to Silverstones type III pattern were found; while in the enamel conditioned with aluminum oxide of 27, 50 and 90 m followed by phosphoric acid, similar conditioning patterns were found, with rough surfaces highly uniform, presence of multiple elevations of different heights and rounded edges, similar to Silverstones type II pattern. In conclusion, the enamel conditioning with aluminum oxide associated to phosphoric acid did not increase the bond strength of indirectly bonded brackets; it did not modify the quantity of remnant resin nor increased the enamel roughness. However, it produced a conditioning pattern different to the one obtained with acid.