Thirty million tons of coal fly ash are produced each year in South Africa of which approximately 5% is utilised beneficially. With the growing concern about pollution and increasing landfill costs, the study of the utilisation and application of coal fly ash has increased worldwide. The morphology and particle size of fly ash make it suitable for application as filler in polymers, but its application is hindered by the lack of compatibility between the inorganic surface of the ash and the organic matrix of the polymer. Another concern is the agglomeration between fly ash particles. For this reasons, surface treatment is usually performed on mineral fillers to enhance workability and compatibility between the polymer and filler. This study involved the surface modification of South African coal fly ash with an anionic surfactant, sodium lauryl sulphate (SLS), under different treatment conditions. Surface and physical properties of the untreated and treated fly ash were studied systematically by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) in order to determine the extent of interaction between the SLS and the fly ash surface. Other analytical techniques applied include Thermogravimetric analysis (TGA-FTIR), Particle size distribution, X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), Raman spectroscopy and Fourier Transform Infrared spectroscopy FTIR). Although the overall chemical composition of the SLS modified coal fly ash investigated in this study was not altered extensively, significant changes could be observed in its physical properties. The hydrophilic surface of untreated fly ash was rendered hydrophobic after SLS treatment. SEM results indicated a decrease in agglomeration between fly ash spheres upon surfactant treatment, while results obtained from TEM have shown agglomerates on the surface of most of the fly ash spheres. There is a distinct difference between the morphology of agglomerates on the untreated and SLS modified fly ash, and also between samples treated under different conditions. Not all SLS modified fly ash particles were covered with agglomerates to the same degree. Results obtained from FTIR and TGA-FTIR studies were promising in the sense that hydrocarbon fractions could be observed in the TGA-FTIR decomposition products. The possibility of interactions between fly ash and SLS could be deduced from the FTIR results of the solid samples, due to a small shift in peak positions of the S-O stretch vibration, which may be indicative of electrostatic interactions rather than bonding interactions between SLS and fly ash. The presence of SLS could not be confirmed by Raman spectroscopy, but rendered information about the spatial distribution of the various phases in the fly ash. Feasibility tests were performed on the application of fly ash samples as filler in PVC. These results indicate that SLS treated fly ash can successfully replace CaCO3 as filler in PVC under conditions of low filler loadings / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2013. / Chemistry / unrestricted

Biocatalysis involves the use of enzymes to perform stereo- and enantio-specific reactions. One of the reactions where biocatalysis is a valuable technology is oxidation of naphthalene to 1-naphthol using Toluene ortho-Monooxygenase (TOM) variant TmoA3 V106A, also known as TOM-Green. Whole-cell biocatalysis in a water-organic solvent biphasic system was used to minimize naphthalene and 1-naphthol toxicity, and to increase substrate loading. Recombinant Escherichia coli TG1 cells expressing TOM-Green were used for biphasic biocatalysis and lauryl acetate gave best results among the solvents tested. On a constant volume basis, 8 - fold improvement in 1-naphthol production was achieved using biphasic systems compared to biotransformation in aqueous medium. The organic phase was optimized by studying the effects of organic phase ratio and naphthalene concentration in the organic phase. The efficiency of biocatalysis was further improved by application of a solvent tolerant strain Pseudomonas putida S12. P. putida S12 is solvent tolerant owing to its two adaptive mechanisms: outer membrane modification and solvent extrusion using solvent resistant pump srpABC. P. putida S12, in addition to its tolerance to various organic solvents, showed better tolerance to naphthalene compared to E. coli TG1 strain expressing TOM-Green. Application of solvent tolerant P. putida S12 further improved 1-naphthol productivity by approximately 42%. Solvent tolerance of P. putida S12 was further analyzed by transferring its tolerance to a solvent sensitive E. coli strain by transfer of solvent resistant pump srpABC genes. Engineered E. coli strain bearing srpABC genes either in low-copy number plasmid or high-copy number plasmid grew in the presence of a saturated toluene concentration. Engineered E. coli strains were also more tolerant to toxic solvents, e. g., decanol and hexane, compared to the control E. coli strain without srpABC genes. The expression of solvent resistant pump genes was confirmed by Reverse Transcriptase PCR analysis. The main drawbacks of biocatalysis for production of chemicals were addressed and approaches to minimize the drawbacks have been presented. The production of 1-naphthol was significantly improved using biocatalysis in liquid-liquid biphasic systems.

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A utilização de incorporadores de ar (AIA) em argamassas de revestimento é prática comum no setor de construção civil visto que podem ser obtidas vantajosas alterações nas propriedades no estado fresco e endurecido. Contudo, apesar do domínio da tecnologia e da química dos aditivos essa prática é ainda bastante empírica e seu uso tem sido apontado como um fator de complexidade operacional: a presença dos incorporadores de ar torna as composições muito sensíveis ao processamento, temperatura, tipo de cimento, transporte, etc., e essas variáveis afetam diretamente as características dos materiais no estado fresco e após o endurecimento. De fato, o desempenho desses materiais é dependente da quantidade, distribuição de bolhas e estabilidade do ar incorporado no estado fresco. Na prática, o difícil controle das propriedades dos materiais aerados é um dos fatores que têm desaconselhado a utilização desta tecnologia em diversas aplicações no setor construtivo. Assim, apesar das virtudes potenciais, a falta de controle no processamento dificulta o emprego de argamassas aeradas como tipos de materiais sustentáveis. Uma causa provável da falta de controle é que a velocidade de incorporação de ar é pouco compreendida, e a maioria dos estudos científicos são focados na avaliação do desempenho dos materiais no estado endurecido atentando-se, desta forma, para o efeito e não para a causa. A fim de preencher tal lacuna científico/tecnológica, o presente trabalho visa estudar os mecanismos e a velocidade de incorporação de ar em composições com cimento CPIIF durante o estado fresco e avaliar o seu impacto no estado endurecido. Para tanto, propôs-se uma abordagem de pesquisa inovadora na qual as propriedades das fases que compõem esses sistemas são avaliadas separadamente, determinando-se o impacto da utilização dos AIA em água, nas pastas de cimento e nas argamassas. Os resultados apontam que a quantidade efetiva de incorporador de ar e a qualidade da água afetam a capacidade espumante, que os aditivos não afetam a reação de hidratação do cimento, que a temperatura afeta as propriedades no estado fresco e endurecido das pastas, que é possível prever a porosidade resultante na argamassa a partir dos resultados observados na fase aquosa, que a distribuição granulométrica dos agregados é a variável de maior impacto nas propriedades reológicas e na permeabilidade das argamassas, propriedade intimamente ligada à durabilidade do revestimento. / The use of air-entraining agents (AEA) in rendering mortars is a common practice on the building sector because many advantages may be obtained in the fresh and hardened properties. However, in spite of the technology and chemistry of the admixtures knowhow, the air-incorporation in the cementitious materials is, still, very empirical and the use of AEA has being pointed out as a complex operational factor: its presence in the formulation gets the mortar very sensitive to the process, temperature, transport etc. and this variables can directly affect the hardened properties. In fact, the performance of these materials is very dependent of the quantity, size, distribution and stability of the air bubbles incorporated in the fresh state and in the practice, the difficult to control the aerated materials properties has dissuaded the utilization of this technique in many applications in the building sector. So, in spite of the potential virtues, the less of process control gets difficult the employment of the aerated mortars and concretes as sustainable materials. A probably cause of the air incorporation uncontrolled is that the rate of air generation in the cementitious materials is not correctly understand because the most researches are focused in the consequence and not in the cause. Thus, to try to eliminate such scientific/technology gap, this present PHD work was carried out to learn the kinetic of air incorporation in the pastes and mortar in the fresh state and evaluates the impact in the hardened state. For this, was proposed a innovative boarding where the phases that compound the systems will be research separately, determining the AEA impact on water, on the suspensions and on the mortars. The results show that the foaming capacity is influenced by the effective air-entraining admixture content and the water quality, that the cement hydration reaction was not influenced by AEA, that the temperature affects the rheological and hardened properties of suspensions, that it is possible to predict the mortar porosity from the results obtained in the water phase, that the fresh properties of mortars and it permeability (property closed related with rendering performance) were mainly affected by the aggregates granulometric distribution.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:31:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1959.pdf: 1033941 bytes, checksum: 78e3218226ae4e1376a101c0d5d8d71f (MD5) Previous issue date: 2008-04-25 / Financiadora de Estudos e Projetos / The main anionic surfactants world widely used are the sodium dodecyl benzene sulfonate (LAS) and sodium dodecyl sulfate (DSS), which are mainly used in the manufacturing of domestic and personal hygiene products. As a consequence of the great and increasing consumption of LAS and DSS there is an increasing wareness regarding the adverse effects of these compounds to the organisms and environment. The present study aimed to evaluate the acute and chronic toxicity of the compounds LAS and DSS to the cladocerans Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia and Ceriodaphnia silvestrii. It was also evaluated the toxicity of the water and sediments of four reservoirs and one stream of São Paulo State Analyses of LAS concentrations in the water of these reservoirs were also performed by Liquid chromatography. Acute toxicity tests indicated a value of CE(I)50;48h for LAS of 14.17 mg L-1 to D. similis, 11.84 mg L-1 to C. dubia and 13.51 mg L-1 to C. silvestrii. Significant changes in the viability of the cladoceran offsprings were observed for C. dubia and C. silvestrii exposed to the LAS, with values of CENO equal to 1.0 mg L-1 to C. dubia and 2.5 mg L-1 to C. silvestrii. It was concluded that the maximum permissible concentration of 0.5 mg L-1 surfactants as established by the resolution CONAMA nº. 357/2005 (Brazilian Ministry of Environment) in order to protect aquatic communities is adequate, considering the sensitivity of the native species C. silvestrii. The results of the acute toxicity tests with DSS indicated a CE(I)50;48h value of 12.82; 4.37 and 5.42 mg L-1, for D. similis, C. dubia and C. silvestrii, respectively. A CENO value of 2.0 mg L-1 was obtained in the chronic toxicity tests for C. silvestrii. The surfactant LAS was detected in all the water samples collected in the Lobo (Broa), Lagoa Dourada and Fazzari reservoirs, but at concentrations lower than 5 mg L-1 (the method limit of detection). The toxicity tests with environmental samples revealed that there is no toxicity in the water of the Lobo and Lagoa Dourada sampled, however the water of Monjolinho Reservoir was toxic to D. similis and Fazzari stream was toxic to D. similis and C. dubia. Only the sediment of Monjolinho Reservoir was not toxic to cladocerans. / Os principais surfactantes aniônicos disponíveis no mercado mundial são o dodecil benzeno sulfonato de sódio (LAS) e o dodecil sulfato de sódio (DSS), utilizados principalmente em produtos de limpeza doméstica e de higiene pessoal. Devido ao grande consumo mundial de LAS e de DSS há uma crescente preocupação sobre os efeitos adversos destes compostos no ambiente e aos organismos. Este trabalho teve por objetivo avaliar a toxicidade aguda e crônica do LAS e do DSS aos organismos-teste Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia e Ceriodaphnia silvestrii. Foi também avaliada a toxicidade da água e dos sedimentos em quatro reservatórios e um riacho do estado de São Paulo por meio de testes de toxicidade aguda e da análise quantitativa do surfactante LAS. Os testes de toxicidade aguda indicaram uma CE(I)50;48h do LAS de 14,17 mg L-1 para D. similis, 11,84 mg L-1 para C. dubia e 13,51 mg L-1 para C. silvestrii. Nos testes crônicos realizados foi observada significativa alteração viabilidade da progênie de C. dubia e C. silvestrii exposta ao LAS, com valores de CENO igual a 1,0 mg L-1 para C. dubia e 2,5 mg L-1 para C. silvestrii. Pode-se concluir que o valor máximo permissível de surfactantes de 0,5 mg L-1, estabelecido pela Resolução CONAMA nº. 357/2005 em águas destinadas à proteção das comunidades aquáticas, é adequado para a espécie nativa C. silvestrii. Nos testes de toxicidade aguda de DSS foram obtidos valores de CE(I)50;48h de 12,82; 4,37 e 5,42 mg L-1, para D. similis, C. dubia e C. silvestrii, respectivamente. No ensaio de toxicidade crônica obteve-se valor de CENO igual a 2,0 mg L-1 para C. silvestrii. O surfactante LAS foi detectado nas amostras de água dos Reservatórios do Lobo (Broa), Lagoa Dourada e Represa do Monjolinho em concentração inferior a 5 mg L-1. Os testes revelaram que não há toxicidade aguda aos cladóceros da água da Lagoa Dourada e do Reservatório do Lobo, havendo, contudo, toxicidade da água da Represa do Monjolinho para D. similis e da água do Córrego do Fazzari para os cladóceros D. similis e C. dubia. Somente a amostra de sedimento da Represa do Monjolinho não causou toxicidade aos cladóceros.

A utilização de incorporadores de ar (AIA) em argamassas de revestimento é prática comum no setor de construção civil visto que podem ser obtidas vantajosas alterações nas propriedades no estado fresco e endurecido. Contudo, apesar do domínio da tecnologia e da química dos aditivos essa prática é ainda bastante empírica e seu uso tem sido apontado como um fator de complexidade operacional: a presença dos incorporadores de ar torna as composições muito sensíveis ao processamento, temperatura, tipo de cimento, transporte, etc., e essas variáveis afetam diretamente as características dos materiais no estado fresco e após o endurecimento. De fato, o desempenho desses materiais é dependente da quantidade, distribuição de bolhas e estabilidade do ar incorporado no estado fresco. Na prática, o difícil controle das propriedades dos materiais aerados é um dos fatores que têm desaconselhado a utilização desta tecnologia em diversas aplicações no setor construtivo. Assim, apesar das virtudes potenciais, a falta de controle no processamento dificulta o emprego de argamassas aeradas como tipos de materiais sustentáveis. Uma causa provável da falta de controle é que a velocidade de incorporação de ar é pouco compreendida, e a maioria dos estudos científicos são focados na avaliação do desempenho dos materiais no estado endurecido atentando-se, desta forma, para o efeito e não para a causa. A fim de preencher tal lacuna científico/tecnológica, o presente trabalho visa estudar os mecanismos e a velocidade de incorporação de ar em composições com cimento CPIIF durante o estado fresco e avaliar o seu impacto no estado endurecido. Para tanto, propôs-se uma abordagem de pesquisa inovadora na qual as propriedades das fases que compõem esses sistemas são avaliadas separadamente, determinando-se o impacto da utilização dos AIA em água, nas pastas de cimento e nas argamassas. Os resultados apontam que a quantidade efetiva de incorporador de ar e a qualidade da água afetam a capacidade espumante, que os aditivos não afetam a reação de hidratação do cimento, que a temperatura afeta as propriedades no estado fresco e endurecido das pastas, que é possível prever a porosidade resultante na argamassa a partir dos resultados observados na fase aquosa, que a distribuição granulométrica dos agregados é a variável de maior impacto nas propriedades reológicas e na permeabilidade das argamassas, propriedade intimamente ligada à durabilidade do revestimento. / The use of air-entraining agents (AEA) in rendering mortars is a common practice on the building sector because many advantages may be obtained in the fresh and hardened properties. However, in spite of the technology and chemistry of the admixtures knowhow, the air-incorporation in the cementitious materials is, still, very empirical and the use of AEA has being pointed out as a complex operational factor: its presence in the formulation gets the mortar very sensitive to the process, temperature, transport etc. and this variables can directly affect the hardened properties. In fact, the performance of these materials is very dependent of the quantity, size, distribution and stability of the air bubbles incorporated in the fresh state and in the practice, the difficult to control the aerated materials properties has dissuaded the utilization of this technique in many applications in the building sector. So, in spite of the potential virtues, the less of process control gets difficult the employment of the aerated mortars and concretes as sustainable materials. A probably cause of the air incorporation uncontrolled is that the rate of air generation in the cementitious materials is not correctly understand because the most researches are focused in the consequence and not in the cause. Thus, to try to eliminate such scientific/technology gap, this present PHD work was carried out to learn the kinetic of air incorporation in the pastes and mortar in the fresh state and evaluates the impact in the hardened state. For this, was proposed a innovative boarding where the phases that compound the systems will be research separately, determining the AEA impact on water, on the suspensions and on the mortars. The results show that the foaming capacity is influenced by the effective air-entraining admixture content and the water quality, that the cement hydration reaction was not influenced by AEA, that the temperature affects the rheological and hardened properties of suspensions, that it is possible to predict the mortar porosity from the results obtained in the water phase, that the fresh properties of mortars and it permeability (property closed related with rendering performance) were mainly affected by the aggregates granulometric distribution.

Tensoativo aniônico com amplo espectro de utilização, o álcool laurílico etoxilado sulfatado (SLES) é um dos álcoois graxos mais consumidos nos segmentos de cosméticos e detergentes. Da forma como esse processamento ocorre no Brasil, a cadeia de produção compreende transformações nos segmentos agrícola e industrial, cujos consumos de recursos e geração de rejeitos podem proporcionar impactos ambientais significantes, que devem ser conhecidos e dimensionados. Este estudo realizou uma avaliação do desempenho ambiental da produção de SLES para o arranjo tecnológico médio praticado no país, utilizando, para tanto, a metodologia de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). Os resultados obtidos mostraram que os estágios responsáveis por impactos ambientais mais significativos são: (i) processamento de álcool laurílico a partir de óleo de palmiste produzido na Ásia; (ii) geração de energia térmica a partir de queima de combustíveis fósseis para uso em operações diversas nos processos industriais; e (iii) a produção de óxido de etileno a partir de ativos petroquímicos. A partir desta avaliação foram então concebidas e modeladas alternativas de processo cuja introdução na cadeia de produção resultaria, ao menos em tese, em melhoria do desempenho ambiental global do processamento de SLES. Cada solução foi então organizada dentro de um cenário específico; são eles: Cenário I: obtenção de SLES a partir de óleo de palmiste produzido no Brasil; Cenário II: produção de SLES a partir de álcool laurílico sintético; Cenário III: geração de energia térmica para os estágios industriais de processo a partir de queima de biomassa; e Cenário IV: produção de SLES tendo como ativo de formulação óxido de etileno derivado de cana-de-açúcar. A técnica de ACV foi, mais uma vez aplicada à situação com vistas a examinar os efeitos, em âmbito sistêmico, proporcionados pelas modificações. O estudo conclui que a substituição do óleo de palmiste importado da Ásia por equivalente produzido no Brasil ou mesmo, por forma alternativa derivada de fonte sintética traria melhorias no desempenho ambiental em praticamente todas as categorias de impacto analisadas. Já a alternativa de uso de biomassa para produção de energia térmica apresenta melhores desempenhos em termos de Mudanças Climáticas e Depleção de Recursos Fósseis, mas resultam em efeitos negativos em termos de Ocupação do Solo, Eutrofização e Ecotoxicidade em comparação à situação original. Por fim, a incorporação de óxido de etileno de origem renovável ao processo não se reverteu em vantagens expressivas para o desempenho ambiental global do processo em nenhuma das categorias de impacto avaliadas. Uma análise ampla efetuada em termos de Balanço de CO2 para os cinco cenários avaliados demonstrou que a incorporação de ativos de fonte renovável resulta em alteração do perfil de impactos quanto à categoria de Mudanças Climáticas entre os cenários com relação às estimativas originais. Isso se deve essencialmente à incorporação ao balanço de parcelas referentes à fixação de CO2 do ar via fotossíntese e emissões de CO2 biogênico ocorridas durante o estágio agrícola, que passaram a ser consideradas por conta desta análise. / Sodium lauryl ether sulfate (SLES), a multi-purpose anionic surfactant, is one of the most used fatty alcohols for cleaning and personal care products. The chain of production in Brazil involves transformations in the agricultural and industrial sectors, tapping resources and generating waste, and can lead to significant environmental impact yet to be known and quantified. The present study assessed the environmental performance of the production of SLES for the average technological disposition in Brazil, using the methodology of Life Cycle Assessment (LCA). Results show that the stages responsible for the most significant environmental impact are: (i) processing of lauryl alcohol from palm kernel oil produced in Asia; (ii) generation of thermal energy from burning fossil fuel in various operations of the industrial process; and (iii) production of ethylene oxide from petrochemical sources. From this assessment, we designed alternative processes that if introduced in the chain of production, would in theory result in better global environmental performance of SLES processing. Each solution was then organized within specific scenarios, namely: Scenario I: obtainment of SLES from palm kernel oil produced in Brazil; Scenario II: production of SLES from synthetic lauryl alcohol; Scenario III: generation of thermal energy for the industrial stages of processing from burning biomass; and Scenario IV: production of SLES from ethylene oxide derived from sugarcane. LCA modeling was applied to examine the systemic effects made by these modifications. The study concludes that environmental performance improvements in virtually all impact categories analyzed could be achieved by replacing palm kernel oil imported from Asia by an equivalent produced in Brazil, or even by an alternative form derived from a synthetic source. The use of biomass for thermal energy, on the other hand, has better performance in terms of Climate Change and Fossil Depletion, but negative effects in terms of Agricultural Land Occupation, Eutrophication, and Ecotoxicity when compared to the original scenario. Finally, the incorporation of renewable origin ethylene oxide did not lead to expressive advantages for global environmental performance in any of the categories. A wide analysis of CO2 Balance for the five analyzed scenarios showed that the incorporation of renewable sources would result in improvements in Climatic Change when compared to the original estimations. This is due, essentially, to the incorporation of the balance of percentages of air CO2 fixation through photosynthesis and biogenic CO2 emissions that occur during the agricultural stage, which are taken into account in this analysis.

Tensoativo aniônico com amplo espectro de utilização, o álcool laurílico etoxilado sulfatado (SLES) é um dos álcoois graxos mais consumidos nos segmentos de cosméticos e detergentes. Da forma como esse processamento ocorre no Brasil, a cadeia de produção compreende transformações nos segmentos agrícola e industrial, cujos consumos de recursos e geração de rejeitos podem proporcionar impactos ambientais significantes, que devem ser conhecidos e dimensionados. Este estudo realizou uma avaliação do desempenho ambiental da produção de SLES para o arranjo tecnológico médio praticado no país, utilizando, para tanto, a metodologia de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). Os resultados obtidos mostraram que os estágios responsáveis por impactos ambientais mais significativos são: (i) processamento de álcool laurílico a partir de óleo de palmiste produzido na Ásia; (ii) geração de energia térmica a partir de queima de combustíveis fósseis para uso em operações diversas nos processos industriais; e (iii) a produção de óxido de etileno a partir de ativos petroquímicos. A partir desta avaliação foram então concebidas e modeladas alternativas de processo cuja introdução na cadeia de produção resultaria, ao menos em tese, em melhoria do desempenho ambiental global do processamento de SLES. Cada solução foi então organizada dentro de um cenário específico; são eles: Cenário I: obtenção de SLES a partir de óleo de palmiste produzido no Brasil; Cenário II: produção de SLES a partir de álcool laurílico sintético; Cenário III: geração de energia térmica para os estágios industriais de processo a partir de queima de biomassa; e Cenário IV: produção de SLES tendo como ativo de formulação óxido de etileno derivado de cana-de-açúcar. A técnica de ACV foi, mais uma vez aplicada à situação com vistas a examinar os efeitos, em âmbito sistêmico, proporcionados pelas modificações. O estudo conclui que a substituição do óleo de palmiste importado da Ásia por equivalente produzido no Brasil ou mesmo, por forma alternativa derivada de fonte sintética traria melhorias no desempenho ambiental em praticamente todas as categorias de impacto analisadas. Já a alternativa de uso de biomassa para produção de energia térmica apresenta melhores desempenhos em termos de Mudanças Climáticas e Depleção de Recursos Fósseis, mas resultam em efeitos negativos em termos de Ocupação do Solo, Eutrofização e Ecotoxicidade em comparação à situação original. Por fim, a incorporação de óxido de etileno de origem renovável ao processo não se reverteu em vantagens expressivas para o desempenho ambiental global do processo em nenhuma das categorias de impacto avaliadas. Uma análise ampla efetuada em termos de Balanço de CO2 para os cinco cenários avaliados demonstrou que a incorporação de ativos de fonte renovável resulta em alteração do perfil de impactos quanto à categoria de Mudanças Climáticas entre os cenários com relação às estimativas originais. Isso se deve essencialmente à incorporação ao balanço de parcelas referentes à fixação de CO2 do ar via fotossíntese e emissões de CO2 biogênico ocorridas durante o estágio agrícola, que passaram a ser consideradas por conta desta análise. / Sodium lauryl ether sulfate (SLES), a multi-purpose anionic surfactant, is one of the most used fatty alcohols for cleaning and personal care products. The chain of production in Brazil involves transformations in the agricultural and industrial sectors, tapping resources and generating waste, and can lead to significant environmental impact yet to be known and quantified. The present study assessed the environmental performance of the production of SLES for the average technological disposition in Brazil, using the methodology of Life Cycle Assessment (LCA). Results show that the stages responsible for the most significant environmental impact are: (i) processing of lauryl alcohol from palm kernel oil produced in Asia; (ii) generation of thermal energy from burning fossil fuel in various operations of the industrial process; and (iii) production of ethylene oxide from petrochemical sources. From this assessment, we designed alternative processes that if introduced in the chain of production, would in theory result in better global environmental performance of SLES processing. Each solution was then organized within specific scenarios, namely: Scenario I: obtainment of SLES from palm kernel oil produced in Brazil; Scenario II: production of SLES from synthetic lauryl alcohol; Scenario III: generation of thermal energy for the industrial stages of processing from burning biomass; and Scenario IV: production of SLES from ethylene oxide derived from sugarcane. LCA modeling was applied to examine the systemic effects made by these modifications. The study concludes that environmental performance improvements in virtually all impact categories analyzed could be achieved by replacing palm kernel oil imported from Asia by an equivalent produced in Brazil, or even by an alternative form derived from a synthetic source. The use of biomass for thermal energy, on the other hand, has better performance in terms of Climate Change and Fossil Depletion, but negative effects in terms of Agricultural Land Occupation, Eutrophication, and Ecotoxicity when compared to the original scenario. Finally, the incorporation of renewable origin ethylene oxide did not lead to expressive advantages for global environmental performance in any of the categories. A wide analysis of CO2 Balance for the five analyzed scenarios showed that the incorporation of renewable sources would result in improvements in Climatic Change when compared to the original estimations. This is due, essentially, to the incorporation of the balance of percentages of air CO2 fixation through photosynthesis and biogenic CO2 emissions that occur during the agricultural stage, which are taken into account in this analysis.

Orientador: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-05T16:31:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Davanco_Taciana_M.pdf: 2629355 bytes, checksum: cdbb1966776fdc55926071d8c776dbb4 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Desenvolvimento de biofilmes tem crescido devido a possibilidade de substituição parcial de materiais plásticos não degradáveis. Proteínas e polissacarídeos têm sido utilizados para a produção de filmes com boas propriedades mecânicas. Porém filmes a partir desses materiais apresentam alta permeabilidade ao vapor de água. Uma alternativa usada para diminuir a permeabilidade ao vapor de água dos filmes é a incorporação de substancias hidrofóbicas na composição da solução filmogênica, porém a incorporação dessas substâncias na matriz filmogênica não ocorre de maneira homogênea. Com o objetivo de melhorar a incorporação das substâncias hidrofóbicas na matriz protéica do filme foram adicionados os surfactantes (SDS e Tween 80), que são compostos orgânicos constituídos por moléculas anfifílicas, contendo uma parte polar e outra apolar, com o intuito desta substância interagir na proteína e no ácido graxo, tornando a matriz filmogênica menos heterogênea. O efeito do pH também foi estudado, com a finalidade de observar se este exerce influência na homogeneidade da matriz filmogênica. Os ácidos graxos utilizados no trabalho foram o ácido capróico (6C), e o ácido esteárico (18C), com o objetivo de avaliar e comparar se o número de carbonos da cadeia do ácido graxo exerce influencia na incorporação da matriz protéica. Os filmes foram caracterizados quanto as propriedades de barreira ao vapor de água e propriedades mecânicas, solubilidade em água, opacidade, isotermas de sorção e calorimetria diferencial de varredura, podendo ser observado que a adição dos surfactantes melhorou a barreira ao vapor de água e diminuiu a resistência à tração dos filmes, não sendo observado diferenças na cor e opacidade dos filmes . Posteriormente foram analisadas as características morfológicas, através da microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e microscopia confocal de varredura a laser, observando que o ajuste do pH e a adição do surfactante modificam a estrutura morfológica do filme / Abstract: Development of biofilms has grown considering the possibility of partial substitution of plastic materials not degradable. Proteins and polysaccharides have been used for the production of films with good mechanical properties. However films produced with these materials present high water vapor permeability to the water vapor. An used alternative to improve the water vapor barrier of the films is the incorporation of hydrophobic substances in the composition of the filmogenic solution, however the incorporation of these substances in the filmogenic matrix does not occur in homogeneous way. Thus with, the objective to improve the incorporation of hydrofhobic substances in the protein matrix of the film surfactants had been added (SDS and Tween 80). They are organic compounds constituted by anphiphilics molecules, incluing a polar part and other apolar, with the intention that is substances improve the interaction between the protein and the fats acids, producing a less heterogeneous filmogenic matrix. The effect of pH also was studied, with the purpose to observe if this produce influence in the homogeneity of the filmogenic matrix. The fats acids used in this work were the caproic acid (6C), and the stearic acid (18C), with the objective to evaluate and to compare if the carbon number of the fats acids exerts influences in the incorporation on the protein matrix. The films were characterized with respect to the properties of barrier to the water vapor, solubility in water, opacity, isotherms of sorption and thermal properties, being able to be observed that the addition of the surfactants improved the water vapor permeability and decreased the tensile strenght of the films, not being observed differences in the color and opacity of the films. Later the morphologic characteristics had been analyzed, through optics microscopy, scanning electron microscopy and confocal laser scanning microscopy, observing that the adjustment of pH and the addition of the surfactant modify the morphological structure of the films / Mestrado / Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos / Mestre em Alimentos e Nutrição