NASCIMENTO, Diego Magalhães do. Comparação Ambiental e Técnica de Diferentes Nanoestruturas de Celuloses Obtidas da Fibra de Coco. 2014. 94 f. Dissertação (mestrado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2014. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-04-05T17:27:04Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_dmnascimento.pdf: 2943675 bytes, checksum: ae355f6a04151d86ae7321347233913e (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-05-20T17:58:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_dmnascimento.pdf: 2943675 bytes, checksum: ae355f6a04151d86ae7321347233913e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-20T17:58:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_dmnascimento.pdf: 2943675 bytes, checksum: ae355f6a04151d86ae7321347233913e (MD5) Previous issue date: 2014 / Coconut water is obtained from coconut and is fairly traded along the coast of Brazil, mainly in the North and Northeast. However, their consumption entails the disposal of large quantities of bark, which inappropriately collected, therefore contributes to increased pollution and decreased lifespan of landfills. When properly processed, the bark can be used to obtain products with high added value, such as nanocelulose. The aim of this study is to propose a new approach and evaluate the environmental impacts of obtaining nanocellulose of green coconut fiber (Cocos nucifera) on a laboratory scale. In this study, coconut fiber was subjected to seven fully elemental chlorine-free processes for the extraction of nanocelulose [grinding, pulping acetosolv, bleaching, hydrolysis with sulfuric acid 30 (v/v) and 60 % wt oxidative hydrolysis with ammonium persulfate and high intensity ultrasound]. Whereas the concept of biorefinery, part of the lignin removed from the coconut fiber was isolated as a oproduct of the process and effluent evaluated for potential production of methane via anaerobic digestion. A review of life cycle assessment (LCA) followed the NBR ISO-14040 and ISO 14044 the following impact categories were considered: Climate change, soil acidification, human toxicity, eutrophication and water depletion. The nanocellulose obtained via high intensity ultrasound showed a high yield, higher thermal stability and crystallinity index in relation to methods of chemical hydrolysis. In this analysis it was observed that, in general, the use of high power ultrasound has also improved environmental performance. Was also observed with the aid of LCA that use lignin as a source of energy presents no significant environmental differences in relation to its use as a coproduct. The extraction of nanocellulose developed in this paper presents an improved environmental performance and superior to the other works with the coconut fiber properties, while offering an innovative alternative for lignin extraction and utilization of wastewater, ie, considering its use as a potential raw materials and not only its destruction during the process. / A água de coco é obtida do coco verde e é bastante comercializada no litoral do Brasil, principalmente no Norte e Nordeste do país. Entretanto, seu consumo acarreta no descarte de quantidades expressivas de casca, que inadequadamente recolhida, acaba contribuindo para o aumento da poluição e diminuição do tempo de vida dos aterros sanitários. Quando devidamente processadas, as cascas podem ser usadas para a obtenção de produtos de alto valor agregado, tais como a nanocelulose. O objetivo deste trabalho foi propor uma nova abordagem e avaliar os impactos ambientais da obtenção da nanocelulose da fibra de coco verde (Cocos nucifera), em escala de bancada. Neste estudo, a fibra de coco foi submetida a sete processos totalmente livres de cloro elementar para a extração da nanocelulose [moagem, polpação acetosolv, branqueamento, hidrólise com ácido sulfúrico 30 (v/v) e 60 (m/m) %, hidrólise oxidativa com persulfato de amônio e ultrassom de alta intensidade]. Considerando o conceito de biorrefinaria, parte da lignina removida da fibra de coco foi isolada como um coproduto do processo e os efluentes avaliados quanto ao potencial de produção de metano via digestão anaeróbia. A avaliação do ciclo de vida (ACV) seguiu as normas NBR-ISO 14040 e NBR ISO 14044. Foram consideradas as seguintes categorias de impacto: mudança climática, acidificação do solo, toxicidade humana, eutrofização e depleção hídrica. A nanocelulose obtida via ultrassom de alta intensidade apresentou um elevado rendimento, maior estabilidade térmica e índice de cristalinidade em relação aos métodos de hidrólise química. Na análise do inventário foi possível observar que, de um modo geral, o uso do ultrassom de alta potência apresenta também um melhor desempenho ambiental. Também, foi observado com auxílio da ACV, que o uso da lignina como fonte de energia não apresenta diferenças ambientais significativas em relação ao seu uso como coproduto. A extração da nanocelulose desenvolvida neste trabalho apresenta um melhor desempenho ambiental e propriedades superiores ao de outros trabalhos com a fibra de coco, além de oferecer uma alternativa inovadora para a extração da lignina e aproveitamento dos efluentes, ou seja, considerando o seu uso como potencial matéria-prima e não somente a sua destruição durante o processo.

Orientador: Alcides Lopes Leão / Resumo: A produção de nanocelulose a partir de materiais renováveis, como as fibras lignocelulósicas, traz além dos benefícios ambientais, produtos de alta qualidade e excelentes propriedades mecânicas e vantagens econômicas. Com isso, nesta dissertação foram estudadas algumas rotas para a produção de nanocelulose utilizando a casca de eucalipto, pois atualmente esse resíduo é gerado em grandes quantidades em indústrias como a de papel e celulose. O intuito desse trabalho foi encontrar alguma metodologia que eficiente, limpa e de baixo custo. Para isso foram utilizados dois tipos de pré-tratamentos, sendo eles alcalinos e biológicos, onde o alcalino foi dividido em duas etapas (NaOH 10%; NaOH 14%) e o biológico em 4 etapas (7 dias; 14 dias; 21 dias; 31 dias). Pela caracterização química foi possível determinar que os pré-tratamentos alcalino 10% e o pré-tratamento biológico são os mais eficientes em relação a remoção da lignina e hemicelulose, e pelas análises TGA, DRX e FTIR, foi possível determinar que o pré-tratamento alcalino 10% apresentou o melhor resultado. A partir da análise de MEV com a amostra que foi submetida ao pré-tratamento alcalino 10 %, não foi possível notar a formação de nanofibras de celulose, ou seja, para pesquisas futuras é necessário aperfeiçoar as metodologias utilizadas. / Mestre

NASCIMENTO, Rafael Morais do. Utilização da algaroba (Prosopis juliflora) como plataforma para a obtenção de bionanocompósito. 2014. 69 f. Dissertação (Mestrado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2014. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-10-11T17:05:40Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_rmnascimento.pdf: 1877509 bytes, checksum: 246d8377fc031f6f2edb06d4d2ce488a (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-10-11T23:51:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_rmnascimento.pdf: 1877509 bytes, checksum: 246d8377fc031f6f2edb06d4d2ce488a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T23:51:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_rmnascimento.pdf: 1877509 bytes, checksum: 246d8377fc031f6f2edb06d4d2ce488a (MD5) Previous issue date: 2014 / This work seeks to develop a bionanocompósito drawn from galactomannan and crystals nanocelulose, both obtained from Prosopis juliflora. Initially, carob pods were subjected to grinding, milling, heating, filtration and centrifugation in order to yield a viscous solution which, with the addition of ethanol, the precipitate was possible galactomannan. So all fractions, and galactomannan fiber capsules were separated. The gum obtained was lyophilized and characterized, as its composition, as well as the fibrous fractions. Further, the fibers of the capsules underwent the hydrothermal process mesquite, followed by a bleaching with H2O2 and NaOH solutions) and acidic hydrolysis (H2SO4 60% v / v) for extracting nanocelulose. After hydrolysis one estávl suspension nanocelulose characterized by TGA, XRD, FTIR and zeta potential was obtained. Then galactomannan films were prepared, starting from a 5% (w / v) polysaccharide solution using glycerol as plasticizer. Movies, nanocelulose were added at concentrations of 3, 5 and 7%, and evaluated the influence of the addition of the nanocrystals in the mechanical, thermal and barrier properties to water vapor. The galactomannan extracted from mesquite presented, respectively, in protein, lipid, ash and moisture content of 5.3%, 2.3%, 4.0% and 5.2% and characteristic thermal behavior, showing exothermic event to 284.7 ° C, typical of his degradation. Their functional groups identified by FTIR, and determination of its mass and molar ratio mannose / galactose. The fiber showed considerable differences in their levels of cellulose, hemicellulose, lignin, insoluble lignin, extractives, ash and moisture, after treatments. These results were corroborated by analysis of FTIR, XRD and TGA. And through the characterizations of the films, it was proved that there were improvements in the thermal, mechanical and barrier properties, the obtained biocomposites, with the addition of nanocelulose. / Este trabalho busca o desenvolvimento de um bionanocompósito elaborado a partir de galactomanana e cristais de nanocelulose, ambos obtidos da algaroba (Prosopis juliflora). Inicialmente, vagens da algaroba foram submetidas à trituração, moagem, aquecimento, filtração e centrifugação obtendo-se uma solução viscosa onde, com a adição de etanol, foi possível precipitar a galactomanana. Então as frações de interesse, galactomanana e fibra das cápsulas, foram separadas. A goma obtida foi liofilizada e caracterizada, quanto a sua composição, assim como as frações fibrosas. Na sequência, as fibras das cápsulas da algaroba sofreram processo hidrotérmico, seguido de dois branqueamentos com soluções de NaOH e H2O2, e hidrólise ácida (H2SO4 60% v/v) para extração de nanocelulose. Após a hidrólise, foi obtida uma suspensão estável de nanocelulose, caracterizada por TGA, DRX, potencial zeta e FTIR. Então foram preparados filmes de galactomanana, a partir de uma solução 5% (m/v) do polissacarídeo, utilizando glicerol como plastificante. Aos filmes, foram adicionados nanocelulose, nas concentrações de 3, 5 e 7%, e avaliado a influência da adição dos nanocristais nas propriedades mecânicas, térmicas e de barreira a vapor de água. A galactomanana extraída da algaroba apresentou, respectivamente, teores de proteína, lipídio, cinzas e umidade de 5,3%, 2,3%, 4,0% e 5,2% e comportamento térmico característico, apresentando evento exotérmico a 284,7°C, típico de sua degradação. Seus grupos funcionais identificados por FTIR, além da determinação de sua massa molar e razão manose/galactose. A fibra apresentou consideráveis diferenças nos seus teores de celulose, hemicelulose, lignina solúvel, lignina insolúvel, extrativos, cinzas e umidade, após os tratamentos. Esses resultados foram corroborados por análises de FTIR, DRX e TGA. Através das caracterizações dos filmes, ficou comprovado que a adição de nanocelulose melhorou propriedades térmicas, mecânicas e de barreira, dos biocompósitos obtidos.

Submitted by ANA CAROLINA VIEIRA null (ana_vieira90@hotmail.com) on 2018-02-20T21:30:32Z No. of bitstreams: 1 Ana Vieira_Disserta_final 20.02.18.pdf: 2714120 bytes, checksum: 3e9f8da9450e3d1de4c791ef438cc707 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Lucia Martins Frederico null (mlucia@fca.unesp.br) on 2018-02-21T11:40:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vieira_ac_me_botfca.pdf: 2588229 bytes, checksum: ba2c9df3bc4fe4241d6e066946bc9ebc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-21T11:40:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vieira_ac_me_botfca.pdf: 2588229 bytes, checksum: ba2c9df3bc4fe4241d6e066946bc9ebc (MD5) Previous issue date: 2017-11-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A produção de nanocelulose a partir de materiais renováveis, como as fibras lignocelulósicas, traz além dos benefícios ambientais, produtos de alta qualidade e excelentes propriedades mecânicas e vantagens econômicas. Com isso, nesta dissertação foram estudadas algumas rotas para a produção de nanocelulose utilizando a casca de eucalipto, pois atualmente esse resíduo é gerado em grandes quantidades em indústrias como a de papel e celulose. O intuito desse trabalho foi encontrar alguma metodologia que eficiente, limpa e de baixo custo. Para isso foram utilizados dois tipos de pré-tratamentos, sendo eles alcalinos e biológicos, onde o alcalino foi dividido em duas etapas (NaOH 10%; NaOH 14%) e o biológico em 4 etapas (7 dias; 14 dias; 21 dias; 31 dias). Pela caracterização química foi possível determinar que os pré-tratamentos alcalino 10% e o pré-tratamento biológico são os mais eficientes em relação a remoção da lignina e hemicelulose, e pelas análises TGA, DRX e FTIR, foi possível determinar que o pré-tratamento alcalino 10% apresentou o melhor resultado. A partir da análise de MEV com a amostra que foi submetida ao pré-tratamento alcalino 10 %, não foi possível notar a formação de nanofibras de celulose, ou seja, para pesquisas futuras é necessário aperfeiçoar as metodologias utilizadas. / The production of nanocellulose from renewable materials, such as lignocellulosic fibers, brings environmental benefits, high quality products and excellent mechanical properties and economic advantages. Thus, in this dissertation some routes for the production of nanocellulose using the eucalyptus bark were studied, because at the moment this residue is generated in large quantities in industries such as paper and pulp. The aim of this work was to find some methodology that is efficient, clean and inexpensive. In order to do this, two types of pre-treatments were used: alkaline and biological, where the alkaline was divided into two stages (NaOH 10%, NaOH 14%) and biological in 4 steps (7 days, 14 days, 21 days; 31 days). By the chemical characterization it was possible to determine that the 10% alkaline pre-treatments and the biological pretreatment are the most efficient in relation to the removal of lignin and hemicellulose, and by the TGA, XRD and FTIR analyzes, it was possible to determine that the pretreatment 10% presented the best result. From the analysis of SEM with the sample that was submitted to 10% alkaline pretreatment, it was not possible to detect the formation of cellulose nanofibres, that is, for future research it is necessary to improve the methodologies used.

This work seeks to develop a bionanocompÃsito drawn from galactomannan and crystals nanocelulose, both obtained from Prosopis juliflora. Initially, carob pods were subjected to grinding, milling, heating, filtration and centrifugation in order to yield a viscous solution which, with the addition of ethanol, the precipitate was possible galactomannan. So all fractions, and galactomannan fiber capsules were separated. The gum obtained was lyophilized and characterized, as its composition, as well as the fibrous fractions. Further, the fibers of the capsules underwent the hydrothermal process mesquite, followed by a bleaching with H2O2 and NaOH solutions) and acidic hydrolysis (H2SO4 60% v / v) for extracting nanocelulose. After hydrolysis one estÃvl suspension nanocelulose characterized by TGA, XRD, FTIR and zeta potential was obtained. Then galactomannan films were prepared, starting from a 5% (w / v) polysaccharide solution using glycerol as plasticizer. Movies, nanocelulose were added at concentrations of 3, 5 and 7%, and evaluated the influence of the addition of the nanocrystals in the mechanical, thermal and barrier properties to water vapor. The galactomannan extracted from mesquite presented, respectively, in protein, lipid, ash and moisture content of 5.3%, 2.3%, 4.0% and 5.2% and characteristic thermal behavior, showing exothermic event to 284.7  C, typical of his degradation. Their functional groups identified by FTIR, and determination of its mass and molar ratio mannose / galactose. The fiber showed considerable differences in their levels of cellulose, hemicellulose, lignin, insoluble lignin, extractives, ash and moisture, after treatments. These results were corroborated by analysis of FTIR, XRD and TGA. And through the characterizations of the films, it was proved that there were improvements in the thermal, mechanical and barrier properties, the obtained biocomposites, with the addition of nanocelulose. / Este trabalho busca o desenvolvimento de um bionanocompÃsito elaborado a partir de galactomanana e cristais de nanocelulose, ambos obtidos da algaroba (Prosopis juliflora). Inicialmente, vagens da algaroba foram submetidas à trituraÃÃo, moagem, aquecimento, filtraÃÃo e centrifugaÃÃo obtendo-se uma soluÃÃo viscosa onde, com a adiÃÃo de etanol, foi possÃvel precipitar a galactomanana. EntÃo as fraÃÃes de interesse, galactomanana e fibra das cÃpsulas, foram separadas. A goma obtida foi liofilizada e caracterizada, quanto a sua composiÃÃo, assim como as fraÃÃes fibrosas. Na sequÃncia, as fibras das cÃpsulas da algaroba sofreram processo hidrotÃrmico, seguido de dois branqueamentos com soluÃÃes de NaOH e H2O2, e hidrÃlise Ãcida (H2SO4 60% v/v) para extraÃÃo de nanocelulose. ApÃs a hidrÃlise, foi obtida uma suspensÃo estÃvel de nanocelulose, caracterizada por TGA, DRX, potencial zeta e FTIR. EntÃo foram preparados filmes de galactomanana, a partir de uma soluÃÃo 5% (m/v) do polissacarÃdeo, utilizando glicerol como plastificante. Aos filmes, foram adicionados nanocelulose, nas concentraÃÃes de 3, 5 e 7%, e avaliado a influÃncia da adiÃÃo dos nanocristais nas propriedades mecÃnicas, tÃrmicas e de barreira a vapor de Ãgua. A galactomanana extraÃda da algaroba apresentou, respectivamente, teores de proteÃna, lipÃdio, cinzas e umidade de 5,3%, 2,3%, 4,0% e 5,2% e comportamento tÃrmico caracterÃstico, apresentando evento exotÃrmico a 284,7ÂC, tÃpico de sua degradaÃÃo. Seus grupos funcionais identificados por FTIR, alÃm da determinaÃÃo de sua massa molar e razÃo manose/galactose. A fibra apresentou considerÃveis diferenÃas nos seus teores de celulose, hemicelulose, lignina solÃvel, lignina insolÃvel, extrativos, cinzas e umidade, apÃs os tratamentos. Esses resultados foram corroborados por anÃlises de FTIR, DRX e TGA. AtravÃs das caracterizaÃÃes dos filmes, ficou comprovado que a adiÃÃo de nanocelulose melhorou propriedades tÃrmicas, mecÃnicas e de barreira, dos biocompÃsitos obtidos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4025.pdf: 1830515 bytes, checksum: f7a18bdf1550de38e95bd05bd39d3e21 (MD5) Previous issue date: 2011-09-19 / Universidade Federal de Minas Gerais / Nanotechnology is a technological advance of several fields, regarded to be emergent, universal and diffuse field, involving mainly the development of nanomaterials, which can show different properties and behaviors. The possible impact in the society sustainable development becomes important the monitoring of nanotechnologies and nanomaterials in order to provide subsidies for planning and decision making. In this research, the advances in products, process and materials in nanotechnology and nanocelulose were mapped using patent indicators. The technological progress in nanotechnology was concentrated in 1999-2008, involving mainly China, Korea, USA and Japan. The most important domains in nanotechnology development were Chemistry- Materials and Eletronics-Eletricity, emphasizing the Semiconductors and Materials-Metallurgy subdomains. The largest patents holders in nanotechnology are mainly Asian, highlighting both companies and universities. In the Brazil, the nanotechnology developments were depended mainly on universities and research centers. To nanocelulose, Japan and USA were prominent and most of the patents applications were related to processing of cellulose pulp and the potential application of nanocelulose was associated to composites, paints, cosmetics, pharmaceuticals and foods. No important patent documents of nanocellulose technologies were identified in recent years, although the patenting of universities increased. In Brazil, most of the patent documents in nanocelulose are in the public domain and technology developed by Brazilian focus on processes for obtaining nanocellulose from bacteria. The outcomes suggested that monitoring and technological forecasting research of nanotechnology is necessary a sectorial analysis. Furthermore, methodological improvements were designed through the automation of recovery, treatment and filtering of information, which allowed advances in monitoring and technological forecasting methodologies. / A nanotecnologia é um avanço tecnológico em vários campos, considerada emergente, interdisciplinar, universal e difuso, envolvendo o desenvolvimento principalmente de nanomateriais, que podem apresentar propriedades e comportamentos diferenciados. Os possíveis impactos sobre o desenvolvimento sustentável da sociedade tornam relevantes atividades de monitoramento em nanotecnologia e nanomateriais visando fornecer subsídios ao planejamento e à tomada de decisão. Na presente pesquisa, foi feito o mapeamento dos avanços em produtos, processos e materiais em nanotecnologia e em nanocelulose por meio de indicadores tecnológicos baseados em documentos de patentes. O progresso tecnológico em nanotecnologia mostrou-se concentrado no período 1999-2008, com envolvimento principalmente da China, Coréia do Sul, EUA e Japão. Os principais domínios de desenvolvimento tecnológicos em nanotecnologia foram Química-Materiais e Eletrônica-Eletricidade, com ênfase nos subdomínios Semicondutores e Materiais-Metalurgia. Os maiores detentores de documentos de patentes em nanotecnologia são de origem principalmente asiática, com destaque tanto empresas como universidades. No Brasil, o desenvolvimento da nanotecnologia mostrou-se bastante dependente de universidades e centros de pesquisa. No caso da nanocelulose, Japão e EUA são proeminente e a maioria dos documentos de patentes tratou de processamento de polpa de celulose e as potenciais aplicações das nanoceluloses identificadas foram compósitos, tintas, cosméticos, fármacos e alimentos. Não foram identificados depositantes proeminentes entre os titulares e, nos últimos anos, houve crescimento da participação de universidades no patenteamento. No Brasil, grande parte dos documentos de patentes em nanocelulose está em domínio público e as desenvolvidas por brasileiros focalizam processos de obtenção de celulose a partir de bactérias. Os resultados sugeriram que em pesquisas de monitoramento e prospecção em nanotecnologia é necessária a análise setorial. Além disso, aprimoramentos metodológicos foram realizados mediante a automatização de recuperação, tratamento e filtragem de informação e vi permitiram avanços em metodologias de monitoramento e prospecção tecnológica.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A Ãgua de coco à obtida do coco verde e à bastante comercializada no litoral do Brasil, principalmente no Norte e Nordeste do paÃs. Entretanto, seu consumo acarreta no descarte de quantidades expressivas de casca, que inadequadamente recolhida, acaba contribuindo para o aumento da poluiÃÃo e diminuiÃÃo do tempo de vida dos aterros sanitÃrios. Quando devidamente processadas, as cascas podem ser usadas para a obtenÃÃo de produtos de alto valor agregado, tais como a nanocelulose. O objetivo deste trabalho foi propor uma nova abordagem e avaliar os impactos ambientais da obtenÃÃo da nanocelulose da fibra de coco verde (Cocos nucifera), em escala de bancada. Neste estudo, a fibra de coco foi submetida a sete processos totalmente livres de cloro elementar para a extraÃÃo da nanocelulose [moagem, polpaÃÃo acetosolv, branqueamento, hidrÃlise com Ãcido sulfÃrico 30 (v/v) e 60 (m/m) %, hidrÃlise oxidativa com persulfato de amÃnio e ultrassom de alta intensidade]. Considerando o conceito de biorrefinaria, parte da lignina removida da fibra de coco foi isolada como um coproduto do processo e os efluentes avaliados quanto ao potencial de produÃÃo de metano via digestÃo anaerÃbia. A avaliaÃÃo do ciclo de vida (ACV) seguiu as normas NBR-ISO 14040 e NBR ISO 14044. Foram consideradas as seguintes categorias de impacto: mudanÃa climÃtica, acidificaÃÃo do solo, toxicidade humana, eutrofizaÃÃo e depleÃÃo hÃdrica. A nanocelulose obtida via ultrassom de alta intensidade apresentou um elevado rendimento, maior estabilidade tÃrmica e Ãndice de cristalinidade em relaÃÃo aos mÃtodos de hidrÃlise quÃmica. Na anÃlise do inventÃrio foi possÃvel observar que, de um modo geral, o uso do ultrassom de alta potÃncia apresenta tambÃm um melhor desempenho ambiental. TambÃm, foi observado com auxÃlio da ACV, que o uso da lignina como fonte de energia nÃo apresenta diferenÃas ambientais significativas em relaÃÃo ao seu uso como coproduto. A extraÃÃo da nanocelulose desenvolvida neste trabalho apresenta um melhor desempenho ambiental e propriedades superiores ao de outros trabalhos com a fibra de coco, alÃm de oferecer uma alternativa inovadora para a extraÃÃo da lignina e aproveitamento dos efluentes, ou seja, considerando o seu uso como potencial matÃria-prima e nÃo somente a sua destruiÃÃo durante o processo. / Coconut water is obtained from coconut and is fairly traded along the coast of Brazil, mainly in the North and Northeast. However, their consumption entails the disposal of large quantities of bark, which inappropriately collected, therefore contributes to increased pollution and decreased lifespan of landfills. When properly processed, the bark can be used to obtain products with high added value, such as nanocelulose. The aim of this study is to propose a new approach and evaluate the environmental impacts of obtaining nanocellulose of green coconut fiber (Cocos nucifera) on a laboratory scale. In this study, coconut fiber was subjected to seven fully elemental chlorine-free processes for the extraction of nanocelulose [grinding, pulping acetosolv, bleaching, hydrolysis with sulfuric acid 30 (v/v) and 60 % wt oxidative hydrolysis with ammonium persulfate and high intensity ultrasound]. Whereas the concept of biorefinery, part of the lignin removed from the coconut fiber was isolated as a oproduct of the process and effluent evaluated for potential production of methane via anaerobic digestion. A review of life cycle assessment (LCA) followed the NBR ISO-14040 and ISO 14044 the following impact categories were considered: Climate change, soil acidification, human toxicity, eutrophication and water depletion. The nanocellulose obtained via high intensity ultrasound showed a high yield, higher thermal stability and crystallinity index in relation to methods of chemical hydrolysis. In this analysis it was observed that, in general, the use of high power ultrasound has also improved environmental performance. Was also observed with the aid of LCA that use lignin as a source of energy presents no significant environmental differences in relation to its use as a coproduct. The extraction of nanocellulose developed in this paper presents an improved environmental performance and superior to the other works with the coconut fiber properties, while offering an innovative alternative for lignin extraction and utilization of wastewater, ie, considering its use as a potential raw materials and not only its destruction during the process.

This work investigates the compositional and nanostructural variability of celluloses isolated from plants and the impact of the variability in the production of cellulose nanocrystals. A variable set of cellulose isolated from plants were generated starting with a range of feedstocks (coconut fiber, sisal fiber, eucalyptus sawdust, pine sawdust, sugarcane rind and sugarcane pith), applying a range of cellulose isolation processes (acetossolv, liquid hot water, alkaline, and liquid hot water + alkaline) and adding commercial cellulose (eucalyptus kraft pulp, dissolving pulp, and microcrystalline cellulose) as reference materials. The nanostructural characteristics were evaluated by calorimetric thermoporometry, X-ray diffraction, and moisture sorption isotherms. Composition was evaluated by standard wet chemical analysis and insights on functional groups were obtained by infrared spectroscopy. The cellulose nanocrystals were produced by acid hydrolysis with sulfuric acid and characterized by atomic force microscopy and X-ray diffraction. The measured parameters of the isolated celluloses were spread, showing we could achieve a highly diverse set of substrates. Significant correlations between measured variables across the sample set, indicating possible unforeseen multivariate relations among cellulose features. For example, we could show that cellulose monolayer hydration is determined by both hemicelluloses content (compositional parameter) as well as cellulose crystal width (structural parameter). Cellulose nanocrystals were successfully produced, although in some cases such as for the acetossolv pulps the acid conditions were too aggressive and oxidized the substrates. Finally, some quantitative correlations were seen between the parameters of cellulose substrates and the resulting cellulose nanocrystals. These results supply the first hints about how the nanostructural variability of isolated cellulose can influence the cellulose nanocrystals produced from them. / Este trabalho investiga a variabilidade composicional e nanoestrutural de celuloses isoladas de plantas e o seu impacto na variabilidade na produção de nanocristais de celulose. Um conjunto variável de celuloses isoladas de plantas foi gerado a partir de uma série de matérias-primas (fibra de coco, sisal, serragem de eucalipto, serragem de pinheiro, casca de cana e miolo de cana), aplicando uma série de processos de isolamento de celulose (hidrotérmico, alcalino, hidrotérmico + alcalino e acetosolve) e adicionando celuloses comerciais (polpa kraft de eucalipto, polpa para dissolução e celulose microcristalina) como materiais de referência. As características nanoestruturais foram avaliadas por termoporometria calorimétrica, difração de raios X e isotermas de sorção de umidade. A composição foi avaliada por análise química húmida padrão e os conhecimentos sobre grupos funcionais foram obtidos por espectroscopia de infravermelhos. Os nanocristais de celulose foram produzidos por hidrólise ácida com ácido sulfúrico e caracterizados por microscopia de força atômica e difração de raios-X. Os parâmetros medidos das celuloses isoladas foram distribuídos, demonstrando que poderíamos alcançar um conjunto altamente diversificado de substratos. Correlações significativas entre as variáveis medidas foram observadas em todo o conjunto amostral, indicando possíveis relações multivariadas imprevistas entre as características da celulose. Por exemplo, poderíamos demonstrar que a monocamada de hidratação de celulose é determinada tanto pelo conteúdo de hemiceluloses (parâmetro de composição) quanto pela largura do cristal de celulose (parâmetro estrutural). Os nanocristais de celulose foram produzidos com sucesso, embora em alguns casos, como nas polpas acetosolve, as condições ácidas fossem muito agressivas e oxidassem os substratos. Finalmente, algumas correlações quantitativas foram observadas entre os parâmetros dos substratos de celulose e os nanocristais de celulose resultantes. Estes resultados fornecem as primeiras dicas sobre como a variabilidade nanoestrutural da celulose isolada pode influenciar os nanocristais de celulose produzidos a partir deles.

Os revestimentos poliméricos podem atuar como uma barreira física entre os íons agressivos e o substrato metálico. Porém, uma exposição prolongada pode causar danos ao revestimento polimérico, conduzir a uma redução contínua do efeito barreira e por consequência a perda da proteção contra a corrosão. A utilização de nano materiais pode atuar aumentando o efeito barreira, proporcionando um aumento no caminho de difusão dos íons agressivos e água até o substrato metálico. Nanopartículas de celulose apresentam elevada cristalinidade e razão de aspecto, excelentes propriedades mecânicas e são proveniente de fonte renovável. Por outro lado, a polianilina (PAni) vem sendo utilizada em revestimentos devido a elevação do potencial de corrosão dos aços devido o seu comportamento redox que proporciona a formação de uma camada de óxidos estável no substrato metálico. A aderência do revestimento polimérico é fundamental para que este possa atuar como revestimento protetor contra a corrosão. Com isso, um pré-tratamento superficial a base de ácido hexafluorzircônico e a utilização de organosilanos na resina epóxi, podem ser utilizados melhorando as propriedades de proteção contra a corrosão e de aderência. O objetivo deste estudo consistiu na obtenção de nanowhiskers de celulose (CNW) por moagem ultrafina através da celulose microcristalina (MCC) para posterior utilização em revestimento polimérico a base de resina epóxi. A CNW foi utilizada funcionalizada ou não com PAni SE (polianilina na forma condutora – sal de esmeraldina) em comparação a MCC nas mesmas condições. Foi avaliada a incorporação de silano aminopropiltrietoxisilano (APS) na resina epóxi e a utilização de uma camada de conversão de zircônia (Zr) aplicada ao substrato metálico. Os revestimentos poliméricos foram avaliados quanto a propriedades mecânicas e à proteção contra a corrosão. As imagens da microscopia de transmissão (TEM) mostram que é possível a obtenção da CNW por meio do processo de moagem, apresentando melhor estabilidade térmica em comparação a MCC. Os revestimentos poliméricos utilizando o silano APS e a camada de conversão de Zr apresentaram as melhores propriedades físicas e mecânicas. A interação entre a carga de reforço, a resina epóxi e a superfície metálica é um fator determinante na eficiência do revestimento polimérico, pois de acordo com a análise de migração subcutânea, a superfície do aço carbono, após 1000 h de exposição, não apresentou corrosão superficial. Com relação à proteção contra a corrosão, quando incorporado a CNW funcionalizada com PAni SE ao revestimento epóxi com APS e a camada de Zr, este apresentou os melhores resultados como constatado nas análises de névoa salina e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). / Polymeric coatings can act as a physical barrier between the aggressive ions and the metal substrate. However, prolonged exposure can cause damage to the polymer coating and conduct to a continuous reduction in the barrier effect and result in the loss of protection against corrosion. The use of nanomaterials may act by increasing the barrier effect and providing an increased diffusion path of aggressive ions and water to the metal substrate. Cellulose nanoparticles have high crystallinity and aspect ratio, excellent mechanical properties and are derived from renewable sources. On the other hand polyaniline (PAni) has been used in coatings due to the increase of the corrosion potential of the steel due to redox behavior that results in the formation of a stable oxide layer on the metallic substrate. The adhesion of the polymeric coating is essential so that it can act as a protective coating against corrosion. With this, a superficial pre-treatment based on hexafluorzircônico acid and the use of organosilanes in the epoxy resin, can be used to improve the protection against corrosion properties and adhesion. The objective of this study was to obtain cellulose nanowhiskers (CNW) for ultrafine grinding through microcrystalline cellulose (MCC) for subsequent use in the polymer coating based on epoxy resin. The CNW was used functionalized or not with PAni SE (polyaniline in the conductive form - emeraldine salt) compared with MCC under the same conditions. The incorporation of silane aminopropyltriethoxysilane (APS) was evaluated in the epoxy resin and the use of a zirconia conversion layer (Zr) applied to the metal substrate. The polymeric coatings were evaluated for mechanical properties and corrosion protection. Transmission microscopy (TEM) show that obtaining the CNW through the ultrafine grinding process is possible, resulting in better thermal stability compared with MCC. Polymeric coatings using APS silane and Zr conversion coating had the best physical and mechanical properties. The interaction between the reinforcing filler, the epoxy resin and the metal surface is a determining factor in the efficiency of the polymeric coating, because according to the subcutaneous migration analysis, carbon steel surface after 1000 h of exposure, showed no corrosion superficial. With regard to protection against corrosion, when incorporated CNW functionalized with PAni SE to epoxy coating with APS and the Zr layer, showed the best results as found in salt spray tests and electrochemical impedance spectroscopy (EIS).

This work investigates the compositional and nanostructural variability of celluloses isolated from plants and the impact of the variability in the production of cellulose nanocrystals. A variable set of cellulose isolated from plants were generated starting with a range of feedstocks (coconut fiber, sisal fiber, eucalyptus sawdust, pine sawdust, sugarcane rind and sugarcane pith), applying a range of cellulose isolation processes (acetossolv, liquid hot water, alkaline, and liquid hot water + alkaline) and adding commercial cellulose (eucalyptus kraft pulp, dissolving pulp, and microcrystalline cellulose) as reference materials. The nanostructural characteristics were evaluated by calorimetric thermoporometry, X-ray diffraction, and moisture sorption isotherms. Composition was evaluated by standard wet chemical analysis and insights on functional groups were obtained by infrared spectroscopy. The cellulose nanocrystals were produced by acid hydrolysis with sulfuric acid and characterized by atomic force microscopy and X-ray diffraction. The measured parameters of the isolated celluloses were spread, showing we could achieve a highly diverse set of substrates. Significant correlations between measured variables across the sample set, indicating possible unforeseen multivariate relations among cellulose features. For example, we could show that cellulose monolayer hydration is determined by both hemicelluloses content (compositional parameter) as well as cellulose crystal width (structural parameter). Cellulose nanocrystals were successfully produced, although in some cases such as for the acetossolv pulps the acid conditions were too aggressive and oxidized the substrates. Finally, some quantitative correlations were seen between the parameters of cellulose substrates and the resulting cellulose nanocrystals. These results supply the first hints about how the nanostructural variability of isolated cellulose can influence the cellulose nanocrystals produced from them. / Este trabalho investiga a variabilidade composicional e nanoestrutural de celuloses isoladas de plantas e o seu impacto na variabilidade na produção de nanocristais de celulose. Um conjunto variável de celuloses isoladas de plantas foi gerado a partir de uma série de matérias-primas (fibra de coco, sisal, serragem de eucalipto, serragem de pinheiro, casca de cana e miolo de cana), aplicando uma série de processos de isolamento de celulose (hidrotérmico, alcalino, hidrotérmico + alcalino e acetosolve) e adicionando celuloses comerciais (polpa kraft de eucalipto, polpa para dissolução e celulose microcristalina) como materiais de referência. As características nanoestruturais foram avaliadas por termoporometria calorimétrica, difração de raios X e isotermas de sorção de umidade. A composição foi avaliada por análise química húmida padrão e os conhecimentos sobre grupos funcionais foram obtidos por espectroscopia de infravermelhos. Os nanocristais de celulose foram produzidos por hidrólise ácida com ácido sulfúrico e caracterizados por microscopia de força atômica e difração de raios-X. Os parâmetros medidos das celuloses isoladas foram distribuídos, demonstrando que poderíamos alcançar um conjunto altamente diversificado de substratos. Correlações significativas entre as variáveis medidas foram observadas em todo o conjunto amostral, indicando possíveis relações multivariadas imprevistas entre as características da celulose. Por exemplo, poderíamos demonstrar que a monocamada de hidratação de celulose é determinada tanto pelo conteúdo de hemiceluloses (parâmetro de composição) quanto pela largura do cristal de celulose (parâmetro estrutural). Os nanocristais de celulose foram produzidos com sucesso, embora em alguns casos, como nas polpas acetosolve, as condições ácidas fossem muito agressivas e oxidassem os substratos. Finalmente, algumas correlações quantitativas foram observadas entre os parâmetros dos substratos de celulose e os nanocristais de celulose resultantes. Estes resultados fornecem as primeiras dicas sobre como a variabilidade nanoestrutural da celulose isolada pode influenciar os nanocristais de celulose produzidos a partir deles.