O objetivo do presente estudo foi agregar valor a fibras de sisal, a dois dos componentes principais de fibras lignocelulósicas (celulose e lignina) e a PET reciclado, via produção de materiais com elevado valor agregado. Neste contexto, foram investigadas condições que levassem a mats constituídos por nanofibras/fibras ultrafinas, alinhadas (coletor rotativo) e não alinhadas (coletor estático), a partir da eletrofiação de soluções contendo essas matérias-primas, combinadas ou não [PET/sisal, PET/celulose e/ou lignina, PET/CNC (combinado ou não com OM)], em TFA. Parâmetros de solução, como razão PET/componente da biomassa e tempo de dissolução, foram diversificados, assim como parâmetros de processo (taxa de vazão da solução e velocidade de rotação do coletor utilizado, por exemplo). Os resultados de DMA indicaram a influência positiva do alinhamento das fibras nos superiores valores de E\' [tanto para os mats de PET/sisal, quanto para os mats de PET/celulose e/ou lignina e PET/CNC (combinado ou não com OM)] e também foi possível observar que não houve uma influência significativa desse alinhamento na Tg do PET nestes materiais. Como exemplo, o valor de E\' (a 30 °C) para o mat de fibras alinhadas, com razão de sisal/PET = 0,40 (S/PET0,40 – A dir), caracterizado na direção preferencial de alinhamento das fibras, foi superior (765,0 MPa), em comparação ao valor apresentado pelo mat de fibras orientadas aleatoriamente, de composição correspondente, S/PET0,40 (E’ = 358,0 ± 1,5 MPa). A molhabilidade dos mats foi intrinsicamente dependente da razão fibra de sisal/PET e variou de altamente hidrofóbico (PETref, ACA de 134°), a super hidrofílico (S/PET0,40, ACA de 0°). Observou-se que, as principais influências da presença de lignina foram na morfologia achatada das fibras e no aumento do alongamento na ruptura dos materiais, de aproximadamente 90%, comparativamente a PETref. A presença da celulose resultou principalmente em um elevado diâmetro médio das fibras (valores de até 365,9 ± 139,7 nm) e módulo de Young dos materiais (com valores de até 360,4 ± 41,5 MPa), comparativamente ao apresentado pelos mats contendo PET e este polímero combinado com lignina. Os resultados mostraram que os CNCs exerceram uma ação efetiva como agentes de reforço, principalmente nos mats constituídos por fibras orientadas aleatoriamente de PET, considerando as propriedades mecânicas apresentadas por esses materiais (como resistência à ruptura de 4,6 ± 0,5 MPa), em comparação ao mat PETref (resistência à ruptura = 1,8 ± 0,2 MPa). O OM atuou como agente compatibilizante entre o PET reciclado e os CNCs, principalmente com relação ao superior valor de módulo de Young de PET/OM/CNC (354,2 ± 46,1 MPa), em comparação ao valor apresentado por PET/CNC (19,9 ± 3,9 MPa). Assim, os objetivos do presente trabalho foram atingidos com a preparação via eletrofiação, até onde se tem conhecimento, pela primeira vez, de mats de fibras alinhadas e não alinhadas baseadas em biomassa lignocelulósica nativa e dois de seus principais constituintes (celulose e lignina). Os materiais preparados apresentam uma vasta gama de possíveis aplicações, como sistemas de filtração de ar, por exemplo. / The aim of the present investigation was to add value to sisal fibers, to two of the major components of lignocellulosic fibers (cellulose and lignin) and recycled PET via preparation of materials with high added value. In this context, conditions that lead to mats of nanofibers and ultrathin fibers were investigated, aligned (rotating drum collector) and nonaligned (stationary collector), via electrospinning of solutions containing these raw materials, combined or not {PET/sisal fiber, PET/cellulose and/or lignin, PET/CNC [combined or not with castor oil (CO)]} in TFA. Solution parameters such as the ratio of PET/biomass component and dissolution times were diverse, as well as process parameters (e.g. solution flow rate and rotational speed of the collector). The DMA results indicated the positive influence of fiber alignment on the higher storage modulus – E’ [for mats of PET/sisal, PET/cellulose and/or lignin and PET/CNC (combined or not with CO)] and it was also possible to observe no significant influence of fiber alignment on the Tg of PET for these mats. The value of E’ (at 30 °C) for the aligned fibers mat with sisal/PET ratio = 0.40 (S/PET0.40 - A dir), characterized in the preferred direction of fiber alignment, was higher (765.0 MPa) when compared to the value presented by the randomly oriented fibers mat of the corresponding composition, S/PET0.40 (E’ = 358.0 ± 1.5 MPa). The wettability of the mats was intrinsically dependent on the sisal/PET fiber ratio and ranged from highly hydrophobic (PETref, ACA of 134°) to super hydrophilic (S/PET0.40, ACA of 0°). It was observed that the main influences of the presence of lignin was on the flat fibers morphology and on the increase of the elongation-at-break of the materials of approximately 90% compared to PETref. The presence of cellulose resulted mainly in a high average fiber diameter (values up to 365.9 ± 139.7 nm) and elastic modulus of the materials (values up to 360.4 ± 41.5 MPa) compared to the ones presented by mats containing PET and by this polymer combined with lignin. The results showed that the CNCs were efficient as reinforcing agents, especially in the mats composed of randomly oriented fibers of PET, considering the mechanical properties presented by these materials (such as ultimate tensile strength of 4.6 ± 0.5 MPa) compared to PETref mat (ultimate tensile strength = 1.8 ± 0.2 MPa). CO acted as a compatibilizing agent between recycled PET and CNCs, mainly regarding the superior elastic modulus value of PET/OM/CNC (354.2 ± 46.1 MPa) compared to PET/CNC mat (19.9 ± 3.9 MPa). Therefore, the goals of the present study were reached for the first time with the preparation of aligned and nonaligned fiber mats based on native lignocellulosic biomass and two of its main constituents (cellulose and lignin), to the best of our knowledge. The prepared materials have a wide range of possible applications, such as air filtration systems, for example.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3017.pdf: 8411236 bytes, checksum: 11eb2089b02db1886ae4503189da1116 (MD5) Previous issue date: 2010-03-10 / Universidade Federal de Sao Carlos / The objective of the current project was the obtainment of cellulose nanofibers from curaua fibers and their application on the development of polymeric nanocomposites with EVA. A study of cellulose extraction according to the pre-treatment of the curaua fibers (mercerization with 5, 10, 15 and 17.5% NaOH solutions), acid solution used in acid hydrolysis (sulfuric (H2SO4), hydrochloric (HCl), and a mix of them (2:1 v/v)) and temperature of hydrolysis (45oC e 60oC) was carried out. Morphological analysis presented nanofibers with needle-like morphology, and similar lengths and diameters. It was noticed that the addition of hydrochloric acid to promote hydrolysis improved thermal stability of nanofibers, if compared to those hydrolyzed with sulphuric acid only, independent of fibers pre-treatment of the fibers. Nanocomposites and composites were prepared with EVA and nanofibers or mercerized fibers, with 1, 3, 5 and 7 wt% of nanofibers and 1-30 wt% of mercerized fibers, to evaluate the effect of concentration and reinforcement of nanofibers on composites properties as compared with micrometric scale fibers. The extrusion process, to incorporation of nanofibers in EVA matrix, was not enough to disperse and break of clusters of nanofibers down, which behaved as micrometric particles with low aspect ratio, but they were well adhered to the matrix, even without the use of compatibilizers. Mechanical properties of the nanocomposites presented a small increase in elastic modulus with a decrease in strain at break. For composites with mercerized curaua fibers, the extrusion process presented good fiber dispersion. The composites showed an increase on mechanical properties, mainly elastic modulus, with the increase of fiber content, greater than 7%, but with no significant changes in thermal properties. / Este projeto de doutorado teve como objetivo a obtenção de nanofibras de celulose a partir de fibras de curauá e sua aplicação no desenvolvimento de nanocompósitos poliméricos com EVA (copolímero etileno-co-acetato de vinila). Inicialmente, foi realizado um estudo de extração das nanofibras frente às variações no pré-tratamento da fibra de curauá (mercerização com soluções com 5, 10, 15 e 17,5% de NaOH), tipo de ácido empregado na hidrólise (ácido sulfúrico (H2SO4), ácido clorídrico (HCl) e mistura de ácidos sulfúrico e clorídrico (2:1 v/v)) e temperaturas de extração (45oC e 60oC). As análises morfológicas apresentaram nanofibras com formato acicular e com dimensões semelhantes. A introdução de HCl na hidrólise aumentou a estabilidade térmica das nanofibras, em relação àquelas hidrolisadas somente com H2SO4, independente do pré-tratamento a que as fibras foram submetidas. Nanocompósitos e compósitos foram preparados com EVA e nanofibras ou fibras mercerizadas, com teores entre 1 e 7% em massa de nanofibras e entre 1 e 30% em massa de fibras, para avaliar o efeito da concentração e da ação reforçante das nanofibras na matriz polimérica em relação às fibras micrométricas. O processo de extrusão, para a incorporação de nanofibras na matriz de EVA, não foi eficiente na dispersão e desagregação dos aglomerados de nanofibras, que se comportaram como partículas micrométricas com baixa razão de aspecto, mas com boa adesão na matriz, mesmo sem a utilização de agentes compatibilizantes. As propriedades mecânicas dos nanocompósitos apresentaram um pequeno aumento no módulo elástico, com decaimento da elongação na ruptura. Porém, não foram observadas alterações significativas nas propriedades térmicas e no comportamento reológico dos nanocompósitos. Para os compósitos com fibras de curauá mercerizadas, o processo de extrusão proporcionou uma boa dispersão das fibras na matriz. Os compósitos apresentaram aumento das propriedades mecânicas, principalmente módulo elástico, com o aumento do teor de fibras maiores que 7%, porém sem alterações significativas nas propriedades térmicas. Este projeto de doutorado teve como objetivo a obtenção de nanofibras de celulose a partir de fibras de curauá e sua aplicação no desenvolvimento de nanocompósitos poliméricos com EVA (copolímero etileno-co-acetato de vinila). Inicialmente, foi realizado um estudo de extração das nanofibras frente às variações no pré-tratamento da fibra de curauá (mercerização com soluções com 5, 10, 15 e 17,5% de NaOH), tipo de ácido empregado na hidrólise (ácido sulfúrico (H2SO4), ácido clorídrico (HCl) e mistura de ácidos sulfúrico e clorídrico (2:1 v/v)) e temperaturas de extração (45oC e 60oC). As análises morfológicas apresentaram nanofibras com formato acicular e com dimensões semelhantes. A introdução de HCl na hidrólise aumentou a estabilidade térmica das nanofibras, em relação àquelas hidrolisadas somente com H2SO4, independente do pré-tratamento a que as fibras foram submetidas. Nanocompósitos e compósitos foram preparados com EVA e nanofibras ou fibras mercerizadas, com teores entre 1 e 7% em massa de nanofibras e entre 1 e 30% em massa de fibras, para avaliar o efeito da concentração e da ação reforçante das nanofibras na matriz polimérica em relação às fibras micrométricas. O processo de extrusão, para a incorporação de nanofibras na matriz de EVA, não foi eficiente na dispersão e desagregação dos aglomerados de nanofibras, que se comportaram como partículas micrométricas com baixa razão de aspecto, mas com boa adesão na matriz, mesmo sem a utilização de agentes compatibilizantes. As propriedades mecânicas dos nanocompósitos apresentaram um pequeno aumento no módulo elástico, com decaimento da elongação na ruptura. Porém, não foram observadas alterações significativas nas propriedades térmicas e no comportamento reológico dos nanocompósitos. Para os compósitos com fibras de curauá mercerizadas, o processo de extrusão proporcionou uma boa dispersão das fibras na matriz. Os compósitos apresentaram aumento das propriedades mecânicas, principalmente módulo elástico, com o aumento do teor de fibras maiores que 7%, porém sem alterações significativas nas propriedades térmicas.

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2017-07-17T13:50:01Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 995552 bytes, checksum: 2e508d438daa1802facd83d5885a5854 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-17T13:50:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 995552 bytes, checksum: 2e508d438daa1802facd83d5885a5854 (MD5) Previous issue date: 2016-01-28 / To determine the minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) of terpinen-4-ol and chlorhexidine produce and characterize nanofibers PLA / PEG incorporated with terpinen-4-ol and chlorhexidine as well as quantifying the viability biofilm mobile Aggregatibacter actinomycetemcomitans (Aa) (ATCC 00078) grown on the surface of this inhibitory fiber. Methodology: The determination of MIC and MBC was performed by broth microdilution; the nanofiber terpinen-4-ol (40%) and chlorhexidine (0.12%) were produced by spinning blow solution (SBS) and characterized by scanning electron microscopy (SEM), thermal gravimetric analysis (TGA), calorimetry differential scanning (DSC) and infrared spectroscopy by Fourier transform (FTIR). The cell was observed by fluorescence quantification and nanofibers incorporated with chlorhexidine served as positive control for this assay. Results: There was an effective antimicrobial activity terpinen-4-ol (MIC and MBC = 25 mg / mL) and chlorhexidine (MIC and MBC <15 mg / mL) on planktonic cells pa PEG acted as a plasticizer resulting in a reduction in the crystallinity of the PLA, increased fiber diameter and lightweight thermal destabilization of the material. The increase in PEG concentration was not decisive for increasing the antimicrobial activity of the fibers but has contributed to formation of a more amorphous material. The terpinen-4-ol fibers showed similar antimicrobial activity to chlorhexidine fibers (p <0.05), and the Terpinen-4-ol fiber with 20% PEG had best performance among your group. Conclusion: The terpinen-4-ol and chlorhexidine had effective antimicrobial activity against A.A and SBS technique was effective in the production of PLA nanofibers / PEG antimicrobial action against A.A having the potential to drive future applications to combat periodontal disease. / Objetivo: Determinar a concentração inibitória mínima (CIM) e concentração bactericida mínima (CBM) do terpinen-4-ol e clorexidina, produzir e caracterizar nanofibras de PLA/PEG incorporadas com terpinen-4-ol e clorexidina, bem como e quantificar a viabilidade celular de biofilme de Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A.a.) (ATCC 00078) crescido sobre a superfície inibitória desta fibra. Metodologia: A determinação de CIM e CBM foi realizada por microdiluição em caldo; as nanofibras de terpinen-4-ol (40%) e clorexidina (0,12%) foram produzidas através da fiação por sopro em solução (SBS) e caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e espectrometria no infravermelho por transformada de Fourrier (FTIR). A quantificação celular foi verificada por fluorescência e as nanofibras incorporadas com a clorexidina serviam de controle positivo para este teste. Resultados: Observou-se uma efetiva atividade antimicrobiana do terpinen-4-ol (CIM e CBM = 25 μg/mL) e da clorexidina (CIM e CBM < 15 μg/mL) sobre células planctônicas de A.a. O PEG agiu como agente plastificante proporcionando redução na cristalinidade do PLA, aumento do diâmetro das fibras e leve desestabilização térmica do material. O aumento da concentração do PEG não foi determinante para o aumento da atividade antimicrobiana das fibras, embora tenha contribuído para formação de um material mais amorfo. As fibras de terpinen-4-ol apresentaram atividade antimicrobiana semelhante às fibras de clorexidina (p<0,05), sendo a fibra Terpinen-4-ol com 20% de PEG a que teve melhor desempenho dentre o seu grupo. Conclusão: O terpinen-4-ol e a clorexidina apresentaram efetiva atividade antimicrobiana sobre A.a e a técnica de SBS foi eficiente na produção de nanofibras de PLA/PEG com ação antimicrobiana frente a A.a tendo potencial para conduzir futuras aplicações no combate às doenças periodontais.

Este trabalho apresenta a obtenção de micro/nanofibras de EVA utilizando o método de fiação por sopro em solução e sua possibilidade de aplicação na agricultura, no controle de pragas, através da incorporação de feromônios sexuais sintéticos. Soluções com concentração de 0,5−15% em massa de EVA em xileno: clorofórmio (96:4% em peso) foram preparadas com base no parâmetro de solubilidade do copolímero. A viscosidade das soluções, assim como o regime de concentração foi determinado por meio de medidas reológicas. A morfologia e estrutura das fibras foram avaliadas por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV-FEG) e difração de raios X (DRX). O perfil de liberação dos feromônios foi determinado com base na perda de massa utilizando termogravimetria (TGA). A obtenção de fibras foi possível nas soluções com regime de concentração semidiluída. As fibras apresentaram diâmetros médios de 95 a 426 nm e seus tamanhos são dependentes da taxa de alimentação. Não há evidências de que as taxas de alimentação utilizadas e a concentração tenham efeito na orientação macromolecular do EVA, assim como a utilização dos feromônios na fiação. A quantidade incorporada nas fibras, bem como a taxa de liberação dos feromônios possui influência do parâmetro de solubilidade. Portanto, dependendo da demanda de liberação é possível obter um sistema de liberação com um balanço entre taxa de liberação e tempo máximo de liberação com base na natureza do sistema polímero/solvente/feromônio. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES / This work presents the production of EVA micro/nanofibers using the solution blow spinning method and its possibility of application in agriculture, in pest control, through the incorporation of synthetic sex pheromones. Solutions with a concentration of 0.5-15% by mass of EVA in xylene: chloroform (96:4% by weight) were prepared based on the solubility parameter of the copolymer. The viscosity of the solutions as well as the concentration regime was determined by means of rheological measurements. The morphology and structure of the fibers were evaluated by means of scanning electron microscopy (SEM-FEG) and X-ray diffraction (XRD). The release profile of the pheromones was determined based on the loss of mass using thermogravimetry (TGA). Fibers were obtained in the solutions in the semi-diluted concentration regime. The fibers have diameters of 95 to 426 nm and their sizes are dependent on the feed rate. There is no evidence that feed rates used and concentration have an effect on macromolecular orientation of EVA, as well as the use of pheromones in spinning. The amount incorporated in the fibers, as well as the rate of release of the pheromones influences the solubility parameter. Therefore, depending on the release demand it is possible to obtain a release system with a balance between release rate and maximum release time based on the nature of the polymer/solvent/pheromone system.

Neste trabalho a celulose extraída do bagaço de cana-de-açúcar foi convertida para triacetato de celulose que foi utilizado na produção de nanomembranas obtidas através da técnica de eletrofiação. O acetato de celulose foi preparado adicionando-se 100 mL de ácido acético, 1 mL de ácido sulfúrico e 67 mL de anidrido acético para 1g de celulose do bagaço de cana deaçúcar. Foi obtido um rendimento de cerca de 1,3g do produto para cada 1g de bagaço utilizado no processo. O triacetato de celulose produzido foi caracterizado por meio de Análise de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). Os resultados mostraram um conjunto de bandas de baixa intensidade na região 3700 a 3100, uma banda intensa em 1750 cm-1 e uma banda intensa em 1230 cm-1. O grau de substituição foi de 2,8. Os resultados da Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) para a celulose comercial (Sigma®) apresentou dois picos endotérmico a 200ºC e 320ºC e um pico exotérmico a 340ºC, e a celulose do bagaço de cana-de-açúcar mostrou um pico endotérmico a 190ºC. O acetato de celulose comercial (Sigma®) apresentou dois picos endotérmicos a 185ºC e a 240ºC e o triacetato de celulose do bagaço de cana-de-açúcar mostrou quatro picos endotérmicos a 170ºC, 240ºC, 300ºC e 370ºC, respectivamente. As nanomembranas de triacetato de celulose foram produzidas utilizando-se várias soluções poliméricas, a solução polimérica mais adequada ao processo foi Acetona/Dimetilformamida (DMF 85:15 m/m) a 15% de triacetato de celulose 70/30 m/m Sigma®/Bagaço. Durante o processo de eletrofiação foram testadas as seguintes condições: voltagem (25 KV), fluxo (2-4 mL/h) e distância de (7-12 cm). As nanomembranas foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV); citotoxicidade onde os resultados obtidos indicando a biocompatibilidade das nanomembranas eletrofiadas; absorção de água, na faixa de 150% a 350% e perda de massa na faixa de 9% a 28%. Neste trabalho também foi realizado o estudo da incorporação da enzima bromelina, visando agregar propriedades cicatrizantes e anti-inflamatórias às nanomembrana e assim possibilitando sua futura utilização no tratamento de feridas, traumas, queimaduras, entre outros. Os melhores resultados na condição em recuperação de atividade enzimática foram de 67,5 / In this work, the cellulose extracted from sugarcane bagasse was converted to cellulose triacetate which was used in the production of nanomembranes obtained by electrospinning technique. The cellulose acetate was prepared by adding 100 mL of acetic acid, 1 mL of sulfuric acid and 67 mL of acetic anhydride to 1 g of cellulose pulp from sugar cane. A yield of about 1.3 g of product per gram of bagasse used in the process was obtained. The cellulose triacetate produced was characterized by analysis of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The results show a set of low intensity bands in the region 3700 - 3100, an intense band at 1750 cm-1 and an intense band at 1230 cm-1. The degree of substitution calculated was 2.8. The results of Differential Scanning Calorimetry (DSC) of the commercial cellulose (Sigma®), presented two endothermic peaks at 200ºC, 320ºC and an exothermic peak at 340ºC, and the cellulose from sugarcane bagasse showed the endothermic peak at 190ºC. The commercial cellulose acetate (Sigma®) showed two endothermic peak 185ºC to 240°C and cellulose triacetate from sugarcane bagasse showed four endothermic peaks at 170°C, 240°C, 300°C and 370ºC respectively. The nanomembranes of cellulose triacetate were produced using some polymeric solutions, the polymeric solutions most appropriated was acetone/ dimethylformamide (DMF 85:15 w / w) to 15% cellulose triacetate, cellulose 70/30 w / w Sigma® / Bagasse. During the electrospinning process the following conditions were tested: voltage (25 kV), flow rate (2 - 4 mL/h) and distance (7 - 12 cm). The nanomembranes were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM); cytotoxicity the results indicate the biocompatibility of the electrospinning nanomembranes; and water absorption, yielding values between 150 and 350% mass loss and to values between 9 and 28%. In this study it was the incorporation of the enzyme bromelain, in order to add healing and anti-inflammatory properties to nanomembrane was also performed and thus allowing their future use in the treatment of wounds, traumas, burns, among others. Provided the best results in recovery of enzyme activity was about 67.5

A síntese de Fischer-Tropsch é um processo de conversão do gás de síntese (CO + H2) em hidrocarbonetos de cadeias longas. Os catalisadores clássicos para a hidrogenação do CO são, principalmente, o Fe e o Co suportados em diferentes óxidos. O desempenho catalítico do catalisador é influenciado pelo tamanho, dispersão e grau de redução das partículas metálicas. Estudos recentes mostram uma promissora aplicação de materiais à base de nanofibras de carbono na catálise heterogênea. Estes materiais apresentam algumas vantagens em relação aos suportes catalíticos tradicionais, tais como: uma baixa interação metal-suporte, elevada área superficial, ausência de poros fechados, alta condutividade térmica, elevada inércia química e hidrofobicidade. Neste trabalho foram fabricados suportes catalíticos macroscópicos à base de nanofibras de carbono, empregando o método de vapor deposição, a partir da decomposição do etano. Os catalisadores foram preparados pela impregnação incipiente do Co e de promotores na superfície do suporte. Foram empregados os metais nobres, Ir, Pt e Ru, como promotores catalíticos, com o objetivo de incrementar a redutibilidade e a atividade do catalisador. Todos os catalisadores foram caracterizados por Quimissorção de CO, Fisissorção de N2, Redução a Temperatura Programada (TPR), Espectroscopia Fotoeletrônica de Raios X (XPS) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Os catalisadores foram, então, testados na síntese de Fischer-Tropsch, utilizando um reator de leito fixo e fluxo contínuo, com análise simultânea dos produtos gasosos e controle sistemático da temperatura, pressão e vazão dos reagentes. Finalmente, foram analisados os produtos líquidos obtidos na reação com objetivo de conhecer a influência dos promotores na seletividade dos hidrocarbonetos formados. / Fischer-Tropsch synthesis is a process of converting the syngas (CO + H2) to long-chain hydrocarbons. The traditional catalysts for the CO hydrogenation are Fe and Co supported on different oxides. Catalytic performance of the catalyst is influenced by size, dispersion and degree of reduction of metal particles. Recent studies show a promising application of materials based on carbon nanofibers in heterogeneous catalysis. These materials have some advantages compared to traditional catalyst supports, such as a low metal support interaction, high surface area, no closed pores, high thermal conductivity, high chemical resistance, and hydrophobicity. In this work, based on macroscopic carbon nanofiber catalyst supports have been manufactured by employing the method of chemical vapor deposition from ethane decomposition. Catalysts were prepared by incipient wetness impregnation of Co and promoters on the support surface. Noble metals, Ir, Pt and Ru were used as catalytic promoters, with the aim of increasing the reductibility and catalyst activity. All catalysts were characterized by CO Chemisorption, N2 Physisorption, Temperature Programmed Reduction (TPR), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), and Transmission Electron Microscopy (TEM). The catalysts were then tested in the Fischer-Tropsch synthesis using a fixed bed reactor, continuous flow, with simultaneous analysis of gaseous products and systematic temperature control, pressure, and flow rate of the reactants. Finally, the liquid products obtained in the reaction were analyzed in order to determine the influence of promoters on the selectivity of hydrocarbons formed.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-04-08T14:09:56Z No. of bitstreams: 1 michelemunkpereira.pdf: 6330020 bytes, checksum: 446922b21f5355bdcbfc26ac618f8e7c (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-04-24T03:40:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 michelemunkpereira.pdf: 6330020 bytes, checksum: 446922b21f5355bdcbfc26ac618f8e7c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-24T03:40:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 michelemunkpereira.pdf: 6330020 bytes, checksum: 446922b21f5355bdcbfc26ac618f8e7c (MD5) Previous issue date: 2013-12-17 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os nanotubos de carbono multicamadas (MWCNT) e as nanofibras de celulose (NFCs) são interessantes nanomateriais (NMs) que possuem grande potencial de aplicação em áreas como tratamento de água, reforço de materiais, engenharia tecidual e entrega de moléculas terapêuticas. Em especial, os MWCNT são promissores vetores de DNA em células e embriões de mamíferos. Porém, o desenvolvimento desta área está relacionado à padronização de sistemas para avaliar o potencial impacto dos NMs na saúde humana e ambiental. O objetivo geral deste estudo foi avaliar a toxicidade de MWCNT e NFC em diferentes modelos biológicos (fibroblastos e embriões bovinos; microalgas) e o potencial de carreamento gênico de MWCNT-COOH em fibroblastos e embriões bovinos. No experimento 1, foi avaliada a viabilidade e a morfologia dos fibroblastos cultivados in vitro expostos às NFCs e aos MWCNT-COOHs. Os resultados deste experimento revelaram que em baixas concentrações (0,02-100μg ml-1) as NFC não foram citotóxicas (P = 0,06). Porém, concentrações acima de 200 μg ml-1 NFC diminuíram a viabilidade celular e causaram mudanças na morfologia das células. Para os MWCNT-COOH, a exposição dos fibroblastos a 100μg ml-1 reduziram a viabilidade (P= 0,001) e alteram a morfologia celular. No experimento 2, foram analisados os efeitos desses NMs no desenvolvimento, expressão gênica e apoptose in situ de embriões bovinos produzidos in vitro. Neste ensaio, os NMs não influenciaram o desenvolvimento (P=0,24) e o índice de apoptose embrionária (P=0,82). Contudo, os MWCNT-COOH alteraram a expressão de genes (P=0,02) relacionados à totipotência, diferenciação e estresse celular de forma mais acentuada quando comparada às NFCs. No experimento 3, o potencial ecotóxico das NFCs e dos MWCNTs foi estudado em microalgas Chlorella vulgaris e Klebsormidium flaccidum mediante análise de Potencial Zeta, viabilidade celular, atividade fotossintética e de enzimas antioxidativas, quantificação dos níveis de ATP e microscopia eletrônica. Os resultados revelaram que os MWCNTs e as NFCs afetaram a viabilidade (P<0,001), a fotossíntese (P<0,05), a atividade de enzimas antioxidativas (P<0,05), os níveis de ATP (P<0,05) e a morfologia celular das microalgas em concentrações, tempos e sistemas de cultura específicos. No experimento 4, os fibroblastos e embriões bovinos foram transfectados com MWCNT-COOH complexados ao plasmídeo contendo o gene que codifica a proteína verde fluorescente (pGFP). As análises de microscopia de fluorescência detectaram que o gene GFP foi expresso nas células e nos embriões no estágio inicial de desenvolvimento (2 a 8 células). Entretanto, a expressão de GFP não foi observada no estágio de blastocisto. A análise por PCR confirmou a presença do gene GFP nos fibroblastos (3,30% GFP+) e embriões de 2-8–células (46,67% GFP+). Em conclusão, nas condições testadas, a exposição de fibroblastos a baixas concentrações de MWCNT-COOH ou NFC não causaram impacto na viabilidade e morfologia celular. Entretanto, os MWCNTs e as NFCs foram citotóxicas para as microalgas estudadas. O uso de MWCNT-COOH como vetor de DNA em embriões bovinos mostrou-se promissora, o que abre possibilidades de geração de animais transgênicos por este método. / Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and cotton cellulose nanofibers (CNFs) are interesting nanomaterials (NMs) which possess great potential for applications in various fields such as in water treatment, reinforcement materials, tissue engineering and therapeutic molecule delivery. In particular, MWCNT have emerged as a new method for gene delivery and they can be an alternative for cell and embryos transfection. However, while engineered NMs provide great benefits, we know very little about the potential effects on human health and the environment. Thus, the objectives of this study were to evaluate the potential toxicity of MWCNT and CNF in various biological model organisms (bovine fibroblast and embryo, and green microalgaes) and whether MWCNT is able to deliver exogenous DNA molecules into bovine fibroblast and embryos. In experiment 1, we evaluated in vitro the effects of NMs on bovine fibroblast viability and morphology. The results showed that low concentrations of CNF (0.02-100μg ml-1) did not cause viability loss (P>0.05) or change in cell morphology. However, at concentrations above 200μg ml-1, NFC significantly decreased cell viability (P<0.05) and changes in cell shape. Fibroblasts exposed at concentrations above 100μg ml-1 MWCNT-COOH exhibited a reduced cell viability (P<0.05) and their cell morphology was altered. In experiment 2, we examined gene expression, apoptosis response and developmental rates of in vitro produced bovine embryos that were exposed to NMs. There was no difference (P > 0.05) in the hatching, degeneration and apoptosis rate among the control, MWCNT-COOH or cotton CNF- exposed embryos. In contrast, in embryos exposed at 0.2 μg ml-1 MWCNT-COOH showed relatively higher levels (P<0.05) of the genes associated with totipotency, differentiation and response to stress. In experiment 3, we analyzed the cytotoxic response of C. vulgaris and K. flaccidum cells (green microalgae) to NMs by investigating the zeta potential, trypan blue exclusion assay, photosynthetic activity, superoxide dismutase activity, quantification of ATP levels and microscopic investigations. NMs decreased viability, photosynthetic activity and ATP levels of microalgaes cells, depending on concentration and time. Addition of NMs further induced an increase of superoxide dismutase activity and ultrastructural damage cell. In experiment 4, we have used plasmid DNA of green fluorescent protein (pGFP) in combination with MWCNT-COOH to transfect bovine fibroblast and embryos. Detection of GFP accumulation by fluorescence microscopy examination revealed that this gene was expressed in the fibroblast and the embryo (2 to 8-cell stage). However, the expression GFP was not observed in blastocyst stage. The PCR result confirmed the presence of the pGFP gene in the transfected cells (3.30% GFP+) and embryos of 2-8–cell stage (46.67% GFP+). In conclusion, under the conditions tested, the exposures to MWCNTs or CNFs in low concentrations are not toxic to bovine fibroblast cells. However, these NMs have toxic effects in green microalgaes. Especially, this work showed that MWCNT-COOH-transfection of embryo could be a simple and suitable method to introduce foreign genes in embryos and perhaps could be also useful to generate transgenic animals.

Orientadores: Florencia Cecilia Menegalli, Paulo José do Amaral Sobral / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-22T11:03:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Molina_FrancieleMariaPelissari_D.pdf: 36133234 bytes, checksum: 708a6141c5f96de8a9fbf9b6d371fa0f (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho de doutorado teve como objetivo estudar o potencial de uso do amido, farinha e nanofibras obtidos a partir de bananas verdes da variedade Terra (Musa paradisiaca) na elaboração de filmes biodegradáveis. Na primeira etapa do trabalho, o amido e a farinha de banana foram caracterizados quanto às propriedades físicoquímicas, funcionais e térmicas. Ambas as matérias-primas apresentaram considerável conteúdo de amido (94,8 e 83,2%, respectivamente) com alto teor de amilose (35,0 e 23,1%, respectivamente) e amido resistente (49,5 e 50,3%, respectivamente), além de fibras, proteínas e lipídios. Numa segunda etapa, filmes a partir de farinha de banana foram elaborados segundo um planejamento experimental. Os resultados obtidos foram analisados estatisticamente empregando a metodologia de superfície de resposta, que juntamente com a função de desejabilidade permitiu a obtenção da formulação e condições de processo ótimas (concentração de glicerol de 19%, temperatura de processo de 81 ºC, temperatura de secagem de 54 ºC e umidade relativa de 48%). Os filmes produzidos sob essas condições apresentaram tensão na ruptura de 9,2 MPa, elongação de 24,2%, módulo de Young de 583,4 MPa, permeabilidade ao vapor de água de 2,1 x 10-10 g/m.s.Pa e opacidade de 51,3%. Na terceira etapa do trabalho, foram elaborados filmes de farinha e amido de banana para determinar o efeito das fibras, proteínas e lipídios sobre as propriedades dos filmes. O filme de farinha de banana foi mais flexível, solúvel em água e opaco, e menos cristalino e resistente mecanicamente quando comparado com o filme de amido de banana. A partir da microestrutura, observou-se que o filme de farinha apresentou imperfeições na sua superfície e uma seção transversal menos densa com pequenas fissuras quando comparado com o filme de amido. Na quarta etapa, a casca da banana (subproduto do processamento da fruta) foi utilizada como matéria-prima para a obtenção de nanofibras de celulose, empregando tratamento químico e mecânico. A influência do número de passagens (0, 3, 5 e 7) das suspensões em um homogeneizador de alta pressão sobre a estrutura das nanofibras foi estudada. Os tratamentos foram efetivos no isolamento de fibras de banana na escala nanométrica (10,9 - 22,6 nm). Conforme o aumento do número de passagens no homogeneizador, nanofibras de celulose mais estáveis, cristalinas e de menor comprimento foram obtidas. Na última etapa, as nanofibras isoladas foram incorporadas na elaboração de nanocompósitos de amido da mesma fonte. As propriedades desses nanocompósitos foram comparadas com as de um filme de amido sem adição de nanofibras (controle), a fim de estudar o efeito deste reforço. Os nanocompósitos apresentaram uma melhora significativa nas propriedades tensão na ruptura, módulo de Young, resistência à água, opacidade e cristalinidade. Uma homogeneização mais drástica (7 passagens) promoveu a degradação das nanofibras, acarretando numa piora das propriedades do nanocompósito resultante, portanto, a condição de tratamento mecânico mais adequada foi de 5 passagens. As propriedades dos nanocompósitos foram relacionadas com as características físico-químicas das nanofibras incorporadas e também com a boa compatibilidade apresentada entre os biopolímeros amido e nanofibras, uma vez que estes foram obtidos da mesma fonte vegetal / Abstract: This doctor thesis aimed to study the potential use of the starch, flour, and nanofibers obtained from unripe bananas of the variety "Terra" (Musa paradisiaca) to develop biodegradable films. In the first stage of the work, banana starch and flour were characterized on the basis of their physicochemical, functional, and thermal properties. Both raw materials exhibited considerable starch content (94.8 and 83.2%, respectively) with high amylose (35.0 and 23.1%, respectively) and resistant starch (49.5 and 50.3%, respectively), besides fibers, proteins, and lipids. In the second stage, films based on the banana flour were prepared according to an experimental design. The results were statistically analyzed using the response surface methodology which, along with the desirability function, furnished the optimum formulation and process conditions (19% for glycerol concentration, 81 ºC for process temperature, 54 ºC for drying temperature, and 48% for relative humidity). Films produced under these conditions presented tensile strength of 9.2 MPa, elongation at break of 24.2%, Young's modulus of 583.4 MPa, water vapor permeability (WVP) of 2.1 x 10-10 g/m.s.Pa, and opacity of 51.3%. In the third stage of the work, films from banana flour and starch were produced and the effect of fibers, proteins, and lipids on the properties of the flour film was studied. The results showed that the flour film was more flexible, soluble in water and opaque as well as less crystalline and mechanically resistant than the starch film. Compared with the starch film, the microstructure of the flour film has flawed surface, less dense cross-section, and small cracks. In the fourth stage, the banana peel (byproduct from fruit processing) was treated chemically and mechanically, to obtain cellulose nanofibers. The influence of the number of passages (0, 3, 5, and 7) in a high-pressure homogenizer on the structure of the nanofibers was investigated. The treatments were able to isolate the banana fibers in the nanometer scale (10.9 - 22.6 nm). Increasing the number of passages in the homogenizer afforded more stable, more crystalline, and less long cellulose nanofibers. In the last stage, the cellulose nanofibers were incorporated into starch nanocomposites from the same source. The properties of these nanocomposites were compared with those of a starch film without nanofibers (control), in order to study the effect of this reinforcement. The nanocomposites exhibited significantly improved tensile strength, Young's modulus, water resistance, opacity, and crystallinity. A more drastic homogenization (seven passages) degraded the nanofibers, deteriorating the properties of the resulting nanocomposite. Thus, the most suitable mechanical treatment condition involved five passages. The properties of the nanocomposites are a function of the characteristics of the nanofibers, such as crystallinity, zeta potential, and aspect ratio; they also depend on the compatibility between the starch and the nanofibers, which were obtained from the same plant source / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutora em Engenharia de Alimentos

Orientador: Prof. Dr. Wendel Andrade Alves / Coorientadora: Dra. Irina Marinho Factori / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, Santo André, 2018. / A técnica de eletrofiação é um método versátil para fabricar polímeros em fibras contínuas com diâmetros que variam alguns nanômetros. A alta razão superfície/volume, as dimensões nanométricas, que possibilitam obter ótimo desempenho com pouca quantidade de nanomaterial, e a alta porosidade, tornam as nanofibras eletrofiadas sistemas muito atraentes para aplicações como filtração, engenharia de tecidos, fabricação de roupas de proteção, esteiras têxteis não tecidas, feixes fibrosos orientados, até andaimes estruturados tridimensionais. Nos últimos anos, muitas estratégias sintéticas foram desenvolvidas para obter nanomateriais poliméricos unidimensionais (1D). Em particular, a poliamida 6 foi extensivamente investigada devido às suas boas propriedades mecânicas e físicas. Além disso, as suas propriedades funcionais podem ser moduladas pela adição de polieletrólitos como a quitosana. A quitosana é um polissacarídeo com excelente biocompatibilidade e admirável biodegradabilidade com atividades biológicas versáteis, como atividade antimicrobiana, baixa imunogenicidade e baixa toxicidade. Neste trabalho, é apresentada a proposta de um material, preparado por eletrofiação, composto por poliamida 6 (PA6) e quitosana (Q) de baixa massa molar. O material foi avaliado à temperatura ambiente nas proporções 100/0; 90/10; 80/20; 70/30 e 60/40 de PA6/Q. Devido às suas características intrínsecas, essas nanofibras poliméricas são atrativas para aplicações biomédicas e biotecnológicas, tais como nanocompósitos, implantes médicos e biossensores. As propriedades morfológicas e estruturais das nanofibras foram investigadas por técnicas de análise térmica (DSC, DTG e TGA), espectroscópicas (FTIR) e microscópicas (MEV). Os resultados obtidos mostraram que as nanofibras eletrofiadas apresentam uma diminuição do grau de cristalinidade com a adição da quitosana (~27 para ~16%). Revelou ainda que o processo de eletrofiação promove uma redução da cristalinidade na PA6 (~45 para ~27%). Além disso, a adição da quitosana diminuiu a temperatura de degradação da PA6 (437 ¿ 420°C), mas proporcionou a obtenção de nanofibras de diâmetro menor (~100 - ~30 nm). A intenção futura deste trabalho é aplicar essas nanofibras no campo dos biossensores, como substrato para ancoragem. O uso do dispositivo de cobre de duas hastes, como coletor no processo de eletrofiação, permitiu obter nanofibras de PA6 sem e com adição de diferentes teores de quitosana. / The electrospinning technique is a versatile method to manufacturing polymers into continuous fibers with diameters ranging a few nanometers. The high surface/volume ratio, the nanometric dimensions, that allow to obtain optimum performance with little amount of nano-material and the high porosity, make electronanofibers as very attractive systems for applications such as filtration, tissue engineering, e others, non-woven textile mats, oriented fibrous bundles, even three-dimensional structured andaimes. Over the last few years, many synthetic strategies have been developed to obtain one-dimensional polymer nanomaterials (1D). In particular, polyamide 6 has been extensively investigated cause of its good mechanical and physical properties. Their properties can be modulated by adding polyelectrolytes such as chitosan, that is a polysaccharide having excellent biocompatibility and admirable biodegradability with versatile biological activities such as antimicrobial activity, low immunogenicity and low toxicity. In this work, it is be results showed that the electrophilic blankets showed a decrease in the degree of crystallinity with the addition of chitosan (27 to 16%). It also revealed that the electrochemical process promotes a reduction of crystallinity in PA6 (45 to 27%). In addition, addition of chitosan lowered the degradation temperature of PA6 (437-420 ° C), but yielded nanofibers of smaller diameter (100 - 30 nm). The future intention of this work is to apply these nanofibers in the biosensors field, as substrate for anchorage. The use of the two-presented the proposal of a material, prepared by electro-spinning, composed of polyamide 6 (PA6) and chitosan (Q) with low molar mass. The material was evaluated at room temperature in proportions 100/0; 90/10; 80/20; 70/30 and 60/40 PA6 /Due to their intrinsic features, these polymeric nanofibers are attractive for biomedical and biotechnological applications such nanocomposites, medical implants and biosensors. The morphological and structural properties of nanofibers were investigated by thermal (DSC, DTG and TGA), spectroscopic (FTIR) and microscopic (SEM) techniques. The results showed that the electrophilic blankets showed a decrease in the degree of crystallinity with the addition of chitosan (27 to 16%). It also revealed that the electrochemical process promotes a reduction of crystallinity in PA6 (45 to 27%). In addition, addition of chitosan lowered the degradation temperature of PA6 (437-420 ° C), but yielded nanofibers of smaller diameter (100 - 30 nm). The future intention of this work is to apply these nanofibers in the biosensors field, as substrate for anchorage. The use of the two-rod copper device, as a collector in the electro-spinning process, allowed to obtain PA6 blankets without and with the addition of different contents of chitosan.

[pt] Atualmente as fontes hídricas estão em constante poluição por despejos de produtos químicos (incluindo metais pesados), biológicos e entre outros. Visto que a celulose pode ser encontrada em árvores e é caracterizada como um homopolímero de alto peso molecular que possui hidroxilas, que se projetam lateralmente, formando estruturas bastante ordenadas que nas regiões menos ordenadas, permite que esses grupos hidroxilas realizem ligações de hidrogênio com outras moléculas polares, podendo absorver grande quantidade de água. Quando se reduz o tamanho das fibras para uma escala nanométrica, caracterizando como nanocelulose que possui uma área superficial maior quando comparada a celulose em seu tamanho de origem. A nanocelulose (CNF) foi obtida por rota química, com os reagentes NaBr, NaClO em pH 10, NaOH, celulose e catalisador TEMPO. A reação ocorre à medida que o pH tende a diminuir, logo, quando o pH se manter constante em 10 a reação finalizou. A CNF obtida possui alta cristalinidade, largura entre 2 e 8nm, potencial zeta entre -30 e -10mV e, um início de degração em 195 graus celsius e energia de ativação de 40,9358 e 45,5978kJ/mol. Dada tais características, água contaminada com metais dissolvidos como magnésio, cobalto e mercúrio foram colocadas em contato com a CNF, durante 3h com uma redução de mais de 90 porcento da concentração, além disso, uma pequena curva de adsorção do cobalto foi plotada analisando a adsorção ao longo de 12h. Portanto, conclui-se que a CNF pode ser utilizada para adsorção de tais metais. / [en] Actually water sources are constantly polluted by chemicals (including heavy metals), biologicals and others. Since a cellulose can be found in plants and is characterized as a high molecular weight, homopolymer and has hydroxyls that are out of surface, forming well-ordered structures, that in the less orderly regions, it allows these hydroxyl groups to perform hydrogen bonding with other molecules polars, affording absorb a large amount of water and other polar molecule. When reducing size of the fibers to a nanometer scale, it is called as nanocellulose, has a larger surface area when compared to the cellulose in original size. Nanocellulose (CNF) was obtained by the chemical route with NaBr, NaClO at pH 10, NaOH, cellulose and TEMPO catalyzer. The reaction occurs as the pH decreases, so when the pH keeps constant at 10 the reaction ends. CNF has high crystallinity, width between 2 and 8nm and potential zeta between -30 and -10mV and, mass loss starts at 195 celsius degrees with activation energy 40,9358 e 45,5978kJ/mol. Given these technical features, water contaminated with dissolved metals, such as magnesium, cobalt and mercury, were placed in contact with the CNF for 3h observing more 90 percent reduction of the concentration, besides, a small cobalt adsorption curve was plotted, by analyzing adsorption over 12h. Therefore, conclude that CNF can be used for adsorption of these metals.