Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-09-14T19:04:53Z No. of bitstreams: 1 DissLACon.pdf: 3897175 bytes, checksum: 00c39fb2aaba768abfa726b4ee62d2cc (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T14:24:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLACon.pdf: 3897175 bytes, checksum: 00c39fb2aaba768abfa726b4ee62d2cc (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T14:24:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLACon.pdf: 3897175 bytes, checksum: 00c39fb2aaba768abfa726b4ee62d2cc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T14:24:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLACon.pdf: 3897175 bytes, checksum: 00c39fb2aaba768abfa726b4ee62d2cc (MD5) Previous issue date: 2015-07-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / This study addressed the use of solid residues from the process of cellulosic ethanol production using the enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse for the production of cellulose nanocrystals (CNCs). Bagasse submitted to two types of pretreatments (steam explosion - SESB and hydrothermal - HSB) was hydrolyzed with two different enzymatic loads using a commercial enzymatic extract. The solid residues generated after the hydrolysis were purified with NaOH 5% (w/w) at 55 °C and H2O2 35% (v/v) followed by an acid hydrolysis at 45 °C with H2SO4 60% (w/w) and extraction of 30 min in order to obtain the CNCs. The samples of SESB and HSB presented cellulose contents of 61 and 54%, respectively. The conversion in the enzymatic hydrolysis step ranged from 25 to 55% for SESB and 33 to 59% for HSB, along with the increase of enzymatic loading. And besides the release of glucose into the liquid phase, it was also generated solid residues with significant quantity of cellulose to be used for CNCs production. Due to decreasing of the cellulose crystallinity indexes (CI%) of the residual solid, a purification procedure was necessary, which raised the CI by about 30% for SESB residues and approximately 25% for HSB residues. The resulting CNCs presented proper physical and chemical characteristics, such as degradation temperature exceeding 230°C and crystallinity around 79% for both matrices. The CNCs obtained feature of needle with length between 193 and 246 nm and diameter of between 17 and 30 nm. These results indicate that CNCs produced from the residual streams of enzymatic route of cellulosic ethanol production from the sugarcane bagasse have the characteristics suitable for this type of product. Therefore, the use of these solids residues for new materials production, such as NCCs for use in different applications proved to be potentially promising for adding value to the bioenergy sector. / O presente estudo avaliou o emprego dos resíduos sólidos do processo de produção de etanol celulósico a partir da hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar para a produção de nanocristais de celulose (NCCs). Bagaço submetido a dois tipos de pré-tratamentos (explosão a vapor - BEX e hidrotérmico - BH) foi hidrolisado com duas diferentes cargas enzimáticas utilizando um extrato enzimático comercial. Os resíduos sólidos gerados após a hidrólise foram purificados com NaOH 5% (m/m) a 55oC e H2O2 35% (v/v) seguido de uma hidrólise ácida a 45oC com H2SO4 60% (m/m) e extração de 30 min, visando a obtenção dos NCCs. As amostras de BEX e BH apresentaram teores de 61 e 54% de celulose, respectivamente. A conversão na etapa de hidrólise enzimática variou de 25 a 55% para o BEX e de 33 a 59% para o BH, com o aumento da carga enzimática. Assim, além da liberação da glicose para a fase líquida, na etapa de hidrólise enzimática foi gerado um resíduo sólido com quantidade significativa de celulose para os processos subsequentes de obtenção de NCCs. Devido à diminuição dos índices de cristalinidade da celulose (IC%) dos sólidos residuais, foi necessário um procedimento de purificação que elevou o IC% em aproximadamente 30% para os resíduos do BEX e aproximadamente 25% para os resíduos do BH. A partir disso, os NCCs apresentaram características físico-químicas adequadas, como temperatura de degradação superior a 230°C e cristalinidade próxima de 79% para ambas as matrizes. Os NCCs obtidos apresentaram formato de agulha com comprimento entre 193 e 246 nm e diâmetro entre 17 e 30 nm. Esses resultados indicam que os NCCs produzidos a partir das correntes residuais da rota enzimática de produção de etanol celulósico a partir do bagaço de cana-de-açúcar possuem as características adequadas para esse tipo de produto. Portanto, a utilização desses resíduos sólidos para a produção de novos materiais, tais como os NCCs para aplicações em diversos setores industriais, mostrou-se potencialmente promissora para a agregação de valor ao setor de bioenergia.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:01:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao _Leonora Milagre de Souza.pdf: 965865 bytes, checksum: e8839b11b69dccbdd9fd61b7554b691b (MD5) Previous issue date: 2011-06-21 / The residue generated in Water Treatment Plant (WTP) are derived from different stages of water treatment, especially the discharge of decanters. The most common practice in Brazil is the residue disposal directly into rivers, causing negative impacts to the environment. In general, the WTP have difficulties in managing the residue because the high costs of transportation and disposal, the steady increase in the consumption of chemicals, among other complicating factors. Aiming to reduce the coagulant used in the process and improving the characteristics of the residues for the outflow, this research examined the effects of biosolids application decanter of WTP in the processes of coagulation, flocculation and sedimentation of water treatment. Through laboratory tests, using Jar Test, there were three series of tests, each one using gross water with distinct turbidity. In these trials were used differents dosages of aluminum sulfate and applied to WTP samples with different concentrations of total solids suspended (TSS). After the Jar Test, the decanted water was characterized as turbidity and color, solids and coliforms were not found significant changes in their quality. For most situations, the residue application in treatment has reduced the coagulant in the range 50% to 60%. The increased turbidity of gross water allowed the application of more concentrated residue without reducing the efficiency of treatment in terms of turbidity removal. Regarding the sedimented material in the Jar Test, the decreasing of the dosage of coagulant favored the reduction of the occupied volume by the material, independent of the concentration of residue applied. The specific resistance of sedimented material was higher when compared to the situation without the application in virtually all studied situations. For water with 100 NTU and implementation of residue greater than 7.500 mg/L, and water with 210 NTU and residue less than 8.600 mg/L there was improvement in the sedimentability. The dewatering ability of the sediments by centrifugation was also improved with the application of the residue with 3.642 mg/L and 75% of the coagulant, and 7.500 mg/L using 50% of coagulant. The chemical conditioning by nonionic polyelectrolyte did not improved in the dewatering of sedimented material, but in improving water quality supernatant. Based on this study it was noticed that the application of WTP residue in water treatment was satisfactory as for the analyzed parameters, considering the dosage of coagulant used and the residue applied. / Os resíduos gerados nas Estações de Tratamento de Água (ETAs) são decorrentes das diversas etapas do tratamento da água, em especial da descarga de decantadores. A prática mais comum no Brasil de disposição desse resíduo é diretamente em corpos hídricos, podendo causar impactos negativos ao meio ambiente. Em geral, as ETAs apresentam dificuldades no gerenciamento dos resíduos devido os altos custos com transporte e disposição, o aumento constante no consumo de produtos químicos, dentre outros complicadores. Visando a redução de coagulante utilizado no processo e a melhoria das características desse resíduo para o deságue, a presente pesquisa analisou os efeitos da aplicação do resíduo de decantador de Estação de Tratamento de ETA (ETA) nos processos de coagulação, floculação e sedimentação do tratamento de água. Por meio de ensaios laboratoriais, utilizando Jar Test, foram realizadas três séries de ensaios, cada uma utilizando água bruta com turbidez distinta. Nesses ensaios foram empregadas dosagens variadas de sulfato de alumínio e aplicadas amostras de resíduo da ETA com concentrações de sólidos suspensos totais (SST) diferentes. Após a realização dos ensaios de Jar Test, a água decantada foi caracterizada quanto à turbidez, cor aparente, concentração de sólidos e coliformes, não sendo verificadas alterações significativas em sua qualidade. Para a maioria das situações, a aplicação do resíduo no tratamento possibilitou a redução de coagulante na faixa de 50% a 60%. O aumento da turbidez da água bruta permitiu a aplicação do resíduo mais concentrado, sem reduzir a eficiência do tratamento quanto a remoção de turbidez. Com relação ao material sedimentado gerado nos ensaios de Jar Test, a redução da dosagem de coagulante favoreceu a redução do volume ocupado pelo material, independente da concentração de resíduo aplicado. A resistência específica do material sedimentado foi maior se comparada à situação sem aplicação do resíduo, em praticamente todas as situações estudadas. Para a água com 100 UNT e aplicação do resíduo maior que 7.500 mg/L, e água com 210 UNT e resíduo menor que 8.600 mg/L houve melhora na sedimentabilidade. O deságue do material sedimentado por meio de centrifugação também melhorou com a aplicação dos resíduos com 3.642 mg/L e 75% de coagulante, e 7.500 mg/L utilizando 50% de coagulante. O condicionamento químico por meio de polieletrólito não iônico não auxiliou no desaguamento do material sedimentado, e sim na melhoria da qualidade da água sobrenadante. Baseado neste estudo percebeu-se que a aplicação do resíduo da ETA no tratamento de água foi satisfatória quanto aos parâmetros analisados, devendo ser levada em consideração a dosagem de coagulante empregada e a concentração do resíduo aplicado.

Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 genoveva.pdf: 386984 bytes, checksum: e0637e197abae91403267eddf66d5e0f (MD5) Previous issue date: 2006-08-21 / Many types of agroindustrial wastes may be employed as substrate for enzyme production. Glucoamylase is an enzyme used by the food industry to elaborate, for example, glucose syrup. The glucoamylase production by fermentation processes may be done by Aspergillus awamori, because this microorganism is considered safe to be used in food industries. In the solid estate fermentation (SSF), the microorganism is inoculated in a substrate where the activity of water allows the growth and cellular metabolism; however that doesn´t exceed the maximum water holding capacity of the solid substrate. In this work it was studied the possibility of employing agroindustrial wastes (potato, carrot processing redidues and mixes of these residues), for glucoamylase production by the Aspergillus awamori NRRL 3112. The experiments were mde varying the following conditions: moisture levels of 90, 92 e 98%, fermentation time and agitation; moisture levels of 30, 50, 70 and 90%; supplementation with sources of nitrogen (level of 2,20g (NH4)SO4/Kg of substrate, with and without pH correction) and phosphorous (levels of 3,8, 7,6 and 11,4g Na2HPO4/Kg of substrate); determination of the enzymatic activity in different buffers: pH 4,2, 0,1M citrate-phosphate buffer pH 4,2, 0,02M acetate buffer. In the tested conditions, the time of 72 hours was the most apropriate for the fermentation and production of glucoamylase, being obtained up to 725,00 U/mL when potato processing wastes used. The agitation, as tested, was not efficient in the increment of the enzymatic activity. There were not great differences in the results of enzymatic activity with the studied moisture levels (90, 92 and 98%). In the experiments with moisture levels of 30, 50, 70 and 90%, the highest enzymatic activities verified were of 65,98 with 50% moisture for the carrot processing waste, 141,38 U/mL with moisture of 30% and use of the potato processing waste and 55,77 U/mL when teh substrate was prepared by mixing 50% of each wastes with moisture of 70%. In the experiments with substrate supplmented with sources of phosphorous, the best results of enzymatic activity obtanied they were 318,33% U/mL, with addition of 0,19 g of Na2HPO4/Kg for the substrate with potato processing waste, 33,33 U/mL when the carrot processing waste was ued with addition of 0,19 g of Na2HPO4/Kg for the substrate; and 125 U/mL was obtained when the substrate was a mix of 50% of each waste with addition of 0,19 g of Na2HPO4/Kg for the substrate. When phosfhorous and nitrogen sources was added, the best results obtained were of 875 U/mL with potato waste, without pH correction, being added 0,38 g of Na2HPO4/Kg for the substrate and without addition of nitrogen, 141,66 U/mL, with carrot waste, being added 0,38 g of Na2HPO4/Kg for the substrate, without addition of nitrogen and without pHcorrection. In the experiments with different buffer solutions, best results of enzymatic activity were of 51,66, 401,66 and 176, 66 U/mL, with carrot, potato wastes and their mix, respectively, being used the pH 4,2, 0,1 M citrate-phosphate buffer. It can be concluded that the use of those wastes as sources for production of glucoamylase is technically viable, contributing with the process of value aggregation to sub-products of the agroindustrial processing and avoiding the discard of these in the nature. / RESUMO Muitos resíduos gerados na agroindústria podem ser utilizados como substrato para produção de enzimas. A amiloglucosidase (AMG) é uma enzima utilizada pela indústria de alimentos para a fabricação de xaropes de glucose. A produção de AMG por processos fermentativos pode ser feita com o uso do Aspergillus awamori, pelo fato de ser considerado um microrganismo seguro para a indústria alimentícia. Na fermentação em estado sólido (FES), o microorganismo é inoculado em um substrato onde a atividade de água assegure o crescimento e metabolismo celular e não excede à capacidade máxima de ligação de água com a matriz sólida. Neste trabalho foi estudada a possibilidade da utilização de resíduos agroindustriais (gerados a partir do processamento da batata, cenoura e mistura desses resíduos) para a produção da enzima amiloglucosidase (AMG) pelo microorganismo Aspergillus awamori NRRL 3112. Foram realizados ensaios variando as seguintes condições: teor de umidade de 90, 92 e 98%, relacionados ao tempo de fermentação e à agitação; teor de umidade de 30, 50, 70 e 90%; suplementação com fontes de nitrogênio (nível de 2,20 g(NH4)2SO4/Kg de meio, com e sem correção de pH) e fósforo (níveis de 3,8, 7,6 e 11,4 g Na2HPO4/Kg de meio); determinação da atividade enzimática em diferentes soluções tampão, citrato-fosfato 0,1M e pH 4,2 e tampão acetato 0,02M e pH 4,2. Dentro das condições empregadas, o tempo de 72 horas foi o mais adequado para a fermentação e produção de AMG, obtendo-se até 725,00 U/mL quando se utilizou resíduo do processamento de batata. A agitação, dentro dos níveis empregados, não se mostrou eficiente no incremento da atividade enzimática. Não houve grandes diferenças nos resultados de atividade enzimática em relação aos teores de umidade de 90, 92 e 98% utilizados. Nos ensaios com meios com teor de umidade de 30, 50, 70 e 90% as maiores atividades enzimáticas constatadas foram de 65,98 U/mL com emprego de umidade de 50% para o resíduo do processamento de cenoura, 141,38 U/mL com umidade de 30% na utilização do resíduo do processamento de batata e 55,77 U/mL onde se fez mistura de 50% de cada resíduos com umidade de 70%. Nos ensaios com meios suplementados apenas com fontes de fósforo, os melhores resultados de atividade enzimática obtidos foram 318,33 U/mL, com adição de 0,19 g de Na2HPO4/50g de meio para o resíduo do processamento de batata, 33,33U/mL quando se utilizou resíduo do processamento de cenoura com adição de 0,19 g de Na2HPO4/50g de meio, 125 U/mL foi obtido quando se fez a mistura de 50% de cada resíduo com adição de 0,19 g de Na2HPO4/50g de meio. Quando se adicionou fontes de fósforo e nitrogênio, os melhores resultados obtidos foram de 875 U/mL com resíduo de batata, sem correção de pH, adicionando-se 0,38 g de Na2HPO4/50g de meio, sem adição de fonte de nitrogênio, 141,66 U/mL com resíduo de cenoura adicionando-se 0,38g de Na2HPO4/50g de meio, sem adição de fonte de nitrogênio e sem correção de pH. Nos ensaios com diferentes soluções tampão obteve-se os melhores resultados de atividade enzimática, de 51,66, 401,66 e 176,66U/mL, com resíduos do processamento de cenoura, batata e mistura desses, respectivamente, utilizando-se o tampão citrato-fosfato 0,1M, pH 4,2. Pode-se concluir que a utilização desses resíduos como fonte para produção de AMG é tecnicamente viável, contribuindo com o processo de agregação de valor econômico a sub-produtos da agroindústria e evitando o descarte destes na natureza.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2014-01-16T18:03:32Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_CaracterizacaoPropostaTratamento.pdf: 1980068 bytes, checksum: f1b730d984646a14ba52da99bc913711 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2014-01-22T13:50:58Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_CaracterizacaoPropostaTratamento.pdf: 1980068 bytes, checksum: f1b730d984646a14ba52da99bc913711 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-22T13:50:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_CaracterizacaoPropostaTratamento.pdf: 1980068 bytes, checksum: f1b730d984646a14ba52da99bc913711 (MD5) Previous issue date: 2012 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente consiste no estudo de caracterização e proposta de tratamento de lixiviados de resíduos de madeira produzidos em laboratório. Lixiviados de madeira ou chorumes de madeira são originados quando resíduos de madeira, decorrente do processo de transformação, são dispostos de forma inadequada, no ambiente, possibilitando a interação destes com água, geralmente de precipitações climáticas, o que resulta na geração de líquido de cor escura que pode conter uma série de substâncias com potencial impacto negativo sobre os ambientes aquáticos. O efluente estudado foi gerado em laboratório por meio de dois experimentos distintos. No Experimento A, em frascos de polietileno, foram misturadas água e pó-de-serra, na proporção 9:1, permanecendo em contato, em sistema aberto e temperatura ambiente, por 90 dias. Nos tempos de 0, 1, 5, 10, 20, 30, 45, 60, 75, 80 e 90 dias, a solução foi filtrada e levada ao laboratório para análise. No Experimento B, armazenou-se em um recipiente plástico aproximadamente 5 Kg de resíduos de madeira, onde na parte inferior foi adaptado um dreno para coleta de efluente. Este sistema ficou exposto ao sol e a precipitações climáticas, de tal forma a simular as condições reais de geração de lixiviados de uma pilha de resíduos de madeira em caso real. Em ambos experimentos (A e B) observou-se a geração de um líquido de cor âmbar claro a negro, com odor forte característico, levemente ácido @H 5,53 — 6,97), alta demanda de oxigênio (DBO 17 — 310 mg.L-1; DQO 857 — 3.161 mg.L-1 e OD 0,63 — 5,56 mg.L-1), altas cargas de matéria orgânica (CT 170,93 — 425,19 mg.L-1, COT 167,66 — 415,66 mg.L-1 e CIT 2,22 — 34,05 mg.L-1), grande concentração de sólidos (SS 10 — 23 mL.L-1; STS 463 — 1.330 mg.L-1; STD 31 — 640 mg.L-1) e turbidez (10,0 — 638,5 UT). Devido a estas características foi proposto um tratamento fisico-químico para o chorume produzido, por meio da combinação dos processos de coagulação/floculação e oxidação com permanganato de potássio, que resultou, respectivamente, na redução dos níveis de DQO 20,95% e 88,53%, cor 43,31% e 98,18%, turbidez 40,45% e 98,16%, STS 65,71% e 100%, por processo. A eficiência global do tratamento proposto foi de 90,93% nos valores de DQO, 98,97% nos valores de cor verdadeira, 98,90% nos valores de turbidez e 100,00% nos valores de STS. / This is a characterization study and proposal for treatment of woodwaste leachate produced in laboratory. Woodwaste leachate or stormwater runoff or log yard runoff are generated when wood waste resulting fi-om the manufacturing process, are arranged inappropriately, making the interaction with water, generally climate rainfall, resulting in a dark colored liquid which can contam n a number of components with the potential negative impact on aquatic environments. The effluent generated in the laboratory was studied by two separate experiments. In Experiment A, in polyethylene bottles, were mixed water and sawdust in proportion 9:1, in an open system and room temperature for 90 days. At times 0, 1, 5, 10, 20, 30, 45, 60, 75, 80 and 90 days, the solution was filtered and brought to the laboratory for analysis. In Experiment B, stored in a plastic container (bucket type) about 5 kg of sawdust, where the bottom was adapted a drain to collect effluent. This system was exposed to sunlight and rainfall climate, so as to simulate the minimum conditions for generation ofleachate fi-om a waste pile of wood in the real case. In both observed the generation of a liquid amber beige to dark, strong characteristic odor, slightly acidic (pH 5.53 to 6.97), high oxygen demand (BOD 17 — 310 mg.L-1; COD 857 — 3161 mg.L-1; DO 0.63 — 5.56 mg.L-1), high charges of organic matter (TC 170.93 — 425.19 mg.L-1, TOC 167.66 — 415.66 mg.L-1 and TIC 2.22 — 34.05 mg.L-1), high solids concentrations (SS 10 — 23 mL.L-1; TSS 463 — 1330 mg.L-1; TDS 31 — 640 mg.L-1 and turbidity 10.0 — 638.5 UNT). Due to these characteristics has been proposed a physicochemical treatment for runoff produced by combining the processes of coagulation/flocculation and oxidation with potassium permanganate, which resulted, respectively, in the removal of 20.95% and 88.53 % of COD, 98.18% and 43.31% of color, 40.45% and 98.16 of turbidity, 65.71% and 100% of TSS, per process. The overall removal efficiency of the proposed treatment was 90.93% of the values of COD, 98.97% in true color values, 98.90% of turbidity and 100.00% values of TSS.

Esta Dissertação discorre sobre a pesquisa de caracterização de palha de milho e a sua utilização como matéria prima para a obtenção de nanocelulose. Segundo o IBGE, este resíduo agrícola foi produzido no Brasil, no ano de 2013, em cerca de seis milhões de toneladas. As amostras deste resíduo lignocelulósico utilizadas neste trabalho foram coletadas na forma cotidiana de descarte mais frequentemente encontrada em supermercados e feiras livres. Procedeu-se, então, ao beneficiamento mecânico, beneficiamento químico (mercerização e branqueamento) e hidrólise ácida dessas amostras, o que produziu os seguintes materiais: palha de milho beneficiada mecanicamente, palha de milho beneficiada quimicamente e nanocelulose. Cada um destes materiais foi caracterizado, conforme o tipo, por menos ou mais dos seguintes ensaios: determinação de densidade, determinação de umidade, determinação do teor de cinzas, resistência à tração, determinação do teor de extraíveis, determinação do teor de holocelulose, determinação do teor de hemicelulose, determinação do teor de alfacelulose, determinação do teor de lignina, análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia por infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), índice de cristalinidade por difração de raios-x (CrI), medição do tamanho de partícula por espalhamento de luz dinâmico (DLS), morfologia por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e determinação do rendimento dos produtos de hidrólise. Nesta pesquisa também se estudou, empregando a técnica de planejamento de experimento fatorial com ponto central, a influência dos fatores razão fibra/ácido e tempo da reação na obtenção da nanocelulose, conseguida com êxito em todos os experimentos executados com a palha de milho que foi branqueada de forma efetiva neste trabalho / The present research focuses on the characterization of corn husks and its use as a raw-material for the cellulose Nanowhiskers production. According to the IBGE (Brazilian Institute of Geography and Statistics), in 2013 about six million tons of this agricultural waste were produced in Brazil. The samples from this lignocellulosic waste used in this research were collected in the most usual form of discard found in supermarkets and street markets. After that, the mechanical processing, chemical processing (mercerization and bleaching) and acid hydrolysis of these samples were carried out, yielding the following materials: mechanically processed corn husk, chemically processed corn husk and cellulose nanowhiskers. Each one of these materials, according to the type, was characterized by the following standardized tests (some by fewer, others by almost all of the tests): density; moisture; ash; mechanical property; extractible, hemicellulose, cellulose and lignin contents; thermal behavior by thermogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), crystallinity index (CrI) by X-ray diffraction (XRD), distribution of particle size by dynamic light scanning (DLS); morphology by scanning electron microscopy (SEM) and determination of the yield of the hydrolysis products. The influence of the factors fiber/acid ratio and reaction time in the production of cellulose nanowhiskers was also studied in this research, using the factorial experiment design. The obtention of cellulose nanowhiskers was successfully achieved in all experiments performed with corn husk that was bleached effectively in this work

Esta Dissertação discorre sobre a pesquisa de caracterização de palha de milho e a sua utilização como matéria prima para a obtenção de nanocelulose. Segundo o IBGE, este resíduo agrícola foi produzido no Brasil, no ano de 2013, em cerca de seis milhões de toneladas. As amostras deste resíduo lignocelulósico utilizadas neste trabalho foram coletadas na forma cotidiana de descarte mais frequentemente encontrada em supermercados e feiras livres. Procedeu-se, então, ao beneficiamento mecânico, beneficiamento químico (mercerização e branqueamento) e hidrólise ácida dessas amostras, o que produziu os seguintes materiais: palha de milho beneficiada mecanicamente, palha de milho beneficiada quimicamente e nanocelulose. Cada um destes materiais foi caracterizado, conforme o tipo, por menos ou mais dos seguintes ensaios: determinação de densidade, determinação de umidade, determinação do teor de cinzas, resistência à tração, determinação do teor de extraíveis, determinação do teor de holocelulose, determinação do teor de hemicelulose, determinação do teor de alfacelulose, determinação do teor de lignina, análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia por infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), índice de cristalinidade por difração de raios-x (CrI), medição do tamanho de partícula por espalhamento de luz dinâmico (DLS), morfologia por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e determinação do rendimento dos produtos de hidrólise. Nesta pesquisa também se estudou, empregando a técnica de planejamento de experimento fatorial com ponto central, a influência dos fatores razão fibra/ácido e tempo da reação na obtenção da nanocelulose, conseguida com êxito em todos os experimentos executados com a palha de milho que foi branqueada de forma efetiva neste trabalho / The present research focuses on the characterization of corn husks and its use as a raw-material for the cellulose Nanowhiskers production. According to the IBGE (Brazilian Institute of Geography and Statistics), in 2013 about six million tons of this agricultural waste were produced in Brazil. The samples from this lignocellulosic waste used in this research were collected in the most usual form of discard found in supermarkets and street markets. After that, the mechanical processing, chemical processing (mercerization and bleaching) and acid hydrolysis of these samples were carried out, yielding the following materials: mechanically processed corn husk, chemically processed corn husk and cellulose nanowhiskers. Each one of these materials, according to the type, was characterized by the following standardized tests (some by fewer, others by almost all of the tests): density; moisture; ash; mechanical property; extractible, hemicellulose, cellulose and lignin contents; thermal behavior by thermogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), crystallinity index (CrI) by X-ray diffraction (XRD), distribution of particle size by dynamic light scanning (DLS); morphology by scanning electron microscopy (SEM) and determination of the yield of the hydrolysis products. The influence of the factors fiber/acid ratio and reaction time in the production of cellulose nanowhiskers was also studied in this research, using the factorial experiment design. The obtention of cellulose nanowhiskers was successfully achieved in all experiments performed with corn husk that was bleached effectively in this work

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daniel Arthur Nnang 1.pdf: 7371846 bytes, checksum: 7f44feffcd51ca0d8112ebff33daa070 (MD5) Previous issue date: 2010-08-13 / Presently in Brazil, there is a real difficulty to reuse solid waste. Among them, the phosphogypsum, a byproduct of phosphatic acid production. The huge deposits of this waste become problematic both environmentally and economically. Therefore, researches are being conducted to find a reuse of this material in geotechnical engineering. In the specific case of its application in paving, beyond reuse waste, seek to reduce the exploitation of natural materials, traditionally used in construction of roads. Laboratory tests showed the possibility of use of phosphogypsum in paving when mixed with soil or chemically stabilizer. Thus, this study evaluates on field, the mechanical behavior of mixtures of phosphogypsum, tropical soil of Aparecida de Goiania-GO and lime, when used in base layers of asphalt pavement. For that, laboratory tests were performed to characterize the mixtures to be used on field and was constructed an experimental pavement with mixtures of soil (80%) + phosphogypsum (20%), soil (80%) + phosphogypsum (11%) + lime (9%), soil (91%) + lime (9%) and gravel (100%). During the experimental pavement construction, field tests specifics of paving were conducted, to check its good execution and evaluate its initial performance. To better understand the behavior of the experimental pavement, a second step of field tests was conducted, six months after the release of traffic. From this study, was been observed that both in laboratory and field, the mixture soil (80%) + phosphogypsum (11%) + lime (9%) was that which presented the best mechanical performances and can thus replace the gravel for construction of low cost pavement. However, care should be adopted to control the expansion of this mixture. / Atualmente, observa-se no Brasil uma real dificuldade de reaproveitamento dos resíduos sólidos. Dentre eles, tem-se o fosfogesso, subproduto da produção de ácido fosfático. Os gigantescos depósitos deste resíduo tornam-se problemáticos tanto do ponto de vista ambiental como econômico. Por esse motivo, estudos estão sendo realizados com o objetivo de encontrar uma reutilização desse material em geotecnia. No caso de sua aplicação em pavimentação, além de reaproveitar os resíduos, procura-se reduzir a exploração de materiais naturais tradicionalmente empregados em construção de estradas e vias urbanas. Ensaios laboratoriais mostraram a possibilidade de uso do fosfogesso em pavimentação quando associado aos solos locais e misturas estabilizadas quimicamente. Sendo assim, neste trabalho avalia-se o comportamento mecânico em campo de misturas de fosfogesso, solo tropical da região de Aparecida de Goiânia-GO e cal, quando usadas em camadas de base de pavimento asfáltico. Para tanto, foram realizados ensaios de laboratório para caracterizar as misturas a serem executadas em campo e construída uma pista experimental constituída por subtrechos com misturas solo (80%) + fosfogesso (20%), solo (80%) + fosfogesso (11%) + cal (9%), solo (91%) + cal (9%) e cascalho (100%). Durante a construção dessa pista, foram realizados ensaios de campo próprio à pavimentação, para checar a boa execução da pista e avaliar o comportamento inicial do pavimento. Para entender melhor o comportamento da pista experimental, uma segunda etapa de ensaios de campo foi realizada seis meses após a liberação do tráfego. Deste trabalho, observou-se que tanto em laboratório como em campo, a mistura solo (80%) + fosfogesso (11%) + cal (9%) foi que apresentou os melhores desempenhos mecânicos, podendo assim substituir o cascalho para construção de pavimento de baixos custos. Porém, devem ser adotados cuidados para controlar a expansão dessa mistura. Palavras

Submitted by Joel de Lima Pereira Castro Junior (joelpcastro@uol.com.br) on 2016-07-25T19:41:35Z No. of bitstreams: 1 Cristina Kurtz.pdf: 4377996 bytes, checksum: 036e5733657fbaf2139577f5d1bfd54d (MD5) / Approved for entry into archive by Biblioteca de Administração e Ciências Contábeis (bac@ndc.uff.br) on 2016-08-01T18:06:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Cristina Kurtz.pdf: 4377996 bytes, checksum: 036e5733657fbaf2139577f5d1bfd54d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-01T18:06:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cristina Kurtz.pdf: 4377996 bytes, checksum: 036e5733657fbaf2139577f5d1bfd54d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os portos brasileiros representam quase a totalidade do volume do comércio exterior do Brasil. As atividades deste setor, portanto geram grande quantidade de resíduos sólidos que acabam por impactar meio ambiente. O presente trabalho tem como objetivo analisar as práticas atuais de gerenciamento de resíduos oriundos especificamente das embarcações acostadas nos portos marítimos brasileiros, bem como a legislação nacional vigente, e examinar se contribuem efetivamente para a correta gestão. A pesquisa teve como base as seguintes ferramentas metodológicas: levantamento bibliográfico, de diversas fontes como relatório de atividades, planos e programas de empresas, operadoras e terminais, documentos internos do porto, publicações de órgãos públicos, artigos científicos, manifestos de resíduos e outros; a identificação e a análise de documentação, conteúdo e da legislação aplicável; as pesquisas junto a instituições de ensino e pesquisa especializados no tema; o estudo de casos múltiplos, no caso vinte e dois portos ao longo da costa brasileira; e o levantamento de informações de fontes internacionais. Os portos selecionados, que serviram de alicerce para o estudo, tiveram como base o Programa de Conformidade do Gerenciamento de Resíduos Sólidos e Efluentes nos Portos Marítimos Brasileiros, desenvolvido pelo IVIG/COPPE/UFRJ, e estão localizados em todas as regiões da costa brasileira: Norte, Nordeste, Sudeste e Sul. Os resultados obtidos demonstram que as atuais práticas de gerenciamento dos resíduos de bordo não necessariamente contribuem para uma correta administração. A legislação nacional vigente sobre o objeto é genérica e não regulamenta especificamente a atividade potencialmente geradora de resíduos oriundos de embarcações acostadas. A presente dissertação confirma ainda a existência de conflitos nos procedimentos de retirada dos resíduos nos portos brasileiros, inexistindo um padrão em nível nacional. Deste modo, existem mecanismos e ferramentas específicas para o gerenciamento deste resíduo específico, tais como classificação, coleta e padronização que podem proporcionar melhoria na gestão de resíduos. / The Brazilian ports represent almost the totality of the volume of Brazil´s international trade. Therefore, this sector´s activities generate a great amount of solid waste that end up having an impact in the environment. The present study aims to analyze the current practices of waste management deriving specifically from ships docked in the Brazilian sea ports, as well as the existing national law, and to examine if they contribute effectively to the correct management. The base of the research were the following methodological tools: bibliographical survey from several sources such as activities report, enterprise‘s plans and programs, operators and terminals, internal documents of the port, public bodies publications, scientific articles, waste manifests and others; identification and analysis of documentation, content and applicable legislation; researches with educational institutions and researches specializes in the subject, study of multiple cases, that is twenty-two ports along the Brazilian coastline; and the survey of information from international sources. The selected ports that served as foundation for this study were based on the Management of Effluent and Solid Waste in the Brazilian Seaports Compliance Program, developed by the IVIG/COPPE/UFRJ, and are located in all regions of the Brazilian coastline: north, northeast, southeast and south. The results obtained demonstrate that the current practices of onboard waste management don‘t necessarily contribute to a correct management. The existing national law concerning the object is generic and doesn‘t regulate specifically the potentially generating activity waste deriving from ships docked. The present study confirms the existence of conflicts in the waste removal procedures at the Brazilian ports, not existing a pattern on a national level. Thus, there are specific mechanisms and tools for the management of this specific waste, such as classification, collection and standardization that can provide an improvement in the waste management.

Amostras de cinzas geradas na combustão do carvão e de cinzas provenientes da queima dos resíduos da cana-de açúcar foram usadas como fonte de silício e alumínio para sintetizar zeólita 4A pelos métodos IZA e fusão alcalina seguida de tratamento hidrotérmico. A razão molar de Si/Al para a formação da zeólita foi ajustada pela adição de resíduo de alumínio da indústria terciária como fonte alternativa de alumínio. Os efeitos da temperatura, do tempo de fusão e o tempo da reação hidrotérmica foram investigados. Os resíduos e os produtos sintetizados foram caracterizados por diferentes técnicas, tais como: fluorescência de Raio X, difração de Raio X, capacidade de troca catiônica, entre outros. A zeólita sintetizada a partir de cinzas leves de carvão foi usada para a remoção de Cd2+ e Zn2+ de solução aquosa em sistema de batelada. Os dados de equilíbrio de adsorção foram avaliados usando-se equações não lineares dos modelos de Langmuir, Freundlich, Temkin e Dubinin-Radushkevich (D-R). Os modelos de D-R e Freundlich foram os que melhor se ajustaram aos dados experimentais do Cd2+ e Zn2+, respectivamente. A capacidade máxima de adsorção foi de 78,0 mg.g-1 para o Cd2+ e 35,8 mg.g-1 para o Zn2+. Os resultados mostraram que o resíduo de alumínio e as cinzas de carvão e de biomassa podem ser usados como matéria prima para obtenção de zeólita 4A, considerado um material de valor agregado e com promissoras propriedades de adsorção. / Ash samples generated in the combustion of coal and ash from the burning of sugarcane residues were used as a source of silicon and aluminum to synthesize zeolite 4A by IZA and alkaline fusion followed by hydrothermal treatment. The Si/Al molar ratio for zeolite formation was adjusted by the addition of aluminum residue from the tertiary industry as an alternative source of aluminum. The effects of temperature, melting time and hydrothermal reaction time were investigated. The residues and the synthesized products were characterized by different techniques, such as: X-ray fluorescence, X-ray diffraction, cation exchange capacity, among others. The zeolite synthesized from fly ash was used to remove Cd2+ and Zn2+ from aqueous solution in a batch system. The adsorption equilibrium data were evaluated using non-linear equations of the Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich (D-R) models. The D-R and Freundlich models were the best fit for the experimental data of Cd2+ and Zn2+, respectively. The maximum adsorption capacity was 78.0 mg.g-1 for Cd2+ and 35.8 mg.g-1 for Zn2+. The results showed that the coal and biomass ashes mixed with aluminium residues can be used as feedstock to obtain 4A zeolite, considered a value-added material with promising adsorption properties.

O processamento do café via úmida inclui as etapas de despolpamento, fermentação, lavagem e separação dos grãos, no qual gera-se grande quantidade de resíduos sólidos (casca e polpa) e água residuária. O estudo dos aspectos microbiológicos na produção de hidrogênio a partir de resíduos do processamento do café é pouco explorado, o que torna esse resíduo atrativo e foco de pesquisas. Neste cenário, buscou-se avaliar o potencial uso destes resíduos como substrato e fonte de bactérias e fungos fermentativos para produção de H2. Adicionalmente, estudou-se a homoacetogênese, processo que afeta a produção de H2, uma vez que o H2/CO2 pode ser consumido para a síntese de ácido acético. Para isso, ensaios em reatores em batelada foram conduzidos para seleção da melhor condição de pré-tratamento hidrotérmico (severidade), dos fatores da fermentação (pH, temperatura, agitação, volume do headspace, concentração de bioaumentação do consórcio microbiano, resíduo de polpa e casca, água residuária e extrato de levedura) que afetam a produção de H2 (Planejamento Plackett-Burman) e homoacetogênese (planejamento fracionado 24-1), seguido do delineamento composto central rotacional (DCCR) para otimização da produção de hidrogênio. Verificou-se que a severidade de pré-tratamento hidrotérmico de 3,53 (180 °C, 15 minutos), resultaram no aumento da concentração de açúcares fermentáveis, com baixa concentração de lignina, fenol, furfural e 5-hidroximentil furfural, obtendo valores de potencial máximo de produção de H2 (P) de 1,8 mL H2. Em relação ao efeito dos fatores da fermentação sobre a produção de H2, obteve-se o maior P de 82 mL H2 em pH 7,0, 30 g DQO L-1 de água residuária, 6 g L-1 de polpa e casca, 30 ºC, 50% de headspace, 180 rpm, sem bioaumentação do consórcio microbiano e 2 g L-1 de extrato de levedura. Por outro lado, as condições que conduziram a consumo significativo de H2 por homoacetogênese foram em pH inicial entre 5,5 e 7,5, headspace entre 40 e 60%, concentração de água residuária entre 10 e 30 g DQO L-1 e concentração de casca e polpa entre 3 e 9 g L-1. Em relação às variáveis estatisticamente significativas (pH, concentração de polpa e casca e volume do headspace), as condições operacionais ótimas para obtenção de P de 240 mL H2, estimadas via planejamento DCCR, foram em pH 7,0, concentração de polpa e casca 7 g L-1 e volume de headspace 30%. No consórcio microbiano, houve predominância de bactérias semelhantes a Lactobacillus sp. e Clostridium sp. e de fungos semelhantes a Saccharomyces sp. e Kazachstania sp. Tais microrganismos foram associados a produção de ácido lático, H2, etanol e ácido acético nos reatores, identificando genes relacionados a enzimas para a degradação de lignina, fenol, celulose, hemicelulose e pectina. Observou-se alta abundância relativa de Clostridium sp. tanto nos ensaios de produção de H2 quanto nos ensaios com consumo de hidrogênio, sendo seus genes associados a homoacetogênese, produção de ácido propiônico e butanol. / Wet coffee processing includes pulping, fermentation, washing and grain separation, in which large amounts of solid waste (husk and pulp) and wastewater are generated. The study of microbiological aspects in the hydrogen production from coffee waste was little explored, which makes this residue attractive and the focus of research. In this scenario, we evaluate the potential use of coffee waste as substrate and source of fermentative bacteria and fungi for H2 production. In addition, homoacetogenesis, a process, that negatively affects H2 production, was studied since H2/CO2 can be consumed for acetic acid production. Assays in batch reactors were conducted to select the best hydrothermal pretreatment condition (severity), fermentation factors affecting the H2 production (pH, temperature, agitation, headspace, bioaugmentation of microbial consortium, concentration of pulp and husk, wastewater and yeast extract) (Plackett and Burman design) and homoacetogenesis (fractional factorial design 24-1), followed by the Rotational Central Composite Design (RCCD) to optimize the H2 production. It was verified that the hydrothermal pretreatment severity of 3,53 (180 °C, 15 minutes), resulted in the increase of fermentable sugars, with low concentration of lignin, phenol, furfural and 5-hydroxyximethyl furfural, obtaining values of the maximum H2 production potential (P) of 1,8 mL H2. The fermentation factors conducing to highest P of 82 mL H2 were pH 7,0, wastewater 30 g COD L-1, 6 g L-1 pulp and husk, 30 °C, 50% headspace, 180 rpm, without bioaugmentation of the microbial consortium and 2 g L-1 yeast extract. On the other hand, the conditions leading to significant H2 consumption by homoacetogenesis were initial pH between 5,5 and 7,5, headspace between 40 and 60%, wastewater concentration between 10 and 30 g COD L-1 and concentration of husk and pulp between 3 and 9 g L-1. In relation to the fermentation factors statistically significant in the H2 production (pH, pulp and husk concentration and headspace), the optimal operational conditions to obtain P of 240 mL H2, estimated through RCCD design, were at pH 7,0, 7 g L-1 pulp and husk concentration and 30% headspace volume. In the microbial consortium, there was a predominance of bacteria similar to Lactobacillus sp. and Clostridium sp. and fungi similar to Saccharomyces sp. and Kazachstania sp. These microorganisms were associated with the production of H2, lactic acid, ethanol and acetic acid in the reactors, identifying genes related to enzymes for the degradation of lignin, phenol, cellulose, hemicellulose and pectin. There was a high relative abundance of Clostridium sp. both in the H2 production assays and in the H2 consumption assays, with genes associated to homoacetogenesis, production of propionic acid and butanol.