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In this research, coproducts from rice harvesting and manufacturing, such as straw and husks, were submitted to subcritical water hydrolysis in order to obtain a hydrolyzed liquid containing fermentable sugars and a solid residue with an adsorption capacity higher than the fresh biomass. The assays were carried out at a laboratory-scale unit containing 50 mL hydrolysis reactor heated by thermal resistance, preheating baths, temperature sensors and controllers, pressure gauges, and pressure/flow control valves. The following process variables were studied: temperature (180, 220 and 260°C) and water / solids mass ratio (7.5 and 15 g water/g initial biomass). The pressure was set at 25 MPa and the total reaction time was defined as 15 minutes. Some responses were analyzed in order to identify the best process condition: reducing sugar (RS) yield, compositions of fermentable sugars and inhibitors, modification in the morphology and surface area of the hydrolyzed biomass, and residual adsorption capacity. In the experimental assays with rice straw, the highest RS yield of 33.4 ± 4.3 g/100 g rice straw (dry basis) was obtained at 220°C and water / solids mass ratio of 7.5 g water/g initial biomass (220°C / R-7.5; it corresponds to the flow rate of 10 mL/min). For rice husks, the best yield of RS was 18.3 ± 2.3 g/100 g of rice husks (dry basis) in the condition of 220 °C / R-7.5. The analysis of the hydrolyzed medium by high performance liquid chromatography indicated the presence of arabinose, cellobiose, glucose and xylose, and also inhibitors such as furfural and hydroxymethylfufural. When the surface area for the hydrolyzed rice straw was evaluated, the best condition was 260°C / R-7.5, with a surface area of 10.60 m2/g. For rice husks, the highest surface area was 24.24 m2/g for the same condition: 260°C / R-7.5. The rice straw submitted to subcritical water hydrolysis at 180°C / R-7.5 (g water / g initial biomass) presented the highest adsorption capacity of 2-nitrophenol at pH 7 (92.97 ± 1.31 mg/g). Nesta pesquisa, coprodutos da colheita e da manufatura do arroz, como palha e cascas, foram submetidos à hidrólise com água subcrítica com a finalidade de se obter um líquido hidrolisado contendo açúcares fermentescíveis e um resíduo sólido com capacidade de adsorção maior que a das biomassas in natura. Os ensaios foram realizados em uma unidade em escala de laboratório contendo um reator de hidrólise de 50 mL aquecido por resistência térmica, banhos de pré-aquecimento, sensores e controladores de temperatura, manômetros e válvulas de controle de pressão/vazão. Para os ensaios de hidrólise, foram estudadas as variáveis de processo: temperatura (180, 220 e 260°C) e razão mássica água/sólidos (7,5 e 15 g água/g biomassa inicial). A pressão foi fixada em 25 MPa e o tempo de reação total foi de 15 minutos. Várias respostas foram analisadas com o objetivo de verificar a melhor condição de processo, sendo as principais: rendimento cinético em açúcares redutores (AR), composições de açúcares fermentescíveis e inibidores, modificação na morfologia e na área superficial das biomassas hidrolisadas e capacidade de adsorção do sólido residual. Nos experimentos com palha de arroz, os resultados mostraram o maior rendimento de AR de 33,4 ± 4,3 g/100 g de palha de arroz em base seca sob 220°C e razão mássica água/sólidos de 7,5 g água/g biomassa inicial (220°C / R-7,5; corresponde à vazão de 10 mL/min). Para as cascas de arroz, os AR tiveram maior rendimento de 18,3 ± 2,3 g/100 g de cascas de arroz em base seca também na condição de 220°C / R-7,5. As análises do meio hidrolisado por cromatografia líquida de alta eficiência indicaram a presença de arabinose, celobiose, glicose e xilose, além de inibidores como furfural e hidroximetilfufural. Avaliando-se a área superficial para a palha de arroz hidrolisada, observou-se que a melhor condição foi a de 260°C / R-7,5, com área superficial de 10,60 m2/g. Para as cascas de arroz, a maior área superficial foi de 24,24 m2/g, verificada para a mesma condição: 260°C / R-7,5. A capacidade de adsorção dos sólidos restantes do processo de hidrólise subcrítica foi avaliada frente ao composto 2-nitrofenol. A palha de arroz submetida à hidrólise subcrítica na condição 180°C /R-7,5 apresentou maior capacidade de adsorção em pH 7 (92.97 ± 1.31 mg/g).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior In this work two differents solvents were used for extraction, carbon dioxide (CO2) in the supercritical state and pressurized liquefied petroleum gas (LPG). The purpose was to extract the oil from the dried avocado pulp comparing these two solvents regarding yield, the time at which the process occurs, adequacy of adjustment of the proposed model to plotted kinetic and the quality of the product obtained by the analysis of their antioxidant activity and gas chromatography analysis coupled with mass spectrometry. Two experimental designs were used, one for each solvent, having as variables the pressure and the temperature with two levels (-1 and +1), and triplicate of the central point (2² + 3 central point), with response the extraction yield of oil. The construction of the kinetic extraction profiles based on the pressure and temperature conditions of experimental design. For the extraction with supercritical CO2 pressure varied in the range of 15 to 25MPa and the temperature ranged from 313 to 353 K, while for extraction with pressurized LPG, pressure and temperature ranged from 0.5 to 2.5 MPa and 293 and 313 K, respectively. It was possible to observe a significant reduction in extraction time using LPG as a solvent, when compared with CO2, and even better extraction yield (57.95%) for LPG and (39.76%) for CO2 in their best extraction conditions experienced. With regard to modeling, it can be seen the appropriateness of the model Sovová the kinetic extraction profiles by means of the adjustment and the kinetic parameters obtained. Neste trabalho, dois diferentes solventes foram utilizados para a extração, dióxido de carbono (CO2) no estado supercrítico e gás liquefeito de petróleo (GLP) pressurizado. A finalidade do trabalho foi extrair o óleo da polpa de abacate seca, comparando esses dois solventes com relação ao rendimento da extração, o tempo no qual o processo ocorre, a adequação do ajuste do modelo proposto às cinéticas plotadas e à qualidade do óleo obtido, sendo o último avaliado por meio da análise da atividade antioxidante e da análise em cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas. Foram utilizados dois planejamentos experimentais, um para cada solvente, tendo como variáveis a pressão e a temperatura, com dois níveis (-1 e +1) e triplicata do ponto central (2²+3 ponto central), tendo como resposta o rendimento na extração de óleo. A construção dos perfis cinéticos de extração também foi nas condições de pressão e temperatura estabelecidas no planejamento, sendo que para a extração com CO2 supercrítico a pressão variou na faixa de 15 a 25 MPa e a temperatura variou entre 313 a 353 K. Já para a extração com GLP pressurizado, a pressão e temperatura variaram na faixa de 0,5 a 2,5 MPa e 293 e 313 K, respectivamente. Foi possível observar redução significativa no tempo de extração utilizando GLP como solvente quando comparado com CO2, e ainda um melhor rendimento na extração (57,95%) para o GLP e (39,76%) para o CO2 em suas melhores condições de extração testadas. Com relação à modelagem, pode-se observar a adequação do modelo de Sovová aos perfis cinéticos de extração, por meio do ajuste e dos parâmetros cinéticos obtidos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Rich in oil and protein, a canola, Brassica napus is one of the main oilseed crops grown in the world, being used both in human and animal food and in the production of biofuels. In addition to the application, canola is a very broad crop adapted in cold regions, being promissory mainly in the southern region of Brazil. Aiming to find ways to adjust the definition of harvest and harvest times, in addition to renewable energy production systems, this work evaluated different sowing varieties of two canola hybrids selected for direct harvest and harvest by cut row, both times. with and without adjuvant sealant application. In addition, plan to evaluate these factors in oil production, influence, and fermentable sugars for 2G generation ethanol production. This thesis was three seasons, field in three seasons, in three stages: in the first season, the work was carried out with the cultivation of two canola hybrids Hyola 575 CL and Hyola 575 CL and Hyola 3, cultivated in 2019, 2021 and 2021, sown in three different ones. They were productive performance, oil content, protein, and collection method. The observed stage was the first time that presented the highest grain yield and canola is an extremely sensitive crop to climatic conditions, having its yield and quality of meteorological grains in these climatic conditions. The cut-row harvesting method with adjuvant application was the method that resulted in the lowest harvest losses. In the second stage of sugar, the potential for production of fermentable from the subcritical hydrolysis of canola biomass was studied. The most successive levels of sugar were found in the siliques of Hyola 433 with 10.2 g.100-1 g of biomass and stalks of Hyola sugar 575 CL with 11.5 g.100-1 g of biomass, showing high levels of xylose and cellobiose. In the third step, the levels of fatty acids present in the canola oil and the fermentative potential of the hydrolysates in the production of 2G ethanol were determined. High levels of oleic, linoleic, and palmitic compounds were observed in the oil. The use of canola biomass is promising in the production of 2G ethanol, reaching ethanol production up to 31.48% for the Hyola 575 CL hybrid in the 2019 harvest. Thus, canola, in addition to containing high levels of protein and oil, with good chemical quality, is one of the main raw materials for biodiesel production. These residual biomasses present great potential for the production of ethanol, expanding the possibilities of use and adhesion of the culture. Rica em óleo e proteína, a canola, Brassica napus é uma das principais culturas oleaginosas cultivadas no mundo, sendo empregada tanto na alimentação humana e animal como na produção de biocombustíveis. Além da ampla aplicação, a canola é uma cultura bem adaptada em regiões frias, sendo promissora principalmente na região sul do Brasil. Visando encontrar melhorias quanto à definição das épocas de semeadura e sistemas de colheita, além de formas alternativas de produção de energias renováveis, este trabalho avaliou diferentes épocas de semeadura de dois híbridos de canola submetidos à colheita direta e colheita por corteenleiramento, ambas com e sem aplicação de adjuvante selante. Além disso, propõe-se avaliar a influência destes fatores na produção de óleo, proteína e açúcares fermentescíveis para produção de etanol de segunda geração (2G). Esta Tese foi dividida em três etapas: na primeira, foi desenvolvido o trabalho a campo com o cultivo de dois os híbridos de canola Hyola 575 CL e Hyola 433, cultivados em três safras, 2019, 2020 e 2021, semeados em três épocas distintas. Foram avaliados o desempenho produtivo, teor de óleo, proteína e método de colheita. Nesta etapa foi observado que as primeiras épocas de semeadura apresentam maior produtividade de grãos sendo a canola uma cultura extremamente sensível às condições climáticas tendo sua produtividade e qualidade de grão afetadas pelas condições climáticas. O método de colheita por corte-enleiramento com aplicação de adjuvante foi o método que resultou em menores perdas na colheita. Na segunda etapa foi analisado o potencial de produção de açúcares fermentescíveis a partir da hidrólise subcrítica da biomassa da canola. Os mais elevados teores de açúcar foram encontrados nas síliquas de Hyola 433 com 10,2 g.100-1 g de biomassa e talos de Hyola 575 CL com 11,5 g100-1 g de biomassa, ambos apresentando altos teores de xilose e celobiose. Na terceira etapa, foram determinados os teores de ácidos graxos presentes no óleo de canola e o potencial fermentativo dos hidrolisados na produção de etanol 2G. Foram observados na composição do óleo altos teores dos ácidos oleico, linoleico e palmítico. A utilização da biomassa de canola é promissora na produção de etanol 2G, alcançando concentrações de até 31,48 % para o híbrido Hyola 575 CL na safra 2019. Assim, a cultura da canola, além de conter altos teores de proteína e de óleo, com boa qualidade química, é uma das principais matérias-primas para produção de biodiesel. Estas biomassas residuais apresentam grande potencial para a produção de etanol, expandindo as possibilidades de utilização e adesão da cultura.

Shiitake is a mushroom rich in β-glucan type polysaccharides, long-chain molecules that have antioxidant properties that are beneficial to human health, in addition to having isolated physical properties of interest to the food industry. In this way, the main objective of this study was to obtain shiitake β-glucans through ultrasound-assisted extraction. Preliminary tests were carried out to determine the temperature and the extraction time. Subsequently, a central composite rotational design (CCRD) varying the pulsation cycles and amplitude was performed where the yield and antioxidant activity of the extracts were obtained. Extractions were carried out using two solvents, water and a deep eutectic solvent (choline chloride: glycerol). The best yields using eutectic solvent were 25.11 and 23.74% in 88.36% amplitude and 0.93 pulse cycle and 100% amplitude and 0.75 pulse cycle, respectively, while for water it was of 23.47 and 22.75% with 100% amplitude and 0.75 pulse cycle and 88.36% amplitude and 0.93 pulse cycle, respectively. Analyzes of total sugars, proteins, and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) were performed on the ethanol precipitated extracts, obtaining higher concentrations of sugars under the same conditions as the best yields, while proteins were better extracted at intermediate amplitudes using water and higher amplitudes with eutectic solvent. In addition, bands were found in the FT-IR similar to other studies that analyzed β-glucans. Thus, this study evaluated a eutectic solvent not used so far in the ultrasonic extraction of antioxidant compounds, demonstrating an alternative to obtain compounds with properties of interest to the food or pharmaceutical industry from shiitake outdated for human consumption. O shiitake é um cogumelo rico em polissacarídeos do tipo β-glucanos, moléculas de cadeia longa, que apresentam propriedades antioxidantes e benéficas para a saúde humana, além de apresentarem propriedades físico-químicas de interesse para a indústria alimentícia. Dessa forma, o principal objetivo deste estudo foi a obtenção de β-glucanos do shiitake através de extração assistida por ultrassom. Ensaios preliminares foram realizados para determinar a temperatura e o tempo de extração. Posteriormente, um delineamento composto central rotacional (DCCR) variando os ciclos de pulsação e a amplitude foi realizado onde o rendimento e a atividade antioxidante dos extratos foram avaliados. As extrações foram realizadas utilizando dois solventes, a água e um solvente eutético (cloreto de colina: glicerol). Os melhores rendimentos utilizando solvente eutético foram de 25,11 e 23,74% sob 88,36% de amplitude e 0,93 ciclo de pulsação e 100% de amplitude e 0,75 ciclo de pulsação, respectivamente. Enquanto que para água o rendimento foi de 23,47 e 22,75% com 100% de amplitude e 0,75 ciclo de pulsação e 88,36% de amplitude e 0,93 ciclo de pulsação, respectivamente. Análises de açúcares totais, proteínas e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) foram realizadas nos extratos precipitados em etanol, obtendo maiores concentrações de açúcares nas mesmas condições que os melhores rendimentos, enquanto que as proteínas foram melhor extraídas em amplitudes intermediárias usando água e maiores amplitudes com solvente eutético. Além disso, foram encontradas bandas no FT-IR semelhantes a outros estudos que analisaram β-glucanos. Assim, este estudo avaliou um solvente eutético até o momento não utilizado na extração por ultrassom de compostos antioxidantes, demonstrando uma alternativa para obtenção de compostos com propriedades de interesse para a indústria de alimentos ou farmacêutica a partir de shiitake fora do prazo para consumo humano.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES In this dissertation, defatted rice bran was subjected to pre-treatments with deep eutectic solvents aiming at delignification and enrichment in carbohydrate content. The biomass was completely characterized. Four mixtures of eutectic solvents were evaluated: Choline Chloride: Glycerol, Choline Chloride: Glycerol with water, Choline Chloride: Urea and Choline Chloride: Urea with water. Changes in functional groups related to cellulose and hemicelluloses were evaluated for pretreatments at 120 °C with a 1:10 biomass/eutectic solvent ratio at 2, 4 and 6h using Fourier transform infrared spectrophotometry (FT-IR). For the pre-treatments with the 4 mixtures of eutectic solvents, the best time was 4 hours. Thermogravimetric analysis (TGA) of the remaining solid indicated that the highest degree of delignification (2.5-fold reduction) and the highest hemicellulose content (44.1%) was obtained with the mixture of Choline Chloride: Urea with water. However, preliminary essays showed that the use of this operational sample for further analysis was unfeasible. Thus, the most suitable eutectic solvent for pretreatment was the one formed by Choline Chloride:Glycerol, which generated a degree of delignification of 1.3 times, showed a change in cellulose content from 27.8% to 11.3 % and increased the hemicellulose content from 11.6% to 40.1%, when comparing the in natura and pre-treated samples. Subcritical hydrolysis was carried out in a reactor in semi-continuous mode. The process variables evaluated were the temperature (230 and 260 °C) and the mass ratio between solvent/feed (R50 and R-100). The total reaction time was 20 min in a fixed pressure of 10 MPa. The highest yield of fermentable sugars (14.37 ± 1.12 g/100 g of biomass) was obtained at 260 °C /R-100 for the defatted rice bran samples pre-treated with the solvent Choline Chloride:Glycerol. The defatted rice bran submitted to pre-treatment showed a yield of sugars 2.20 times higher compared to in natura samples. Nesta dissertação, o farelo de arroz desengordurado foi submetido a pré-tratamentos com solventes eutéticos visando a deslignificação e o enriquecimento no conteúdo de carboidratos. A biomassa foi completamente caracterizada. Quatro misturas de solventes eutéticos foram avaliadas: Cloreto de Colina: Glicerol, Cloreto de Colina: Glicerol com água, Cloreto de Colina: Ureia e Cloreto de Colina: Ureia com água. Foram avaliadas as alterações nos grupos funcionais relativos à celulose e hemiceluloses para os pré-tratamentos na temperatura de 120 °C com uma razão biomassa/solvente eutético de 1:10 em 2, 4 e 6h utilizando espectrofotometria no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR). Para os pré-tratamentos com as 4 misturas de solventes eutéticos o melhor tempo foi o de 4 horas. A análise termogravimétrica (TGA) do sólido restante indicou que o maior grau de deslignificação (redução de 2,5 vezes) e o maior conteúdo de hemiceluloses (44,1%) foi obtido com a mistura entre Cloreto de Colina: Ureia com água. No entanto, ensaios preliminares mostraram que o uso desta amostra para posterior hidrólise subcrítica foi operacionalmente inviável. Assim, o solvente eutético mais adequado para o prétratamento foi o formado por Cloreto de colina:Glicerol, que gerou um grau de deslignificação de 1,3 vezes, apresentou uma mudança no conteúdo de celulose de 27,8% para 11,3% e aumentou o teor de hemiceluloses de 11,6% para 40,1%, quando comparadas as amostras in natura e pré-tratada. A hidrólise subcrítica foi realizada em reator no modo de operação semi-contínuo. As variáveis do processo avaliadas foram a temperatura (230 e 260 °C) e a razão mássica entre solvente/alimentação (R50 e R-100). O tempo total de reação foi de 20 min com uma pressão fixa de 10 MPa. O maior rendimento em açúcares fermentescíveis (14,37 ± 1,12 g/100 g de biomassa) foi obtido a 260 °C /R-100 para as amostras de farelo de arroz desengordurado prétratadas com o solvente cloreto de colina:glicerol. O farelo de arroz desengordurado submetido ao pré-tratamento apresentou um rendimento em açúcares 2,20 vezes maior comparado às amostras in natura.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq The present work focused on adding value to the sawdust of eucalypt wood, which is a lignocellulosic waste. This was accomplished by applying the pyrolysis technique, converting sawdust into biochar. The solid products (biochar) obtained from pyrolysis were investigated regarding their application as briquettes (energy purposes) and as adsorbent material. In the first stage of the work, the biochar was mixed with other binder residues such as crude wax (polymer pyrolysis residues) and eucalypt leaves, in the presence of starch, to produce briquettes. The briquettes were analyzed for their higher heating value (HHV) and mechanical strength. The biochar yield obtained in the pyrolysis was 35%, and its HHV was 33.02 MJ/kg at 400 ºC. The proportions of residues (crude wax and/or eucalypt leaf) evaluated in the composition of biochar briquettes were 10, 20 and 30%. The proportion of corn starch was set at 8%. The briquettes with 30% crude wax showed the best HHV, 23.45 MJ/kg, and the highest mechanical resistance to the shatter index test, 97.81%. In summary, briquettes with high energy efficiency and durability were produced. In the second stage of the work, the biochar was chemically activated with phosphoric acid (40%) and impregnated with calcium and aluminum lamellar double hydroxides (Ca/Al LDH), to improve its adsorption capacity. The novel developed adsorbent material was applied to remove the crystal violet (CV) dye from aqueous solutions through the batch adsorption operation. The adsorbent characterization results suggested that the material was effectively synthesized and supported in the biochar. Furthermore, the adsorption experiments indicated that pH 8 was more suitable for adsorption of the CV dye. In the adsorption kinetics and isotherm, the experimental data fit better to the pseudo-second order kinetic model and to the Freundlich isothermal model, respectively. The newly developed adsorbent showed a high adsorption capacity of the CV dye of 496.55 mg·g−1 at 50°C. Regarding the thermodynamic properties, the use of this adsorbent demonstrated a favorable, spontaneous and endothermic process. In the adsorption and desorption cycles, this new adsorbent material maintained 71% of the initial adsorptive capacity, even after four cycles of reuse. Therefore, the new biochar, chemically activated with phosphoric acid (40%) and impregnated with Ca/Al LDH, produced generated a sustainable adsorbent with high performance for the treatment of effluents contaminated by dyes. O presente trabalho teve como foco, agregar valor à serragem da madeira de eucalipto, a qual é um resíduo lignocelulósico. Isso foi realizado a partir da aplicação da técnica de pirólise, convertendo a serragem em biochar. Os produtos sólidos (biochar) obtidos da pirólise foram investigados com relação à sua aplicação como briquetes (fins energéticos) e como material adsorvente. Na primeira etapa do trabalho, o biochar foi misturado com outros resíduos aglutinantes tais como cera bruta (resíduos da pirólise de polímeros) e folhas de eucalipto, na presença de amido, para a confecção de briquetes. Os briquetes foram analisados quanto ao seu poder calorífico superior (PCS) e resistência mecânica. O rendimento de biochar obtido na pirólise foi de 35%, e o PCS do mesmo foi de 33,02 MJ/kg a 400 ºC. As proporções de resíduos (cera bruta e/ou folha de eucalipto) avaliadas na composição dos briquetes de carvão foram 10, 20 e 30%. A proporção de amido de milho foi fixada em 8%. Os briquetes com 30% de cera bruta apresentaram o melhor PCS, 23,45 MJ/kg, e maior resistência mecânica ao teste de quebra, 97,81%. Em síntese, foram produzidos briquetes de alta eficiência energética e durabilidade. Na segunda etapa do trabalho, o biochar foi quimicamente ativado com ácido fosfórico (40%) e impregnado com hidróxidos duplos lamelares de cálcio e alumínio (Ca/Al HDL), para melhorar sua capacidade de adsorção. O novo material adsorvente desenvolvido foi aplicado para remover o corante cristal violeta (CV) de soluções aquosas através da operação de adsorção em batelada. Os resultados da caracterização do adsorvente sugeriram que o material foi efetivamente sintetizado e suportado no biochar. Além disso, os experimentos de adsorção indicaram que o pH 8 foi mais adequado para adsorção do corante CV. Na cinética e isoterma de adsorção, os dados experimentais se ajustaram melhor ao modelo cinético de pseudo-segunda ordem e ao modelo isotérmico de Freundlich, respectivamente. O novo adsorvente desenvolvido mostrou uma alta capacidade de adsorção do corante CV alcançando a melhor capacidade de adsorção de 496,55 mg·g−1 a 50°C. Com relação as propriedades termodinâmicas, o uso deste adsorvente demonstrou um processo favorável, espontâneo e endotérmico. Nos ciclos de adsorção e dessorção, esse novo material adsorvente manteve 71% da capacidade adsortiva inicial, mesmo após quatro ciclos de reutilização. Com isso, esse novo biochar, quimicamente ativado com ácido fosfórico (40%) e impregnado com Ca/Al HDL, produzido gerou um adsorvente sustentável com alto desempenho para tratamento de efluentes contaminados por corantes.

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Converting lignocellulosic biomass into chemical components of interest and, from them generating new products, have been the focus of many researches. In this scenario, the present research used in natura coconut husk, submitted to the hydrolysis process with subcritical water in order to obtain, from the hydrolyzed liquid fraction, fermentable sugars and, from the solid residue, cellulose and nanocellulose. For the pretreatment by subcritical hydrolysis, the studied variables were temperatures of 200, 230 and 260??C, water/solids mass ratio of 10 and 20, pressure of 15 MPa and total reaction time of 15 minutes. The temperature of 260??C and flow rate of 20 mL/min showed the highest yield of reducing sugars of 4.70 ?? 0.64 g/100g of coconut shell. From the thermogravimetric analysis and the derivative of thermograms (DTG), the contents of cellulose, hemicellulose and lignin present in the in natura sample were determined and they were submitted to pre-treatment, where it was possible to verify that the remaining residues still had cellulose, demonstrating a possibility of reuse. From the remaining residues of the subcritical treatment, cellulose was obtained through the bleaching process and the cellulose nanocrystals (CNC) through acid hydrolysis. It can be concluded, through Fourier transform infrared spectrophotometry (FTIR) and X-ray diffraction (DRX), the efficient isolation of cellulose and nanocellulose, which could be obtained with high crystallinity. Therefore, residues from in natura coconut shell have potential for reuse in a wide range of applications, making it an attractive option, promoting the rational use of natural resources. Novas mudan??as na ind??stria v??m sendo estudadas a fim de acomodar a introdu????o de novos materiais e processos de fabrica????o que atendam ??s novas demandas econ??micas e ambientais. A utiliza????o de materiais lignocelul??sicas torna-se uma op????o atrativa para as ind??strias que buscam um desenvolvimento sustent??vel, uma vez que s??o fontes renov??veis, biodegrad??veis e de baixo custo. Converter biomassas lignocelul??sicas em componentes qu??micos de interesse e, a partir deles gerar novos produtos, v??m sendo foco de muitas pesquisas. Nesse cen??rio, a presente pesquisa utilizou a casca de coco in natura, submetida ao processo de hidr??lise com ??gua subcr??tica com a finalidade de obter, a partir da fra????o l??quida hidrolisada, a????cares fermentesc??veis e, do res??duo s??lido, a celulose e nanocelulose. Para o pr??-tratamento por hidr??lise subcr??tica, as vari??veis estudadas foram temperaturas de 200, 230 e 260??C, raz??o m??ssica ??gua/s??lidos de 10 e 20, press??o de 15 MPa e tempo de rea????o total de 15 minutos. A temperatura de 260??C e vaz??o de 20 mL/min foi a que apresentou maior rendimento de a????cares redutores de 4,70 ?? 0,64 g/100g de casca de coco. A partir da an??lise termogravim??trica e a derivada dos termogramas (DTG), foram determinados os teores de celulose, hemicelulose e lignina presentes na amostra in natura e daquelas que foram submetidas ao pr??-tratamento, onde foi poss??vel verificar que os s??lidos remanescentes ainda possu??ram quantidades relevantes de celulose, demostrando a possibilidade de reutiliza????o. Dos res??duos remanescentes do tratamento subcr??tico, obteve-se a celulose, atrav??s do processo de branqueamento e, os nanocristais de celulose (CNC) por meio da hidr??lise ??cida. Pode-se concluir, atrav??s da espectrofotometria no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e difra????o de raios-X (DRX), o eficiente isolamento da celulose e nanocelulose, que puderam ser obtidas com elevada cristalinidade. Portanto, os res??duos provenientes da casca de coco in natura possuem potencial de reutiliza????o, em uma vasta gama de aplica????es, tornando-se uma op????o atrativa, promovendo o uso racional dos recursos naturais.

In this research, the saccharine sorghum bagasse was submitted to a pre-treatment with an ionic liquid, 1-butyl-3-methylimidazolium [Bmim] Cl in order to evaluate the effect on the undissolved solid after the pre-treatment in relation to the cellulose contents, hemicelluloses and lignin. Two pretreatment facilities were evaluated, 100 and 120 °C. The increase in hemicellulose groups required for pretreatments at temperatures of 100 and 120 °C with a biomass/eutectic solvent ratio of 1:10 in 2 was evaluated, 4 and 6h using Fourier transform infrared spectrophotometry The pretreatment of saccharine bagasse was also evaluated in relation to a lignicellulosic composition by thermogravimetric analysis and the derivative of thermograms (DTG) generated. From the integration of the DTG peaks (in well defined intervals defined by the literature) the contents of cellulose, hemicelluloses and lignin were determined, both in pre-treated and in natura. The pre-treatment condition that generated a biomass rich in hemicelluloses and greater delignification was provided as best, and the biomass from the pre-treatment was used in the subsequent hydrolysis step. Subcritical hydrolysis was performed in a reactor in semi-continuous operation mode. The process variables were studied: temperature (220 and 260 ° C) and solvent/feed mass ratio (80 and 100). The pressure was set at 15 MPa and the total reaction time was 10 min. The highest yield of fermentable sugars (19.18 ± 0.50 g / 100 g biomass) was obtained for saccharine bagasse pretreated with [Bmim] Cl with water under the reaction condition in the 220 ° hydrolysis step C in the solid/solvent ratio of 100. For fresh sorghum bagasse the yield, under the same condition, was 09.36 ± 0.35 g / 100 g biomass. Sugar sorghum bagasse pretreated with ionic liquid presented a yield 2.05 times greater than fresh sorghum bagasse. Nesta pesquisa o bagaço de sorgo sacarino foi submetido a pré-tratamento com líquido iônico, 1-butil-3-metilimidazólio [Bmim]Cl com intuito de avaliar o efeito no sólido não dissolvido após o pré-tratamento com relação aos teores de celulose, hemiceluloses e lignina. Duas temperaturas de pré-tratamento foram avaliadas, 100 e 120 °C. Foi avaliado o aumento nos grupos funcionais relativos a hemiceluloses para os pré-tratamentos a temperaturas de 100 e 120 °C com uma razão biomassa/solvente eutético de 1:10 em 2, 4 e 6h utilizando espectrofotometria no infravermelho com transformada de Fourier O pré-tratamento do bagaço de sorgo sacarino também foi avaliado com relação a composição lignicelulósica por análise termogravimétrica e a derivada dos termogramas (DTG) gerados. A partir da integradação dos picos do DTG (em intervalos de temperaturas bem definidos pela literatura) foram determinados os teores de celulose, hemiceluloses e lignina, tanto nas amostras pré-tratadas como na in natura. A condição de pré-tratamento que gerou uma biomassa rica em hemiceluloses e maior deslignificação foi selecionada como melhor, e a biomassa proveniente do pré-tratamento foi utilizada na etapa posterior de hidrólise. A hidrólise subcrítica foi relizada em reator em modo de operação semicontinuo. Foram estudadas as variáveis do processo: temperarura (220 e 260 °C) e razão mássica solvente/alimentação (80 e 100). A pressão foi fixada a 15 MPa e o tempo de reação total foi de 10 min. O maior rendimento em açúcares fermentescíveis (19.18 ± 0.50 g/100 g biomassa) foi obitdo para as amostras de bagaço de sorgo sacarino pré-tratada com [Bmim]Cl com água sob a condição de reação na etapa de hidrólise de 220 °C na razão sólido/solvente de 100. Para o bagaço de sorgo sacarino in natura o rendimento, na mesma condição, foi de 09.36 ± 0.35 g/100 g biomassa. O bagaço de sorgo sacarino pré-tratado com líquido iônico apresentou um rendimento de 2,05 vezes maior que o bagaço de sorgo in natura.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES This work aimed to investigate the continuous production of fatty acid methyl esters (FAME) from Soybean Oil Deodorization Distillate (SODD) and Methyl Acetate (MA) under supercritical conditions. SODD has been characterized and shown to be an acidic raw material with low water content and with a high content of free fatty acids. The experiments were carried out in a fixed bed reactor with 3 mm glass beads under 20 MPa, in which the influence of temperature (275°C; 300°C; 325°C), MA: SODD mass ratio (0.5:1; 1:1; 2:1) and residence time (7.5; 10; 20; 30; 40 min) in the production of FAME and triacetin (TA) was analyzed. The experimental condition that showed the best results was with a temperature of 300°C and a 1:1 methyl acetate to SODD mass ratio with 10 min of residence time, allowing to reach a FAME and TA yield of 84.6% and 11, 9% respectively. The 10-min residence time proved to be sufficient to achieve the highest FAME and TA yields in most of the conditions evaluated. The phenomenon of thermal decomposition of the esters at high temperature was verified and the mass transfer was evaluated with glass pearl diameters of 2; 3 and 4 mm. The highest thermal decomposition of fatty acid methyl esters (38.51%) was obtained at a temperature of 325°C in 40 minutes at an MA: SODD mass ratio of 0.5:1. The mass transfer with the smaller diameter pearl favored the triacetin yield. Thus, the use of low added value raw materials, such as SODD, proved to be efficient for the production of supercritical biodiesel with methyl acetate, allowing the occurrence of acid transesterification and interesterification Esse trabalho teve o intuito de investigar a produção contínua de ésteres metílicos de ácidos graxos (EMAG) a partir de Destilado da Desodorização do Óleo de Soja (DDOS) e Acetato de Metila (AM) em condições supercríticas. O DDOS foi caracterizado e mostrou-se como uma matéria-prima ácida, baixo teor de água e com elevado teor de ácidos graxos livres. Os experimentos foram conduzidos em reator de leito fixo com pérolas de vidro de 3 mm sob pressão de 20 MPa, pelos quais foi analisado a influência das variáveis temperatura (275°C; 300°C; 325°C), razão mássica de AM:DDOS (0,5:1; 1:1; 2:1) e tempo de residência (7,5; 10; 20; 30; 40 min) na produção de EMAG e triacetina (TA). A condição experimental que apresentou melhores resultados foi com a temperatura de 300°C e razão mássica de acetato de metila para DDOS de 1:1 com 10 min de tempo de residência, permitindo alcançar um rendimento de EMAG e TA de 84,6% e 11,9%, respectivamente. O tempo de residência de 10 min mostrou ser suficiente para atingir rendimentos satisfatórios de EMAG e TA na maioria das condições avaliadas. Verificou-se o fenômeno de decomposição térmica dos ésteres em alta temperatura e a transferência de massa foi avaliada com diâmetros das pérolas de vidro de 2; 3 e 4 mm. A decomposição térmica dos ésteres metílicos de ácidos graxos mais elevada (38,51%) foi obtida na temperatura de 325°C em 40 min na razão mássica de AM:DDOS de 0,5:1. A transferência de massa com a pérola de menor diâmetro, favoreceu o rendimento da triacetina. Com isso, o uso de matérias-primas de baixo valor agregado, como o DDOS, se mostrou eficiente para a produção de biodiesel supercrítico com acetato de metila, possibilitando a ocorrência da transesterificação ácida e da interesterificação.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The objectives of this work were to develop polyacrylonitrile (PAN) nanofibers modified with the commercial Cyanex 272 extractor (bis-2,4,4-trimethylpentyl phosphinic acid) and apply them for the recovery of gallium present in aqueous solution. The nanofibers were produced using the centrifugation technique, employing Forcespinning® equipment. The average nanofiber diameter ranged from 530 to 840 nm. The highest adsorption of gallium was achieved at pH 2.5, with the pseudo-second order kinetic model and the Freundlich equilibrium isotherm model providing the best fits of the experimental data. The thermodynamic parameters showed that the adsorption was spontaneous, favorable, and endothermic. The maximum capacity of the PAN/Cyanex 272 nanofibers for the recovery of gallium was 38.93 mg g-1. In successive reuse cycles, the nanofibers showed a small decrease of the adsorption capacity for the metal after the first cycle, while the efficiency remained constant in the subsequent cycles, indicating good stability of the material. The findings demonstrated that PAN/Cyanex 272 nanofibers have excellent potential for use as adsorbents, providing good capacity for the recovery of gallium and satisfactory stability during reuse in five cycles. O principal objetivo do trabalho foi desenvolver nanofibras de poliacrilonitrila (PAN) modificadas com ácido bis(2,4,4-trimetilpentil) fosfínico, comercialmente conhecido como Cyanex 272 e avaliar a capacidade de adsorção de gálio em solução aquosa utilizando este material. A produção das nanofibras foi realizada por técnica centrífuga, utilizando o equipamento de Forcespinning®. Os resultados mostraram que, os diâmetros médios das nanofibras variaram entre 530 e 840 nm. Nos ensaios experimentais, o melhor pH que favoreceu a adsorção de gálio foi em 2,5. O modelo cinético que melhor representou os dados experimentais foi o modelo de pseudo- segunda ordem. Na representação das isotermas de equilíbrio, o modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o modelo de Freundlich. Os parâmetros termodinâmicos demonstraram que a adsorção foi espontânea, favorável e endotérmica. A capacidade máxima obtida na recuperação do gálio utilizando as nanofibras PAN/CYANEX 272 foi de 38,93 mg g-1. Os ciclos sequenciais de uso e reuso das nanofibras demonstraram que apesar de uma pequena redução na capacidade de adsorção do metal após o primeiro ciclo, a eficiência se manteve constante nos ciclos seguintes, indicando boa estabilidade do material. Com isso, esse estudo demonstrou que as nanofibras PAN/CYANEX 272 apresentam um grande potencial como adsorventes devido a boa capacidade de recuperação de gálio e estabilidade no uso e reuso das nanofibras por cinco ciclos.