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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Belonging to the chemical group of carbohydrates and considered the main component of the plant cell wall, ensuring protection and support for the development of vegetables, cellulose is the most abundant biopolymer on Earth. Cellulose nanofibrils (CNFs), possessing unique properties, has stood out due to its abundance, because it is biodegradable, has good mechanical, optical and thermal properties. Has high surface area specific with hydroxyl functional groups that allows various chemical modifications to improve the physical-chemical properties of existing materials and/or develop new materials. Therefore, the objective of this work is the chemical functionalization of CNFs with the reagents 2-chloroethylamine hydrochloride and the 2-aminoethyl hydrogen sulfate for future application as filter membranes. The functionalized nanofibrils were characterized via Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), potentiometric titration, X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM). The low value of the percentage of nitrogen and the degree of substitution characteristic of this type of reaction were calculated from the potentiometric titration. The results indicate that the chemical modification reaction under inert atmosphere was successful in finding bands in the FTIR spectrum characteristic of chemical modification. Through the XRD technique it was verified that the crystallinity indices decreased and the AFM micrographs found that there was a decrease in the diameter of the nanofibrils after the chemical modification reactions in the CNFs. Pertencente ao grupo químico dos carboidratos e considerada o principal componente da parede celular vegetal, garantindo proteção e suporte para o desenvolvimento dos vegetais, a celulose é o biopolímero mais abundante na Terra. As nanofibrilas de celulose (CNFs), possuindo propriedades únicas tem se destacado devido a sua abundância, por ser biodegradável, possuir boas propriedades mecânicas, ópticas e térmicas. Possui elevada área superficial específica com grupos funcionais hidroxilas que possibilita diversas modificações químicas para aprimorar propriedades físico-químicas de materiais já existentes e/ou desenvolver novos materiais. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é a funcionalização química das CNFs com os reagentes cloridrato de 2-cloroetilamina e o 2-aminoetil hidrogenossulfato para futura aplicação como membranas filtrantes. As CNFs funcionalizadas foram caracterizadas via espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), titulação potenciométrica, difração de raios X (DRX) e microscopia de força atômica (AFM). O baixo valor do percentual de nitrogênio e do grau de substituição característico deste tipo de reação foram calculados a partir da titulação potenciométrica. Os resultados indicam que a reação de modificação química sob atmosfera inerte foi exitosa por encontrar bandas no espectro de FTIR características da modificação química. Através da técnica de DRX verificou que os índices de cristalinidade diminuíram e as micrografias de AFM constatou que houve uma diminuição do diâmetro das nanofibrilas após as reações de modificação química nas CNFs. 88887.496960/2020-00

Orientador: Enílson Antonio Sallum Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba Resumo: A periodontite é uma doença multifatorial que resulta em perda dos tecidos periodontais através de processos inflamatórios e respostas imunológicas do hospedeiro. Sua progressão pode levar à formação de defeitos ósseos, que limitam a resposta dos tecidos ao tratamento periodontal. Para tal, diversas técnicas e biomateriais regenerativos vêm sendo testados para recuperação do aparato periodontal. O objetivo deste estudo foi avaliar a regeneração óssea estimulada através da aplicação de scaffolds compostos por fibroína de seda (FS), nanocelulose bacteriana (nCB) e hidroxiapatita (HAp), em defeitos ósseos criados na calvária de ratos (ø5 mm). Vinte ratos Wistar machos foram aleatoriamente alocados em 2 grupos – 1) Grupo controle (n=10; preenchimento com coágulo sanguíneo) e 2) Grupo teste (n=10; preenchimento com scaffold). Para comparação entre os grupos, foram realizadas medidas histométricas de extensão total do defeito (ETD), área total do defeito (ATD), área não-preenchida (ANP), área de novo osso (ANO), área de tecido conjuntivo (ATC) e área de material remanescente (AMR). As análises estatísticas foram expressas em média ± desvio padrão com intervalo de confiança de 95% e nível de significância de 5% para todos os grupos. A eutanásia foi feita após 60 dias do preenchimento dos defeitos e os resultados demonstraram que o grupo teste apresentou, em média, aproximadamente 48% de preenchimento de ATC, 18% de ANO e 10% de ANP, enquanto o grupo controle 32%, 5% e 60%, respectivamente. Ainda, a AMR foi de aproximadamente 25% da ATD, apontando a lenta taxa de degradação do material. Estes resultados sugerem que a presença do scaffold poderia contribuir para a agregação de células responsáveis pela formação de tecido ósseo e conjuntivo, com maior preenchimento do defeito favorecendo o grupo teste. Dentro dos limites deste estudo, conclui-se que os scaffolds de FS + nCB + HAp tem potencial para favorecer a regeneração óssea, porém há a necessidade de trabalhos adicionais para aperfeiçoamento do biomaterial Abstract: Periodontitis is a multifactorial disease that results in loss of periodontal tissues through inflammatory processes and immune host responses. Its progression can lead to the formation of bone defects, which limit the tissues response to periodontal therapy. Therefore, a variety of regenerative techniques and biomaterials have been tested to recover lost tissues. The aim of this study was to evaluate bone regeneration stimulated through the application of scaffolds produced of silk fibroin (FS), bacterial nanocellulose (nCB) and hydroxyapatite (HAp) in intrabony defects created in rat calvaria (ø5 mm). Twenty Wistar male rats were randomly allocated into 2 groups – 1) Control group (n=10; filled with blood clot) and 2) Test group (n=10; filled with FS + nCB + HAp scaffold). For comparison between groups, histometric measurements of total defect extension (ETD), total defect area (ATD), unfilled area (ANP), new bone area (ANO), connective tissue area (ATC) and area of remaining material (AMR) were performed. Statistical analyzes were expressed as mean ± standard deviation with a confidence interval of 95% and a significance level of 5% for all groups. Euthanasia was performed after 60 days of filling of the defects and the results showed that, the test group presented, on average, approximately 48% ATC filling, 18% ANO and 10% ANP, while the control group presented 32%, 5% and 60% filling, respectively. The AMR was approximately 25% of the total defect area, indicating a slow rate of degradation of the material. These results suggest that the scaffolds may contribute to the aggregation of cells responsible for bone and connective tissue formation, with greater filling of the defect favoring the test group. Within the limits of the study, it is concluded that FS + nCB + HAp scaffolds have potential to favor osseous regeneration, however further studies are necessary to improve the biomaterial Mestrado Periodontia Mestra em Clínica Odontológica CAPES 88887.480715/2020.00

Orientadores: Watson Loh, Juliana da Silva Bernardes Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: Entre as muitas aplicações que a celulose nanofibrilada (NFCs) vem ganhando nos últimos anos, com certeza, a estabilização de emulsões de Pickering é uma das mais promissoras. Devido à sua estrutura química repleta de grupos -OH, inúmeros grupos funcionais podem ser inseridos na superfície da celulose, permitindo a estabilização de vários tipos de emulsões. Desse modo, este trabalho visa explorar a influência de modificações superficiais na NFC oriunda do bagaço de cana-de-açúcar e sua capacidade de estabilizar emulsões de Pickering. No primeiro estudo, realizou-se a cationização na polpa de celulose, utilizando cloreto de glicidiltrimetrimetilamônio (GTMAC) em dois graus de cationização (GTMAC:glucose = 2:1 e 10:1). O desempenho na estabilização de emulsões foi comparado entre as NFCs catiônicas e suas análogas de carga oposta, as NFCs oxidadas. As emulsões com NFCs catiônicas tiveram uma estabilidade macroscópica de mais de 1 ano, enquanto que aquelas estabilizadas por NFCs oxidadas apresentaram separação de fase em menos de 1 dia. O desempenho das NFCs catiônicas na estabilização dessas emulsões foi explicado por dois mecanismos: complexação eletrostática na interface óleo-água e aumento da viscosidade na fase contínua. No segundo estudo, as NFCs catiônicas e oxidadas foram empregadas na estabilização de suspensões de nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2NPs) e essas misturas posteriormente foram utilizadas para estabilizar emulsões. Nesse caso, houve apenas uma pequena diferença de desempenho entre as NFCs, que devido ao grande aumento da viscosidade na fase contínua, puderam fornecer uma estabilidade macroscópica de mais de 2 meses em todos os sistemas estudados. Os estudos realizados nesta tese demonstraram o potencial de aplicação das NFCs tanto na estabilização de emulsões do tipo O/W quanto na estabilização de dispersões de TiO2NPs Abstract: Among all the applications which nanofibrillated cellulose (NFCs) has been gaining in the recent years, certainly, the stabilization of Pickering emulsions is one of the most promising. Due to its chemical structure full of -OH groups, numerous functional groups can be inserted into the cellulose surface, allowing the stabilization of various types of emulsions. Thus, this work aims to explore the influence of surface modifications on NFC from sugarcane bagasse and its ability to stabilize Pickering emulsions. In the first study, the cationization reaction was performed on the cellulose pulp, using glycidyltrimetrimethylammonium chloride (GTMAC) in two degrees of cationization (GTMAC:glucose = 2:1 and 10:1). The performance of emulsion stabilization was compared between cationic NFCs and their oppositely charged analogue, the oxidized NFCs. Emulsions with cationic NFCs had a macroscopic stability of more than 1 year, while those stabilized by oxidized NFCs showed phase separation in less than a day. The performance of cationic NFCs in stabilizing these emulsions was explained by two mechanisms: electrostatic complexation at the oil-water interface and increased viscosity in the continuous phase. In the second study, cationic and oxidized NFCs were used to stabilize titanium dioxide nanoparticles (TiO2NPs) suspensions and these mixtures were used to stabilize emulsions. In this case, there was just a slight difference in the performance between the NFCs, being the large increase in viscosity in the continuous phase the responsible to provide a macroscopic stability of more than 2 months in all the systems studied. The studies carried out in this thesis demonstrated the potential application of NFCs both in the stabilization of O/W emulsions and in the stabilization of dispersions of TiO2NPs Doutorado Físico-Química Doutora em Ciências CAPES 88882329195/2019-01

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Nanocellulose is a bioproduct with high added value obtained through the conversion of lignocellulosic biomass. Due to characteristics such as high aspect ratio, low toxicity, thermal stability and high crystallinity, nanocellulose has several applications. Obtaining nanocellulose through the enzymatic route stands out for being an environmentally friendly method, however studies are necessary to improve the efficiency of this process. In this sense, the use of an enzymatic cocktail with thermostable properties can be an interesting strategy for obtaining nanocellulose. In this work, the objective was to use the packaged bed bioreactor for the production of thermostable enzymatic cocktail and apply the enzymes to obtain nanocellulose. To obtain this cocktail, the thermophilic fungus M. thermophila was cultivated by fermentation in solid state on a small scale using full factorial design varying the bagasse mass, soybean meal fraction and moisture. The selected cultivation conditions were replicated in a multilayer-packaged bed bioreactor. The enzymes were then used to hydrolyze cellulose pulp at temperatures of 50, 60 and 70 °C and convert the substrate into nanocellulose. The enzymatic extracts of the fungus M. thermophila obtained both on a small scale and in bioreactor showed the activities of endoglucanase around 200 U/g-substrate. The hydrolysis of the pulp performed at 60 °C showed better results, converting 60% of the cellulose, with yield of 16.2% of nanocellulose with 96 hours of hydrolysis. The nanomaterials obtained presented crystalline index of 77.4%. By FTIR it was possible to verify that the chemical compositions of the nanomaterials obtained were nanocellulose. On set temperatures were 152 to 194 °C. Atomic force microscopy showed that the obtained nanocrystals had an average length of 157 nm and an aspect ratio ranging from 1.1 to 10.0. Although the yield of nanocellulose is still lower when compared to that of acid hydrolysis, advances in enzymatic hydrolysis can still be obtained, investigating other possible enzymes that degrade lignocellulosic biomass, such as oxidative enzymes. Nanocelulose é um bioproduto com alto valor agregado obtido através da conversão da biomassa lignocelulósica. Devido a características como alta razão de aspecto, baixa toxicidade, estabilidade térmica e alta cristalinidade, a nanocelulose tem diversas aplicações. A obtenção de nanocelulose pela rota enzimática se destaca por ser um método ambientalmente amigável, porém ainda são necessários estudos para melhorar a eficiência desse e torna-la economicamente viável. Nesse sentido, a utilização de um coquetel enzimático com propriedades termoestáveis pode ser uma estratégia interessante para a obtenção de nanocelulose. Neste trabalho, utilizou-se um o biorreator de leito empacotado para a produção de coquetel enzimático termoestável e posterior aplicação na obtenção de nanocelulose. Para se obter esse coquetel, o fungo termofílico M. thermophila foi cultivado por fermentação em estado sólido em pequena escala utilizando como ferramenta o planejamento fatorial completo variando a massa de bagaço, a fração de farelo de soja e umidade. As condições de cultivo selecionadas foram replicadas em um biorreator de leito empacotado em multicamadas. O coquetel enzimático foi utilizado para hidrolisar polpa de celulose nas temperaturas de 50, 60 e 70 °C, e converter o substrato em nanocelulose. Os extratos enzimáticos do fungo M. thermophila obtidos tanto em pequena escala quanto em biorreator apresentaram atividades de endoglucanase em torno de 200 U/g-substrato. A hidrólise da polpa de celulose realizada a 60 °C por 96 horas apresentou melhores resultados, convertendo 60% da celulose, com rendimento de 16,2% de nanocelulose. Os nanomateriais obtidos apresentaram índice de cristalinidade de 77,4%. Pelo método de espectroscopia por FTIR foi possível verificar que as composições químicas dos nanomateriais obtidos eram de nanocelulose. As temperaturas “on set” apresentaram valores entre 152 a 194 °C. A microscopia de força atômica mostrou que foram obtidos nanocristais com comprimento médio de 157 nm e uma razão de aspecto que variou de 1,1 a 10,0. Apesar do rendimento de nanocelulose ainda ser inferior se comparado ao da hidrólise ácida, ainda podem ser obtidos avanços na hidrólise enzimática, investigando-se outras possíveis enzimas que degradam a biomassa lignocelulósica, como as enzimas oxidativas. FAPESP, grants #2019/25261–8, #2016/10636–8, #2018/00996–2, and #2018/10899–4 CNPq, grant #30786/2018–2

Relatório de Estágio do Mestrado Integrado em Ciências Farmacêuticas apresentado à Faculdade de Farmácia O presente documento é composto pelos Relatórios de Estágio em Farmácia Comunitária e em Indústria Farmacêutica e pela Monografia intitulada “Nanocelulose: avanços e perspetivas futuras em tecnologia farmacêutica". O estágio em Farmácia Comunitária decorreu na Farmácia Rocha, em Condeixa-a-Nova, entre janeiro e abril de 2021, surgindo como parte integrante do plano de estudos do Mestrado Integrado em Ciências Farmacêuticas (MICF). O presente relatório encontra-se estruturado sob a forma de uma análise SWOT (Strengths, Weaknesses, Opportunities and Threats), onde são destacados os pontos fortes, os pontos fracos, as oportunidades e as ameaças, aspetos vivenciados durante quase 4 meses de aprendizagem. Este relatório culmina com uma breve análise introspetiva em relação não só à minha evolução enquanto pessoa e profissional como também ao crescimento, à aplicação de conhecimentos e à importância do papel de um farmacêutico na comunidade. Em anexo, encontram-se três casos clínicos que resolvi durante o meu estágio. O estágio em Indústria Farmacêutica realizou-se na Bluepharma Indústria Farmacêutica S.A., no departamento de Compliance, entre maio e julho de 2021. Este estágio, proporcionado pela Faculdade de Farmácia da Universidade de Coimbra, permite que os estudantes possam conhecer outras possíveis saídas profissionais e que adquiram uma maior versatilidade de competências. Este relatório aborda uma contextualização acerca da Bluepharma, do conceito de Compliance e do departamento onde estagiei, encontrando-se estruturado sob a forma de uma análise SWOT (Strengths, Weaknesses, Opportunities and Threats) onde são destacados os pontos fortes, os pontos fracos, as oportunidades e as ameaças, vertentes vivenciadas durante 3 meses de aprendizagem. Concluo, realçando a minha evolução, as competências adquiridas e a aplicação de conhecimentos evidenciados durante este período de estágio. Por fim, segue-se uma breve síntese do conteúdo da minha monografia. A procura de novos excipientes com propriedades versáteis, que sejam sustentáveis, renováveis e baratos é uma necessidade premente da tecnologia farmacêutica. A nanocelulose (NC) surgiu como uma nova solução face aos desafios emergentes do mundo da investigação e do desenvolvimento. Uma vez que é dotada de facetas e características excecionais, torna-se essencial a sua abordagem numa perspetiva biomédica e tecnológica. Nesta revisão, são enumerados os tipos de NC e as suas excelentes características, bem como algumas das suas propriedades a nível de toxicidade para o organismo humano. Para além disso, esta monografia tem como enfoque a exposição e discussão das suas diversas aplicações, em que a NC tem conduzido à obtenção de resultados promissores e surpreendentes no panorama científico. Neste trabalho, de modo a realçar a evolução deste excipiente, foram abordadas as patentes, o mercado e as perspetivas futuras. Na verdade, o objetivo primordial foi elucidar as potencialidades e o crescimento exponencial da NC para fazer face aos novos desafios e revolucionar o mundo tecnológico. This document comprises the Internship Reports in Community Pharmacy and Pharmaceutical Industry and the Monograph entitled "Nanocellulose: advances and future perspectives in pharmaceutical technology". The internship in Community Pharmacy took place at Farmácia Rocha in Condeixa-a-Nova, between January and April 2021, appearing as an integral part of the study plan of the Integrated Master’s in Pharmaceutical Sciences (MICF). This report is structured in the form of a SWOT analysis, which highlights the strengths, weaknesses, opportunities and threats experienced during nearly 4 months of learning. This report culminates with a brief introspective analysis about not only my evolution as a person and professional but also the growth, the application of knowledge and the importance of the role of a pharmacist in the community. On the appendix, there are three clinical cases that I solved during my internship. The internship in Pharmaceutical Industry took place at Bluepharma Indústria Farmacêutica S.A., in the department of Compliance, between May and July 2021. This internship provided by the Faculty of Pharmacy of the University of Coimbra allows students to learn about other possible professional opportunities and to acquire a wider versatility of skills. This report focuses on a contextualization about Bluepharma, the concept of Compliance and the department where I interned, being structured in the form of a SWOT analysis, which highlights the strengths, weaknesses, opportunities and threats experienced during 3 months of learning. I conclude by highlighting my evolution, acquired skills and application of knowledge evidenced during this internship period. Finally, a brief summary of the content of my monograph follows. The search for new excipients with versatile properties that are sustainable, renewable and cheap is a pressing need for pharmaceutical technology. Nanocellulose (NC) arisen as a new solution to the emerging challenges of the world of research and development. Since it has exceptional facets and characteristics, it is essential to look at it from a biomedical and technological perspective. In this review, the types of NC and their outstanding characteristics are listed, as well as some of their properties related to their toxicity to the human body. Furthermore, this monograph focuses on the presentation and discussion of the diverse applications in which NC has led to promising and surprising results in the scientific panorama. In order to shed light on the development of this excipient, patents, the market and future perspectives are addressed. The main objective was to highlight the potential and exponential growth of NC to face new challenges and revolutionize the technological world.

Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2021-11-22T15:02:58Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Oscar_Giordani_Paniz.pdf: 4802788 bytes, checksum: 6aeb45a25cbdfd9d71c4577ca93282eb (MD5) Made available in DSpace on 2021-11-23T18:51:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese_Oscar_Giordani_Paniz.pdf: 4802788 bytes, checksum: 6aeb45a25cbdfd9d71c4577ca93282eb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2021-04-14 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGS Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Recursos não renováveis, como o petróleo, são finitos e tendo em vista que suas reservas estão por se esgotar ao longo do próximo século alternativas baseadas em fontes renováveis, como a biomassa, devem ser exploradas para substituir os petroquímicos. É preciso, no entanto, utilizar fontes alternativas que não venham a competir com áreas destinadas para a produção de alimentos. Nesse contexto, o presente trabalho explorou a viabilidade de biomassas (linho neozelandês e algas marinhas das regiões antárticas e subantártica) serem utilizadas para a obtenção de material celulósico. As diferentes biomassas foram moídas e submetidas a um conjunto de tratamentos químicos e físicos (hidrolise alcalina (NaOH 5% m/v), branqueamento (NaClO2) e sonicação) para a obtenção de material celulósico. Avaliou também a viabilidade de conversão desses materiais celulósicos em nanocelulose por meio de hidrólise ácida e acetato de celulose por meio de reação de esterificação, respectivamente. Os materiais obtidos foram caracterizados quimicamente, de acordo com as normas da Associação Técnica da Indústria de Papel e Polpa, por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier e por espectroscopia por ressonância magnética nuclear de carbono 13, caracterizados fisicamente por potencial zeta, termogravimetria e calorimetria exploratória diferencial, caracterizados morfologicamente por microscopia ótica, eletrônica de varredura, eletrônica de varredura de alta resolução e eletrônica de transmissão, além de caracterizados por difração de raios-X e viabilidade celular de acordo com ISO 10.993-5. Como resultado, esponja de nanofibras de celulose foi produzida a partir da alga Cystosphaera jacquinotti sem autilização de hidrólise ácida, se mostrado também um excelente substrato para proliferação celular. Esponja celulósica foi obtida a partir da alga Anhfeltia plicata. Ademais, o linho neozelandês mostrou-se uma excelente fonte de celulose, com alto rendimento passível para a produção de nanofibras de celulose, por meio de hidrolise ácida, e acetato de celulose após sua esterificação. Nonrenewable resources, such as petroleum, are finite, and as oil reserves are about to be depleted over the next century, alternatives based on renewable sources, like biomass, must be explored to replace petrochemicals. However, it is necessary to use alternative sources that will not compete with cropped areas. Thus, the present work explored the viability of biomasses (New Zealand flax and seaweed from the Antarctic and Sub-Antarctic regions) to obtain cellulosic material. Hence, the mentioned biomasses were ground and subjected to chemical and physical treatments (alkaline hydrolysis (NaOH 5% w/v), bleaching (NaClO2) and sonication) to obtain cellulosic material. The feasibility to converting cellulosic materials into nanocellulose through an acid hydrolysis and cellulose acetate by esterification reaction was also evaluated. The obtained materials were chemically characterized, according to Technical Association of the Pulp and Paper Industry standards (Tappi), by Fourier transform infrared spectroscopy, and by carbon 13 nuclear magnetic resonance spectroscopy; physically characterized by zeta potential, thermogravimetry and differential scanning calorimetry; morphologically characterized by optical microscopy, scanning electronics microscopy, Field Emission Scanning Electron Microscopy and transmission electron microscopy. In addition, the materials were characterized by X-ray diffraction and cell viability according to ISO 10.993-5. As result, cellulose nanofiber like-sponge morphology was produced from the algae Cystosphaera jacquinotti, without acid hydrolysis. The material being an excellent substrate for cell proliferation. Cellulosic material like-sponge morphology was produced from Anhfeltia plicata. In addition, New Zealand flax was an excellent source of cellulose, presenting a high yield and can be used to produce cellulose nanofibers, by acid hydrolysis and cellulose acetate by esterification.

Orientadores: Rosana Goldbeck, Maria Teresa Pedrosa Silva Clereci Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: No contexto da biorrefinaria, pesquisadores vêm buscando biomassas lignocelulósicas para a produção dos mais diversos compostos que possam ser economicamente viáveis e aplicáveis nos mais diversos setores industriais. Nesse panorama, o bambu surge como uma matriz vegetal de grande interesse, tendo em vista o alto teor de celulose e hemicelulose em seu colmo, portanto, nesse estudo objetivou-se a produção de nanocelulose, glicose, bioetanol e xilo-oligossacarídeos, mediante o aproveitamento das frações celulósicas e hemicelulósicas de espécies de bambu por meio da hidrólise enzimática. Foi selecionada a espécie Bambusa vulgaris variedade vittata para o aproveitamento da celulose e a espécie Dendrocalamus latiflorus para o aproveitamento da xilana. O rendimento médio de extração de celulose foi de 41,87% com uma eficiência de extração de 86,76%. A caracterização dessa fração por FTIR e TGA permitiu observar que a mesma é praticamente livre de interferentes , além de ser termoestável até 300 °C. Com relação à produção de nanocelulose, obteve-se um rendimento de nanocelulose médio de 11,25% para a farinha integral do B. vulgaris, enquanto para a celulose extraída, foi atingido rendimentos de 52,6% e, 48 horas de hidrólise enzimática assistida de ultrassom. Para a farinha, a maior eficiência de hidrólise, 21,10% foi verificada no tempo de 72 horas, nas condições de temperatura 60 °C e pH 4,0, obtendo uma concentração de glicose de 4,22 g/L, enquanto para a celulose extraída os resultados foram bem mais promissores, obtendo uma eficiência de hidrólise de 99% na condição de temperatura de 35,9 °C e pH 5,0 no tempo de 72 h de hidrólise, uma vez que proporcionou uma concentração de glicose de 19,8 g/L. Para produção de bioetanol foi observado uma concentração máxima pelo processo SSH de 3,41 g/L enquanto que para o processo SSF foi de 2,95 g/L. O melhor ensaio de extração da xilana, ocorreu com uma carga de biomassa de 40 g/L obtendo um rendimento máximo de 23,58% e uma eficiência de extração de 92,7%. A caracterização por FTIR e TGA demonstrou que a xilana extraída pode ser classificada como arabinoxilana e pode conter vestígios de celulose e lignina aderida, além de uma estabilidade térmica até 200 °C. Com relação a produção de XOS, o melhor ensaio foi observado no tempo de 24 horas de hidrólise enzimática, na condição de temperatura de 50 °C e pH 5,0, ao qual obteve-se XOS totais de 4,95 g/L. Todos esses resultados enalteceram as possibilidades de utilização do colmo de bambu nos mais diversos bioprocessos Abstract: In the context of biorefinery, researchers have been looking for lignocellulosic biomass for the production of the most diverse compounds that can be economically viable and applicable in the most diverse industrial sectors. In this panorama, bamboo appears as a vegetal matrix of great interest, considering the high content of cellulose and hemicellulose in its stem, therefore, in this study, the objective was to produce nanocellulose, glucose, bioethanol, and xylooligosaccharides, through the use of cellulosic and hemicellulosic fractions of bamboo species through enzymatic hydrolysis. The species Bambusa vulgaris variety vittata was selected for the use of cellulose and the species Dendrocalamus latiflorus for the use of xylan. The average cellulose extraction yield was 41.87% with an extraction efficiency of 86.76%. The characterization of this fraction by FTIR and TGA allowed us to observe that it is practically free of interferences, besides being thermostable up to 300 °C. Regarding the production of nanocellulose, an average nanocellulose yield of 11.25% was obtained for the integral flour of B. Vulgaris, while for the extracted cellulose, yields of 52.6% were achieved and, 48 hours of enzymatic hydrolysis assisted by ultrasound. For the flour, the greatest hydrolysis efficiency, 21.10% was verified in 72 hours, under the conditions of temperature 60 °C and pH 4.0, obtaining a glucose concentration of 4.22 g / L, while for the extracted cellulose the results were much more promising, obtaining a hydrolysis efficiency of 99% in the temperature condition of 35.9 °C and pH 5.0 in the 72 h hydrolysis time since it provided a glucose concentration of 19.8 g/L. For bioethanol production, a maximum concentration was observed by the SSH process of 3.41 g/L while for the SSF process it was 2.95 g / L. The best xylan extraction test, occurred with a biomass load of 40 g/L, obtaining a maximum yield of 23.58% and an extraction efficiency of 92.7%. The characterization by FTIR and TGA demonstrated that the extracted xylan can be classified as arabinoxylan and can contain traces of cellulose and adhered lignin, in addition to thermal stability up to 200 °C. Regarding the production of XOS, the best test was observed in 24 hours of enzymatic hydrolysis, at a temperature of 50 °C and pH 5.0, to which a total XOS of 4.95 g/L was obtained. All these results highlighted the possibilities of using bamboo stalk in the most diverse bioprocesses Mestrado Engenharia de Alimentos Mestre em Engenharia de Alimentos CAPES 001 CNPQ 130387/2019-3

Cellulose is the most abundant biomass constituent in the world and is composed of biopolymers of glucose. A prospective study on cellulose with an emphasis on nanocellulose and catalysis is presented from two perspectives: technological indicators based on patent documents and indexed scientific articles. A total of 190615 patent documents related to pulp were found, of which 47.6% is comprised in the period 2012-2016, mostly deposited by China and the United States. In order to add value to cellulose, nano-cellulose has been prominent in the areas of chemistry and materials in recent years. Among the subdomains, the nanocellulose applied to catalysis still presents low technological maturity and it has shown the indicators of this low profile and establishes use perspectives. A celulose é o constituinte da biomassa mais abundante do mundo e é composta por biopolímeros de glicose. Um estudo prospectivo sobre celulose com ênfase em nanocelulose e catálise é apresentado sob duas perspectivas: indicadores tecnológicos baseados em documentos patentários e em artigos científicos indexados. Foram encontrados um total de 190.615 documentos patentários relacionados à celulose, sendo que 47,6% desse valor está compreendido no período de 2012-2016, majoritariamente depositados pela China e Estados Unidos. A fim de agregar valor à celulose, a nanocelulose tem apresentado destaque nas áreas de química e de materiais nos últimos anos. Dentre os subdomínios, a nanocelulose aplicada à catálise ainda apresenta baixa maturidade tecnológica sendo apresentados os indicadores desta baixa prontidão tecnológica e estabelecidas perspectivas para suas futuras aplicações.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq The concern with the environment has been impelling researches about the elaboration of maintainable and biodegradable materials that reduce the impacts to the ecosystem. In the pulp and paper sector, nanotechnology emerges with this responsibility, adding value to the raw material at a nanometric scale and conferring excellent properties to the so-called nanocellulose and its derivatives. The use of unbleached cellulose pulp expands the use of the raw material and avoids the formation of chemical tailings formed in the bleaching stage. This work aimed to the production of gels for the formation of nanocellulosic films, evaluating the influence of residual lignin on the chemical, physical and mechanical properties of these films. Cellulose pulps of Acacia mearnsii were used with different kappa numbers: 0.5 (bleached sample); 11.5 and 16.7. The energy expenditure for the production of nanocellulosic gels was verified during different passes in the defibrillator mill. The gels were formed through mechanical defibrillation and characterized by zeta potential and viscosity, while the films were characterized by chemical, physical and mechanical tests. The samples differed in values with respect to the presence of lignin, where the energy spent for the production of the lower kappa gel was 0.324 kWh and for the highest kappa of 0.180 kWh. Regarding the tensile strength of these samples, the force required for the tear was 126.5 MPa and 74.9 MPa, respectively. The energy expenditure for the production of the gels differed statistically among the samples, making positive the presence of lignin. The increase in the number of passes in the mill influenced the formation of more homogeneous and resistant films. The presence of residual lignin did not confer significant antioxidant properties to the films and made them more susceptible to the trait. A preocupação com o meio ambiente tem impulsionado pesquisas sobre a elaboração de materiais sustentáveis e biodegradáveis que reduzam os impactos ao ecossistema. No setor de celulose e papel, a nanotecnologia surge com esta responsabilidade, agregando valor à matéria-prima em escala nanométrica e conferindo ótimas propriedades à chamada nanocelulose e seus derivados. A utilização de polpa celulósica não-branqueada expande o uso da matéria-prima e evita a formação de rejeitos químicos, formados na etapa de branqueamento. Este trabalho teve por objetivo a produção de géis para formação de filmes nanocelulósicos, avaliando a influência da lignina residual nas propriedades químicas, físicas e mecânicas destes. Foram utilizadas polpas celulósicas de Acacia mearnsii com diferentes números kappa: 0,5 (amostra branqueada); 11,5 e 16,7. O gasto energético para a produção dos géis nanocelulósicos foi verificado durante diferentes passes no moinho desfibrilador. Os géis foram formados através de desfibrilação mecânica e caracterizados através do potencial zeta e da viscosidade, enquanto que os filmes foram caracterizados através de ensaios químicos, físicos e mecânicos. As amostras diferiram em valores com relação à presença de lignina, em que a energia gasta para a produção do gel de menor kappa foi de 0,324 kWh e para o maior kappa de 0,180 kWh. Com relação à resistência à tração destas amostras, a força necessária para o rasgo foi de 126,5 MPa e 74,9 MPa, respectivamente. O gasto energético para a produção dos géis diferiu estatisticamente entre as amostras, tornando positiva a presença de lignina. O aumento do número de passes no moinho influenciou na formação de filmes mais homogêneos e resistentes. A presença da lignina residual não conferiu propriedades antioxidantes significativas aos filmes e os tornou mais susceptíveis ao rasgo.

Made available in DSpace on 2020-02-04T18:18:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESEVERSAOOFICIAL.pdf: 1999363 bytes, checksum: df21684848ed74a69eb65fa7c9d560f7 (MD5) Previous issue date: 2019 Título equivalente em inglês: Bacterial cellulose production using alternatives media for apllication in food industry. Tese (Doutorado em Alimentos e Nutrição) - Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019. Orientador: Otniel Freitas Silva (UNIRIO). Coorientadora Leda Maria Fortes Gottschalk (CTAA).

The present study aims at preparing three-dimensional porous structures, chitosan based scaffolds, that allow the regeneration of the bone tissue simultaneously with the degradation of this material. The scaffolds were produced with nanocellulose and nanocellulose/tannin emulsions, acting as reinforcing fillers. A method based on freezing and lyophilization was used to obtain the scaffold. To optimize the process, several concentrations of chitosan (1.5, 2, 3, 4, 5, 6 and 8%) were tested and two dissolution times: 24h and 48h. The influence of freezing methods, such as liquid nitrogen (N2(liq)), ultrafreezer and freezer on the structure and morphology of the materials were analyzed. Neutralization treatments (ethanol and sodium hydroxide) were also studied. The characterization of the natural chitosan was carried out through analyzes such as degree of deacetylation (DD), crystallinity index (CI), molar mass (MM) and thermal properties. The scaffolds were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermal Analysis (DSC and TGA) and mechanical tests. The materials that presented a more regular structure, considering its porosity, pore size, interconnectivity and other characteristics were those with 4 and 6%(m/v) of chitosan concentration. The dissolution time of chitosan in acetic acid did not show influence on the structure, so it a 24h time period was elected because it is the shortest time for the dissolution of this material. The freezer proved to be the most efficient freezing process, indicating that the technique used generates changes in morphology and porosity. The tested neutralization method that better played its role was ethanol, as it maintained the structure more effectively. Due to the its solubility in water, crosslinking the obtained scaffold with glutaraldehyde agent was required. O presente estudo teve como objetivo a preparação de estruturas porosas tridimensionais, conhecidas como scaffolds, que possibilitam a regeneração do tecido ósseo em simultâneo com a degradação desse material. Produziram-se scaffolds a base de quitosana tendo como aditivos emulsões de nanocelulose e nanocelulose/tanino, atuando como carga de reforço. O método de obtenção dessa estrutura foi por congelamento e liofilização. Para otimizar o processo, testaram-se diversas concentrações de quitosana (1,5, 2, 3, 4, 5, 6 e 8%), dois tempos de dissolução: 24h e 48h. Também avaliou-se a influência dos métodos de congelamento, como o nitrogênio líquido (N2(liq)), ultrafreezer, e freezer, e os tratamentos de neutralização, etanol e hidróxido de sódio (NaOH) na estrutura e morfologia dos scaffolds. Realizou-se a caracterização da quitosana natural, através de análises como o grau de desacetilação (GD), índice de cristalinidade (IC), massa molar (MM) e propriedades térmicas. Caracterizaram-se os scaffolds por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), análises térmicas (DSC e TGA) e ensaios mecânicos. Os materiais que apresentaram estruturas mais regulares quanto a porosidade, tamanho de poro, interconectividade e demais características foram os de concentração 4 e 6%(m/v) de quitosana. Os tempos escolhidos para a dissolução da quitosana em ácido acético não mostrou influenciar na estrutura, sendo assim, escolheu-se 24h, pois é o menor tempo para a dissolução desse material. O processo mais eficiente de congelamento foi utilizando o freezer, indicando assim que a técnica de congelamento utilizada gera alterações na morfologia e porosidade. Entre os métodos de neutralização testados o que melhor desempenhou seu papel foi o etanol, pois manteve de maneira mais eficaz a estrutura. Fez-se necessária a reticulação do material obtido, utilizando o glutaraldeído como agente reticulante.

Submitted by Eunice Novais (enovais@uepg.br) on 2018-06-15T18:10:58Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Kerolin Ap Alves Gomes.pdf: 2922365 bytes, checksum: ccbcc929da0afe5876dd9273d11519e6 (MD5) Made available in DSpace on 2018-06-15T18:10:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Kerolin Ap Alves Gomes.pdf: 2922365 bytes, checksum: ccbcc929da0afe5876dd9273d11519e6 (MD5) Previous issue date: 2018-01-31 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A utilização de materiais ambientalmente corretos, de fonte renovável, assim como a celulose, tem se apresentado como assunto de interesse para muitos pesquisadores. Neste trabalho os nanocristais de celulose (NCC) foram extraídos a partir da celulose microcristalina comercial (CMC) com posterior ajuste de pH e modificação superficial com o surfactante catiônico brometo de cetil trimetil amônio (CTAB), objetivando-se realizar a secagem dos NCC e posterior redispersão em água. Para tanto, foram estudadas as influências dos procedimentos de diálise, da faixa de pH, da modificação superficial e também da técnica de secagem sobre a estabilidade coloidal e também sobre a distribuição de tamanhos de partículas. Três técnicas de secagem foram estudadas: (1) secagem em estufa, (2) secagem por liofilização e (3) secagem por spray drying. Na secagem em estufa houve a formação de aglomerados indissolúveis impedindo a redispersão dos NCC, nesta técnica foi avaliado principalmente o efeito do ajuste de pH, observando-se que para condições ácidas de pH ocorre a degradação dos NCC. Na secagem por liofilização foi possível redispersar os NCC em água, porém não foi obtido um material seco estável, pois ocorreu a dessorção da água. Observou-se também que para adições maiores do contra-íon +, obtiveram-se melhores resultados de redispersão quanto à distribuição de tamanho de partículas. Na técnica de secagem por spray drying foi testada a influência do surfactante sobre a redispersão. A adsorção do surfactante catiônico à superfície dos NCC foi confirmada pela técnica de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Ficou demonstrado que com a adição de 1% de surfactante às suspensões de NCC é possível redispersá-las obtendo características muito próximas as das suspensões antes do processo de secagem, no entanto, observou-se perda da estabilidade coloidal para algumas amostras após a redispersão. As técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (ATG) e análise reológica foram usadas para caracterizar o material obtido na secagem por spray drying, que foi determinada como a melhor técnica de secagem. A morfologia das partículas apresentou-se no formato esférico, com a formação de aglomerados. Foram obtidos elevados índices de cristalinidade para as amostras com adsorção do surfactante CTAB, porém com reduzida estabilidade térmica. A avaliação da viscosidade cinemática indicou um comportamento pseudoplástico para as suspensões do NCC e um aumento na viscosidade das amostras após a secagem e redispersão indicou a formação de aglomerados The use of environmentally friendly materials from renewable sources, as well as cellulose, has been presented as a subject of interest to many researchers. In this work the cellulose nanocrystals (CNC) were extracted from commercial microcrystalline cellulose (CMC) with subsequent pH adjustment and surface modification with the cationic surfactant cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB), aiming to dry the CNC and rehydrate them in water. The influence of dialysis procedure, pH range, surface modification and drying technique on colloidal stability and particle size distribution were studied. Three drying techniques were studied: (1) oven drying, (2) drying by lyophilization and (3) spray drying. The oven drying process showed the formation of indissoluble agglomerates preventing the redispersion of CNC, in this technique the effect of the pH adjustment was evaluated, and it was observed that for acidic pH conditions the degradation of CNC occurs. On drying by lyophilization it was possible to redisperse the CNC in water, but it was not possible to obtain a stable dry material, as water desorption occurred. It was also observed that for larger additions of the counterion +, better particle size distribution results were obtained for the redispersed suspensions. The influence of the surfactant on redispersion was tested in the spray drying drying technique. The adsorption of the cationic surfactant to the surface of the CNC was confirmed by the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) technique. It has been shown that with the addition of 1% surfactant to the CNC suspensions it is possible to redisperse them obtaining characteristics very close to those of the suspensions prior to the drying process, however, loss of colloidal stability has been observed for some samples after redispersion. Scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA) and rheological analysis were used to characterize the material obtained by spray drying, which was determined as the most suitable drying technique. The particles were presented with a spherical morphology and with the formation of agglomerates. High crystallinity indexes were obtained for samples with adsorption of CTAB surfactant, but with low thermal stability. The kinematic viscosity assessment indicated a pseudoplastic behavior for the CNC suspensions and an increase in the viscosity of the samples after drying and redispersion indicated the formation of agglomerates.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2019-04-23T16:45:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) CAROLINA TIEKO M KISHIMOTO.pdf: 5579327 bytes, checksum: a056fcdb0bf82db7f6b382bb677276c6 (MD5) Made available in DSpace on 2019-04-23T16:45:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) CAROLINA TIEKO M KISHIMOTO.pdf: 5579327 bytes, checksum: a056fcdb0bf82db7f6b382bb677276c6 (MD5) Previous issue date: 2018-01-24 A busca por novos materiais tem se caracterizado pelo desenvolvimento de processos mais sustentáveis, como a utilização de matérias-primas renováveis e a produção de compósitos não agressivos ao meio ambiente, sem que haja a perda de qualidade ou do desempenho. A obtenção de nanocelulose a partir de fibras vegetais e resíduos é um exemplo dessa nova visão que tem sido intensamente investigada devido as suas propriedades de elevada cristalinidade e área superficial específica. Porém para a obtenção destes nanocristais de celulose, é necessário que ocorra a digestão das regiões amorfas presentes no material lignocelulósico, através da clivagem hidrolítica das ligações de glicose, permanecendo assim apenas as regiões de alta cristalinidade. O processo mais comum é a hidrólise ácida que consiste na utilização de solventes como o ácido sulfúrico e ácido clorídrico, porém a força da hidrólise pode conduzir a uma despolimerização incontrolada da celulose resultando em produtos indesejáveis. Os sais inorgânicos FeSO4, Fe2(SO4)3, FeCl3, foram utilizados como um catalisador para o processo de hidrólise, uma vez reagem com a água e liberam os hidrônios H3O+ , aumentando a acidez da solução. Desta forma, a influência dos parâmetros concentração de sal e tempo de reação foram avaliados e determinadas as condições otimizadas para obter nanocelulose com máximo rendimento e alta cristalinidade. Assim as nanocelulose foram obtidas através da hidrólise com sais inorgânicos e apresentaram em sua maioria aumento de cristalinidade (91,73%) e de rendimento (76,2%). Sendo assim é uma solução alternativa, pois os sais inorgânicos apresenta menor acidez e portanto são menos corrosivos e menos severos, além de apresentarem menor impacto ambiental. The search for new materials has been characterized by the development of more sustainable processes, such as the use of renewable raw materials and the production of non-aggressive composites to the environment, without loss of quality or performance. Obtaining nanocellulose from vegetable fibers and residues is an example of this new view that has been intensively investigated because of its high crystallinity and specific surface area properties. However, in order to obtain these cellulose nanocrystals, the amorphous regions present in the lignocellulosic material must be digested by the hydrolytic cleavage of the glucose bonds, thus leaving only the regions of high crystallinity. The most common process is acid hydrolysis consisting of the use of solvents such as sulfuric acid and hydrochloric acid, but the strength of the hydrolysis can lead to uncontrolled depolymerization of the cellulose resulting in undesirable products. The inorganic salts FeSO4, Fe2 (SO4)3, FeCl3, were used as a catalyst for the hydrolysis process, once they react with water and release the H3O hydronium, increasing the acidity of the solution. In this way, the influence of the parameters salt concentration and reaction time were evaluated and the conditions optimized to obtain nanocellulose with maximum yield or with high crystallinity were determined.Thus the nanocellulose was obtained by hydrolysis with inorganic salts and presented in the majority of crystallinity increase (91.73%) and yield (76.2%). Therefore, it is an alternative solution, since the use of inorganic salts presents less acidity and therefore are less corrosive and less severe, besides having less environmental impact.

Orientadora: Profª Dra. Márcia Aparecida da Silva Spinacé Coorientador: Prof. Dr. Ronaldo Gonçalves dos Santos Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, Santo André, 2018. As partículas sólidas de origem vegetal podem adsorver na interface óleo/água, permitindo a formação de emulsões Pickering. As nanopartículas de celulose são possíveis substitutas aos surfactantes de origem fóssil para estabilização de emulsões Pickering. Neste trabalho a nanocelulose (NC), oriunda de fibras de eucalipto por homogeneização sob alta pressão, e a nanocelulose submetida ao ultrassom de alta intensidade (denominada NCS) foram usadas como emulsificantes das emulsões óleo em água (O/A) contendo 10 % em massa de óleo de soja como fase dispersa. O ultrassom de alta intensidade (HIUS) foi também usado como fonte de energia no processo de emulsificação. O óleo de soja foi escolhido por apresentar energia de ativação de fluxo próxima a de outros óleos minerais. O teste de diluição e dados de tamanho e distribuição de tamanho de gotas comprovaram a eficiência do HIUS na produção das emulsões. Ambas as amostras de nanocelulose NC e NCS foram capazes de produzir emulsões com elevada estabilidade, mesmo presentes em baixas concentrações (0,25 - 1,00 % mássico), na ausência de surfactantes convencionais. As emulsões Pickering estabilizadas com NC e NCS mostraram comportamento reológico acentuadamente pseudoplástico, com índice de comportamento variando de 0,1 a 0,57. Além disso, todas as emulsões apresentaram valores de potencial Zeta no intervalo de -40 a -70 mV, que caracterizam emulsões estáveis à coalescência, indicando a repulsão entre as gotas. As emulsões estabilizadas com NCS apresentaram maior estabilidade que as emulsões estabilizadas com NC, o que está relacionado à sua atividade superficial, verificada pelas medidas de tensão superficial e pelo caráter hidrofílico revelado por medidas de ângulo de contato. Os resultados apontam para a possibilidade de uso de nanocelulose como emulsificante de origem vegetal e obtido como subproduto industrial, em substituição de surfactantes convencionais, de origem fóssil e com alta toxidade. The vegetal-derived solid particles can adsorb at the oil / water interface, allowing the formation of Pickering emulsions. Cellulose nanoparticles are feasible substitutes for fossil origin surfactants for Pickering emulsion stabilization. In this study, the nanocellulose (NC) obtained from eucalyptus fibers by high pressure homogenization and nanocellulose submitted to high intensity ultrasound (called NCS) were used as emulsifiers of oil-in-water (O / W) emulsions containing 10% mass of soybean oil as the dispersed phase. High intensity ultrasound (HIUS) was also used as an energy source in the emulsification process. Soybean oil was chosen because its flow activation energy is similar to that of other mineral oils. The dilution test and size data and droplet size distribution demonstrated the efficiency of HIUS in the production of the emulsions. Both NC and NCS nanocellulose samples were able to produce emulsions with high stability, even at low concentrations (0.25 - 1.00 mass%), in the absence of conventional surfactants. The Pickering emulsions stabilized with NC and NCS showed a strongly pseudoplastic rheological behavior, with behavior index ranging from 0.1 to 0.57. In addition, all the emulsions presented values of Zeta potential in the range of -40 to -70 mV, which characterize emulsions that are stable to the coalescence phenomenon, indicating repulsion between droplets. Emulsions stabilized with NCS showed higher stability than emulsions stabilized with NC. Stability is closely related to the surface activity, assessed by surface tension measurements and the hydrophilic character revealed by contact angle measurements. The results point out to the possibility of using nanocellulose as a natural emulsifier and obtained as an industrial byproduct, replacing conventional surfactants of fossil origin and with high toxicity.

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia This work aims to synthesize and characterize silica xerogels and aerogels reinforced with nanocelluloses, in order to obtain improved mechanical properties for application in the aerospace area. The key properties for these applications are reduced contact angle, thermal conductivity and the achievement of monolith materials. The inorganic phase is derived of methyltrimethoxysilane (MTMS) and tetramethylorthosilicate (TMOS) while the organic phase is composed by cellulose nanofibers (NFC). The synthesis of the hybrid materials is done using sol-gel technology in a single step. Several solvents were tested as well as the effect of one chemical additive, the surfactant SDS. In the end, the materials obtained were submitted to physical, chemical, mechanical and thermal characterization. With these characterizations it is intended to evaluate the improvement resulting from the incorporation of NFC at the level of flexibility and compressive strength. It is concluded that the hybridization of the silica aerogel with NFC generates monolithic materials whose mechanical properties are better than those of the corresponding silica aerogel without fibers. The hybrid was more flexible (E = 79.7 kPa) and has higher compressive strength (σmax = 208 kPa). The addition of SDS to the hybrid aerogel allowed to obtain a significant increase in flexibility (E = 53.2 kPa), however, the material is too weak under compressive forces (σmax = 21.1 kPa). Through SEM, it was possible to observe secondary silica particles of different sizes and shapes, which is a result of the addition of NFC that interfere with the gelation step. It should be noted that the SDS surfactant possibly led to a narrower distribution of particle sizes and a more closed network. The innovation of the present work consists in the incorporation of NFC in the form of aqueous gel. Thus, the results obtained are the result of an exploratory investigation of a new experimental procedure. These results add value to the state of the art in this area, exposing a new route of synthesis of silica and NFC hybrid materials. Esta dissertação teve como principal objetivo sintetizar e caraterizar xerogéis e aerogéis de sílica reforçados com nanoceluloses, de modo a obter propriedades mecânicas melhoradas para aplicação na área aeroespacial. As propriedades chave para esta aplicação são as reduzidas massas volúmicas e condutividade térmica e a obtenção de monólitos. A fase inorgânica é derivada de metiltrimetoxisilano (MTMS) e tetrametilortosilicato (TMOS) enquanto que a fase orgânicacomposta por nanofibras de celuloses (NFC). A incorporação de NFC em materiais à base de sílica na literatura consultada é feita através da prévia secagem por freeze-drying das NFC. A inovação do presente trabalho consiste na incorporação de NFC sob a forma de gel aquoso. Assim, os resultados obtidos são fruto de uma investigação exploratória de um novo procedimento experimental. Estes resultados acrescentam valor ao estado da arte nesta área, expondo uma nova via de síntese de xerogéis e aerogéis híbridos de sílica e NFC. A síntese dos materiais híbridos foi feita recorrendo à tecnologia sol-gel num só passo. Foram testados vários solventes, assim como analisado o efeito de um aditivo químico, o surfactante dodecil sulfato de sódio (SDS). Após a obtenção dos materiais prosseguiu-se para a caraterização física, química, mecânica e térmica dos híbridos, de modo a avaliar a melhoria resultante da incorporação de NFC ao nível da flexibilidade e da resistência mecânica à compressão. A análise de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) revela a formação de uma matriz de sílica derivada sem indicar a existência de surfactante na estrutura do aerogel. Conclui-se que a hibridização do aerogel de sílica com NFC gera materiais monólitos cujas propriedades mecânicas são melhores que as do correspondente aerogel de sílica sem fibras. O híbrido revelou ser mais flexível (E = 79,7 kPa) e mais resistente a forças compressivas (σmax =208 kPa). A adição do surfactante SDS ao aerogel híbrido permitiu aumentar significativamente a flexibilidade (E = 53,2 kPa), no entanto reduziu a resistência a forças compressivas (σmax =21,1 kPa). Através de SEM foi possível observar as estruturas dos materiais sintetizados. A geometria do esqueleto de sílica é similar entre as amostras observadas, no entanto a adição de NFC permite observar partículas secundárias de sílica de formas e dimensões diferentes. A adição do surfactante SDS ao meio reacional permitiu uma homogeneização mais eficaz e possivelmente conduziu a uma distribuição de tamanhos de partícula mais apertada e a uma rede mais fechada. No entanto, as suas dimensões não foram medidas.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) The ever-growing environmental concern arising from the unrestricted exploitation of fossil raw materials for the massive production of non-biodegradable materials, guided by the rapid increase in the world population as well as in the demand for foodstuffs, encourages research on alternative materials from renewable sources. Herein, edible biocomposites based on peach puree or carrot processing waste (CPW) were produced. Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) and cellulose fibers were added to play ligand and mechanical reinforcement roles, respectively. Previously, the film-forming components were comprehensively studied separately. The effects of HPMC chemical structure were investigated in order to choose a grade – Methocel® E4M – that leads to suitable physical-mechanical performance. Cellulose fibers were miniaturized by high-pressure microfluidization and its dispersion within the HPMC matrix was optimized through a central composite design (CCD). Seven microfluidization cicles were found to be ideal for the mechanical reinforcement of the matrix. Once the behaviors of miniaturized cellulose fibers, peach puree, and CPW in the HPMC matrix were elucidated, ternary mixture designs were carried out to set up correlations among biocomposites’ formulations and their mechanical properties. Optimized formulations were used to produce (i) biodegradable biocomposites featuring suitable physical-mechanical properties for packaging applications – using CPW, HPMC, and cellulose fibers – and (ii) edible bioplastics having unique sensory and nutritional characteristics by means of combining peach puree and HPMC. Finally, the production protocols of both materials were successfully scaled-up towards a pilot scale through a continuous casting approach, being the influence of the processing protocols on materials’ properties investigated. A crescente preocupação ambiental desencadeada pela exploração exacerbada de matérias-primas fósseis para a produção de grandes volumes de materiais não biodegradáveis, impulsionada pelo crescimento acelerado da população mundial e da demanda por alimentos, motiva a pesquisa em materiais alternativos oriundos de fontes renováveis. Neste trabalho, biocompósitos comestíveis baseados em polpa de pêssego ou resíduo do processamento mínimo de cenoura (RPMC) foram produzidos. Para tal, hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) e fibras de celulose foram adicionados como agentes ligante e de reforço, respectivamente. Antes, porém, os componentes filmogênicos foram extensivamente estudados de forma isolada. Investigaram-se os efeitos da estrutura química da HPMC de modo a selecionar um grade adequado – Methocel® E4M – do ponto de vista de desempenho físico-mecânico. As fibras de celulose foram cominuídas por microfluidização a alta pressão – 138 MPa –, sendo sua dispersão na matriz de HPMC otimizada através de delineamento composto central rotacional (DCCR). Concluiu-se que sete é o número de ciclos de microfluidização ideal para o reforçamento mecânico da matriz. Após compreender os efeitos isolados das fibras de celulose cominuídas, da polpa de pêssego e do RPMC na matriz de HPMC, experimentos de mistura ternários foram conduzidos para estabelecer correlações entre as formulações de biocompósitos e suas propriedades mecânicas. Formulações otimizadas foram selecionadas para produzir (i) biocompósitos biodegradáveis com desempenhos físico-mecânicos adequados à aplicações em embalagens, utilizando RPMC, HPMC e fibras de celulose, e (ii) bioplásticos comestíveis com propriedades nutricionais e sensoriais únicas através da combinação de polpa de pêssego e HPMC. Por fim, a produção de ambos os materiais foi escalonada com sucesso para a escala piloto por meio de uma abordagem contínua de casting, sendo a influência do processamento nas propriedades dos materiais finais estudada. FAPESP: 14/23098-9 FAPESP: 13/14366-7

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) The application of cellulose nanofibrils to the production of composites has been studied and presents promising results, mainly due to the abundance of the material, which is of a renewable source, and to its low cost. However, the presence of the hydroxyl groups in their chain and their storage in aqueous solutions limits their application as reinforcement in nonpolar matrix composites. In this context, this work aimed to modify the wettability and adhesion properties of films of cellulose nanofibrils to apolar matrices, through plasma treatment. For this, nanocellulose films with thickness of 38 ? 8 ?m were produced by the casting method, from a suspension of nanofibrils in water. The atomic force microscopy characterization (AFM) of the suspended nanofibrils indicated that most of them have an average diameter of less than 75 nm. Each film obtained, after drying the suspension, was then cut into 13 samples with 2 x 1 cm, 12 of which were exposed to plasma and one stored as untreated. Three films were treated with oxygen plasma, with excitation power of 150 W, for 30 minutes and pressure of 0.1, 0.3 and 0.5 Torr. Another three films were treated with sulfur hexafluoride plasma at pressures of 0.1, 0.2 and 0.3 Torr, with a power of 150 W for 15 minutes. It was observed that weight loss was greater than 40% for the films treated with the most extreme conditions oxygen and sulfur hexafluoride. The results also showed that the treatments with sulfur hexafluoride promoted the reduction of the receptivity of the samples to the liquids, with contact angles of approximately 60º for water and 50º for diiodomethane. The profilometry technique revealed that the roughness of the films varied after the treatment with oxygen and sulfur hexafluoride, but the high error bars impede a definitive conclusion on the tendency of these variations. The X-ray diffraction analysis (XRD) indicated no significant change in the crystallinity of the samples with the treatments. In the Fourier Transform Infrared absorption spectra (FTIR), a C-F bonding related peak appeared for the 0.3 Torr sulfur hexafluoride treated sample, indicating the presence of fluorine in that sample. The scanning electron microscopy (SEM) allowed the visualization of the changes in the topography of the films, due to the etching processes resulting from the action of the plasma and the films ruptures caused by the high removal of surface material. In order to test the incorporation of treated films into composites using polyolefins as the matrix, polyethylene pellets were solubilized in xylene for the production of composite films. The treated and untreated nanocellulose films were placed in Petri dish jointly to the polyethylene films still dissolved and left at room temperature. After drying, adhesion between the films was tested through the adhesive tape test, resulting in class-zero adherence, according to the technical standard. It is believed that the lack of adhesion is a result of the composite production method that should be optimized for future work, in order to provide a better investigation of the effects of plasma on the surface properties of the film of cellulose nanofibrils. A aplicação de nanofibrilas de celulose à produção de compósitos vem sendo estudada e apresenta resultados promissores, principalmente devido à abundância do material, que é de fonte renovável, e ao seu baixo custo. Contudo, a presença dos grupos hidroxila em sua cadeia e o seu armazenamento em soluções aquosas impede sua aplicação como reforço em compósitos de matrizes apolares. Nesse contexto, esse trabalho buscou modificar as propriedades de molhabilidade e aderência de filmes de nanofibrilas de celulose a matrizes apolares, através de tratamento a plasma. Para isso, filmes de nanocelulose com espessura de 38 ? 8 ?m foram produzidos pelo método de casting, a partir de uma suspensão de nanofibrilas em água. A caracterização por microscopia de força atômica (AFM) das nanofibrilas em suspensão indicou que a maior parte destas apresenta diâmetro médio inferior a 75 nm. Cada filme obtido, após a secagem da suspensão, foi então cortado em 13 amostras de 2 x 1 cm, sendo 12 destas expostas ao plasma e uma armazenada como não tratada. Três filmes foram tratados com plasma de oxigênio, com potência de excitação de 150 W, por 30 minutos e pressão de 0,1, 0,3 e 0,5 Torr. Outros três filmes foram tratados com plasma de hexafluoreto de enxofre, nas pressões 0,1, 0,2 e 0,3 Torr, com potência de 150 W por 15 minutos. Observou-se que houve perda de massa superior a 40% para os filmes tratados com as condições mais extremas de oxigênio e hexafluoreto de enxofre. Os resultados demonstraram também que os tratamentos com hexafluoreto de enxofre promoveram a diminuição da receptividade a líquidos das amostras, com ângulos de contato de aproximadamente 60º para água e 50º para o diiodometano. A técnica de perfilometria revelou que a rugosidade dos filmes variou após o tratamento com oxigênio e hexafluoreto de enxofre, porém as elevadas barras de erro impediram uma conclusão definitiva sobre a tendência dessas variações. As análises de difração de raios X (DRX) indicaram não haver alteração significativa na cristalinidade das amostras com os tratamentos. Nos espectros de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), foi observado o surgimento de um pico relacionado à ligação C-F para a amostra tratada com 0,3 Torr de hexafluoreto de enxofre, que indica a presença de flúor nessa amostra. As análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV) permitiram visualizar as alterações na topografia dos filmes, devido aos processos de ecthing decorrentes da ação do plasma e os rompimentos ocasionados pela elevada remoção de material da superfície. A fim de testar a incorporação dos filmes tratados em compósitos que utilizam poliolefinas como matriz, pellets de polietileno foram solubilizados em xileno para produção de filmes compósitos. Os filmes de nanocelulose tratados e não tratados foram dispostos em placa de Petri junto aos filmes de polietileno ainda dissolvidos e deixados em temperatura ambiente. Depois de secos, a adesão entre os filmes foi testada através do teste de fita-cola, resultado em adesão classe zero, conforme a norma técnica. Acredita-se que a falta de adesão é resultado do método de produção do compósito que deve ser otimizado para trabalhos futuros, com o objetivo de proporcionar uma melhor investigação dos efeitos do plasma sobre as propriedades da superfície do filme de nanofibrilas de celulose.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) The industrial waste usage for technological application has been gaining ground in different segments and applications. One of the prominent sectors is Material technology, where these residues can be used to obtain the raw material for obtaining polyols, which, later on, will be used in the process for obtaining polymeric materials or as fillers and reinforcement in thermoplastic polymeric materials. The cellulose, which is a natural polymer and the material generated in greater amounts in nature, is been used as a source of study and has several applications in materials, such as reinforcement, load or chemical surface modifications. The nanocellulose, which is obtained from different chemical, mechanical and biological processes, may be in the form of cellulose nanofibrils (NFCs), which are present in crystalline and amorphous regions along it, and cellulose nanocrystals (NCCs) where it reveals only the crystal region. The material in this work is malt bagasse, which is currently the waste generated in the beer industry by bulk and shows no alternative reuse and application in Material technology. It was determined the chemical composition of the fibers and applied chemical bleaching process to remove components such as lignin and hemicellulose in preparation of the fibers for obtaining nanocellulose through acid hydrolysis. Hydrolysis was performed using H2SO4 at two concentrations, 44% (w / w) and 64% (m / m), with the temperature at 40 ° C and 50 ° C for the samples subjected to the acid solution 44%, besides that, it was used 40 ° C, 50 ° C and 60 ° C for samples with 64% solution. For the samples 44/40 and 44/50 it were obtained NFCS and for the 64% the result obtained was NCCs. Natural and bleached fibers, along with nanocellulose, obtained through different concentrations of H2SO4 and temperature variations were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Atomic Force Microscopy (AFM), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), X-Ray Diffraction (X-RD) and Thermogravimetric Analysis (TGA). A utilização de resíduos industriais para aplicação tecnológica vem ganhando espaço em diferentes segmentos e aplicações. Um dos setores de destaque é o de Ciência e Tecnologia em Materiais, onde, esses resíduos podem ser utilizados para a obtenção de matéria prima para obtenção de polióis que, posteriormente, serão utilizados no processo de obtenção de materiais poliméricos. Outra alternativa é a utilização destes resíduos como agentes de carga e reforço nos compósitos poliméricos termoplásticos. A celulose, que é um polímero natural e o material gerado em maior quantidade na natureza, tem sido utilizada como fonte de estudo e diferentes aplicações na área de materiais, seja como reforço, carga ou para modificações químicas de superfície. A nanocelulose, que é obtida a partir de diferentes processos químicos, mecânicos e biológicos, pode se apresentar na forma de nanofibrilas de celulose (NFCs), onde estão presentes regiões cristalinas e amorfas ao longo destas, e também, nanocristais de celulose (NCCs), onde, observa-se apenas a região cristalina. O material utilizado neste trabalho é o bagaço de malte, que é atualmente o resíduo gerado em maior volume pelo setor cervejeiro e não apresenta nenhuma alternativa de reutilização ou aplicação tecnológica em materiais. Foi determinada a composição química das fibras e aplicado processo o químico de branqueamento para a remoção de componentes como lignina e hemicelulose como preparação das fibras para obtenção da nanocelulose via hidrólise ácida. A hidrólise foi realizada utilizando H2SO4 em duas concentrações, 44% (m/m) e 64% (m/m), variando a temperatura em 40°C e 50°C para as amostras submetidas à solução ácida 44%, e 40°C, 50°C e 60°C para as amostras onde foi utilizada solução 64%. Para as amostras 44/40 e 44/50 obteve-se NFCs e para 64% o resultado foi a obtenção de NCCs. As fibras brutas e branqueadas, e a nanocelulose obtida através de diferentes concentrações de H2SO4 e variações de temperatura foram caracterizadas através das técnicas de espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e com emissão de campo (FESEM), difração de raios-x (DR-X) e análise termogravimétrica (TGA).

Não recebi financiamento The use of eucalyptus kraft as biomass for an integrated production of sugars and new added-value products such as nanocellulose, stands out a potential strategy for the implementation of a forest biorefinary, that can contribute to the diversification of the paper and cellulose sector. In this process configuration, amorphous cellulose is converted into sugars that can be used for second generation ethanol (2G) production, leaving a residual fraction of nanocellulose that can be applied in various sectors as a high-value product. In this context, the objective of this study was to evaluate the viability of integration of 2G ethanol production with nanocellulose, using eucalyptus kraft pulp as raw material. In the enzymatic hydrolysis step, the experimental central composite design (CCRD) was used as a tool evaluate the effects of solids loading (SL) from 5 to 22% (w/v), and enzymatic loading (EL), from 3 to 17 mg protein/g of cellulose, on the glucose released and cellulose conversion. Glucose concentrations from 45 to 130 g/L with conversions from 40 to 95% were obtained after 24 hours of enzymatic hydrolysis. The validation of the statistical model was performed at SL 20% and EL 10 mg/g cellulose, defined using desirability function as the optimum condition for obtaining high concentrations of sugars associated with residual material to favor the production of nanocelulose. The sugars released using the selected optimum condition (134 g/L) were used to produce 2G ethanol by fermentation using Saccharomyces cerevisiae, resulting in 62.14 g/L ethanol after 8 h (yield 95.5%). For all of the conditions evaluated, the residual solids presented cellulose nanofiber (NFC) characteristics, according to analysis by Scanning Electron Microscopy with Field Emission (SEM - FEG). Nanocellulose presented crystallinity index between 76% and 83% with initial degradation temperature around 320ºC. The use of a temperature reduction strategy from 50 to 35 ° C after 24 hours of enzymatic hydrolysis allowed to obtain cellulose nanocrystals (NCC) after 144h reaction. The crystallinity index of this material confirmed the presence of highly crystalline cellulose with initial degradation temperature around 330°C. The NCC showed length of 260 nm and diameter 15 nm, with aspect ratio L/D 15. Such characteristics are adequate for application as reinforcement in polymeric materials. Finally, enzymatic hydrolysis experiments were made in a stirred tank reactor (5L) using SL of 10 and 15% and EL of 5 and 10 mg/g cellulose, in order to obtain the parameters required to scale-up. The impeller used was the up-pumping and down-pumping Elephants Ears. The rotation of 470 rpm, defined by performing mixing time test, was used to evaluate the power consumption and apparent viscosity during of hydrolysis reaction. The residual solids of the hydrolysis at 5L scale presented nanocelulose with similar characteristics to the smaller scale (100 mL). In conclusion, the results obtained here showed that the integration of the processes for nanocellulose and 2G ethanol production is very promising and could contribute to implementation of the forest biorefineries and diversification of cellulose and pulp sector. A utilização da polpa de celulose de eucalipto como biomassa para produção integrada de açúcares fermentescíves e novos produtos de alto valor agregado, como a nanocelulose, se destaca como uma potencial estratégia para a implementação de biorrefinarias florestais, podendo contribuir para a diversificação do setor de papel e celulose. Nessa configuração de processo, enquanto a celulose amorfa é convertida a açúcares fermentescíveis que podem ser utilizados para a produção de etanol de segunda geração (2G), a fração residual de nanocelulose pode ser aplicada em diferentes setores, como um produto de alto valor agregado. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a viabilidade de integrar a produção de etanol 2G com a produção de nanocelulose, utilizando como matéria-prima a polpa de celulose de eucalipto. Na etapa de hidrólise enzimática da celulose foi utilizado o planejamento experimental delineamento composto central rotacional (DCCR), para avaliar os efeitos do teor de sólidos (TS), de 5 a 22% (m/v), e carga enzimática (CE), de 3 a 17 mg de proteína/g de celulose, tendo como resposta concentração de glicose e conversão de celulose. Concentrações de 45 a 130 g/L glicose foram obtidas, com conversões de celulose variando de 40 a 95%, após 24 h de hidrólise. A validação do modelo estatístico foi realizada para a condição de TS 20% e CE 10 mg/g de celulose, definida com auxílio da função desirability como sendo a condição ótima para obtenção de altas concentrações de açúcares fermentescíveis, associadas a um material residual para favorecer também a obtenção de nanocelulose. Os açúcares liberados na condição validada (134 g/L) foram utilizados para a produção de etanol 2G pela levedura Sacharomyces cerevisiae, resultando em 62,14 g/L de etanol após 8 h (rendimento de 95,5 %). O sólido residual da hidrólise enzimática apresentou características de nanofibras de celulose (NFC), de acordo com a análise por Imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura com Emissão de Campo (MEV – FEG). A nanocelulose resultante de todas as condições apresentou índice de cristalinidade entre 76 e 83% e temperaturas iniciais de degradação de aproximadamente 320ºC. A aplicação de uma estratégia de redução de temperatura de 50 para 35ºC após 24 h de hidrólise enzimática na condição de validação levaram a obtenção de nanocristais de celulose (NCC) após 144h de reação. O monitoramento do índice de cristalinidade deste material comprovou a presença de celulose altamente cristalina e com temperatura inicial de degradação em torno de 330°C. O NCC obtido apresentou comprimento de 260 nm, diâmetro de 15 nm e razão de aspecto L/D 15, características favoráveis para aplicação como reforço em materiais poliméricos. Por fim, foram realizados experimentos de hidrólise enzimática em biorreator de mistura (5L) para condições de TS 10 e 15% e CE 5 e 10 mg/g de celulose, visando à obtenção dos parâmetros para a análise do aumento de escala. Os impelidores usados foram do tipo orelhas de elefante com escoamento ascendente (EEUP) e descendente (EEDP). A rotação de 470 rpm, definida a partir da análise do tempo de mistura, foi utilizada para a determinação do consumo de potência e da viscosidade aparente no decorrer da hidrólise. O sólido residual da hidrólise na escala de 5L apresentou características de nanocelulose compatíveis com os resultados em menor escala (100 mL). Como conclusão, os resultados obtidos indicam que a integração dos processos de obtenção de etanol 2G e nanocelulose é bastante promissora e poderá contribuir para a implementação de biorrefinarias florestais e diversificação do setor de papel e celulose.

Orientadora: Prof. Dra. Márcia Aparecida da Silva Spinacé Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. Nos ultimos anos, varios metodos tem sido desenvolvidos para obtencao de nanocristais de celulose. Dentre eles, destaca-se o por ultrassom de alta intensidade, utilizado neste trabalho para fibra de bambu. Foram avaliadas diferentes condicoes de extracao de celulose por ultrassom, alterando tempo de reacao, densidade de massa e de potencia em relacao ao volume e tipo de pre tratamento. As amostras foram caracterizadas por microscopia optica, teor de umidade, espectroscopia de infravermelho, microscopia eletronica de varredura, espalhamento de luz dinamico, microscopia de forca atomica, analise termogravimetrica e difracao de raio X. A fibra de partida apresentou razao de aspecto de 2,33, com comprimento medio de 35 ¿Êm e diametro medio de 15 ¿Êm. Os nanocristais obtidos apresentaram dimensao entre 3 nm a 1 ¿Êm, com geometria elipsoidal. Concluiu-se que maior densidade de potencia e maior quantidade de massa conferiram maior reprodutibilidade ao processo e maior grau de cristalinidade a amostra (75 %), sendo indicado para aplicacao em nanocompositos polimericos . In the last years, a lot of methods have been developed to obtain cellulose nanocrystals. Among them, there is high intensity ultrasound, used in this work to bamboo fiber. Different conditions of extraction of cellulose by ultrasound were evaluated, changing reaction time, mass and power density in relation to volume and pretreatment type. The samples were characterized by optics microscopy, moisture content, infrared spectroscopy, scanning electronic microscopy, dynamic light scattering, atomic force microscopy, thermogravimetric analysis and X ray diffraction. The original fiber showed aspect ratio of 2,33, with medium length of 35 ìm and medium diameter of 15 ìm. The nanocrystals showed dimensions between 3 nm and 1 ìm, with ellipsoidal geometry. It was observed that higher power density and higher mass allow better reproducibility of the process and higher crystallinity to the sample (75 %), it is indicated to applications in polymeric nanocomposites.

Composites strengthened with nanocellulose have been developed with the aim of improving mechanical, barrier, and thermal properties of materials. This improvement is primarily due to the nanometric size and the high crystallinity of the incorporated cellulose. Cassava starch films plasticized with glycerol and incorporated with nanocellulose from coconut fibers were developed in this study. The effect of this incorporation was studied with respect to the water activity, solubility, mechanical properties, thermal analysis, and biodegradability. The study demonstrated that the film properties can be significantly altered through the incorporation of small concentrations of nanocellulose.