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dc.creatorDias, Matheus Cordazzo-
dc.date.accessioned2022-03-25T18:53:09Z-
dc.date.available2022-03-25T18:53:09Z-
dc.date.issued2022-03-25-
dc.date.submitted2022-02-21-
dc.identifier.citationDIAS, M. C. The fiber recalcitrance of commercial Eucalyptus pulps affecting the effectiveness of pretreatments and the production of cellulose nanofibrils. 2022. 132 p. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia da Madeira) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/49589-
dc.description.abstractThe principal objective of this study was to evaluate the influence of different Eucalyptus sp. commercial pulp properties on the pretreatment efficiency and its impact on the CNFs production process. To achieve this, two distinct types of pulps were used: bleached kraft pulp, and an unbleached kraft liner pulp with high lignin content. In the first step, the detailed chemical and morphological properties of the materials were characterized. In the second stage, alkaline pretreatments with sodium hydroxide (NaOH) were performed on the bleached pulps at different concentrations and reaction times to obtain fibers with different hemicellulose contents. In the third stage, for the unbleached pulps, two enzymatic pretreatments were used in a sequence: The first with a laccase enzyme aiming to degrade lignin without removing it and the second with an endoglucanase enzyme to hydrolyze cellulose. The CNFs were obtained by mechanical nanofibrillation using a nanofibrillator grinder and the energy consumption was monitored. Subsequently, the obtained CNFs were characterized to understand the influence of the pretreatments on their quality. The present research is divided in two chapters (articles): The first article (Article 1) attempted to evaluate the properties of CNFs with different hemicellulose and cellulose polymorph II contents. A connection was found between these polysaccharides and CNFs properties. A decrease in crystallinity (from 69 to 63%) and changes in the crystalline structure of cellulose subjected to an alkaline environment were observed, promoting partial conversion of cellulose I to cellulose II (from 2 to 42%) and preventing CNFs production at NaOH concentrations higher than 5%. Most treatments showed pseudoplastic fluid behavior, except for the 10% NaOH treatment for 2 hours, which showed Newtonian fluid behavior. The quality index of the 5% NaOH treatment was the highest (68 ± 3 and 22% energy savings compared to the untreated sample), followed by the untreated sample (63 ± 3); and the 10% NaOH treated for 1 and 2 hours had quality indices of 51 ± 3 and 32 ± 1, respectively; The second article (Article 2) aimed to evaluate the impact of a combined enzymatic pretreatment of laccase and endoglucanase to produce lignin-containing cellulose nanofibrils (LCNF). This pretreatment improved the quality of LCNF (61 ± 3 to 71 ± 2) and provided a reduction in energy consumption by 42%. LCNF obtained after the enzymatic pretreatments improved the mechanical strength by 24% and exhibited good water vapor permeability (2.42 g.mm/m². kPa.day) and grease barrier properties (kit no. 12). The rheology of LCNF exhibited non- Newtonian behavior. This study showed that the alkali treatments can promote positive influence on the change in hemicellulose content and cellulose structure treated with 5% NaOH to produce CNFs. Laccase was shown to be effective in attacking lignin, contributing to decreasing the recalcitrance of the cell wall and increasing the exposure of cellulose chains to physical contact for the action of endoglucanase.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsacesso abertopt_BR
dc.subjectCelulose microfibriladapt_BR
dc.subjectCelulose nanofibriladapt_BR
dc.subjectPolpas celulósicaspt_BR
dc.subjectConsumo energéticopt_BR
dc.subjectNanotecnologiapt_BR
dc.subjectParede celularpt_BR
dc.subjectRecalcitrânciapt_BR
dc.subjectCell wallpt_BR
dc.subjectEnergy consumptionpt_BR
dc.subjectMicrofibrillated cellulosept_BR
dc.subjectNanofibrillated cellulosept_BR
dc.subjectNanotechnologypt_BR
dc.subjectRecalcitrancept_BR
dc.subjectCellulosic pulpspt_BR
dc.titleThe fiber recalcitrance of commercial Eucalyptus pulps affecting the effectiveness of pretreatments and the production of cellulose nanofibrilspt_BR
dc.title.alternativeA recalcitrância das fibras de polpas comerciais de eucalipto que afetam a eficácia de pré-tratamentos e a produção de nanofibrilas de celulosept_BR
dc.typetesept_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia da Madeirapt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Ferreira, Saulo Rocha-
dc.contributor.advisor-co1Tonoli, Gustavo Henrique Denzin-
dc.contributor.advisor-co2Belgacem, Mohamed Naceur-
dc.contributor.referee1Ferreira, Saulo Rocha-
dc.contributor.referee2Tonoli, Gustavo Henrique Denzin-
dc.contributor.referee3Soares, Marcelo Coelho dos Santos M.-
dc.contributor.referee4Savastano Junior, Holmer-
dc.contributor.referee5Guimarães Junior, Mario-
dc.contributor.referee5Belgacem, Mohamed Naceur-
dc.description.resumoEste estudo teve como objetivo principal avaliar a influência das propriedades de diferentes polpas comerciais de Eucalyptus sp. na eficiência de pré-tratamentos e seu impacto no processo de obtenção de NFC. Para tal, foram utilizados dois tipos diferentes de polpas celulósicas, sendo elas: polpa kraft branqueada, além de polpa kraft liner não branqueada com alto teor de lignina. Na primeira etapa caracterizou-se as propriedades químicas e morfológicas detalhadas dos materiais. Na segunda etapa, pré-tratamentos alcalinos com hidróxido de sódio (NaOH) foram realizados nas polpas branqueadas em diferentes concentrações e tempo de reação para obtenção de fibras com diferentes conteúdos de hemiceluloses. Na terceira etapa, para as polpas não branqueadas, foram utilizados dois pré-tratamentos enzimáticos seguidos: O primeiro com uma enzima laccase com o objetivo de degradar a lignina sem removê-la e o segundo com uma enzima endoglucanase para hidrolisar a celulose. As NFC foram obtidas nanofibrilação mecânica utilizando um moinho nanofibrilador e o consumo energético foi monitorado. Posteriormente as NFC obtidas foram caracterizadas para analisar o impacto dos prétratamentos na sua qualidade. O primeiro artigo (Artigo 1) buscou avaliar as propriedades das NFC com diferentes teores de hemiceluloses e polimorfos de celulose II. Foi encontrada uma ligação entre estes polissacarídeos e as propriedades das NFC. Foi observada uma diminuição da cristalinidade (de 69 para 63%) e mudanças na estrutura cristalina da celulose submetida a um ambiente alcalino, promovendo a conversão parcial da celulose I em celulose II (de 2 para 42%) e impedindo a produção de NFC em concentrações de NaOH superiores a 5%. A maioria dos tratamentos mostrou comportamento de fluido pseudoplástico, exceto pelo tratamento de NaOH 10% durante 2 horas, que mostrou comportamento de fluido newtoniano. O índice de qualidade do tratamento NaOH 5% foi o mais alto (68 ± 3 e 22% de economia de energia em comparação com a amostra não tratada), seguido pela amostra não tratada (63 ± 3); e os NaOH 10% tratados por 1 e 2 horas tiveram índices de qualidade de 51 ± 3 e 32 ± 1, respectivamente. O segundo artigo (Artigo 2) buscou avaliar o impacto de um pré-tratamento enzimático combinado de laccase e endoglucanase para a produção de nanofibrilas de celulose contendo lignina (LCNF). Este pré-tratamento melhorou a qualidade das LCNF (61 ± 3 a 71 ± 2) e proporcionou a redução do consumo energético em 42%. As LCNF obtidas após os prétratamentos enzimáticos melhoraram a resistência mecânica em 24% e exibiu boa permeabilidade ao vapor d’água (2,42 g.mm/m². kPa.dia) e propriedades de barreira à graxa (kit n° 12). A reologia das LCNF exibiu comportamento não newtoniano. Este estudo mostrou que os tratamentos alcalinos causaram diferentes níveis de hemiceluloses e conversão parcial em celulose II. Foi demonstrado o impacto positivo da mudança no teor de hemicelulose e na estrutura da celulose tratadas com NaOH 5% para produção de NFCs. A Laccase mostrou-se eficaz no ataque à lignina ajudando a diminuir a recalcitrância da parede celular e tornando as cadeias de celulose mais expostas ao contato físico para a ação da Endoglucanase.pt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Ciências Florestaispt_BR
dc.subject.cnpqTecnologia e Utilização de Produtos Florestaispt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1770602768152305pt_BR
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