Impregna����o de fibras de celulose com nanopart��culas de prata, ��xido de zinco e ��xido de cobre para aplica����es anti-bacterianas

Disserta����o para obten����o do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Funcionaliza����o de fibras de celulose em papel com nanopart��culas: aplica����o como bactericida

As doen��as infecciosas emergentes e o desenvolvimento de resist��ncia aos antibi��ticos, por parte das bact��rias patog��nicas e fungos, a um ritmo alarmante s��o uma quest��o de extrema preocupa����o. Apesar do aumento do conhecimento da patog��nese microbiana e aplica����o de terapias modernas, a taxa de mortalidade associada a infec����es microbianas ainda permanece alta. Muitas destas infec����es t��m origem nos alimentos e ��gua que ingerimos. Torna-se, portanto, urgente procurar novas estrat��gias e encontrar novos agentes antimicrobianos, a partir de subst��ncias naturais e inorg��nicas para desenvolver novos f��rmacos ou agentes para controlar as infec����es microbianas. �� aqui, que a nanotecnologia entra em ac����o com o conceito de embalagem activa. Esta beneficia do uso de nanopart��culas para aumentar a seguran��a e a qualidade de um produto pois estas possuem actividade antimicrobiana. A maioria das embalagens �� feita de papel, que possui ��ptimas propriedades e caracter��sticas (baixo custo, porosidade e biodegrabilidade), tornando-se um substrato cobi��ado em diversas ��reas de investiga����o. Neste trabalho, uniu-se as vantagens do papel com as propriedades antimicrobianas das nanopart��culas. Assim, impregnaram-se diferentes substratos de papel com nanopart��culas, com o objectivo de testar qual o que apresenta maior actividade antibacteriana. Para tal utilizou-se o cart��o, o saco de refei����es de take-away, papel de mesa e papel de talheres, os quais foram impregnados com nanopart��culas de prata, cobre, ��xido de zinco e ��xido de tungst��nio, com concentra����es variadas. Estas nanopart��culas foram testadas em cinco bact��rias diferentes: Staphylococcus aureus (ATCC6538), Staphylococcus aureus resistente �� meticilina (MRSA) (RN4220) e Enterococcus faecalis (ATCC29212), Escherichia coli (ATCC8739) e Pseudomonas aeruginosa (ATCC9027) e numa levedura Candida albicans (ATCC10231). Dos testes anti-bacterianos realizados, concluiu-se que os melhores resultados foram obtidos para o cart��o com AgNPs. Utilizando o cart��o como substrato e as nanopart��culas de prata como agente anti-bacteriano, estudou-se a influ��ncia da concentra����o de AgNPs (2, 10, 25 e 50mM). A concentra����o de 50mM revelou-se mais eficaz, em especial para a bact��ria Pseudomonas aeruginosa (ATCC9027).

Metodologias de tratamento em microfilmes de acetato de celulose

A presente disserta����o, integra-se no projeto ���Digitaliza����o e Tratamento da Filmoteca Ultramarina Portuguesa���, que inclui o tratamento e digitaliza����o de uma cole����o de microfilmes em pel��culas de 35 mm em AC. A cole����o �� composta por mais de meio milh��o de exposi����es (511.397) de variadas marcas comerciais. Deste conjunto, os negativos da marca Perutz s��o a parte considerada em pior estado de preserva����o, contendo itens considerados irrecuper��veis, devido ao seu total encurvamento e enrolamento, comportamento incomum relacionado com a deteriora����o do AC. Portanto, este conjunto constitui o nosso objeto de estudo, priorit��rio a recuperar a informa����o contida nestes microfilmes, pois as cole����es originais, em papel, est��o inacess��veis e em mau estado de conserva����o. Devido a uma deteriora����o at��pica, uma das etapas principais �� compreender o material, tendo-se recorrido �� MO, para an��lise da estratigrafia, �� ��-FTIR e �� medi����o da acidez com as A-D STRIPS�� e dois m��todos de potenciometria de pH (com a utiliza����o de dois tipos de el��trodo, superf��cie plana e microel��trodo). Nos microfilmes aparentemente imposs��veis de desenrolar, foram ensaiados e comparados neste estudo, diferentes tratamentos de C&R tradicionalmente aplicados nesta ��rea, designadamente humidifica����o e transfer��ncia de emuls��o, os quais se revelaram inadequados para as deteriora����es em presen��a. Foi assim necess��rio recorrer a outras ��reas afins da fotografia, para poder encontrar uma solu����o j�� testada com sucesso, a qual estaria na ��rea do cinema, com o tratamento deshrinking que permitiu a recupera����o da imagem possibilitando a sua informatiza����o e coloca����o em base de dados, com o benef��cio inesperado de uma planifica����o permanente do objeto. Recorreu-se tamb��m �� ��rea da digitaliza����o 3D e modula����o computacional, mas sem resultados at�� a data. Assim, o tratamento deshrinking mostrou-se o mais eficaz sendo aprimorado, tendo-se passado de uma simples a����o pontual e revers��vel de planifica����o para uma mais definitiva.

Utiliza����o de madeiras de esp��cies nativas e ex��ticas da Amaz��nia visando a produ����o de celulose Kraft

Foram estudadas as caracter��sticas tecnol��gica das madeiras e das polpas kraft de cinco esp��cies da dam��lia Moraceae, nativas da Amaz��nia, Brasimum parinarioidesDukhe (amap��), Pourouma longipendula Dukhe (embaubarana), Clarisia racemosa R.&P. (guari��ba), Helycostylis tomentosa Rubby (inhar��), Brasimum rubescens Taub. (muirapiranga) e das esp��cies ex��ticas Anthocephalus chinenses (Lamb). Rich, Eucalyptus degluptaBlume e Gmelina arborea Roxb. Foram determinadas as caracter��sticas dendrom��tricas, qu��micas e as densidades b��sicas das madeiras. Estudos de deslignifica����o demonstraram que as esp��cies inhar�� e muirapiranga foram mais dif��ceis de serem deslignificadas. As polpas foram branqueadas pelas sequ��ncias CEDED, CEHDED e C/DEDED. Os maiores consumos de reagentes qu��micos nos branqueamentos foram verificados para as polpas com teores de lignina residual mais elevados. Os melhores valores para comprimento de auto-ruptura, alongamenteo e arrebentamento foram obtidos pelas polpas n��o branqueadas oriundas das esp��cies ex��ticas. As polpas das esp��cies amap��, guari��ba, e inhar�� acrescentaram valores mais elevados para resist��ncia ao rasgo.

Materials nanocomposits a partir de whiskers de cel���lulosa i matriu polim��rica de cautx��

De acuerdo con los objetivos generales del proyecto y plan de trabajo previsto, para esta anualidad, se obtuvieron fibras y microfibras de celulosa a partir de dos fuentes: celulosa vegetal de pino y eucalipto y celulosa bacterial. Las microfibrillas han sido utilizadas como material de refuerzo para la fabricaci��n de materiales compuestos a partir de caucho natural, policaprolactona y polivinil alcohol. Las muestras se fabricaron mediante la t��cnica de "casting" en medio acuoso y temperatura ambiente. Las muestras fueron caracterizados en sus propiedades mec��nicas, f��sicas y t��rmicas. Se observ�� que, en general, la adici��n de las microfibrillas de celulosa en las matrices polim��ricas provoca una mejora sustancial en las propiedades mec��nicas del material en comparaci��n con el pol��mero sin reforzar. Los resultados pueden resumirse de la siguiente manera: 1.Fabricaci��n de materiales compuestos a base de caucho natural y fibras de celulosa. Se obtuvieron fibras y nanofibras de celulosa que fueron modificadas qu��micamente y usadas como refuerzo en matriz de caucho. Los resultados mostraron mejora de propiedades mec��nicas del material, principalmente en los materiales compuestos reforzados con nanofibras. 2. Obtenci��n de whiskers de celulosa y su utilizaci��n como material de refuerzo en una matriz de policaprolactona. Se obtuvieron whiskers de celulosa a partir de pasta blanqueada. La adici��n en una matriz de policaprolactona produjo materiales compuestos con propiedades mec��nicas superiores a la matriz, con buena dispersi��n de los whiskers. 3. Obtenci��n de fibras de celulosa bacterial y nanofibras de celulosa, aislamiento y utilizaci��n sobre una matriz de polivinil alcohol. Se obtuvo celulosa bacterial a partir de la bacteria Gluconacetobacter xylinum. Adem��s se fabricaron nanofibras de celulosa a partir eucalipto blanqueado. La celulosa bacterial como material de refuerzo no produjo importantes mejoras en las propiedades mec��nicas de la matriz; en cambio se observaron mejoras destacables con la nanofibra como refuerzo.

Propriedades f��sicas e qu��micas de solos incubados com res��duo alcalino da ind��stria de celulose

A ind��stria de celulose e papel descarta toneladas de res��duos com composi����o qu��mica variada. Certos res��duos est��o sendo utilizados por produtores rurais para corre����o da acidez do solo, pois apresentam hidr��xido em sua composi����o. Contudo, nenhum crit��rio �� adotado para quantificar a dose a ser utilizada, bem como para sua reaplica����o, o que pode acarretar problemas de dispers��o da argila, redu����o da estabilidade dos agregados e desbalan��o de nutrientes, comprometendo, dessa forma, propriedades f��sicas e qu��micas dos solos. O objetivo deste estudo foi avaliar as propriedades f��sicas e qu��micas de dois solos incubados com res��duo alcalino (dregs) da ind��stria de celulose. Foram utilizadas amostras da camada superficial de um Latossolo Bruno distr��fico e de um Cambissolo H��mico alum��nico incubadas com doses de res��duo alcalino equivalentes a 0, 12, 25, 35 e 50 % de carbonato de c��lcio necess��rio para elevar o pH da camada de 0-20 cm para 6,0. Foram analisados: a estabilidade de agregados, argila dispersa em ��gua, c��tions troc��veis, pH e o ponto de efeito salino nulo (PESN). O res��duo alcalino reduziu o teor e a satura����o por alum��nio e aumentou o pH e os teores de c��lcio, magn��sio, pot��ssio e s��dio troc��veis. Aumentou o potencial el��trico negativo de ambos os solos, mas reduziu o grau de flocula����o da argila apenas do Cambissolo H��mico alum��nico. Nesse solo, o grau de flocula����o foi negativamente relacionado com o potencial el��trico negativo (r = -0,93**). A redu����o do grau de flocula����o da argila se deve, provavelmente, �� maior repuls��o das part��culas que apresentam carga vari��vel com o pH. A estabilidade dos agregados n��o foi alterada pela adi����o do res��duo alcalino.

Influ��ncia da adi����o de um res��duo alcalino da ind��stria de papel e celulose na lixivia����o de c��tions em um solo ��cido

Os subprodutos alcalinos gerados nas ind��strias de papel e celulose podem ser utilizados como corretivos da acidez do solo. Entretanto, eles possuem pouco Mg e m��dio teor de Na e, por isso, podem afetar negativamente a biodisponibilidade de alguns nutrientes, assim como alguns atributos do solo. Antes de recomend��-los, portanto, �� importante avaliar seus efeitos. Este trabalho teve por objetivo quantificar a composi����o qu��mica do solo e a mobilidade vertical de c��tions decorrente de formas de aplica����o de um desses res��duos em rela����o ao calc��rio dolom��tico. O experimento foi realizado em laborat��rio, sobre um Cambissolo H��mico, entre 2005 e 2006, utilizando-se colunas de lixivia����o (30 x 10 cm de di��metro). Os tratamentos consistiram de um fatorial 4 x 2 x 2, incluindo dois valores pr��vios de pH do solo com uma testemunha cada, dois corretivos de acidez (subproduto industrial ou calc��rio dolom��tico) e dois m��todos de aplica����o (superficial ou incorporado). Foram realizadas 10 percola����es, espa��adas em intervalos de sete dias, num volume de 300 mL de ��gua destilada por semana, totalizando o equivalente a 380 mm de chuva. A incorpora����o do res��duo industrial ao solo causou a lixivia����o de 60 % do Na adicionado, por��m essa perda diminuiu para 12 % quando o corretivo foi aplicado sobre a superf��cie. O res��duo alcalino n��o ocasionou lixivia����o de Ca, Mg ou K, e o calc��rio dolom��tico lixiviou apenas 2,4 % do Ca e 7,2 % do Mg adicionados, comprovando a baixa mobilidade vertical desses c��tions quando aplicados por meio de produtos alcalinos a solos com carga vari��vel. A eleva����o pr��via do pH diminuiu substancialmente a lixivia����o dos c��tions em decorr��ncia do aumento das cargas el��tricas negativas no solo. Nas condi����es pluviom��tricas da regi��o Sul do Brasil, o Na adicionado pelo res��duo industrial lixiviar�� da camada ar��vel em menos de um ano ap��s sua aplica����o e, portanto, n��o dever�� prejudicar os atributos qu��micos e f��sicos do solo.

Calagem superficial com res��duo alcalino da ind��stria de papel e celulose em um solo altamente tamponado

Solos dos planaltos subtropicais do Brasil s��o pobres em nutrientes e t��m alta necessidade de calagem, o que encarece e pode limitar a corre����o da acidez. O objetivo deste estudo foi avaliar modifica����es qu��micas e f��sicas de um Cambissolo H��mico alum��nico e a resposta da cultura do trigo ao res��duo alcalino da ind��stria de papel e celulose (Dregs) em compara����o com um corretivo convencional. Os tratamentos foram doses de res��duo (Res) de 25, 50 e 100 % da recomenda����o indicada pelo m��todo SMP, visando elevar o pH para 6,0, que correspondem a 2.625, 5.250 e 10.500 kg ha-1, respectivamente. Essas doses se comparam a 50 e 100 % SMP de calc��rio dolom��tico (Cal), e correspondem a 5.600 e 11.200 kg ha-1, respectivamente, al��m do solo sem corre����o (testemunha, sem res��duo e, ou, corretivo). O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com quatro repeti����es. Os corretivos foram aplicados superficialmente em duas ��pocas: primeira metade em junho de 2004 e o restante em junho de 2006, em uma ��rea de campo nativo pastejado, sem revolvimento do solo. As amostras de solo foram coletadas nas camadas de 0 a 5, 5 a 10, e 10 a 15 cm para caracteriza����o qu��mica e f��sica do solo. Em 2006, foram avaliados os teores foliares de nutrientes e a produtividade de gr��os de trigo. A aplica����o superficial do res��duo alcalino melhorou os atributos qu��micos do solo, principalmente na camada superficial, com aumento do pH e dos teores de Ca e Mg, da rela����o molar entre Ca e Mg e do teor de Na, sem, entretanto, atingir o valor cr��tico de satura����o da CTC por Na. A calagem superficial com res��duo ou calc��rio reduziu linearmente o grau de flocula����o das argilas na camada superficial do solo. Os teores de nutrientes nas plantas e a produtividade de gr��os foram semelhantes entre os tratamentos com calc��rio ou res��duo, com respostas crescentes ��s doses dos corretivos.

Caracter��sticas anat��micas para produ����o de celulose do lenho de rea����o de ��rvores inclinadas de eucalipto

O objetivo deste trabalho foi avaliar as características anatômicas para produção de celulose dos lenhos normal e de reação (de tração e oposto), do clone de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, com fuste inclinado por ação de ventos. As árvores foram agrupadas em quatro faixas de inclinação, que variaram de 0 a 50º. Foram analisadas as características anatômicas dos elementos de vasos e das fibras no sentido longitudinal do tronco, nos lados superior e inferior à inclinação, nos lenhos de tração e oposto, respectivamente. A frequência e o diâmetro tangencial dos vasos, bem como as dimensões das fibras e os seus respectivos índices de qualidade, foram influenciados pela inclinação. Nos lenhos de tração e oposto, os vasos apresentaram diâmetro reduzido e aumento da frequência. Observou-se diferença no comprimento das fibras, entre os lenhos de tração, oposto e normal, com influência nos índices de qualidade de fibra. A grande variabilidade na dimensão das fibras e dos vasos no lenho de reação contribui para reduzir a qualidade da madeira dos fustes inclinados, para obtenção de polpa celulósica.

A parameterization method for the computation of invariant tori and their whiskers in quasi-periodic maps: explorations and mechanisms for the breakdown of hyperbolicity

In two previous papers [J. Differential Equations, 228 (2006), pp. 530 579; Discrete Contin. Dyn. Syst. Ser. B, 6 (2006), pp. 1261 1300] we have developed fast algorithms for the computations of invariant tori in quasi���periodic systems and developed theorems that assess their accuracy. In this paper, we study the results of implementing these algorithms and study their performance in actual implementations. More importantly, we note that, due to the speed of the algorithms and the theoretical developments about their reliability, we can compute with confidence invariant objects close to the breakdown of their hyperbolicity properties. This allows us to identify a mechanism of loss of hyperbolicity and measure some of its quantitative regularities. We find that some systems lose hyperbolicity because the stable and unstable bundles approach each other but the Lyapunov multipliers remain away from 1. We find empirically that, close to the breakdown, the distances between the invariant bundles and the Lyapunov multipliers which are natural measures of hyperbolicity depend on the parameters, with power laws with universal exponents. We also observe that, even if the rigorous justifications in [J. Differential Equations, 228 (2006), pp. 530-579] are developed only for hyperbolic tori, the algorithms work also for elliptic tori in Hamiltonian systems. We can continue these tori and also compute some bifurcations at resonance which may lead to the existence of hyperbolic tori with nonorientable bundles. We compute manifolds tangent to nonorientable bundles.

Remedia����o de efluentes derivados da ind��stria de papel e celulose: tratamento biol��gico e fotocatal��tico

The contribution of the industrial activities to the environmental contamination phenomena is evident. Great efforts are dedicated to the establishment of methodologies which permits an adequate treatment of the produced effluents, as a manner of minimizing the environmental impact of these wastes. The methodologies based on photocatalytic processes are very promise alternatives, because permits degradation of a great number of chemical substances of high toxic potential, without the use of other chemicals. The present work is an overview about the principal environmental aspects related with the paper and cellulose industry and the main alternatives employed for the reduction of environmental impact produced for its residues. The principal results of the photocatalytic treatment of this kind of effluents using metallic semiconductors is also showed.

A t��cnica da reflect��ncia difusa aplicada ao estudo da fluoresc��ncia de 2,3-naftalimidas n-substitu��das com grupos alquila inclu��das em b-ciclodextrina e adsorvidas em celulose microcristalina

The solution fluorescence of N-alkyl-2,3-naphthalimides (1-4) in polar protic and aprotic solvents was compared to the emission from solid samples resulting from the imide complexation with <FONT FACE="Symbol">b</font>-cyclodextrin or adsorption on the surface of microcrystalline cellulose. Solid samples of the inclusion complex 2,3-naphthalimides/<FONT FACE="Symbol">b</font>-cyclodextrin show maximum for fluorescence emission significantly different to the observed in methanolic solution. Beside this, a clear effect on the alkyl chain length could be observed for these samples which is probably due to differences in probe location inside the cyclodextrin cavity. The constancy for fluorescence quantum yield and fluorescence lifetime for the imides 1 - 4 adsorbed on microcrystalline cellulose suggests that, independently of the polarity of the solvent used for sample preparation, the probe is preferentially located on the cellulose surface. An increase of fluorescence quantum yield and fluorescence lifetime for solid samples, when compared to the values obtained in solution for the different solvents employed in this study (acetonitrile, methanol and water), is fully in accordance with a decrease of the probe mobility due to inclusion in <FONT FACE="Symbol">b</font>-cyclodextrin or to adsorption on cellulose.

Redu����o de poluentes de efluentes das ind��strias de papel e celulose pela flocula����o/coagula����o e degrada����o fotoqu��mica

The abatement of recalcitrant lignin macromolecules from effluents of pulp and paper industry was investigated by combined process. Flocculation and coagulation with aluminum sulfate and natural polyelectrolytes extracted from cactus Cereus peruvianus were used in the first step. After separation of solid residues by filtration, the photochemical methods using TiO2 as catalyst were employed for photocatalytic degradation of lignin compounds from solution. The abatement of lignin compounds after flocculation and coagulation was 46%, and after the overall process, the pollutants reduction observed were 66%. The remaining organic compounds may be removed by any biological treatment.

Fotoqu��mica de alfa,alfa-dimetilvalerofenona adsorvida em celulose microcristalina

Irradiation of a,a-dimethylvalerophenone (1) adsorbed on microcrystalline cellulose employing methanol as the solvent shows a Norrish Type II/Type I ratio of 1.0&plusmn;0.1. In solution, values of 2.3&plusmn;0.3 in benzene and 8.7&plusmn;2.0 in terc-butanol were obtained. The cyclization/elimination ratio for the Norrish Type II reaction of 1 shows values of 1.2&plusmn;0.3 in cellulose, 17.9&plusmn;2.7 in benzene and 3.2&plusmn;03 in terc-butanol. When samples of 1/microcrystalline cellulose were prepared employing n-hexane, the Type II/Type I (29.5&plusmn;2.9) and the cycl/elim (113.3&plusmn;12.1) ratios were dramatically modified. These results demonstrate the difference in the behavior of 1 when entrapped in the cellulose chains or adsorbed on the cellulose surface.