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ORCID:  http://orcid.org/0009-0000-3229-5091
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Embargado
Embargo Date: 2025-08-18
Title: Aplicação de hemiceluloses catiônicas sintetizadas a partir de hemiceluloses extraídas de holoceluloses obtidas por diferentes métodos de deslignificação da palha de milho, como coagulante em tratamento de efluente de laticínio
Alternate title (s): Application of cationic hemicelluloses synthesized from hemicelluloses extracted from holocelluloses obtained by different corn stover delignification methods, as a coagulant in dairy effluent treatment
Author: Mesquita, Fernanda Oliveira de
First Advisor: Amaral, Fábio Augusto do
First coorientator: Canobre, Sheila Cristina
Second coorientator: Bertolino, Sueli Moura
First member of the Committee: Pasquini, Daniel
Second member of the Committee: Thompson Júnior, José Pedro
Summary: A biorrefinaria da biomassa lignocelulósica palha de milho foi investigada neste trabalho. A palha de milho é um resíduo da agroindústria com potencial para ser aproveitado e valorado na biorrefinaria e economia circular. Nesse resíduo, a biomassa lignocelulósica apresenta celulose, lignina e hemiceluloses, estruturas macromoleculares que podem ser aproveitadas e valoradas utilizando o conceito de biorrefinaria. As hemiceluloses extraídas da palha de milho podem ser utilizadas, quando cationizadas, como coagulante orgânico natural no tratamento de águas e efluentes. O objetivo deste trabalho foi investigar dois processos de síntese das hemiceluloses catiônicas (HC), ambas extraídas da palha de milho, e aplicá-las como coagulante primário no tratamento de efluente sintético de laticínio (ESL). A extração das hemiceluloses naturais (HN) ocorreu por duas estratégias de deslignificação: oxidação com clorito de sódio (HN CL) e com peróxido de hidrogênio (HN PER), com 80% de redução de tempo de síntese e 86,34% de custo, ambos métodos seguidos de cationização com cloreto de 2,3-epoxi-propil-trimetil-amônio (ETA) para obtenção de HC CL-ETA e HC PER-ETA, respectivamente. Os espectros de FT-IR das HCs mostraram aumento da intensidade da banda de grupamentos metila (-CH3), em 1480 cm-1, forte indicativo da cationização. Os GS de 0,39 ±0.01 para HC CL-ETA e 0,34 ±0.01 para HC PER-ETA, foram suficientes para aumentar a solubilidade em água. A eficiência dos coagulantes foi testada em jar test, para dosagens de 6,25 a 50 ppm e pH de coagulação de 5 a 11. Os diagramas de coagulação gerados pelo método de interpolação espacial do modelo adaptado de regressão Kriging mostraram condições de máximo desempenho no tratamento físico-químico com HC CL-ETA e HC PER-ETA, respectivamente, de 18,75 ppm em pH 11 e 12,5 ppm em pH 10, com remoções de turbidez, cor verdadeira e DQO de 83,74%/ 73,61%, 93,33%/ 84,91% e 55,67%/ 64,90%. Ambas as hemiceluloses catiônicas possuíram elevada performance em pH básicos/neutro. A obtenção de hemiceluloses catiônicas que utiliza o peróxido de hidrogênio como oxidante, foi mais simplificada, rápida e de eficácia comprovada. Com uma visão geral dos diagramas de coagulação, pôde ser visto que as hemiceluloses catiônicas performam bem em pHs mais básicos, mas também pode proporcionar bons resultados em pHs mais próximos ao pH natural do efluente sintético de laticínio (7,92).
Abstract: The corn straw lignocellulosic biomass biorefinery was investigated in this project. Corn straw is an agribusiness residue with the potential to be used and valued in biorefineries and the circular economy. In this residue, the lignocellulosic biomass contains cellulose, lignin and hemicelluloses, macromolecular structures that can be used and valued using the concept of biorefinery. The hemicelluloses extracted from corn straw can be used, when cationized, as a natural organic coagulant in the treatment of water and effluents. The objective of this project was to investigate two synthesis processes of cationic hemicelluloses (CH), both extracted from corn straw, and to apply them as a primary coagulant in the treatment of synthetic dairy effluent (SDE). The extraction of natural hemicelluloses (NH) occurred by two delignification strategies: oxidation with sodium chlorite (NH CHL) and with hydrogen peroxide (NH PER), with 80% reduction in synthesis time and 86.34% in cost, both methods followed by cationization with 2,3-epoxy-propyl-trimethyl-ammonium chloride (ETA) to obtain CH CHL-ETA and CH PER-ETA, respectively. The FT-IR spectra of the CHs showed an increase in the intensity of the methyl groups band (-CH3), at 1480 cm-1, strongly indicative of cationization. The DS of 0.39 ±0.01 for CH CHL-ETA and 0.34 ±0.01 for CH PER-ETA were sufficient to increase the solubility in water. The efficiency of the coagulants was tested in jar test, for dosages from 6.25 to 50 ppm and coagulation pH from 5 to 11. The coagulation diagrams generated by the spatial interpolation method of the adapted Kriging regression model showed conditions of maximum performance in the treatment physical-chemical with CH CHL-ETA and HC PER-ETA, respectively, of 18.75 ppm at pH 11 and 12.5 ppm at pH 10, with removal of turbidity, true color and COD of 83.74%/ 73.61% 93.33%/ 84.91% and 55.67%/ 64.90%. Both cationic hemicelluloses showed high performance at basic/neutral pH. Obtaining cationic hemicelluloses using hydrogen peroxide as an oxidant was simpler, faster and had proven effectiveness. With an overview of the coagulation diagrams, it could be seen that cationic hemicelluloses perform well at more basic pHs, but can also provide good results at pHs closer to the natural pH of the synthetic dairy efluente (7.92).
Keywords: Biorrefinaria
Resíduo agroindustrial palha de milho
Coagulante orgânico natural
Tratamento físico-químico
Biorefinery
Agroindustrial corn straw residue
Natural organic coagulant
Physical-chemical treatment
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA
Subject: Qualidade ambiental
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Qualidade Ambiental
Quote: MESQUITA, Fernanda Oliveira de. Aplicação de hemiceluloses catiônicas sintetizadas a partir de hemiceluloses extraídas de holoceluloses obtidas por diferentes métodos de deslignificação da palha de milho, como coagulante em tratamento de efluente de laticínio. 2023. 60 f. Dissertação (Mestrado em Qualidade Ambiental) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.7112.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.7112
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41059
Date of defense: 18-Aug-2023
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
ODS::ODS 6. Água potável e saneamento - Garantir disponibilidade e manejo sustentável da água e saneamento para todos.
ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
ODS::ODS 11. Cidades e comunidades sustentáveis - Tornar as cidades e os assentamentos humanos inclusivos, seguros, resilientes e sustentáveis.
ODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.
ODS::ODS 13. Ação contra a mudança global do clima - Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos.
ODS::ODS 14. Vida na água - Conservação e uso sustentável dos oceanos, dos mares, e dos recursos marinhos para o desenvolvimento sustentável.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Qualidade Ambiental

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