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Dissertações |
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ANTÔNIO JOSÉ PEREIRA DA SILVA
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DISPONIBILIDADE HÍDRICA DE RESERVATÓRIOS DO ESTADO DO CEARÁ COM BASE EM CRITÉRIOS DE QUALIDADE
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Data: 15/06/2022
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A água é um recurso natural cada vez mais escasso no mundo devido fatores diversos como questões climáticas, poluentes e agentes de contaminação. O armazenamento de águas em reservatórios superficiais vem sendo impactado por estiagens recorrentes e perda de qualidade. Este trabalho tem como objetivo analisar a disponibilidade hídrica de água com base em critérios de qualidade, a partir de concentrações de fósforo, em três reservatórios do Estado do Ceará: Acarape do Meio (29,6 hm³), Aracoiaba (162 hm³) e Pentecoste (395,6 hm³). A estimativa da carga de fósforo afluente aos reservatórios foi realizada a partir de dados censitários de produção animal, agrícola e humana, aplicando-se equações específicas. A modelagem da qualidade da água dos reservatórios com base no teor de fósforo é realizada usando o modelo de mistura completa com base na equação proposta por Chapra (QUAL-HIDROSED). Com base em dados medidos de concentração de fósforo no reservatório, calibrou-se o coeficiente de ajuste da equação para estimativa do coeficiente de sedimentação Ks em função do tempo de retenção hidráulica TR, para cada reservatório selecionado. A metodologia proposta permitiu estimar a carga de fósforo anual bruta produzidas nas bacias hidrográficas dos reservatórios Acarape do Meio (145 ton/ano), Aracoiaba (220 ton/ano) e Pentecoste (545 ton/ano). Com base em dados medidos de concentração de fósforo nos reservatórios estudados, estimou-se a carga de fósforo afluente, que se mostrou dependente do regime hidrológico observado na bacia hidrográfica contribuinte, podendo variar de 1,2% a 11,4% da carga bruta, a depender do reservatório estudado e das características hidrológicas dos períodos analisados. Nesta pesquisa, considerou-se os períodos de 2004-2010 (mais úmido com maior geração de escoamento superficial) e 2011-2020 (estiagem prolongada com geração de escoamento superficial restrita). As análises de regressão realizadas justificaram a introdução do conceito de Razão de Aporte de Fósforo – RAF, que representa a relação entre a carga de fósforo efetiva e a carga de fósforo bruto e pode ser estimado como uma função do coeficiente de escoamento superficial com R² de 0,98. Adicionalmente, o modelo de qualidade de água QUAL-HIDROSED foi testado para os três reservatórios estudados e períodos com regimes hidrológicos distintos, mostrando-se eficiente na caracterização da variação no teor de fósforo no reservatório como função do volume armazenado, indicando redução na concentração deste nutriente para maiores volumes conforme padrão detectado nos dados medidos para os reservatórios estudados. Analisou-se, ainda, os efeitos da qualidade de água na regularização de vazões em cada um dos reservatórios estudados, indicando que o Q90 pode alterar significativamente a depender do critério de qualidade para liberação da água e do aporte de fósforo no período. Os resultados indicaram que mesmo reduzindo a carga de fósforo afluente aos reservatórios estudados para 20% do registrado no período de 2004-2010, o Q90 reduziu para 49% (Acarape do Meio), 82% (Aracoiaba) e 46% (Pentecoste) do que se consegue regularizar sem restrição de qualidade de água em um cenário com liberação apenas de água dentro dos limites de classe 2 nestes reservatórios estudados.
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ISAMAYRA GERMANO DE SOUSA
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DEVELOPMENT OF ENZYMATIC BIOCATALIZERS USING HYBRID SUPPORTS OF CHITOSAN AND AGAROSE CONTAINING LIPASE EVERSA® TRANSFORM 2.0 AND ITS APPLICATION IN THE SYNTHESIS OF BIOLUBRICANTS
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Orientador : JOSE CLEITON SOUSA DOS SANTOS
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Data: 26/07/2022
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In this study, Eversa® Transform 2.0 lipase (EVS) was immobilized on a hybrid support formed by chitosan (QUI) and agarose (AGA) through the covalent bonding method, using glutaraldehyde (GA) as an activating agent. The process was optimized by the Taguchi method and under optimized conditions (5mM, 1 hour, 1% GA and 5mg of enzyme load per gram of support), the biocatalyst produced showed an activity of 74.39 ± 0.48 U/g and a yield of immobilization of 74.20 ± 0.28%. The biocatalyst produced was characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetry (TGA), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and Scanning Electron Microscopy (SEM), which indicated the junction QUI/AGA, the incorporation of glutaraldehyde to the support and the immobilization of lipase in the matrix. The biocatalyst was also evaluated for its performance at different temperatures and pH's compared to the soluble enzyme, and tests were also carried out on the load capacity of the support, desorption, storage capacity and effect of different solvents. The biocatalyst produced lost only 15.3% of its activity after 61 days of storage, its activity was increased by 96.70% ± 0.76, 27.34% ± 2.34 and 84.35% ± 1.68 in the presence of the organic solvents hexane, cyclohexane and methanol, respectively, showed higher activity at temperatures above 50ºC and still retained almost 30% of its total activity at 70ºC, while the free enzyme practically no longer had significant activity. In the study of the effect of pH, it was noticed that the immobilization contributed to the increase of the enzymatic activity in alkaline pH's, increasing the activity of Eversa® Transform 2.0 up to 140% in pH 9. The desorption assay revealed that there was no enzymatic detachment of the support even after 60 min in the presence of 25mM buffer pH 7, 1M NaCl and 0.1% Triton X-100 (v/v). Finally, the QUI/AGA support showed the highest activity derivative at a maximum load of 23mg of enzyme per g of support. The biocatalyst proved to be satisfactory in the synthesis of biolubricants reaching a conversion of 40.3% and the NMR spectra revealed characteristic signals of a methyl ester. Molecular docking studies showed the lipase structures and showed that oleic acid can bind close to the active site of the enzyme with the best free energy of -5.4 Kcal/mol. In this context, the study revealed a new biocatalyst QUI/AGA/GLU/EVS, with excellent properties, low cost and with promising characteristics in the synthesis of biolubricants.
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JOÃO BRANDÃO JÚNIOR
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SÍNTESE DE BIODIESEL DE BABAÇU E TUCUMÃ CATALISADO POR ENZIMAS
LECITASE E EVERSA
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Data: 02/08/2022
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O consumo excessivo de combustíveis fósseis é um dos maiores responsáveis pela emissão dos gases de efeito estufa (GEE), como por exemplo, o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4) e o óxido nitroso (N2O), que são os maiores responsáveis pelas alterações climáticas de nosso planeta. Com a finalidade de reduzir essa dependência energética dos combustíveis fósseis, diversas pesquisas têm sido realizadas nas últimas décadas relacionadas a produção de biocombustíveis, a partir de óleos vegetais. O Brasil, por natureza, possui uma grande diversidade de oleaginosas que se distribuem pelos seus 6 biomas (Amazônia, Cerrado, Caatinga, Mata Atlântica, Pantanal e Pampa), com composição química e grau de saturação variados. Essa riqueza natural tem motivado os pesquisadores a desenvolverem biocombustíveis a partir das mais variadas ofertas regionais. Os principais óleos testados foram os derivados de macaúba, pinhão-manso, indaiá, buriti, pequi, mamona, soja, babaçu, cotieira, tingui e pupunha. Neste trabalho, foi produzido biodiesel a partir da esterificação enzimática dos óleos vegetais de duas palmeiras abundantes nos biomas Caatinga, Cerrado e Amazônia brasileiros: o babaçu e a tucumã, que têm como predominância em suas composições o ácido láurico. Os óleos de babaçu e de tucumã foram hidrolisados por rota química e seus ácidos graxos livres foram esterificados com etanol e etanol, via rota enzimática, na proporção molar de 1:1, temperatura de reação de 37 oC, agitação de 150 rpm e tempos reacionais variando de 2 a 8 hora. Os catalisadores utilizados foram as enzimas Lecitase® Ultra e Eversa® Transform 2.0, nas formas livres e suportadas em nanopartículas magnéticas de ferro (Fe 3O4) em quantidade equivalente a 80 UpNPBg-1. O estudo fez uma combinação destas sínteses com cada catalisador e comparou os resultados de rendimentos obtidos. Foi observado que, de maneira geral, os rendimentos foram bons, variando de 87% a 99,58%. Um outro estudo desenvolvido foi a comprovação da manutenção das atividades dos biocatalisadores através de três ciclos realizados.
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LARISSA DINIZ CAVALCANTE
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MODELAGEM HIDROSSEDIMENTOLÓGICA COM O WASA-SED E AS INTERAÇÕES COM O FÓSFORO: O CASO DO AÇUDE TIJUQUINHA
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Data: 11/08/2022
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A modelagem computacional de processos hidrossedimentológicos é uma técnica que já tem avançado substanciamente nas últimas décadas. Neste estudo, o objetivo geral é a estimava do aporte de fósforo em reservatórios superficiais e seus efeitos na qualidade da água destas estruturas a partir de relações com descargas líquidas afluentes geradas com o modelo WASA-SED. O reservatório Tijuquinha, localizado no Maciço de Baturité, no Estado do Ceará, foi selecionado como área de estudo nesta pesquisa, com bacia hidrográfica de 45,41 km² e capacidade de armazenamento atual de 482.920 m³. A modelagem hidrossedimentológica é realizada com o WASA-SED, um modelo semi-distribuído, com bases físicas, adaptado para características hidroclimatológicas de regiões semiáridas, com componentes que possibilitam a simulação de processos hidrológicos e de transporte de sedimentos nas vertentes e rios e deposição nos reservatórios superficiais. Para estimativa da carga de fósforo afluente no período úmido, realizou-se o balanço de fósforo nos meses com monitoramento de concentração de fósforo e estabeleceu-se uma relação deste parâmetro com a vazão líquida afluente, com R² de 0,58. A partir desta relação gerou-se a série histórica de carga de fósforo afluente no período de estudo de 1980 a 2019. Os resultados mostram que a concentração de fósforo é, em geral, superior aos limites estabelecidos pelo CONAMA 357/2005, com concentrações superiores a 0,05 mg/L (limite superior para classe 3) para o período estudado, corroborando com os dados medidos deste parâmetro.
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JEAN GLEISON ANDRADE DO NASCIMENTO
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VALORIZAÇÃO DE ÓLEO RESIDUAL POR CATÁLISE ENZIMÁTICASUPORTADA EM NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS PARA PRODUÇÃO DEBIODIESEL
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Data: 17/08/2022
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A diversificação e a busca por energias fizeram com que os diversos países investissem emtecnologias e processos que propiciassem o surgimento de novas fontes energéticas e issorequer o investimento em novas pesquisas para que seja viável o surgimento de novas fontesenergéticas e economicamente viáveis. Desta forma para um país ser hipossuficiente nessecenário deve dispor de um leque de opções que garantam diversificação em sua matrizenergética. Nessa compreensão nas últimas décadas os óleos residuais de fritura (ORF)surgem como uma alternativa viável para produção de biocombustíveis, em sua grandemaioria são resultados dos procedimentos realizados em cantinas, lanchonetes, cozinhasindustriais, comerciais e domésticas. Os óleos vegetais classificados como triglicerídicospodem sofrer processo de transformação e virar biodiesel, seja com a ajuda de catalisadoresquímicos ou biológicos. Neste entendimento este trabalho tem como objetivo principalinvestigar a viabilidade de produção de biodiesel a partir da transesterificação do óleo residualde soja utilizando biocatalisadores como uma das alternativas para produção debiocombustíveis. Nesse estudo será utilizado como biocatalisador a enzima CandidaAntartica tipo B (CALB) imobilizada em nanopartículas magnéticas e a Eversa® Transform2.0. A metodologia inicialmente abordará um aprofundamento da temática, captação dematéria prima e seu tratamento bem como a realização de práticas de síntese denanopartículas, caracterização do ORF e reações de produção de biocombustíveis porbiocatálise. Neste trabalho, foi produzido biodiesel a partir da esterificação enzimática doORF, que têm como predominância em suas composições o ácido oleico e linoleico. O ORFfoi hidrolisado por rota química e seus ácidos graxos livres foram esterificados com metanol eetanol, via rota enzimática, na proporção molar de 1:1, temperatura de reação de 37°C,agitação de 150 rpm e tempos reacionais variando de 2 a 8 hora. Como catalisadores usou-selipase CALB e Eversa® Transform 2.0, nas formas livres e imobilizadas em nanopartículasmagnéticas de ferro (Fe3O4) em quantidade equivalente a 80 UpNPBg-1. Ao final comparou-seos resultados de rendimentos obtidos que foram promissores para a maioria das reações, noentanto, no reuso é recomendado que algumas condições reacionais devem ser otimizadaspara emprego eficiente da enzima no processo de produção de biodiesel.
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ADRIEL DE OLIVEIRA FREITAS
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DESENVOLVIMENTO DE UMA PLATAFORMA IOT MÓVEL DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE SINAIS CARDIOLÓGICOS VIA APLICAÇÃO WEB
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Data: 29/08/2022
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Nos últimos anos, a aquisição e monitoramento de sinais de ECG tem sido amplamente utilizados no campo da medicina cardiológica. Os sinais de ECG podem fornecer informações importantes sobre a atividade cardíaca de pacientes, permitindo que sua análise seja utilizada como ferramenta de auxílio ao diagnóstico médico. A presença de ruídos em sinais de ECG pode afetar o processo de detecção na aquisição de medições precisas e confiáveis do batimento cardíaco para o sistema de monitoramento de ECG, além da possibilidade de gerar alarmes falsos em classificadores automáticos de doenças cardiovasculares. O presente trabalho propõe o desenvolvimento e implementação de um sistema (hardware e software) para aquisição, processamento, armazenamento em nuvem e monitoramento de sinais de ECG de forma remota, via aplicação WEB, utilizando um dispositivo móvel e de baixo consumo de energia. Neste sistema, o sinal de ECG é detectado e condicionado por um biossensor acoplado a um Arduino UNO R3. Em seguida, o sinal coletado é enviado para um aplicação WEB desenvolvida e hospedados com o auxílio do software MATLAB designer TM e MATLAB Web App Server TM. A comunicação entre a aplicação WEB e o hardware do sistema pode se estabelecida de três formas distintas: via comunicação serial, bluetooth ou Wi-Fi. Os teste de operação de todos os elementos do sistema proposto foram realizados em pacientes do hospital universitário Walter Cantídio da Universidade Federal do Ceará. Foram coletados 50 registros de 5 min a uma frequência de amostragem de 256 Hz. Os resultados de desempenho da aplicação WEB foram satisfatórios apresentando um tempo de apenas 1,884 s para calcular a DFT, aplicar uma decomposição wavelet multinível em um Buffer de 7 segundos, gerar um novo sinal a partir das componentes de frequências desejadas e plotar os resultados. O monitoramento remoto e armazenamento em nuvem dos registros cardiográficos foram realizados com êxito.
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MOISÉS DE OLIVEIRA MAGALHÃES
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Conversor CC-CC Bidirecional de Alto Ganho e Comutação Suave Baseado na Topologia Dual Active Bridge
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Data: 31/08/2022
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Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de um conversor CC-CC bidirecional não isolado de alto ganho baseado na topologia Dual Active Bridge. O mesmo é alimentado em corrente através de indutores acoplados, com seu lado primário conectado em uma ponte completa, na parte inferior do conversor, enquanto que seu lado secundário está conectado em um circuito meia ponte, na parte superior do conversor. A topologia original, da qual foi concebida esta versão em análise, utiliza modulação por largura de pulso como técnica de acionamento das chaves, porém neste trabalho é adotada a técnica de deslocamento de fase (do inglês, phase-shift). A mudança proposta tem a vantagem de tornar mais simples o controle do fluxo e de potência entre as portas, além de garantir, naturalmente, o funcionamento de parte das chaves com comutação suave do tipo ZVS. O princípio de funcionamento e análise matemática da característica de potência e de comutação do conversor, bem como seu modelo dinâmico são apresentados. Um exemplo de projeto com tensão de entrada, tensão de saída e potência, respectivamente, de 28V, 180V e 500W é proposto. Resultados de simulações são apresentados com o propósito de comprovar a análise teórica desenvolvida.
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CRISTIANO DANTAS ARAÚJO
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INFLUÊNCIA DA VARIABILIDADE DA QUALIDADE DA ÁGUA BRUTA NO CUSTO DE TRATAMENTO DE ÁGUA NO SISTEMA DE ABASTECIMENTO DA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA, CEARÁ
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Data: 18/11/2022
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O Brasil está numa posição privilegiada no globo quanto à disponibilidade hídrica, pois conta com mais de 12% de água disponível. Entretanto, não há uma distribuição uniforme da disponibilidade hídrica, entre as regiões. A região Nordeste possui 27,8 % da população e dispõe apenas de 3,3% dos recursos hídricos, enquanto a região Norte possui 8,3% da população e dispõe de 80% das águas nacionais. O presente trabalho visa identificar a influência da variabilidade da qualidade da água bruta no custo de tratamento de água no sistema de abastecimento na cidade de Fortaleza. Com a realização da caracterização dos recursos hídricos disponíveis, a variabilidade interanual e sazonal da qualidade da água bruta, avaliando os custos do tratamento da água e identificando os possíveis contaminantes no caminho da água até a estação de tratamento. Foi calculada tendência, efeito sazonal e resíduo dos dados de qualidade da água que abastece a RMF, teste de mann kendall nas tendências das séries, regressão linear múltipla usando como variável preditora a turbidez e cor, além do cálculo da concentração de fósforo que saí do açude Castanhão e que chega no açude Gavião. Conforme os dados encontrados, não existe tendência nas séries de fósforo e nitrogênio, enquanto nas séries de Clorofila A apresenta tendência positiva e cianobactérias a tendência é negativa. A concentração de fósforo que chega no Gavião é maior do que a liberada pelo Castanhão, sugerindo algum ponto de adição deste nutriente na própria bacia do gavião ou uma autodepuração no percurso devido à alta insolação e deposição de sedimentos. Já na regressão linear com a turbidez sendo a preditora, os dados demonstraram um efeito coletivo forte entre o fósforo e cianobactérias, sendo capazes de explicar 51% da turbidez. Quando a Cor foi a variável preditora os dados demonstraram um efeito coletivo forte também entre as variáveis fósforo e cianobactérias, sendo capazes de explicar 89% da cor. O açude gavião apresenta variação na turbidez no decorrer do ano, ocorre uma sazonalidade no segundo semestre, enquanto as precipitações são menores, provavelmente por conta de uma maior concentração de microrganismos, menores aportes de água e pelo TDH favorecendo a proliferação de algas e microrganismos. Foi possível ainda verificar que existe uma diferença de dois a três meses entre o aumento da precipitação e a resposta da turbidez. Conforme os dados encontrados a qualidade da água vem sendo influenciada por ações antrópicas.
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FRANCISCO EDIRLAN DE SOUSA FREITAS
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STUDY OF THE PERFORMANCE OF LIGIN COMPOUNDS EXTRACTED FROM CASHEW APPLE BAGASSE (Anacardium occidentale L) AS ADSORVENT OF THE SYNTHETIC INDUSTRIAL DYE
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Data: 21/12/2022
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The search for a balance between economic development and the sustainability of the planet, motivates several ideas and researches to find solutions with technical and financial feasibility, thus proposing alternative and promising means of using natural resources as a source of raw material for the development of new products and services. Within this perspective, there is a search for new materials that can be used in adsorptive processes, which are widely applied in various industrial processes, such as food processing and effluent treatment. In this context, new materials that can be used as adsorbents are investigated, mainly low-cost materials or by-products of other processes. Therefore, the present work explores the use of lignin from cashew apple bagasse, in the form that it is obtained, and the composite lignin-magnetic nanoparticles for the laboratory scale removal of industrial textile dyes, being evaluated in this study, the reactive turquoise blue dye as a model. The studied adsorbents were characterized by Fourier transform infrared technique (FTIR) and by scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). For the studies on the adsorption processes, the parameters pH, dye concentration, amount of adsorbent, and temperature were analyzed, evaluating the kinetic behavior and the isotherm of the process. The best adsorption results were obtained using the composite lignin-magnetic nanoparticles (LIG-NMP) as adsorbent. The acid pH favored the adsorption process and the amount of adsorbent that presented the best results was 8 mg/mL. The kinetic data were better represented by the pseudo-second order model, with the best linear correlation coefficient and the adsorption isotherms that best represented the experimental data was the Freudlinch Isotherm. The results obtained in this adsorption study, compared to the results available in the literature, demonstrate that the LIG-NMP composite presents as a potential adsorbent, presenting a removal percentage of up to 95% of the turquoise blue reactive dye using an adsorbent concentration of 8.0 mg/mL, and its magnetic characteristic facilitates the separation process, reducing energy costs with the filtration or centrifugation process. Also, the use of the lignin from cashew apple bagasse lignin as an adsorbent can give a destination to one of the by-products generated this lignocellulosic material, which is studied as a raw material in the production of other products such as ethanol and xylitol, applying thus a biorefinery context.
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