Development of sustainable processes for the production of textile fibers from forest resources

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Effect of ethyleneoxide groups of anionic surfactants on lipase activity

Publication . Magalhães, Solange S.; Alves, Luis; Sebastião, Marco; Medronho, Bruno; Almeida, Zaida L.; Faria, Tiago Q.; Brito, Rui M. M.; Moreno, Maria J.; Antunes, Filipe E.

The use of enzymes in laundry and dish detergent products is growing. Such tendency implies dedicated studies to understand surfactant-enzyme interactions. The interactions between surfactants and enzymes and their impact on the catalytic efficiency represent a central problem and were here evaluated using circular dichroism, dynamic light scattering, and enzyme activity determinations. This work focuses on this key issue by evaluating the role of the ethyleneoxide (EO) groups of anionic surfactants on the structure and activity of a commercial lipase, and by focusing on the protein/surfactant interactions at a molecular level. The conformational changes and enzymatic activity of the protein were evaluated in the presence of sodium dodecyl sulfate (SDS also denoted as SLE0S) and of sodium lauryl ether sulfate with two EO units (SLE2S). The results strongly suggest that the presence of EO units in the surfactant polar headgroup determines the stability and the activity of the enzyme. While SDS promotes enzyme denaturation and consequent loss of activity, SLE2S preserves the enzyme structure and activity. The data further highlights that the electrostatic interactions among the protein groups are changed by the presence of the adsorbed anionic surfactants being such absorption mainly driven by hydrophobic interactions. (c) 2016 American Institute of Chemical Engineers Biotechnol. Prog., 32:1276-1282, 2016

2016-10Journal article

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Desenvolvimento e caracterização de solventes aquosos para a dissolução de celulose: reologia e comportamento de fase

Publication . Duarte, Hugo Manuel Matias; Romano, Anabela; Medronho, Bruno

A celulose é o polímero natural mais abundante no mundo com variadíssimas aplicações. No entanto, algumas destas aplicações envolvem, em determinada fase, a dissolução da celulose. Por diferentes razões, esta é normalmente uma tarefa complicada. Os métodos tradicionais de dissolução têm importantes limitações especialmente relacionadas com razões económicas ou de impacto ambiental e, portanto, surge a necessidade de encontrar alternativas mais sustentáveis para estes processos agressivos. O desenvolvimento de alternativas mais económicas e amigas do ambiente é portanto matéria de elevado interesse para a indústria. Com este propósito em mente, nós pretendemos desenvolver e caracterizar novos solventes aquosos para a dissolução da celulose baseando-nos numa análise critica das interações intermoleculares e mecanismos envolvidos. Desta forma, neste trabalho começamos por caracterizar um sistema aquoso baseado num liquido iónico (anteriormente desenvolvido pelo grupo) de duas qualidade diferentes e concluímos que, muito provavelmente, o solvente de qualidade técnica não é eficaz devido à presença de excesso de iões, nomeadamente de brometo, que sugerimos que complexa os catiões do solvente diminuindo a sua eficiência global. Este estudo preliminar despoletou a análise do efeito de diferentes sais na performance de dissolução do referido solvente. A reologia e o comportamento de fase foram estudados e verificou-se que pequenas quantidades de sal são suficientes para tornar um bom solvente num mau solvente para a dissolução de celulose. Interessante foi o facto de os sistemas seguirem aparentemente a serie de Hofmeister em que os iões mais cosmotrópicos apresentaram maior influência quer na viscosidade quer na separação de fases. O solvente foi também avaliado tendo em conta o seu efeito degradativo na celulose. O grau de polimerização foi estimado através da viscosidade intrínseca das soluções e concluímos que o solvente é praticamente inerte independentemente de variarmos o tempo de exposição do solvente à celulose, rácio solvente/co-solvente ou até o agente coagulante. Finalmente, iniciamos a síntese de alguns sistemas baseados no nosso liquido iónico. Apesar de nenhum dos sistemas dissolver a celulose (celulose modelo, polpa ou pretratada) de forma satisfatória, os resultados são bastante positivos. No futuro terão de ser desenvolvidos melhores processos de purificação para que os compostos sintetizados aumentem a sua performance.

2014Master thesis

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Dissolution state of cellulose in aqueous systems. 1. Alkaline solvents

Publication . Alves, Luis; Medronho, Bruno; Antunes, Filipe E.; Topgaard, Daniel; Lindman, Bjorn

The understanding of the state of dissolution of cellulose in a certain solvent is a critical step forward in the development of new efficient solvent systems for cellulose. Nevertheless, obtaining such information is not trivial. Recently, polarization transfer solid-state NMR (PTssNMR) was shown to be a very promising technique regarding an efficient and robust characterization of the solution state of cellulose. In the present study, combining PTssNMR, microscopic techniques and X-ray diffraction, a set of alkaline aqueous systems are investigated. The addition of specific additives, such as urea or thiourea, to aqueous NaOH based systems as well as the use of an amphiphilic organic cation, is found to have pronounced effects on the dissolution efficiency of cellulose. Additionally, the characteristics of the regenerated material are strongly dependent on the dissolution system; typically less crystalline materials, presenting smoother morphologies, are obtained when amphiphilic solvents or additives are used.

2016-02Journal article

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