Orientador: Ivonete Ávila / Resumo: A biomassa apresenta-se como uma promissora alternativa aos combustíveis fósseis por ser renovável, de baixo custo e amplamente disponível. Esta pode ser obtida a partir de resíduos agroindustriais mostrando-se como um importante modelo de energia sustentável. Os principais componentes da biomassa são hemicelulose, celulose e lignina e, por possuírem diferentes propriedades químicas, influenciam diretamente na eficiência de um processo de conversão termoquímica. Metodologias convencionais atualmente aceitas na determinação dos principais componentes da biomassa requerem maior tempo e possuem alto custo. A análise termogravimétrica (TG) é uma técnica rápida e de baixo custo, resultando em curvas TG/DTG que fornecem uma indicação do percentual de cada um dos componentes da biomassa. Entretanto, não há uma metodologia aceita no sentido de substituir o método convencional por via úmida na determinação dos constituintes de materiais lignocelulósicos. Portanto, o objetivo deste estudo é avaliar o efeito da interação entre os componentes do bagaço e da palha de cana-de-açúcar (hemicelulose, celulose e lignina), isolados por diferentes tratamentos químicos, por meio da análise de sinergismo em ensaios termogravimétricos. Este estudo contribuirá para a elaboração de uma metodologia para determinação dos teores desses componentes por meio da análise termogravimétrica, com precisão similar aos métodos convencionais. Os resultados da caracterização química e a caracterização físico-quími... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Biomass presents itself as a promising alternative energy source to replace or reduce the use of fossil fuels because it is renewable, low cost and widely available. This can be obtained from agro-industrial waste, showing itself as an important model of sustainable energy. The main components of biomass are hemicellulose, cellulose and lignin and, due to their different chemical properties, they directly influence the efficiency of a thermochemical conversion process. Currently, the accepted methodologies for determining the main components of biomass require time and are expensive. Thermogravimetric analysis (TGA) is a fast and low-cost technique, resulting in TGA/DTG curves that provide an indication of the percentage of each biomass components. However, there is no accepted methodology in the sense to replace the conventional wet method use to determining the lignocellulosic materials components. Therefore, the objective of this study is to evaluate the effect of the interaction between the components of sugarcane bagasse and straw (hemicellulose, cellulose and lignin), isolated by different chemical treatments, through the analysis of synergism in thermogravimetric tests. This study will contribute to the development of a methodology for determining the content of these components through thermogravimetric analysis, with precision similar to conventional methods. The results of chemical characterization and physico-chemical characterization by FTIR and DRX technique of t... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A produção de biocombustíveis de segunda geração está entre os temas mais pesquisados atualmente. Entre estes, a obtenção de etanol a partir de bagaço de cana-de-açúcar é de grande interesse nacional, considerando-se a abundância desta matéria-prima no país e a possibilidade de incremento na produção deste álcool sem necessidade de expansão da área plantada. Sob o ponto de vista de produção industrial, no entanto, é fundamental o desenvolvimento de trabalhos visando ao estudo de alternativas de processos e biorreatores susceptíveis de ampliação de escala. Estratégias como sacarificação e fermentação/cofermentação simultâneas (SSF/SSCF) têm sido estudadas e têm como vantagens a intensificação do processo pela redução do custo de investimento e minimização de problemas de inibição de enzimas por produtos. No entanto, neste caso, geralmente o uso de condições não otimizadas (temperatura) para cada passo biológico é desvantajoso. Com o objetivo de superar essa desvantagem, avaliou-se o uso de reatores de coluna interconectados para a produção de etanol a partir de bagaço de cana-de-açúcar empregando células de Scheffersomyces shehatae imobilizadas em alginato de cálcio em sistema SSCF. O bagaço foi previamente pré-tratado por processo alcalino e alcalino assistido por cavitação hidrodinâmica. Experimentos em SSCF em batelada foram realizados usando duas colunas interconectadas. Uma delas (para hidrólise) foi mantida a 50ºC e carregada com bagaço pré-tratado e a outra coluna (para fermentação) foi mantida a 30°C e carregada com células imobilizadas. Meio contendo preparação comercial de celulases e nutrientes para o micro-organismo foi recirculado entre as colunas. Os efeitos da vazão de recirculação e carga enzimática foram avaliados usando planejamento estatístico como ferramenta. Dados iniciais de hidrólise enzimática em reator de coluna mostraram elevada taxa de reação no início do processo, com redução desta ao longo da hidrólise devido à recalcitrância crescente do material residual à ação enzimática. Os resultados obtidos no planejamento estatístico mostraram que a carga enzimática foi a variável mais influente no processo, embora a vazão de recirculação e a interação entre as variáveis também tenham apresentado efeitos significativos. As condições selecionadas corresponderam a uma vazão de recirculação de 14 mL/min e carga enzimática de 15 FPU/g e os experimentos nestas condições resultaram em valores de fator de rendimento (Yp/s) de 0,493 g/g, produtividade volumétrica de 0,469 g.L-1.h-1 e eficiência de 96,58%. Além disso, nestas condições, 70,72±1,32 % da celulose presente inicialmente no material e 56,37±0,76 % da hemicelulose foram hidrolisadas. O sistema mostrouse adequado para realização do processo SSCF, com potencial para ser utilizado para intensificação da produção de etanol 2G em biorrefinarias. / Currently, the production of second generation biofuels is one of the most researched topics. Among these, the ethanol obtained from sugarcane bagasse is of great national interest, considering the abundance of this raw material in the country and the possibility of increasing the production of this alcohol without the need of expanding the crop area. From viewpoint of industrial production, however, the development of studies of process alternatives and bioreactors adequate for scale up is fundamental. Strategies as saccharification and simultaneous fermentation/cofermentation (SSF/SSCF) have been studied and have as advantages the intensification of the process by reducing the cost of investment and minimizing problems of inhibition of enzymes by hydrolysis products. However, in this case, generally the use of non-optimized conditions (temperature) for each biological step is disadvantageous. In order to overcome this drawback, the use of interconnected column reactors for the production of ethanol from sugarcane bagasse was evaluated using calcium alginate immobilized cells of Scheffersomyces shehatae in SSCF system. The bagasse was previously pretreated by alkaline and hydrodynamic cavitation-assisted alkaline process. Batch experiments of SSCF were performed using two interconnected columns. One of them (for hydrolysis) was kept at 50 ° C and loaded with pre-treated bagasse and the other column (for fermentation) was kept at 30 ° C and loaded with immobilized cells. Medium containing comercial preparation of cellulases and nutrients for the microorganism was recirculated between the columns. The effects of recirculation flow and enzymatic loading were evaluated using statistical design as a tool. Initial data on enzymatic hydrolysis in a column reactor showed a high reaction rate at the beginning of the process, with a reduction in the hydrolysis rate along the process due to the increasing recalcitrance of the residual material to the enzymatic action. The results obtained in the statistical design showed that enzymatic loading was the most influential variable in the process, although the recirculation flow rate and the interaction between the variables also had significant effects. The selected conditions corresponded to a recirculation flow rate of 14 mL/min and enzyme loading of 15 FPU/g and the experiments carried out under these conditions resulted in yield factor (Yp/s) values of 0.493 g/g, volumetric productivity of 0.469 gL- 1.h-1 and fermentation efficiency of 96.58%. Moreover, under these conditions, 70.72±1.32 % of the cellulose initially present in the material and 56.37±0.76 % of the hemicellulose were hydrolyzed. The system proved to be adequate to perform the SSCF process, with potential to be used to intensify the production of 2G ethanol in biorefineries.

O mundo se depara atualmente com a perspectiva de um significativo aumento na demanda por etanol combustível. O bagaço de cana está entre os maiores subprodutos agroindustriais no Brasil, sendo uma das alternativas na utilização para a produção do etanol de segunda geração. A degradação do bagaço de cana requer a ação de muitas enzimas diferentes que são reguladas transcripcionalmente. Considerando-se que o custo de celulases e hemicelulases contribuem substancialmente no preço do bioetanol, novos estudos visando o entendimento da eficiência e produtividade de celulases são de grande importância. Para entender como melhorar coquetéis de enzimas que podem hidrolizar o bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado, uitlizou-se um experimento de genômica para investigar-se quais genes e vias são transcripcionalmente moduladas durante o crescimento de A. niger em bagaço de cana-de-açúcar explodido. Neste trabalho foram identificados genes que codificam celulases e hemicelulases com aumento da expresão durante o crescimento em bagaço de cana-de-açúcar explodido. Foi também realizada a determinação do acúmulo de mRNA de diversos genes que codificam transportadores para verificar se estes eram induzidos por xilose e por depedência de glicose. Foram identificados 18 genes que corresponde a 58% de celulases preditas em A. niger e 21 genes que correponde a 58% de hemicelulases preditas em A. niger os quias foram altamente expressos durante o crescimento em bagaço de cana-de-açúcar explodido. Foi investigado também o papel central realizado pelas proteínas quinases e fosfatases não essenciais (NPKs e NPPs, respectivamente) quando em presença de celulose como fonte de carbono, no sensoriamento do estado energético e na subsequente via de sinalização no fungo filamentoso modelo Aspergillus nidulans. O estudo com A. nidulans identificou 11 quinases e 7 fosfatases não essências, NPKs e NPPs, respectivamente, envolvidas na produção de celulases e em alguns casos, na produção também de hemicelulases. O envolvimento destas NPKs identificadas na resposta induzida por avicel e na desrepressão foram acessados pela análise do transcriptoma da cepa selvagem e por microscopia de fluorescência através da cepa de fusão CreA::GFP expressa no selvagem e no background dos mutantes de NPKs. A ausência das quinases snfA e schA reduziu dramaticamente a resposta transcricional induzida por celulose incluindo a expressão de enzimas hidrolíticas e transportadores, enquanto que a ausência de snfA resultou em uma quase completa modulação gênica induzida por celulose. O mecanismo pelo qual essas duas quinases controlam a transcrição gênica foi identificado, onde os dois mutantes de quinases foram capazes de desbloquear o CreA mediante a repressão catabólica do carbono (CCR), sob condições de desrepressão, como em baixa presença de carbono ou crescimento em celulose. Desta forma, este trabalho abriu novas possibilidades para o entendimento da sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar por hidrolases de A. niger e para a construção de coquetéis de enzimas mais eficientes para a obtenção do etanol de segunda geração. Também possibilitou a identificação de muitas quinases e fosfatases envolvidas no sensoriamento do carbono e do estado energético, as quais demonstraram papéis sobrespostos e distintos de snfA e schA na regulação da desrepressão de CreA e na produção de enzimas hidrolíticas em A. nidulans. / The world today is faced with the prospect of a significant increase in demand for fuel ethanol. Sugarcane bagasse is among the largest agro-industrial by-products in Brazil, one of the alternatives in use for the production of second generation ethanol. Degradation of sugarcane bagasse requires the action of many different enzymes which are transcriptionally regulated. Considering that the costs of cellulases and hemicellulases contribute substantially to the price of bioethanol, new studies aimed at understanding and improving cellulase efficiency and productivity are of paramount importance. To understand how to improve enzymatic cocktails that can hydrolyze pretreated sugarcane bagasse, we used a genomics approach to investigate which genes and pathways are transcriptionally modulated during growth of A. niger on steam-exploded sugarcane bagasse. We also sought to determine whether the mRNA accumulation of several steam-exploded sugarcane bagasseinduced genes encoding putative transporters is induced by xylose and dependent on glucose. We identified 18 genes that corresponds to 58% of A. niger predicted cellulases and 21 genes that correspond to 58% of A. niger predicted hemicellulases, that were highly expressed during growth on sugarcane bagasse. The central role performed by nonessential protein kinases (NPK) and phosphatases (NPP) when grown on cellulose as a sole carbon source, in the sensing energetic status and the subsequent signalling pathways was assessed in the model filamentous fungus Aspergillus nidulans. This study identified multiple kinases and phosphatases (NPKs and NPPs, respectively) involved in the sensing of carbon or energetic status, while demonstrating the overlapping and distinct roles of snfA and schA in the regulation of CreA derepression and hydrolytic enzyme production in A.nidulans. The involvement of the identified NPKs in avicel-induced responses and CreA derepression was assessed by genome-wide transcriptomics and fluorescent microscopy of a CreA::GFP fusion proteinexpressed in the wild-type and NPK-deficient mutant backgrounds. The absence of either the schA or snfA kinase dramatically reduced cellulose-induced transcriptional responses including the expression of hydrolytic enzymes and transporters, while the absence snfA resulted in a near complete loss of wild-typecellulose-induced gene modulation. The mechanism by which these two NPKs controlled gene transcription was identified, as neither of NPK-deficient mutants were able to unlock CreA-mediated carbon catabolite repression, under derepressing conditions, such as carbon starvation or growth on cellulose. Our presently reported work opens new possibilities for understanding sugarcane biomass saccharification by A. niger hydrolases and for the construction of more efficient enzymatic cocktails for second-generation bioethanol. This work also enable the identification of multiple kinases and phosphatases involved in the sensing of carbon or energetic status, while demonstrating the overlapping and distinct roles of snfA and schA in the regulation of CreA derepression and hydrolytic enzyme production in A.nidulans.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o uso combinado de processos de separação, visando a adequação do substrato rico em xilose (hidrolisado de bagaço de cana) para a obtenção de produtos por via fermentativa. Foram estudados processos como coagulação e precipitação seletiva de impurezas coloidais, separação com membranas de microfiltração e ultrafiltração e resinas de troca iônica, tendo como ponto de partida o hidrolisado concentrado 5,56 vezes (hidrolisado H1). Na avaliação dos ensaios de coagulação e precipitação foi utilizado planejamento fatorial fracionado, o qual auxiliou o estudo da performance de agentes coagulantes (policloreto de alumínio e polieletrólito aniônico), em diferentes concentrações, pHs e temperaturas. Como variável resposta foi determinado a redução de compostos fenólicos, resultando numa diminuição final de 32,67% e num modelo matemático que representa os parâmetros envolvidos no processo:[C. Fenólicos] = 13,82 + 4,54xpH + 0,03xPAC - 0,58xpH2 + 0,19xPAC2 - 0,25xpHxPAC. Após a determinação das melhores condições experimentais desta etapa, aplicou-se este modelo numa escala 36 vezes maior, resultando em uma diminuição de 10,49% destes contaminantes, produzindo o hidrolisado H2. Este hidrolisado foi percolado por resinas, e assim, determinou-se a série de resinas de troca iônica mais eficiente (série I: Amberlyst 15Wet, Amberlite FPA98, Amberlite 252Na e Amberlite IRA96). Esta etapa proporcionou uma redução de 96,29% no índice de cor, 98,72% dos compostos fenólicos, 74,19% do hidroximetilfurfural, 55,56% de furfural e 52,03% de ácido acético, utilizando um volume de leito de 20 mL, por coluna de resina. O hidrolisado H2, também, foi utilizado para a determinação do melhor modo de permeação por membranas de separação. Neste caso, optou-se em utilizar somente a membrana de ultrafiltração. A permeação do hidrolisado H2 por esta membrana resultou no hidrolisado H3, e em reduções de 12,50% de ácido acético, 33,00% de compostos fenólicos e 54,29% no índice de cor. Assim, o hidrolisado H3 foi percolado pela série de resinas mais eficiente, obtendo ao final uma diminuição de 63,29% do ácido acético, 75,86% de furfural, 77,78% de hidroximetilfurfural e 88,09% dos compostos fenólicos, promovendo uma redução de 90,90% no índice de cor. A seguir, o hidrolisado purificado foi submetido a fermentações para a produção de xilitol e etanol. Essas bioconversões foram aptas a produzir 0,250g/L.h de xilitol e 0,265g/L.h de etanol além de apresentarem rendimentos de 0,68g/g de xilitol por xilose consumida e 0,30g/g de etanol por xilose consumida. Estes resultados indicam a boa fermentabilidade do hidrolisado tratado pelo processo combinado proposto. / This study evaluated the combined use of separation processes, seeking the adequacy of the substrate rich in xylose (hydrolysate of sugar cane bagasse) in the attainment of products from fermentative processes. During this research processes as coagulation and precipitation of selective colloidal impurities, microfiltration and ultrafiltration membranes separations and ion exchange resins were studied, taking as its starting point a hydrolysate concentrate 5.56 times (hydrolysate H1). During the tests of coagulation and precipitation a fraction factorial design was applied, which helped the study of coagulating agents performance (aluminum polychloride and anionic polyelectrolyte) in different concentrations, pH and temperatures. The response variable utilized was phenolic compounds reduction resulting in a drop of 32.67% and the mathematical model that represents the parameters involved in the process was: [C. Fenólicos] = 13.82 + 4.54 xpH + 0.03 xPAC - 0.58 xpH2 + 0.19 xPAC2 - 0.25 xpHxPAC. After determining the best experimental conditions of this step, this model was applied on a scale 36 times greater resulting in a decrease of 10.49% on contaminants, producing the hydrolysate H2. This hydrolysate was percolated through resins and determined the sequence of ion exchange resins more efficient; Serie I (Amberlyst 15Wet, Amberlite FPA98, Amberlite 252Na and Amberlite IRA96). This step reduced 96.29% in the index of color, 98.72% of phenolic compounds, 74.19% of hydroxymethylfurfural, 55.56% of furfural and 52.03% acetic acid, using a bed volume of 20 mL for each resin column. The hydrolysate H2 also was used to determine the best way of membranes permeation. In this case, opted to use only the ultrafiltration membrane. The permeation of the hydrolysate H2 through membrane resulted the hydrolysate H3, and showed reductions of 12.50%, 33.00% and 54.29% in acetic acid, phenolic compounds and index of color, respectively. Thus, the hydrolysate H3 was percolated through the resins series more efficient, obtaining a decrease of 63.29% of acetic acid, 75.86% of furfural, 77.78% of hydroxymethylfurfural and 88.09% of phenolic compounds, promoting a reduction of 90.90% in the index of color on the finish treatment. So this hydrolysate purified was subjected to fermentations for the production of xylitol and ethanol. These bioconversions were able to produce 0.250 g/L.h of xylitol and 0.265g/L.h of ethanol and showed xylitol yield from xylose of 0.68g/g and ethanol yield from xilose of 0.30g/g in ethanol. Theses results indicate the good fermentability of the hydrolysate treated by proposed combined process.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o uso combinado de processos de separação, visando a adequação do substrato rico em xilose (hidrolisado de bagaço de cana) para a obtenção de produtos por via fermentativa. Foram estudados processos como coagulação e precipitação seletiva de impurezas coloidais, separação com membranas de microfiltração e ultrafiltração e resinas de troca iônica, tendo como ponto de partida o hidrolisado concentrado 5,56 vezes (hidrolisado H1). Na avaliação dos ensaios de coagulação e precipitação foi utilizado planejamento fatorial fracionado, o qual auxiliou o estudo da performance de agentes coagulantes (policloreto de alumínio e polieletrólito aniônico), em diferentes concentrações, pHs e temperaturas. Como variável resposta foi determinado a redução de compostos fenólicos, resultando numa diminuição final de 32,67% e num modelo matemático que representa os parâmetros envolvidos no processo:[C. Fenólicos] = 13,82 + 4,54xpH + 0,03xPAC - 0,58xpH2 + 0,19xPAC2 - 0,25xpHxPAC. Após a determinação das melhores condições experimentais desta etapa, aplicou-se este modelo numa escala 36 vezes maior, resultando em uma diminuição de 10,49% destes contaminantes, produzindo o hidrolisado H2. Este hidrolisado foi percolado por resinas, e assim, determinou-se a série de resinas de troca iônica mais eficiente (série I: Amberlyst 15Wet, Amberlite FPA98, Amberlite 252Na e Amberlite IRA96). Esta etapa proporcionou uma redução de 96,29% no índice de cor, 98,72% dos compostos fenólicos, 74,19% do hidroximetilfurfural, 55,56% de furfural e 52,03% de ácido acético, utilizando um volume de leito de 20 mL, por coluna de resina. O hidrolisado H2, também, foi utilizado para a determinação do melhor modo de permeação por membranas de separação. Neste caso, optou-se em utilizar somente a membrana de ultrafiltração. A permeação do hidrolisado H2 por esta membrana resultou no hidrolisado H3, e em reduções de 12,50% de ácido acético, 33,00% de compostos fenólicos e 54,29% no índice de cor. Assim, o hidrolisado H3 foi percolado pela série de resinas mais eficiente, obtendo ao final uma diminuição de 63,29% do ácido acético, 75,86% de furfural, 77,78% de hidroximetilfurfural e 88,09% dos compostos fenólicos, promovendo uma redução de 90,90% no índice de cor. A seguir, o hidrolisado purificado foi submetido a fermentações para a produção de xilitol e etanol. Essas bioconversões foram aptas a produzir 0,250g/L.h de xilitol e 0,265g/L.h de etanol além de apresentarem rendimentos de 0,68g/g de xilitol por xilose consumida e 0,30g/g de etanol por xilose consumida. Estes resultados indicam a boa fermentabilidade do hidrolisado tratado pelo processo combinado proposto. / This study evaluated the combined use of separation processes, seeking the adequacy of the substrate rich in xylose (hydrolysate of sugar cane bagasse) in the attainment of products from fermentative processes. During this research processes as coagulation and precipitation of selective colloidal impurities, microfiltration and ultrafiltration membranes separations and ion exchange resins were studied, taking as its starting point a hydrolysate concentrate 5.56 times (hydrolysate H1). During the tests of coagulation and precipitation a fraction factorial design was applied, which helped the study of coagulating agents performance (aluminum polychloride and anionic polyelectrolyte) in different concentrations, pH and temperatures. The response variable utilized was phenolic compounds reduction resulting in a drop of 32.67% and the mathematical model that represents the parameters involved in the process was: [C. Fenólicos] = 13.82 + 4.54 xpH + 0.03 xPAC - 0.58 xpH2 + 0.19 xPAC2 - 0.25 xpHxPAC. After determining the best experimental conditions of this step, this model was applied on a scale 36 times greater resulting in a decrease of 10.49% on contaminants, producing the hydrolysate H2. This hydrolysate was percolated through resins and determined the sequence of ion exchange resins more efficient; Serie I (Amberlyst 15Wet, Amberlite FPA98, Amberlite 252Na and Amberlite IRA96). This step reduced 96.29% in the index of color, 98.72% of phenolic compounds, 74.19% of hydroxymethylfurfural, 55.56% of furfural and 52.03% acetic acid, using a bed volume of 20 mL for each resin column. The hydrolysate H2 also was used to determine the best way of membranes permeation. In this case, opted to use only the ultrafiltration membrane. The permeation of the hydrolysate H2 through membrane resulted the hydrolysate H3, and showed reductions of 12.50%, 33.00% and 54.29% in acetic acid, phenolic compounds and index of color, respectively. Thus, the hydrolysate H3 was percolated through the resins series more efficient, obtaining a decrease of 63.29% of acetic acid, 75.86% of furfural, 77.78% of hydroxymethylfurfural and 88.09% of phenolic compounds, promoting a reduction of 90.90% in the index of color on the finish treatment. So this hydrolysate purified was subjected to fermentations for the production of xylitol and ethanol. These bioconversions were able to produce 0.250 g/L.h of xylitol and 0.265g/L.h of ethanol and showed xylitol yield from xylose of 0.68g/g and ethanol yield from xilose of 0.30g/g in ethanol. Theses results indicate the good fermentability of the hydrolysate treated by proposed combined process.

Orientador: Tsunao Matsumoto / Resumo: O tratamento de efluentes oriundos de águas residuárias possui importância significativa para diminuir os impactos ambientais provocados pela ação do homem em determinado meio. Atualmente, existem parâmetros legais que normatizam os processos de tratamento de esgoto doméstico para que o efluente gerado seja processado antes de seu despejo em recursos hídricos com o intuito de diminuir a ação de agentes biológicos e substâncias/compostos químicos nocivos à saúde do homem e do meio ambiente. A investigação de mestrado proposta objetivou analisar a eficiência da remoção de nutrientes, proveniente de esgoto doméstico, por intermédio da utilização de um Reator Granular em Tubo Concêntrico com Circulação, a partir da administração de carvão ativado de bagaço de cana-de-açúcar (CABC) como material de suporte. O reator foi fixado em uma Estação Elevatória de Esgoto do município de Ilha Solteira - SP. Para avaliar a eficácia do tratamento proposto, as variáveis: temperatura, pH, alcalinidade, DQO, sólidos sedimentáveis, sólidos suspensos, sólidos totais, nitrogênio total e fósforo total do efluente submetido ao reator foram monitoradas em consonância com o Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. O estudo foi desenvolvido em duas fases: de partida (desenvolvimento do biofilme no material de suporte) e operacional (aumento dos ciclos operacionais no reator e menor tempo de sedimentação), sendo esta última subdividida em Fase A (análises da DQO, temperatura e pH) e ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Treatment of effluents from wastewater has significant importance to reduce the environmental impacts caused by human action. Currently, there are legal standards that regulate the domestic wastewater treatment processes for the effluent to be processed before eliminating on water resources in order to reduce the action of biological agents and harmful chemical substances to human health and the environment. The research proposal aimed to analyze the efficiency of removal of nutrients from sewage, through the use of a Reactor Granular in Concentric pipe with circulation from the activated carbon of sugarcane bagasse (CABC) as a support material. The reactor was set at a pumping station sewage in Ilha Solteira - SP. To evaluate the effectiveness of the proposed treatment variables: temperature, pH, alkalinity, total COD, solids sedimented, suspended solids, total solids, total nitrogen and phosphorus from the reactor was monitored in accordance with the Standard Methods of Examination of Water and Wastewater. The study was conducted in two phases: starting (development of biofilm on the support material) and operational (increased cycle times in the reactor and reduced settling time), the operational phase was subdivided into Phase A (analysis of COD, pH and temperature) and Phase B (evaluation of the removal of carbonaceous matter, nitrogen and phosphorus matter). The investigation also showed viability for removal of carbonaceous organic load at 65% and 78% in phase A and B,... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Marcio Aurelio Soares Santos (marrrcio@hotmail.com) on 2016-01-06T13:02:26Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_MPAgro_Santos_MAS_Versão_Revisada_3.pdf: 1187642 bytes, checksum: 6d36e9cf2b45e719ee9c7f357535a97e (MD5) / Approved for entry into archive by Fabiana da Silva Segura (fabiana.segura@fgv.br) on 2016-01-06T14:58:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_MPAgro_Santos_MAS_Versão_Revisada_3.pdf: 1187642 bytes, checksum: 6d36e9cf2b45e719ee9c7f357535a97e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-06T15:04:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_MPAgro_Santos_MAS_Versão_Revisada_3.pdf: 1187642 bytes, checksum: 6d36e9cf2b45e719ee9c7f357535a97e (MD5) Previous issue date: 2015-11-30 / O uso de resíduos da indústria canavieira, em particular o bagaço, é tema que ganha relevância desde a retomada do mercado de biocombustíveis, quando a produção ampliou significativamente o volume daquela biomassa. Existem trabalhos que tratam de apresentar subprodutos e tecnologias alternativas para o uso deste material e um conjunto outro de trabalhos apresenta análise de cenários de viabilidade econômica destas tecnologias. O objetivo deste trabalho é avaliar pela perspectiva econômico-financeira o melhor uso do bagaço da cana em um caso real. Para isto foi utilizada a Teoria das Opções Reais, como forma de analisar a melhor destinação do bagaço no horizonte de tempo de cinco anos, em uma dada a região, em um estudo de caso de uma usina sucroenergética com possibilidade de produção de etanol de segunda geração e/ou venda do bagaço in natura. Desta forma concluiu-se no caso apresentado que a produção de etanol de segunda geração em escala industrial não atrai investimentos e, sob esta ótica, deve ser postergada pois requer significativa aumento de produtividade por tonelada de matéria seca, além de substancial redução no custo das enzimas de fermentação. Ainda, foi possível também identificar a necessidade de políticas de incentivo para atração de investimentos. / The use of waste from the sugar cane industry, in particular bagasse, is a subject that becomes relevant since the resumption of the biofuels. There are works that address alternative technologies to the use of this material and a collection of other works which address the feasibilities. Therefore, this study is to evaluate the economic and financial perspective of sugarcane bagasse in an actual case. An application of the Theory of Real Options as a way to analyze the best allocation of bagasse within five years horizon, in a given region where the plant is located. The productivity and competitiveness of second-generation ethanol in contrast with the possibility of selling the bagasse. Thus it was concluded in the case presented that second-generation ethanol on an industrial scale production should be postponed since requires significant increase in productivity (litter per ton of dry bagasse) and significant reduction in the fermentation enzymes costs. Still, it was also possible to identify the need of public policy’s to develop this industry.

Submitted by Ana Laura Soler Cunha Buzo (analaurasolercunha@gmail.com) on 2018-09-28T22:21:33Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO FINAL .pdf: 3047917 bytes, checksum: 4b9d9190322307f4e23c7de4f21936e9 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-10-01T13:05:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 buzo_alsc_me_ilha.pdf: 3047917 bytes, checksum: 4b9d9190322307f4e23c7de4f21936e9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-01T13:05:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 buzo_alsc_me_ilha.pdf: 3047917 bytes, checksum: 4b9d9190322307f4e23c7de4f21936e9 (MD5) Previous issue date: 2018-07-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O desenvolvimento de estudos para produção de derivados de madeira tem representado uma real alternativa para contribuir as políticas de sustentabilidade, principalmente de espécies arbóreas nativas. Nesse contexto, o reaproveitamento de resíduos lignocelulósicos tem contribuído como uma alternativa para a produção industrial de painéis de madeira. Dentro desse contexto este trabalho se constitui do estudo para produção e avaliação de painéis aglomerados, empregando-se partículas de bagaço de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) e partículas de madeira de pinus (Pinus taeda; Pinus elliottii) e utilizando-se dois tipos de aglutinantes, o Poliuretano derivado do óleo de mamona (PU-M) e a Resina Ureia-formaldeído (UF). Para produção dos painéis foram propostos diferentes tratamentos com variações entre as proporções de massas das partículas, densidade nominal dos painéis de 0,80 g/cm3 e pressão de prensagem de 50 kgf/cm2 durante 10 min. As misturas de partículas foram utilizadas com 10% de umidade para o adesivo PU-M e 3% de umidade para a resina UF ambos com um conteúdo de 10% em relação à massa seca das partículas. Para prensagem dos painéis com PU-M empregou-se 100 ºC e para os painéis com UF 130 ºC. Os painéis foram submetidos a ensaios para avaliação das propriedades físicas (densidade, umidade e inchamento) e mecânicas (módulo de elasticidade, módulo de ruptura à flexão e tração perpendicular) de acordo com a ABNT NBR 14810-1 e 2 (2013). Os resultados obtidos evidenciaram ser possível a utilização das partículas provenientes do bagaço de cana e de pinus para a produção de painéis aglomerados de alta densidade. Verificou-se que os painéis produzidos com o poliuretano apresentaram maior eficiência e suas propriedades físicas e mecânicas encontram-se compatíveis com os requisitos da Norma Brasileira para painéis do tipo P6 - Painéis estruturais para uso em condições severas de carga, em condições secas. Entretanto, verificou-se que os painéis produzidos com UF podem ser classificados como painéis do Tipo P2 - Painéis não estruturais para uso em condições secas. / The development of studies for the production of wood derivatives has represented a real alternative to improve sustainability policies, mainly of native tree species. In this context, the reuse of lignocellulosic waste has contributed as an alternative to the industrial production of wood panels. This way, this work aims to produce and evaluate chipboards using particles of sugarcane bagasse (Saccharum officinarum) and particles of pine wood (Pinus taeda; Pinus elliottii) and using two types of binders, the Polyurethane derived from castor oil (PU-Castor) and Urea formaldehyde resin (UF). Different treatments were proposed for the production of boards with variations between the particle mass ratios, panels’ nominal density of 0.80 g/cm3 and pressing pressure of 50 kgf/cm2 for 10 minutes. Particle mixtures were used at 10% moisture for the PU-Castor adhesive and 3% moisture for the UF resin both with a content of 10% relative to the dry mass of the particles. For the pressing of panels with PU-Castor was used 100 °C and of panels with UF was used 130 °C. The boards were submitted to tests to evaluate the physical properties (density, moisture and swelling after 24 hours) and mechanical (modulus of elasticity, modulus of resistance to bending and perpendicular traction) according to the ABNT NBR 14810-1 and 2 (2013). The results showed that it is possible to use particles from sugarcane bagasse and pine wood for high density chipboards production. It was found that the boards produced with polyurethane presented higher efficiency and their physical and mechanical properties are compatible with the requirements of Brazilian Standard Regulations for P6 boards (Structural boards for use under severe load conditions for dry conditions use). However, it has been found that panels made with UF can be classified as type P2 panels – Non-structural boards for dry conditions use. / CAPES - DS

O mundo se depara atualmente com a perspectiva de um significativo aumento na demanda por etanol combustível. O bagaço de cana está entre os maiores subprodutos agroindustriais no Brasil, sendo uma das alternativas na utilização para a produção do etanol de segunda geração. A degradação do bagaço de cana requer a ação de muitas enzimas diferentes que são reguladas transcripcionalmente. Considerando-se que o custo de celulases e hemicelulases contribuem substancialmente no preço do bioetanol, novos estudos visando o entendimento da eficiência e produtividade de celulases são de grande importância. Para entender como melhorar coquetéis de enzimas que podem hidrolizar o bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado, uitlizou-se um experimento de genômica para investigar-se quais genes e vias são transcripcionalmente moduladas durante o crescimento de A. niger em bagaço de cana-de-açúcar explodido. Neste trabalho foram identificados genes que codificam celulases e hemicelulases com aumento da expresão durante o crescimento em bagaço de cana-de-açúcar explodido. Foi também realizada a determinação do acúmulo de mRNA de diversos genes que codificam transportadores para verificar se estes eram induzidos por xilose e por depedência de glicose. Foram identificados 18 genes que corresponde a 58% de celulases preditas em A. niger e 21 genes que correponde a 58% de hemicelulases preditas em A. niger os quias foram altamente expressos durante o crescimento em bagaço de cana-de-açúcar explodido. Foi investigado também o papel central realizado pelas proteínas quinases e fosfatases não essenciais (NPKs e NPPs, respectivamente) quando em presença de celulose como fonte de carbono, no sensoriamento do estado energético e na subsequente via de sinalização no fungo filamentoso modelo Aspergillus nidulans. O estudo com A. nidulans identificou 11 quinases e 7 fosfatases não essências, NPKs e NPPs, respectivamente, envolvidas na produção de celulases e em alguns casos, na produção também de hemicelulases. O envolvimento destas NPKs identificadas na resposta induzida por avicel e na desrepressão foram acessados pela análise do transcriptoma da cepa selvagem e por microscopia de fluorescência através da cepa de fusão CreA::GFP expressa no selvagem e no background dos mutantes de NPKs. A ausência das quinases snfA e schA reduziu dramaticamente a resposta transcricional induzida por celulose incluindo a expressão de enzimas hidrolíticas e transportadores, enquanto que a ausência de snfA resultou em uma quase completa modulação gênica induzida por celulose. O mecanismo pelo qual essas duas quinases controlam a transcrição gênica foi identificado, onde os dois mutantes de quinases foram capazes de desbloquear o CreA mediante a repressão catabólica do carbono (CCR), sob condições de desrepressão, como em baixa presença de carbono ou crescimento em celulose. Desta forma, este trabalho abriu novas possibilidades para o entendimento da sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar por hidrolases de A. niger e para a construção de coquetéis de enzimas mais eficientes para a obtenção do etanol de segunda geração. Também possibilitou a identificação de muitas quinases e fosfatases envolvidas no sensoriamento do carbono e do estado energético, as quais demonstraram papéis sobrespostos e distintos de snfA e schA na regulação da desrepressão de CreA e na produção de enzimas hidrolíticas em A. nidulans. / The world today is faced with the prospect of a significant increase in demand for fuel ethanol. Sugarcane bagasse is among the largest agro-industrial by-products in Brazil, one of the alternatives in use for the production of second generation ethanol. Degradation of sugarcane bagasse requires the action of many different enzymes which are transcriptionally regulated. Considering that the costs of cellulases and hemicellulases contribute substantially to the price of bioethanol, new studies aimed at understanding and improving cellulase efficiency and productivity are of paramount importance. To understand how to improve enzymatic cocktails that can hydrolyze pretreated sugarcane bagasse, we used a genomics approach to investigate which genes and pathways are transcriptionally modulated during growth of A. niger on steam-exploded sugarcane bagasse. We also sought to determine whether the mRNA accumulation of several steam-exploded sugarcane bagasseinduced genes encoding putative transporters is induced by xylose and dependent on glucose. We identified 18 genes that corresponds to 58% of A. niger predicted cellulases and 21 genes that correspond to 58% of A. niger predicted hemicellulases, that were highly expressed during growth on sugarcane bagasse. The central role performed by nonessential protein kinases (NPK) and phosphatases (NPP) when grown on cellulose as a sole carbon source, in the sensing energetic status and the subsequent signalling pathways was assessed in the model filamentous fungus Aspergillus nidulans. This study identified multiple kinases and phosphatases (NPKs and NPPs, respectively) involved in the sensing of carbon or energetic status, while demonstrating the overlapping and distinct roles of snfA and schA in the regulation of CreA derepression and hydrolytic enzyme production in A.nidulans. The involvement of the identified NPKs in avicel-induced responses and CreA derepression was assessed by genome-wide transcriptomics and fluorescent microscopy of a CreA::GFP fusion proteinexpressed in the wild-type and NPK-deficient mutant backgrounds. The absence of either the schA or snfA kinase dramatically reduced cellulose-induced transcriptional responses including the expression of hydrolytic enzymes and transporters, while the absence snfA resulted in a near complete loss of wild-typecellulose-induced gene modulation. The mechanism by which these two NPKs controlled gene transcription was identified, as neither of NPK-deficient mutants were able to unlock CreA-mediated carbon catabolite repression, under derepressing conditions, such as carbon starvation or growth on cellulose. Our presently reported work opens new possibilities for understanding sugarcane biomass saccharification by A. niger hydrolases and for the construction of more efficient enzymatic cocktails for second-generation bioethanol. This work also enable the identification of multiple kinases and phosphatases involved in the sensing of carbon or energetic status, while demonstrating the overlapping and distinct roles of snfA and schA in the regulation of CreA derepression and hydrolytic enzyme production in A.nidulans.

Made available in DSpace on 2016-06-02T18:57:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5305.pdf: 946081 bytes, checksum: 81e4f5bc1df570d2fc2c0af3a06d0f34 (MD5) Previous issue date: 2012-09-21 / Financiadora de Estudos e Projetos / The agro-industrial residues have great potential for providing silicon (Si) and other nutrients for crops. The objective of this work to assess the supply of silicon for organic waste agribusiness, and to evaluate the influence of this nutrient in the accumulation of nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg ) and sulfur (S) in maize. We analyzed the accumulation of silicon in the leaves and stems of the plant and the effect of these sources in stem diameter, the height and mass of dry corn plant, as well as the accumulation of N, P, K, Ca, Mg and S in corn leaves provided by agro-industrial residues and by levels of silicon used. The experiment was conducted in a greenhouse in a completely randomized design (4x3) + 1. We evaluated three sources organic agribusiness (bagasse ash from sugar cane filter cake rotary sugarcane and rice hulls), and for the supply of silicon also evaluated the mineral source (calcium silicate PA); three strengths of SiO2 (175 kg ha-1, 350 kg ha-1 and 700 kg ha-1) and additional treatment (control), which received no SiO2. The sources and doses of SiO2 did not affect the mass of dried corn plants. However, the addition of SiO2 dose provided an increase in the diameter of stem of the maize plant. The rice hulls was more efficient among all treatments in Si supply to the corn crop. The supply of Si favors the absorption and consequent accumulation of potassium and phosphorus from the corn plant. There was no relationship between the supply of Si and Mg and S uptake by corn plant. Finally, there was no relationship between the accumulation of Si and the reduction of leaf N in corn plants. / Os resíduos agroindustriais possuem elevado potencial para fornecimento de silício (Si) e outros nutrientes para as culturas agrícolas. Objetivou-se, com esse trabalho, avaliar o fornecimento de silício por resíduos orgânicos agroindustriais, e avaliar a influência desse nutriente no acúmulo de nitrogênio (N), fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg) e enxofre(S) na planta de milho. Foi analisado o acúmulo de silício nas folhas e nos colmos da planta e o efeito dessas fontes no diâmetro do colmo, na altura e na massa da planta de milho seca, assim como o acúmulo de N, P, K, Ca, Mg e S nas folhas de milho proporcionado pelos resíduos agroindustriais e pelas doses de silício utilizadas. O experimento foi instalado em casa de vegetação no delineamento experimental inteiramente casualizado (4x3) + 1. Foram avaliadas três fontes orgânicas agroindustriais (cinza de bagaço de cana-de-açúcar, torta de filtro rotativo de cana-de-açúcar e casca-de-arroz carbonizada), e para o fornecimento de silício também avaliou-se a fonte mineral (silicato de cálcio P.A.); três dosagens de SiO2(175 Kg ha-1, 350 Kg ha-1 e 700 Kg ha1) e o tratamento adicional (testemunha), o qual não recebeu SiO2. As fontes e doses de SiO2 não influenciaram a massa das plantas secas de milho. Entretanto, o acréscimo das doses de SiO2 proporcionou o aumento no diâmetro de colmo da planta de milho. A casca-de-arroz carbonizada mostrou-se mais eficiente entre todos os tratamentos no fornecimento de Si para a cultura do milho. O fornecimento de Si favoreceu a absorção e consequente acúmulo de P e K pela planta de milho. Não se observou relação entre o fornecimento de Si e a absorção de Mg e S pela planta de milho. Por fim, não houve relação entre o acúmulo de Si e a redução do N foliar nas plantas de milho.