The search for renewable sources of energy sets the sugarcane as important energy sources. The bagasse generation of this input shows a high potential for the production of sustainable energy waste. Aiming to make better use of this product, this study evaluated the anaerobic production of biogas generated by bagasse from sugarcane when used as chicken excreta inoculum in experimental anaerobic reactors batelados type. six reactors, divided into two treatments were used. The first consists of bagasse sugarcane in natura (03 reactors) and the second consisting of bagasse sugarcane treated with NaOH (03 reactors). In both treatments are used as inoculum chicken excreta. The time, in days, of reading the generated gas was 54 days. It was observed that the potential energy of sugarcane bagasse had the point of greatest methanogenic activity approximate days in the twenty-fifth and twenty-sixth, respectively for each treatment, Treatment 2, obtained the best result, producing double CH4 methane in virtually the same time period. / A busca por fontes renováveis de energia estabelece a cana-de-açúcar como importante matriz energética. A geração de bagaço deste insumo revela um resíduo de alto potencial para a produção de energia sustentável. Objetivando um melhor aproveitamento deste produto, esta pesquisa avaliou a produção anaeróbia do biogás gerado pelo bagaço da cana-de-açúcar quando utilizado como inóculo excretas de frango, em reatores anaeróbicos experimentais do tipo batelados. Foram utilizados seis reatores, divididos em dois tratamentos. O primeiro composto por bagaço de cana-de-açúcar in natura (03 reatores) e o segundo composto por bagaço de cana-de-açúcar tratado com NaOH (03 reatores). Em ambos os tratamentos utilizou-se excretas de frangos como inóculo. O tempo, em dias, de leitura dos gases gerados foi de 54 dias. Foi observado que os potenciais energéticos do bagaço de cana-de-açúcar tiveram como ponto de maior atividade metanogênica os dias aproximados em vigésimo quinto e vigésimo sexto, respectivamente para cada tratamento e, o tratamento 2, obteve um melhor resultado, produzindo o dobro de gás metano CH4 em, praticamente, mesmo período de tempo.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7911_1.pdf: 1137004 bytes, checksum: 43ef6df8846f83fb4dc4c9310ee752ee (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / A presença de metais em águas de abastecimento da grande Recife foi evidenciada a partir de uma avaliação preliminar. Foram encontradas concentrações de ferro superiores ao permitido pela legislação (0,30 mg.L-1 segundo a portaria Nº 518 do MS). A presença deste metal é função da origem da água. Podendo ser proveniente da dissolução de rochas ou transferidos do solo, no caso de águas subterrâneas, ou ainda da própria tubulação de ferro fundido. A remoção de metais por adsorção contínua utilizando materiais adsorventes naturais tem sido objeto de inúmeras pesquisas que visam alternativas eficientes e de custos reduzidos no tratamento de águas e efluentes líquidos industriais. No presente trabalho avaliou-se a adsorção do ferro na água através do mesocarpo do coco verde, do caule e da folha do aguapé baronesa e do bagaço de cana-de-açúcar. Experimentos de equilíbrio de adsorção foram conduzidos em banho finito que serviram de base de dados para os experimentos em fluxo contínuo de leito fixo expandido. O efeito do tempo de contato adsorvente/adsorvato foi avaliado através de experimentos variando-se o tempo de contato entre 1h e 4h. Todos os adsorventes atingiram a saturação com um tempo inferior a 60 minutos. As capacidades máximas de adsorção experimental obtidas em batelada, em um tempo de contato de 60 min, para os materiais foram: para o mesocarpo do coco verde tratado 0,59 mg.g-1, para o caule da baronesa 0,82 mg.g-1, para a folha da baronesa 0,26g mg.g-1 e para o bagaço de cana-deaçúcar 0,26 mg.g-1. Adotou-se o modelo de Langmuir para a quantificação da transferência de massa em mesocarpo do coco verde tratado em banho finito. Determinou-se uma constante de adsorção de 0,62 L.mg-1. O sistema de fluxo contínuo foi estudado operando a uma vazão de alimentação de 7,01 mL.min-1 com uma solução de ferro de 4 mg.L-1 a uma temperatura de 27° e pH de 6,0, sendo a porosidade do leito de 0,88 e a massa específica do mesocarpo do coco verde tratado 1370 kg.m-3. Os resultados experimentais dinâmicos de adsorção em leito fixo apresentaram curvas de ruptura que descrevem o perfil de concentração na saída do adsorvedor. O tempo de ruptura ocorreu aos 18 min e a saturação máxima do adsorvente aos 40 min. Nas condições operacionais considerou-se como etapa controladora do processo a transferência de massa externa com rápido equilíbrio de adsorção cujo modelo aplicado forneceu o perfil da concentração na saída do leito fixo em função do tempo. Avaliando-se o coeficiente de transferência de massa externo de 1,422x10-5 m.s-1 e adotando-se a constante de equilíbrio determinada em banho finito o modelo do processo de adsorção proposto permitiu apresentar satisfatoriamente os resultados experimentais de adsorção de ferro no mesocarpo do coco verde tratado

Resíduos celulósicos por erem ricos em celulose e hemicelulose estão sendo apontados como promissoras fontes para a produção de etanol. Com isso, este trabalho tem como objetivo hidrolisar e fermentar resíduos celulósicos visando a produção de etanol. Para estudo da hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar, foram isolados 22 fungos da cidade de Araras-SP e estes testados para produção de endoglucanases (EG). Foram testadas temperatura e pH ótimos, diferentes tampões, estabilidade do coquetel e influência de sais, EDTA e ?-mercaptoetanol para lacase, xilanase, endo-?-1,4-glucanase, celobiohidrolase I, ?-glucosidase e glucoamilase. As condições padronizadas para aplicação do coquetel enzimático foi 55ºC, tampão citrato de sódio 50 mM e pH 5,0. Para elaboração do coquetel enzimático foi realizado um Plackett-Burman seguido de um delineamento composto central rotacional, em que as condições padronizadas para aplicação foram (U/g de bagaço de cana-deaçúcar): 0,122 de lacase; 7 de xilanase; 5 de endoglucanase; 14 de celobiohidrolase e 9 de ?-glucosidase. Foram liberados 4,405 µmol de açúcares redutores por mL, após 48 horas de hidrólise do bagaço a 55ºC, em tampão citrato de sódio 50 mM (7 mL), pH 5,0, agitação de 110 rpm. O hidrolisado obtido foi fermentado pelas leveduras Saccharomyces cerevisiae PE-2 e Meyerozyma guilliermondii 311 (CCT7783), separadamente e em cultivo misto, averiguando a necessidade de suplementação do meio, para a produção de etanol. Os resultados mostraram a necessidade de suplementação para aumento da viabilidade das leveduras. Observou-se que a suplementação manteve a viabilidade acima de 90%. A fermentação com Meyerozyma guilliermondii 311 (CCT7783), sem a necessidade de suplementação, possibilitou a produção de 12,66% de etanol; com a Saccharomyces cerevisiae a produção de etanol foi de 7,03%, quando o meio foi suplementado com 3 g/L de extrato de levedura. A fermentação com cultura mista produziu 0,53% e 1,18% de etanol em 24 e 48 horas de cultivo, respectivamente. Para aplicação enzimática na hidrólise do lodo branco foram utilizadas amilase de Aspergillus carbonarius e celulase comercial. Os produtos de hidrólise enzimática do lodo branco detectados HPLC mostraram a formação de glicose, xilose e traços de maltose. A viabilidade celular da levedura Saccharomyces cerevisiae durante a fermentação se manteve bastante elevada, acima de 95 %. A fermentação do lodo branco, quando o meio foi suplementado com 3g/L de extrato de levedura, foi considerada satisfatória, com 2,37 g/L de etanol. Foram realizadas análise de superfície por ion-tof e microscopia eletrônica de varredura nos resíduos celulósicos. Desta maneira, com este trabalho foi possível estudar a importância da aplicação de enzimas fúngicas para degradação de biomassa lignocelulósica para produção de etanol de segunda geração. / As cellulosic wastes are rich in cellulose and hemicellulose they have been pointed as promising sources for ethanol production. Thereby, this work aimed to hydrolyze and ferment cellulosic residues to produce ethanol. In order to study the hydrolyzes of sugar-cane bagasse and ferment the sugars obtained from this process, twenty-two fungi were isolated in the city of Araras-SP and tested for endoglucanase (EG) production. Aiming to optmize an enzyme cocktail, variables as temperature, optimum pH, different buffers, stability, salt influence, EDTA and ?-mercaptoethanol were tested for laccase, xylanase, endo- ?-1,4-glucanase, cellobiohydrolase I, ?-glucosidase and glucoamylase. The standard conditions for applying the enzyme cocktail were 55°C, sodium citrate buffer 50 mM pH 5.0. For the preparation of the enzyme cocktail a Plackett-Burman was made followed by a central composite design, in which the standard conditions for application were (U/g of sugarcane bagasse): 0.122 of laccase; 7 of xylanase; 5 of endoglucanase; 14 of cellobiohydrolase and 9 of ?-glucosidase per gram of sugarcane bagasse. After 48 hours of hydrolyzes in the following conditions, 55ºC, sodium citrate buffer 50 mM (7 mL), pH 7.0, 110 rpm, 4.405 µmol of reducing sugar per mL were released. The hydrolyzate obtained was separately fermented by the yeasts Saccharomyces cerevisiae PE-2, Meyerozyma guilliermondii 311 (CCT7783) and with both yeasts in a mixed cultivation, in order to investigate the need of medium supplementation for ethanol production. The results showed the need of supplementation to increase the viability of the yeasts. It was observed that this procedure kept the viability over 90%. The fermentation with Meyerozyma guilliermondii 311 (CCT7783), without supplementation, allowed the production of 12.66% of ethanol and with Saccharomyces cerevisiae the production was 7.03% with a supplementation of 3 g/L of yeast extract. The fermentation with mixed cultivation produced 0.53% and 1.18% in 24 and 48 hours of cultivation, respectively. Another objective of this work was the hydrolysis of paper sludge which was obtained by using amylases from Aspergillus carbonarius and commercial cellulases. The products of enzymatic hydrolysis of the white sludge detected in HPLC showed the formation of glucose, xylose and maltose traits. Cell viability counting of the yeast, analyzes of pH, reducing sugar and alcohol content were carried out. Cellular viability of Saccharomyces cerevisiae along the fermentation was kept over 95%. Paper sludge fermentation using Saccharomyces cerevisiae, in medium supplemented with yeast extract 3 g/L, was considered satisfactory, showing 2.37 g/L of ethanol. Surface analysis was performed by Ion-tof and scanning electron microscopy in the cellulosic waste. Thus, this work made possible to study the importance of fungal enzymes application in lignocellulosic biomass degradation for the production of second generation ethanol.

Neste trabalho investigamos a porosidade nanométrica de materiais lignocelulósicos derivados do bagaço de cana-de-açúcar que foram submetidos à compressão úmida. A produção dos materiais estudados a partir do bagaço de cana-de-açúcar utilizou processos de tratamento hidrotérmico seguido de processos de deslignificação organossolve (etanol-água) e soda (hidróxido de sódio). Os tratamentos hidrotérmicos utilizaram a fração fibra do bagaço de cana-de-açúcar, no estado bruto e moído, seguindo planejamento experimental fatorial de 2² com ponto central mais configuração estrela. O tratamento hidrotérmico ocorreu em temperaturas de 150-190°C com tempos de 20-60 minutos. Os processos de deslignificação utilizaram temperaturas de 160°C e 190°C para o processo soda e organossolve respectivamente, com tempos de 20, 40, 60, 80 e 100 minutos de tratamento. Os ensaios de compressão úmida foram realizados com cargas de 5, 10, 15, 20 e 25 toneladas e mostraram que materiais mais homogêneos e com menor granulometria, como o material moído e as polpas, são mais fáceis de comprimir. No entanto, os ensaios mostraram que os materiais comprimidos não são homogêneos, apresentando uma variação no teor de humidade do material comprimido (o centro da pastilha é mais seco que a periferia). O adensamento dos materiais também não é homogêneo, sendo o centro mais denso que a periferia das pastilhas. A perda de água durante a compressão foi de 74-85% para o material tratado hidrotermicamente, 66-85% para as polpas obtidas no processo soda e 81-94% para as polpas obtidas no processo organossolve. As análises de termoporometria mostraram que fração apreciável da porosidade nanométrica dos materiais deslignificados é colapsada com as menores pressões aplicadas (21 MPa). Incrementos de pressão (até carga de 107 MPa) promovem reduções comparativamente muito menores na porosidade nanométrica. / In this work we investigate the nanometric porosity of lignocellulosic materials derived from sugarcane bagasse and tested for wet pressing. The production of the studied materials from sugarcane bagasse employed hydrothermal treatments followed by organosolv (ethanol-water) and soda (sodium hydroxide) delignifications. For the hydrothermal treatments, we used bagasse fiber fractions in crude and milled states, following the factorial experimental design of 2² with central point plus star configuration. Hydrothermal treatment used temperatures of 150-190°C and times of 20-60 minutes. The delignification processes used temperatures of 160°C and 190°C for the soda and organosolv, respectively, with treatment times of 20, 40, 60, 80 and 100 minutes. Wet pressing was carried out with loads of 5, 10, 15, 20 and 25 tons and showed that materials with small and homogeneous particles such as the ground materials and the pulps are easier to compress and form a mass of material. However, the tests showed that the compressed materials are not homogeneous, presenting variations in the moisture content of the compressed materials (the center of the tablets were dryer than the periphery). Densification of the materials is also not uniform, the center being denser than the periphery. Water loss during compression was 74-85% for hydrothermally treated material, 66-85% for soda pulps and 81-94% for organosolv pulps. Thermoporometry analysis showed that appreciable fraction of the nanoscale porosity of the delignified materials collapse with the lowest applied pressures (21 MPa). Pressure increments (up to 107 MPa) promotes comparatively much lower reduction on nanoscale porosity.

Avaliou-se o efeito de duas fontes de bagaço de cana-de-açúcar in natura (BIN) obtido por métodos diferentes de extração do açúcar (moagem convencional ou difusão), como fonte de fibra íntegra em dietas de bagaço tratado sob pressão e vapor (BTPV) como principal volumoso, sobre o desempenho, digestibilidade de nutrientes, parâmetros ruminais e comportamento ingestivo de bovinos de corte. No experimento I (ensaio de desempenho) foram utilizados 84 machos não castrados da raça Nelore (n=24), Canchim (n=24) e Holandesa (n=36), com peso médio inicial de 270 kg, sendo distribuídos em baias de acordo com a raça e o peso dos animais num delineamento em blocos casualizados. No experimento II (ensaio de digestibilidade e comportamento ingestivo) foram utilizados quatro garrotes mestiço Nelore com fístulas de rúmen e duodeno, peso médio inicial de 380 kg num delineamento em quadrado latino 4 x 4. Os tratamentos consistiram na substituição direta do BTPV pelo BIN na matéria seca (MS) das dietas experimentais: 1) 5% BIN moagem convencional; 2) 5% BIN difusão; 3) 10% BIN difusão e 4) 15% BIN difusão. Não foi encontrada diferença (P>0,05) para o consumo de matéria seca, ganho de peso, conversão alimentar e peso vivo final entre os tratamentos no ensaio de desempenho. A utilização do BIN difusão até o nível mais elevado não apresentou efeito significativo (P>0,05) sobre a digestibilidade da MS, matéria orgânica (MO), proteína bruta (PB), fibra em detergente neutro (FDN) e ácido (FDA) e extrato etéreo (EE) em comparação ao BIN moagem, porém reduziu (P<0,05) o consumo de MS, MO, PB, FDN e a digestibilidade em kg da MS e MO quando comparada com o BIN moagem. Não foi encontrada diferença (P>0,05) para os parâmetros ruminais (pH, N-NH3, AGV, acetato, propionato, butirato e relação acetato/propionato) entre os tratamentos. O comportamento ingestivo foi influenciado pela maior participação de BIN difusão, registrando-se maiores tempos despendidos para as atividades de ingestão, ruminação e mastigação em minutos/kg de MS e FDN (P<0,05). A adoção de BIN moagem determinou maior consumo de MS e menor tempo despendido com as atividades de ingestão e ruminação (P<0,05), resultando em maior tempo gasto na atividade de ócio (P=0,08). / This study was conducted to evaluate the effects of substitution of steam pressure treated sugar cane bagasse by two types of raw bagasse extraction (grinding and diffusion), on performance, nutrient digestibilities, ruminal parameters and ingestive behavior. Performance trial used 84 bull calves weighting 270 kg at the beginning of experiment (“Nelore”, “Canchim” and Holstein) in a Random Block Design. Digestibility and ingestive behavior trial used four bull calves cannulated in rumen and duodenum in a 4 x 4 Latin Square Design. Treatments were the substitution of steam pressure treated sugar cane bagasse by raw bagasse (RB): 1) 5% RB from grinding; 2) 5% RB from diffusion; 3) 10% RB from diffusion and 4) 15% RB from diffusion. There was no effect (P>0,05) of fiber source or level on dry matter intake, weight gain, feed efficiency and final live weight in performance trial. Increasing RB from diffusion in the diets didn’t affect (P>0,05) the dry matter, organic matter, crude protein, NDF, ADF and extract ether digestibilities, but reduced (P<0,05) dry matter, organic matter, crude protein and NDF intakes, besides dry matter and organic matter digestibilities (kg) as compared with RB from grinding. There was no treatment effect (P>0,05) on ruminal pH and concentration of N-NH3, acetate, propionate, butirate and VFA. The raw bagasse obtained by griding showed higher dry matter intake and less time spent with eating and chewing activities (P<0,05), while the rising levels of raw bagasse obtained by diffusion in the diets had higher spent time to eating, rumination and chewing activities in minutes/kg of dry matter and NDF (P<0,05), resulting in less idling activities(P=0,08).

Orientador: Keizo Yukimitu / Resumo: Neste trabalho, aborda-se a substituição parcial da formulação padrão para materiais cerâmicos tipo porcelanato conhecida como formulação P-48, disponibilizada pela indústria Villagres, por material residual de origem orgânica (cinza de bagaço de cana-de-açúcar). As causas motivadoras do estudo englobam a sustentabilidade, rentabilidade, disponibilidade e inovação, visto que a cinza de bagaço de cana-de-açúcar tem como destinação, em sua maioria, o descarte a céu aberto, além dos gastos para as usinas sucroalcooleiras em seu descarte correto. Conforme o decorrer do projeto, composições em porcentagens de substituição foram previamente determinadas, sendo da ordem de 1% a 5% em massa. Os dados foram mensurados e analisados quanto a tempo de escoamento, absorção, piroplasticidade, retração e presença de coração negro. Os resultados obtidos demonstraram-se promissores nas faixas de 1% de substituição com silicato de sódio e 2,5% de substituição sem silicato de sódio, porém, com ressalvas. A amostra de melhor desempenho foi a de 5% de substituição sem silicato de sódio, em que os parâmetros de qualidade da empresa Villagres e das Normas Brasileiras (NBR) para porcelanato. Dessa forma, justifica-se a continuidade do estudo, com o intuito de aprimorar e material residual e as condições de produção para a aplicação efetiva da cinza de bagaço de cana-de-açúcar em porcelanato. / Abstract: In this work, the possibility of partially replacement in the standard blend of porcelain tiles know as blend P-48, given by Villagres, by residual material with organic origin (sugarcane bagasse) is discussed. The motivating causes of the study include sustainability, profitability, availability and innovation, since the sugarcane bagasse ash is destined to discard in open air places, beyond expenses for the sugar and alcohol industry for the correct waste disposal. As the project progresses, compositions in a suitable range were previously determined, ranged of 1% to 5% of replacement in the original formulation, then doing the samples to get data collection, as flow time, absorption, pyroplasticity, retraction and presence of black stains. The results obtained were promising for 1% substitution with sodium silicate, 2.5% without sodium silicate, however, sample with negative points. The sample with better performance was 5% without sodium silicate, because the industry quality parameters were respected, as well as the regulations for porcelain tiles. Therefore, the continuity of the study is justified, in order to improve the conditions, as well as to improve the sugarcane bagasse itself, for more effective application in porcelain tiles. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lara rubia.pdf: 1546264 bytes, checksum: c1cb212b81f6bee435ce29f8a7ceb30d (MD5) Previous issue date: 2009-11-13 / Aiming to reduce the generation of waste in industrial and agriculture processes, especially the pollutants, and reuses them best, whether in the production process or as raw material in the preparation of other materials, it has increasingly invested in searches for the processing of waste in industrial by-products of commercial interest. With increasing energy demand in the world, Brazil is an ecologically correct fuel producer, such as ethanol and bio diesel. In the State of Goiás there is a large potential for growth of industry cultivating sugar-cane, responding to sustainable energy issues. Furthermore, the recent national development policies point to the expansion of the sugaralcohol sector in the state. With the intensification of the industrial process of sugar-cane in Goiás, it is, increasingly, the occurrence of problems associated with disposal of waste generated by this sector. Much of that waste can be used to produce new building materials and meet the growing demand for alternative technologies, simpler, efficient and concerned about the sustainability of production processes. The research on the use of sugar-cane bagasse ash (CBC) as mineral addition to cement is still incipient. However, studies indicate the feasibility of using ash in conjunction with Portland cement. Additions are mineral materials with pozzolanic properties, cementations or simply act as filler and can be added to cement, before or during mixing, in amounts generally ranging between 5 and 70% by weight of cement. In the specific case of the sugar-cane bagasse ash (CBC), produced by the co-generation of electricity, due to the predominant presence of silica in its chemical composition, this residue appears as raw material for potential production of Portland cement compounds. The experimental level of this study was based on an assessment of the sugaralcohol sector in the state of Goiás to the implementation of chemical and physical testing of CBC, development of composite cement with replacement of CBCs at different levels (5%, 10% and 20%) and tests to characterize the cement composite, to produce cement with the addition of sugar-cane bagasse ash (CBC) and attend the needs of the cement industry. The results shows up that mortars produced with of cane bagasse ash, with the boiler firing temperature at 800 º C, so instant, crushed for 4 h, with replacement of Portland cement up to 20% reached resistance to compression close to the reference mortar . / Com o objetivo de reduzir a geração de resíduos nos processos industriais e agrícolas, principalmente os poluentes, bem como melhor reaproveitá-los, seja no próprio processo produtivo ou como matéria-prima na elaboração de outros materiais, tem-se cada vez mais investido em pesquisas para a transformação dos resíduos industriais em subprodutos de interesse comercial. Com o aumento da demanda energética no mundo, o Brasil tem se destacado como produtor de combustíveis ecologicamente corretos, tais como o etanol e o biodiesel. No Estado de Goiás observa-se uma grande potencialidade para o crescimento da indústria sucroalcooleira, dando resposta às questões energéticas sustentáveis. Além disso, as recentes políticas nacionais de desenvolvimento apontam para a ampliação do setor sucroalcooleiro no Estado. Com a intensificação da indústria da cana-de-açúcar em Goiás, prevê-se, cada vez mais, a ocorrência de problemas inerentes a disposição dos resíduos produzidos pelo setor. Grande parte desses resíduos pode ser destinada à produção de novos materiais de construção e atender a crescente demanda por tecnologias alternativas, mais simples, eficientes e preocupadas com a sustentabilidade dos processos produtivos. O estudo sobre o emprego da Cinza do Bagaço de Cana-de-Açúcar (CBC) Residual como adição mineral ao cimento ainda é incipiente. Contudo, pesquisas apontam para a viabilidade do uso da cinza em conjunto com o cimento Portland. Adições minerais são materiais com propriedades pozolânicas, cimentícias ou simplesmente atuam como filer e que podem ser adicionadas ao cimento, antes ou durante a mistura, em quantidades que variam geralmente entre 5 e 70% da massa do cimento. No caso específico da Cinza do Bagaço de Cana (CBC), produzida por meio do processo de cogeração de energia elétrica, em virtude da presença preponderante de sílica na sua composição química, esse resíduo apresenta-se como matéria-prima potencial para a produção de cimentos Portland compostos. A etapa experimental deste trabalho baseou-se numa avaliação do setor sucroalcooleiro no Estado de Goiás com a realização de ensaios químicos e físicos da CBC, elaboração de compósitos de cimento com substituição de CBCs em diferentes teores (5%, 10% e 20%) e ensaios de caracterização dos compósitos de cimentos, visando a produção de cimento com adição de cinza do bagaço de cana (CBC) e o atendimento das necessidades da indústria cimenteira. Pode-se concluir que as argamassas produzidas com cinza de bagaço de cana-deaçúcar com temperatura de queima das caldeiras a 800ºC, de modo instantâneo, moída por 4h, com substituições do cimento Portland de até 20%, apresentaram resistências à compressão próximas à da argamassa de referência.

Biossurfactantes são moléculas anfifílicas produzidas por micro-organismos que possuem grande potencial na substituição de surfactantes químicos, pois apresentam maior biodegradabilidade e estabilidade. A busca por novos micro-organismos, matérias-primas e estratégias de produção é essencial para a viabilização da sua produção. Assim, a fermentação em estado sólido (FES) apresenta-se como uma tecnologia alternativa de produção, com a vantagem de evitar a formação de espuma, e a utilização de leveduras para o processo é vantajosa, pois muitas não apresentam risco de patogenicidade. O objetivo deste trabalho foi selecionar uma levedura capaz de produzir biossurfactante por FES, determinar as condições do processo, comparar com a fermentação submersa (FS), caracterizar bioquimicamente o biossurfactante e testar sua aplicação para biorremediação. Para tanto, 37 leveduras foram avaliadas quanto à produção de biossurfactante em caldo Kitamoto, por meio de testes das atividades tensoativa e emulsificante. Dessas, 17 apresentaram resultados positivos para tensoatividade, formaram emulsão estável e foram utilizadas para os testes em FES em 2 g bagaço de cana-de-açúcar e 10 mL de meio Kitamoto. Na FES, cinco leveduras apresentaram resultados positivos para tensoatividade e quatro formaram emulsão estável. Dentre essas, a Aureobasidium pullulans LB 83 foi selecionada por apresentar resultado positivo para tensoatividade, índice de emulsificação acima de 50% e estabilidade da emulsão. Foram testadas diferentes fontes de carbono, sendo a sacarose aquela que apresentou melhores resultados (6,0 cm de tensoatividade no teste de espalhamento da gota (Ta) e 8,3x10-2 cm/h de produtividade em tensoatividade (QTa)). A adição dos indutores glicerol (0 a 6 g/L) e óleo de soja (0 a 10 g/L) não apresentou efeito significativo para o processo. Também foi estudada a influência da aeração (0,1 a 1,1 h-1) e da concentração de sacarose (20 a 80 g/L) utilizando planejamento fatorial composto de face centrada realizado em reator de tanque agitado. O uso das variáveis no nível mais alto aumentou a produção de biossurfactante (8,05 cm (Ta) e 8,4x10-2 cm/h (QTa). As condições adequadas da FES foram avaliadas em frascos Erlenmeyer (50 mL) com 2 g de bagaço (suporte inerte) em um planejamento 24, tendo como variáveis tamanho médio das partículas de bagaço (0,6 a 1,8 mm), volume de meio adicionado (8 a 12 mL), concentração celular inicial (1x105 a 1x107 cel/mL) e volume para extração (15 a 25 mL). O tamanho das partículas apresentou efeito positivo e o volume de meio possuiu efeito negativo na concentração de biossurfactante. As demais variáveis não apresentaram efeitos significativos. Assim, as condições definidas foram 1,18 mm tamanho médio de partícula, 1x106 cel/mL concentração celular, 8 mL meio de cultura e 15 mL volume de extração, resultando na obtenção de 2,06 g/L de biossurfactante. Não houve diferença significativa entre o rendimento da condição otimizada na FES e a FS. A utilização de butanona para a extração mostrou-se vantajosa e o biossurfactante foi caracterizado como poliol lipídeo. Sua aplicação para biorremediação foi avaliada e apresentou maiores recuperações de petróleo da areia contaminada (73,7 e 78,4%) que as obtidas por dodecil sulfato sódico (58,0 e 75,0%), nas concentrações de 0,1 e 0,5 % respectivamente. Concluiu-se que a levedura A. pullulans LB 83 foi capaz de produzir biossurfactante por FES e esse processo apresenta destacada potencialidade, podendo servir como conhecimento para futuros estudos visando sua implementação em escalas maiores. / Biosurfactants are amphiphilic molecules produced by microorganisms that have great potential as substitute for chemical surfactants, since they present higher biodegradability and stability. The search for new microorganisms, raw materials and production strategies are essential for their production viability. Thus, solid state fermentation (FES) is presented as an alternative production technology, with the advantage of no foam formation, and the selection of yeasts for the process is favorable, since many of them do not present risk of pathogenicity. The objective of this work was to select a yeast able to produce biosurfactant by FES, to determine process conditions, to compare the results obtained by FES with the process of submerged fermentation (FS), to characterize biochemically the biosurfactant and to test its application for bioremediation. For this, 37 yeasts were evaluated for biosurfactant production in Kitamoto broth, using tests of tensoactive and emulsifying activities. 17 presented positive results for tensoativity and were able to form stable emulsion, and were used in tests of FES using 2 g of sugarcane bagasse and 10 mL of Kitamoto medium. In FES, five yeasts presented positive results for tensoativity and four were able to form a stable emulsion. Among these, Aureobasidium pullulans LB 83 was selected due to its positive results for tensoativity, emulsification index above 50% and emulsion stability. Different carbon sources were tested for biosurfactant production by A. pullulans LB 83 and sucrose presented the best results (6.0 cm of tensoativity in drop spreading test (Ta) and 8.3x10-2 cm/h of tensoactivity productivity (QTa). The addition of the inductors glycerol (0 to 6 g/L) and soybean oil (0 to 10 g/L) had no significant effect on the biosurfactant production process. The influence of aeration (0.1 to 1.1 h-1) and sucrose concentration (20 to 80 g/L) were also studied using factorial composite face centered design in a stirred tank reactor. The use of the variables at the highest level increased biosurfactant production (8.05 cm (Ta) and 8.4 x 10-2 cm/h (QTa). The appropriate conditions for FES process were evaluated in Erlemeyers flasks (50 mL) with 2 g of sugarcane bagasse (inert support) in a factorial design 24. The variable used were bagasse particles size (0.6 to 1.8 mm), medium volume added (8 to 12 mL), initial cell concentration (1x105 to 1x107 cell/mL) and water volume for extraction (15 to 25 mL). Particle size had a positive effect and medium volume had a negative effect on biosurfactant concentration. The other variables did not present significant effects. Thus, the defined conditions were 1.18 mm of particle size, 1x106 cell/mL of initial cell concentration, addition of 8 mL of culture medium and 15 mL for extraction volume (2.06 g/L of biosurfactant was obtained). There was no significant difference between the performance of the optimized condition in FES and FS. The use of butanone for the extraction was advantageous and the biosurfactant was characterized as polyol lipid. Its application for bioremediation was evaluated, exhibiting a higher recovery of contaminated sand oil (73.7 and 78.4%) than those obtained by sodium dodecyl sulphate (58.0 and 75.0%), at concentrations of 0.1 and 0.5% respectively. For these results, it was concluded that the yeast A. pullulans LB 83 was able to produce biosurfactant by FES and this process has outstanding potential, and can be used for future studies aimed at implementation of larger scales.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar como algumas condições de pré-tratamento de bagaço de cana-de-açúcar com H2SO4 diluído influenciam a distribuição granulométrica do bagaço de cana, a composição química dos sólidos pré-tratados e hidrolisados hemicelulósicos, além da digestibilidade enzimática dos sólidos pré-tratados. Para isso, previamente, uma amostra de bagaço de cana-de-açúcar in natura foi caracterizada quanto suas composições percentuais; a distribuição granulométrica de suas fibras também foi avaliada antes e após o pré-tratamento. O pré-tratamento do bagaço com H2SO4 diluído foi realizado em reator piloto, aquecido por vapor direto, com capacidade de 100 L, onde o teor inicial de sólidos foi fixado em 15% (p/p). A temperatura (131,91-168,09 °C), tempo de residência (11,90-48,09 min) e concentração ácida (0,19 - 3,81 p/p) variaram de acordo com um planejamento fatorial 23. Após o pré-tratamento, os bagaços pré-tratados e hidrolisados hemicelulósicos foram caracterizados quanto suas composições químicas. A composição química dos bagaços in natura e pré-tratados, assim como a composição química dos hidrolisados, foi determinada por gravimetria, espectrofotometria e cromatografia líquida de alta eficiência. De acordo com a condição de pré-tratamento, os teores de celulose, hemicelulose e lignina nos bagaços pré-tratados diferiram substancialmente sendo que a maior variação foi observada para hemicelulose (0,14-17,62 %). Os três fatores avaliados no pré-tratamento influenciaram a composição química do bagaço pré-tratado, sendo que a variável com maior poder de influência no teor de celulose, hemicelulose e lignina dos sólidos foi a concentração ácida, seguida da temperatura e tempo de reação. Xilose foi o açúcar predominante nos hidrolisados hemicelulósicos variando de 1,43 a 21,05 g/L, de acordo com o planejamento. A concentração de furfural variou entre 0,08 e 4,68 g/L. Condições severas de pré-tratamento acarretaram na maior remoção de hemicelulose dos bagaços pré-tratados, porém nestas mesmas condições foram encontradas baixas concentrações de xilose e altas concentrações de furfural nos hidrolisados. A concentração de xilose no hidrolisado se mostrou dependente da temperatura e da concentração ácida. A variável com maior influência na formação de furfural foi a temperatura, seguida pela concentração ácida e tempo. A digestibilidade enzimática dos bagaços obtidos de acordo com planejamento experimental em 24 h variou de 25,35 a 63,76%, conforme a composição química dos sólidos. A temperatura de pré-tratamento foi o fator que exerceu maior influência na conversão da celulose dos sólidos. Com o intuito de avaliar o efeito da lavagem dos sólidos na digestibilidade enzimática da celulose, bagaços pré-tratados obtidos nas condições mais branda e severa de pré-tratamento, lavados e não-lavados, foram submetidos à sacarificação enzimática. A sacarificação de bagaços não-lavados foi prejudicada pela presença de inibidores nos hidrolisados hemicelulósicos, variando entre 0- 23,9%, em 72h. As condições de pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar que maximizam a concentração de xilose no hidrolisado hemicelulósico e a sacarificação enzimática do bagaço pré-tratado são diferentes. O pré-tratamento com H2SO4 diluído acarretou na diminuição do tamanho das partículas do bagaço de cana. / This study aimed to evaluate how certain pretreatment conditions of sugarcane bagasse with dilute H2SO4 influence the size distribution of sugarcane bagasse, the chemical composition of solids pretreated and hemicellulosic hydrolysate, as well the enzymatic digestibility of pretreated solids. For that, previously, a sample of in natura sugarcane bagasse was characterized in terms of chemical composition; the size distribution of fibers was also evaluated before and after the pretreatment. The experiments of pretreatment of bagasse with dilute H2SO4 were conducted in a pilot reactor, heated by direct steam, with a capacity of 100 L, where the initial solids content was fixed at 15% (w / w). The temperature (131.91 to 168.09 ° C), residence time (11.90 to 48.09 min) and acid concentration (0.19 to 3.81 w / w) varied according to a factorial design 2³ . After pretreatment, the pretreated bagasse and hemicellulosic hydrolysates were characterized in terms of their chemical compositions. The chemical composition of in natura and pretreated bagasse , as well the chemical composition of the hydrolysates, was determined by gravimetry, spectrophotometry and high-efficiency liquid chromatography. According to the condition of pretreatment, cellulose, hemicellulose and lignin content in pretreated bagasse differed substantially, and the major variation was observed for hemicellulose content (0.14 to 17.62%).The three factors evaluated in the pretreatment influenced the chemical composition of pretreated bagasse, and the variable with greatest influence on the content of cellulose, hemicellulose and lignin concentration of solids was acid concentration, followed by temperature and reaction time.. Xylose was the predominant sugar in hemicellulose hydrolysates ranging from 1.43 to 21.05 g / L, according to the experimental design. Furfural concentration varied between 0.08 and 4.68 g / L. Severe conditions of pretreatment resulted in greater removal of hemicellulose from pretreated bagasse, but under these conditions were found low concentrations of xylose and high concentrations of furfural in the hydrolysates. The concentration of xylose in the hemicellulosic hydrolyzate were dependet of temperature and acid concentration. The variable with greatest influence on the formation of furfural was temperature, followed by acid concentration and time. The enzymatic digestibility of the pretreated solids, obtained according to experimental design, in 24 h, ranged from 25.35 to 63.76% depending on the chemical composition of solids. The temperature of the pretreatment was the factor that showed greater influence on the conversion of cellulose solids. In order to evaluate the effect of washing the solids in the enzymatic digestibility of cellulose, pretreated bagasses obtained in milder and severe conditions of pretreatment, non-washed and washed solids, were submitted to enzymatic saccharification. Saccharification of non-washed solids was impaired by the presence of inhibitors in hemicellulosic hydrolysates, ranging from 0 to 23.9% in 72h. The pretreatment conditions of sugarcane bagasse that maximize the concentration of xylose in the hemicellulosic hydrolyzate and enzymatic saccharification of pretreated bagasse are different. Pretreatment with dilute H2SO4 resulted in the decrease of particle size of bagasse.

O Capítulo 1 descreve a produção de celulases por 4 linhagens fúngicas de ambiente marinho (Aspergillus sydowii CBMAI 934, A. sydowii CBMAI 935, Penicillium citrinum CBMAI 1186 e Mucor racemosus CBMAI 847) e uma linhagem de ambiente terrestre (Aspergillus sp. CBMAI 1198) cultivados em meio sólido composto por farelo de trigo (5 g) e solução de peptona (0,75 g.L-1) enriquecida com sais inorgânicos. Foram realizadas otimizações da temperatura, pH inicial e umidade do meio de cultura das linhagens obtendo-se maiores atividades celulolíticas na faixa de temperatura entre 25-35 °C, com exceção do fungo A. sydowii CBMAI 935 que foi de 40 °C, e valores diferentes de pH ótimo, desde condições acídicas até alcalinas, bem como valores diferentes de teor de umidade ótima. Quando avaliou-se a influência do pH, da temperatura e do volume de extrato enzimático durante a hidrólise do papel de filtro cada conjunto de celulases produzidas apresentou pontos ótimos diferentes entre elas, e em alguns casos, dois valores ótimos de pH e temperatura. As celulases produzidas nas condições ótimas determinadas foram aplicadas na hidrólise da celulose do bagaço da cana-de-açúcar pré-tratado usando-se 10 U FPU/g de bagaço de cana-de-açúcar. As celulases dos fungos Aspergillus sp. CBMAI 1198 e A. sydowii CBMAI 934 apresentaram a maior capacidade para hidrolisar o bagaço da cana-de-açúcar pré-tratado, 75% e 78% de degradação do material lignocelulósico, respectivamente. No Capítulo 2 foi avaliada a capacidade de 6 bactérias isoladas de turfeira (Bacillus subtilis LQOB-SE1, B. coagulans LQOB-SE2, B. pumilus LQOB-SE3, Brevibacillus brevis LQOB-SE4, Lysinibacillus sp. LQOB-SE5 e Serratia marcescens LQOB-SE6) em produzir 2,3-butanodiol a partir da fermentação de glicerol e a bactéria que apresentou tal capacidade (S. marcescens LQOB-SE6) foi usada para produzir 2,3-butanodiol também a partir da fermentação de glicose visando o reaproveitamento dos resíduos gerados na produção de biodiesel e de etanol. As melhores condições para o uso do glicerol foram: pH inicial 7, Caldo nutriente 8 g.L-1, concentração inicial de glicerol 50 g.L-1 e tempo de cultivo de 7 dias. Foram obtidos bons rendimento (0,30 g.g-1), produtividade (0,13 g.L-1.h-1) e concentração máxima de 2,3-butanodiol (22,4 g.L-1). As melhores condições para a fermentação da glicose foram: pH inicial 7, Caldo nutriente 8 g.L-1, concentração inicial de glicose 75 g.L-1 e tempo de cultivo de 5 dias. Obteve-se um rendimento de 0,42 g.g-1 em 5 dias de fermentação, produtividade de 0,45 g.L-1.h-1 após 2 dias e concentração máxima de 2,3-butanodiol de 31,2 g.L-1. A produção de 2,3-butanodiol a partir do hidrolisado gerado na hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar pelas celulases do fungo de ambiente marinho A. sydowii CBMAI 934 não foi observada devido à baixa concentração de açúcares no hidrolisado. Os resultados obtidos nesta tese mostram o potencial biotecnológico da microbiota fúngica e bacteriana isoladas de diferentes biomas brasileiros. / In Chapter 1 it is reported the cellulase production by 4 marine-derived fungi strains (Aspergillus sydowii CBMAI 934, A. sydowii CBMAI 935, Penicillium citrinum CBMAI 1186 and Mucor racemosus CBMAI 847) and 1 terrestrial fungi strain (Aspergillus sp. CBMAI 1198). They were grown in solid state fermentation using wheat straw as substrate (5 g) and with addition of peptone solution (0,75 g.L-1) enriched with inorganic salts. It was performed the enhancement of the growth conditions by changing the temperature, initial pH and moisture. The optimum temperature for all strains varied between 25-35 °C but A. sydowii CBMAI 935 with 40 °C. The optimum pH was different for each strain, varying from acidic to alkaline conditions. The optimum moisture content also varied accordingly the studied strain. In order enhance the cellulose hydrolysis performed by the produced cellulases, it was varied the pH, temperature and amount of the crude cellulase extract during the filter paper hydrolysis reaction. The obtained optimum values were different among strains and, in some cases, there were two optimum pH and temperature for the hydrolysis of the filter paper. Then, the obtained cellulases, using the best conditions for hydrolysis, were used in the sugarcane bagasse hydrolysis (10 FPU/g of sugarcane bagasse). The cellulases from the strains Aspergillus sp. CBMAI 1198 and A. sydowii CBMAI 934 were capable of degrading 75% and 78% of the sugarcane bagasse, respectively, generating reducing sugars. In Chapter 2, the capability of 6 strains (Bacillus subtilis LQOB-SE1, B. coagulans LQOB-SE2, B. pumillus LQOB-SE3, Brevibacillus brevis LQOB-SE4, Lysinibacillus sp. LQOB-SE5 and Serratia marcescens LQOB-SE6), isolated from peat soil, of producing 2,3-butanediol from glycerol fermentation. The only strain that produced 2,3-butanediol was S. marcescens LQOB-SE6, which was also applied in 2,3-butanediol production from glucose fermentation. Therefore, wastes from biodiesel and bioethanol production can be reused in industrial scale. The best conditions for glycerol fermentation: initial pH 7, Nutrient Broth (8 g.L-1), initial glycerol concentration (50 g.L-1) and fermentation time of 7 days. It were obtained good yield (0.30 g.g-1), productivity (0.13 g.L-1.h-1) and 2,3-butanodiol concentration (22.4 g.L-1). The best conditions for glucose fermentation: initial pH 7, Nutrient Broth (8 g.L-1), initial glucose concentration (75 g.L-1) and fermentation time of 5 days. It were also obtained good yield (0.42 g.g-1) and 2,3-butanodiol concentration (31.2 g.L-1) after 5 days and productivity (0.45 g.L-1.h-1) after 2 days. The 2,3-butanediol production from the hydrolysate of sugarcane bagasse, obtained by using cellulases from A. sydowii CBMAI 934, was not observed due the low sugar concentration in the hydrolysate.