Orientador: Ricardo Alan Verdú Ramos / Banca: Emanuel Rocha Woiski / Banca: Eduardo Manfredini Ferreira / Resumo: Com o crescimento da colheita mecanizada impulsionada pelas leis ambientais que restringem a queima da palha, houve um aumento na quantidade de palha deixada no campo. Tal fato tem sido objeto de estudos no setor sucroalcooleiro quanto à tecnologia empregada no recolhimento e transporte, bem como o aproveitamento dessa biomassa pela indústria, que pode ser misturada junto ao bagaço para incrementar a cogeração de energia elétrica ou para produzir o etanol celulósico. No presente trabalho, foi estudado o aproveitamento da palha com transporte até indústria em caminhões junto com a cana-de-açúcar, embora exista a possibilidade de enfardamento para o transporte. Por conseguinte, foram avaliados termodinamicamente diferentes casos de utilização da palha baseado em uma usina produtora de açúcar, etanol (anidro e hidratado) e eletricidade, considerando o aumento da produção de eletricidade, através da incorporação de uma caldeira e um turbogerador de condensação no sistema de cogeração, e, também, levando-se em conta a produção de etanol celulósico, através da instalação de planta anexa com este propósito. Para cada caso estudado foi apresentada uma análise econômica identificando os investimentos com taxa interna de retorno e valor presente líquido, a fim de obter condições de viabilidade. As considerações finais apresentaram situações de retorno de investimento para casos em que foram considerados valores de venda acima do praticado atualmente na comercialização do MWh em contrato e no preço do etanol anidro negociado com as distribuidoras de combustíveis / Abstract: With the growth of mechanized harvesting driven by environmental laws that restrict the burning of straw, there was an increase in the amount of straw left in the field. This situation have been studied by the sugarcane mill factories with respect to the technology employed in gathering and transportation of straw, as well as the utilization of this biomass, which can be mixed with the bagasse to increase cogeneration of electricity or to produce cellulosic ethanol. In the present study, the use of straw transported with the sugarcane to industry by trucks was considered although there is the possibility of packing it before transporting. Therefore different cases for straw utilization in an industrial plant that produces sugar, ethanol (anhydrous and hydrated) and electricity were thermodynamically analyzed, considering the increase of electricity production, by means incorporation of a boiler and a condensation turbogenerator in the cogeneration system, and, also, taking into account the production of cellulosic ethanol, by installing an annexed plant for this purpose. For each case studied an economic analysis to identify investments, the internal rate of return and net present value, in order to obtain feasibility conditions, was carried out. The final considerations presented situations of return on investment for cases where sale values above the currently practiced in the marketing of MWh in contract and negotiated price of anhydrous ethanol with fuel distributors were considered / Mestre

Orientador: Eleni Gomes / Banca: Adalberto Pessoa Júnior / Banca: Gustavo O. Bonilla / Resumo: Devido à crescente demanda por combustíveis, pesquisas vêm sendo desenvolvidas com o intuito de se obterem novos tipos de biocombustíveis provenientes de fontes renováveis. O etanol celulósico tem sido cogitado como complemento da produção de etanol, entretanto, a viabilização desse processo requer o desenvolvimento de tecnologias de sacarificação dos materiais lignocelulósicos, por via bioquímica, como a enzimática, ou por métodos abióticos. Os fungos filamentosos são um grupo de microrganismos secretores de enzimas que atuam na degradação de biomassa. As enzimas do complexo celulolítico e hemicelulolítico clivam as ligações que formam os polímeros de polissacarídeos liberando hexoses e pentoses fermentescíveis a etanol, porém, enzimas acessórias como a celobiose desidrogenase, são importantes na eficiência do processo. O presente projeto visou o isolamento de cepas fúngicas termofílicas com habilidade de secretar aquelas enzimas, assim como, a obtenção de preparados enzimáticos com estabilidade às variações de temperatura e pH que ocorrem durante as etapas da hidrólise. Foram isoladas 32 linhagens de fungos capazes de crescer em temperaturas entre 45 e 60ºC, tendo sido selecionadas cinco para as etapas seguintes do trabalho (Thermomyces lanuginosus S1, T. lanuginosus S3, Rasamsonia emersonii S10, T. lanuginosus FZI e R. emersonii BC) em função de apresentarem crescimento a 60ºC. Entre essas linhagens, as maiores atividades de β-glicosidase (52 U/g) e endoglucanase (579 U/g) foram obtidas em meio de cultivo da cepa R. emersonii S10 em 240h para ambas as enzimas. A melhor atividade de FPase foi apresentada pelo fungo T. lanuginosus S1 em 168h de cultivo, tendo produzido 262,8 U/g da enzima. O fungo R. emersonii S10 foi o único que apresentou a produção detectável das enzimas avicelase (9,2 U/g) e β-xilosidase (910,7 U/g). Esse isolado também produziu as maiores atividades de xilanase com ... / Abstract: Owing the growing demand for fuels, research is being done with the aim of obtaining new types of biofuels from renewable resources. Cellulosic ethanol, obtained from residual biomass from agricultural and agro-industrial processes has been considered as a complement of ethanol production by decreasing the need for expansion of sugarcane areas. However, the viability of the process requires the development of technologies saccharification of lignocellulosic materials by biochemical route, such as enzymatic or abiotic methods. The filamentous fungi are a group of microorganisms that produce (secretory) of enzymes involved in the degradation of biomass. The enzymes cleave hemicellulolytic and cellulolytic complex connections that form polymers of polysaccharides present in the biomass releasing fermentable hexoses and pentoses to ethanol, however, accessory enzymes such as cellobiose dehydrogenase are important in the process efficiency. This design aimed at the isolation of thermophilic fungal strains with the ability to secrete those enzymes, as well as the enzyme preparations to obtain stability to pH and temperature variations that occur during the hydrolysis step. 32 fungal strains capable of growing at temperatures between 45 and 60 °C were isolated, five were selected to continue the following work steps (Thermomyces lanuginosus S1, T. lanuginosus S3, Rasamsonia emersonii S10, R. emersonii BC and T. lanuginosus FZI) as a function of experiencing growth at 60 °C. Among these strains, the highest activities of β-glucosidase (52 U/g) and endoglucanase (579 U/g) were obtained from the culture medium of strain R. emersonii S10 in 240h for both enzymes. The best activity FPase (cellulase that hydrolyzes filter paper) was presented by the fungus T. lanuginosus S1 in 168h of cultivation, having produced 262.8 U/g enzyme. The R. emersonii S10 was the only fungus that showed detectable avicelase production of enzymes (9.2 U/g) and ... / Mestre

Orientador: Júlio Santana Antunes / Coorientador: José Luz Silveira / Banca: Celso Eduardo Tuna / Banca: Pedro Magalhães Sobrinho / Banca: José Rui Camargo / Banca: Ronney Arismel Mancebo Boloy / Resumo: Neste trabalho foi realizada a caracterização física, geométrica e fluidodinâmica do bagaço de cana-de-açúcar visando o projeto e dimensionamento de um gaseificador de leito fluidizado borbulhante para pequena e média capacidade térmica (até 25 MW térmicos). As principais propriedades físicas e químicas como massa específica real, aparente e a granel, assim como os teores de umidade, cinzas, material volátil e carbono fixo presentes neste material foram determinadas aplicando normas vigentes para este tipo de resíduo. Também foi realizada uma caracterização geométrica através de técnicas de análise de imagens, determinando-se a esfericidade e razão de aspecto para todas as faixas de diâmetro de partículas estudadas, obtendo-se um valor médio de 0,39 no caso da esfericidade para o bagaço em seu estado natural. Através do estudo fluidodinâmico verificou-se que partículas de bagaço de cana com diâmetros característicos entre 0,59 - 9,5 mm não são fluidizáveis, apresentando uma tendência a coesão e formação de canais preferenciais. Foi constatado que o emprego dos modelos existentes até agora para a previsão da velocidade mínima de fluidização (Vmf), tanto para partículas de bagaço, quanto para misturas delas com material inerte, não preveem de forma adequada este parâmetro. Indicando erros entre 85% e mais de 100% em cada um desses caso, pelo que foram deselvolvidos dois novos modelos específicos para partículas de bagaço de cana e para misturas delas com areia, os quais prev... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work is carried out a physical, geometric and fluid-dynamics characterization of sugarcane bagasse, aiming to design and sizing a bubbling fluidized bed gasifier for small and medium power (up to 25 MW thermal). The main physical and chemical properties as real density, bulk density and apparent density, as well as, the content of moisture, ash, volatile matter and fixed carbon present in the bagasse, were determined by applying the standars norms suitable for this type of residue. It was also made a geometric characterization by image analysis techniques, being determined the sphericity and aspect ratio for all diameter ranger of studied particles, obtaining an average value of 0.39 in the case of sphericity for bagasse in it is natural form. Through the fluid dynamic study it was found that bagasse particles with typical diameters between 0,59 - 9,5 mm are not fluidizable, showing a tendency to cohesion and formation of preferential channels. It has been found that the use of the existing models to date for determination of the minimum fluidization velocity for bagasse particles and for mixtures of them with inert, do not predict the right way this parameter, introduced errors of up to 85% to over 100% in both cases, therefore were developed two new models specifically for sugarcane bagasse particles and mixtures of them with sand, with a maximum error of 6.3% in the first case, and 30% for the 88% of the 25 experimental conditions tested in the case of mixtures. Co... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Maria Lucia Caetano Pinto da Silva / Coorientador: Herman Jacobus Cornelis Voorwald / Banca: Luiz Fernando Figueiredo Faria / Banca: Edson Cochieri Botelho / Banca: André Aguiar Mendes / Banca: Walter de Carvalho / Resumo: Atualmente, a necessidade de desenvolver e comercializar materiais baseados em constituintes de fibras vegetais tem crescido, devido à conscientização com relação a questões relacionadas ao impacto ambiental e ao desenvolvimento sustentável. Grandes quantidades de materiais lignocelulósicos são gerados em todo o mundo a partir de diversas atividades humanas. Pensando no aproveitamento do excedente do bagaço de cana-de-açúcar, esse trabalho tem como objetivo a obtenção da celulose branqueada a partir do bagaço do mesmo. Para essa aplicação, os componentes macromoleculares do bagaço de cana-de-açúcar foram separados, aplicando prétratamento químico para retirada da parte hemicelulósica e um tratamento com hidróxido de sódio para separação da lignina e obtenção da polpa bruta de celulose. Essa polpa bruta de celulose foi branqueada com clorito de sódio. Assim, pretendeu-se preparar híbridos utilizando derivados de bagaço de cana-de-açúcar: celulose branqueada (CB) e celulose não branqueada (CNB) com fosfato de nióbio hidratado. Para preparação do híbrido com o NbOPO4.nH2O estudou-se uma nova rota de preparação do fosfato de nióbio hidratado com adição de ácido bórico, o qual reduziu o tempo de síntese; formando-se um complexo com os íons fluoreto presentes no sistema e a esta solução foi adicionada ácido fosfórico, permitindo a geração de um precipitado que se formou após 6 horas de reação. A parti do desenvolvimento desse método preparou-se os híbridos utilizando a CB e CNB em diferentes proporções. Os híbridos foram preparados em diferentes proporções denominados de síntese A (5 g CB/ 5 g NbOPO4.nH2O), síntese B (5 g CB/ 3 g NbOPO4.nH2O) e síntese C (5 g CB/ 1 g NbOPO4.nH2O). A fim de verificar a influência do ácido fosfórico na preparação do híbrido, foram... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Currently, the need to develop and market materials based on constituents of natural fibers has grown due to increased awareness on issues related to environmental and sustainable development. Large quantities of lignocellulosic materials are generated worldwide from human activities. Thinking about the use for surplus bagasse of sugarcane, this work aims at obtaining the bleached pulp from bagasse the same. For this application, the macromolecular components of sugarcane bagasse were separated by applying chemical pretreatment for removal of hemicellulose and part of a treatment with sodium hydroxide to obtain separation of lignin and obtaining of crude cellulose. This pulp were bleached crude cellulose with sodium chlorite. Thus, we intended to prepare using hybrids derived from sugar cane bagasse: bleached cellulose (CB) and unbleached cellulose (CNB) with hydrated niobium phosphate. To prepare the hybrid with NbOPO4.nH2O studied whether a new route for the preparation of hydrated niobium phosphate with addition of boric acid, which reduced the synthesis time, forms a complex with fluoride ions present in the system and this solution added phosphoric acid was added, allowing the generation of a precipitate formed after 6 hours of reaction. From the development hybrids prepared using the CB and CNB in different proportions. The hybrids were prepared in different proportions called; synthesis A (5 g CB /5 g NbOPO4.nH2O), synthesis B (CB 5 g / 3 g NbOPO4.nH2O) and synthesis C (CB 5 g / 1 g NbOPO4.nH2O). In order to verify the influence of phosphoric acid in the preparation of the hybrid, were also prepared hybrid called: synthesis D (5 g CB / 5 g NbOPO4.nH2O) and synthesis E (5 g CB / 3 g NbOPO4.nH2O) and synthesis F (5 g CB / NbOPO4.nH2O 1 g) using twice the amount of phosphoric acid. All materials were characterized... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Alcides Padilha / Banca: Kamal Abdel Radi Ismail / Banca: Vicente Luiz Scalon / Resumo: A escassez dos bens naturais e os constantes aperfeiçoamentos na área de energias renováveis exigem cada vez mais a busca por melhores condições e tecnologias para melhor aproveitamento energético em processos de combustão. O conjunto denominado pré-aquecedor de ar pode ser considerado o mais importante para a melhoria do processo de combustão de caldeiras convencionais. Este trocador está diretamente ligado à recuperação da energia disponível nos gases de combustão por contato indireto. A incrustação de fuligem (mistura de cinza e sílica) inerente ao processo de combustão é um dos fatores que mais impactam no rendimento térmico do equipamento. O presente trabalho analisa de forma transiente o efeito da incrustação sobre a parede interna dos tubos deste trocador de calor. Para isso, dois métodos para análise de desempenho foram utilizados, sendo o método definido neste trabalho como convencional, e o método proposto pela ASME (Performance Test Code 4.3 | PTC 4.3). Os resultados mostraram que embora o método convencional tenha apresentado valor médio de desempenho de 35% e o método ASME valor médio de 40%, ambos possuem o mesmo perfil, validando assim o método convencional. Além das análises de desempenho, outros resultados foram obtidos a partir dos dados determinados experimentalmente. Para realização deste trabalho, uma caldeira de alta pressão foi utilizada, sendo os dados de vazão dos fluxos de ar e gases para o método convencional, obtidos com a utilização de tubos de Pitot e tudo de Venturi desenvolvido especialmente para esta aplicacão / Abstract: The scarcity of natural resources and the constant improvements in the area of renewable energies are forcing increasingly to search for better conditions and better technologies for energy recovery from combustion processes. The set called air pre-heater can be considered the most important for improving the combustion process of conventional boilers. This heat exchanger is directly linked to the recovery of the available energy in the flue gas by indirect contact. The fouling of soot (mixture of ash and silica) inherent in the combustion process is one of the factors that most impact the thermal performance of the device. This study examines by transient form, the fouling effect on the inner wall of the heat exchanger tubes of this. For this, two methods for performance analysis were used, the method defined in this study as Conventional, and the method proposed by the ASME (Performance Test Code 4.3 | 4.3 PTC). The results showed that although the Conventional method has shown average performance of 35% and the method ASME average of 40%, both have the same profile, thus validating the Conventional method. Besides the analysis of performance, other results were obtained from data determined experimentally. For this study, a high-pressure boiler was used, and the data of air flow and gas flow to the conventional method obtained with the use of Pilot tubes and Venturi specially developed for this application / Mestre

Orientador: Eleni Gomes / Coorientador: Sebastião Taboga / Banca: Fernando Carlos Pagnocca / Banca: Adalberto Pessoa / Banca: André Luis Ferraz / Banca: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Resumo: No presente estudo, o fungo termofílico Myceliophthora thermophila M.7.7, foi cultivado em fermentação em estado sólido (FES), usando como fonte de carbono misturas de bagaço de cana, palha de cana e palha de milho, com farelo de trigo (w/w 1:1). As fontes de nutrientes minerais avaliadas foram substâncias químicas analíticas e fertilizantes agrícolas. Os efeitos das condições de fermentação, tais como temperatura, pH e umidade sobre a produção de xilanase, endoglucanase e β-glucosidase foram estudados. Além disso, foi realizado o prétratamento do bagaço e da palha de cana submetidos a 2 min de irradiação em micro-ondas com glicerol 70% em solução ácida, alcalina e água destilada. As frações sólidas resultantes do pré-tratamento foram utilizadas nas análises de fibras, TGA, DTG, DSC, FTIR e microscopia eletrônica de transmissão e as frações líquidas, para análises de açúcares e fenóis. Amostras de bagaço e de palha tratados e não tratados (controle) foram submetidas à hidrólise enzimática por 24 e 72 horas, a 55 °C, usando as soluções enzimáticas obtidas do cultivo de M. thermophila M.7.7. e comercial (Celluloclast 1.5L) com atividade de endoglucanase padronizadas a 60 U/g de substrato seco ou com relação à quantidade total de proteínas das soluções (5 mg/g de substrato seco). Ao extrato de M. thermophila M.7.7 foi feita uma suplementação com enzima β-glicosidase comercial, de modo a atingir a mesma atividade presente na enzima Celluloclast. As atividades máximas de xilanase (446,9 U/mL), endoglucanase (94,7 U/mL) e β-glicosidase (2,8 U/mL) foram obtidas no cultivo por FES com 70% de umidade, a 40 ºC, usando palha de milho e farelo de trigo e solução nutriente composta por fertilizantes agrícolas, com pH ajustado para 5,0. Os espectros de infravermelho e as análises térmicas mostraram que o prétratamento agiu principalmente sobre a lignina e a hemicelulose do bagaço de cana, ... / Abstract: This study investigated the effect of non expensive carbon and nitrogen sources on enzyme production by Myceliophthora thermophila M.7.7 in solid-state fermentation. Three kinds of lignocellulosic waste (corn straw, sugarcane bagasse and sugarcane straw) and six nitrogen sources (urea, calcium nitrate, analytical ammonium sulphate, yeast extract, agricultural fertilizer NPK 20-05-20 and fertilizing grade ammonium sulphate) were tested. Some physical-chemical parameters of the fermentation, such as temperature, initial pH and moisture content of the substrate on enzyme production were evaluated. Furthermore, the pre-treatment of bagasse and sugar cane straw with microwave radiation in presence of glycerol diluted in water, sulphuric acid and sodium hydroxide on the chemical composition, fiber structure and the efficiency of subsequent enzymatic hydrolysis was investigated. Bagasse and cane straw were subjected to 2 min of irradiation and the solid fractions resulting were used in the analysis of fibers, TGA, DTG, DSC, FTIR, X-ray and transmission electron microscopy and liquid fractions used to detemine sugar and phenol contents. Samples of bagasse, treated cane straw and untreated cane straw (control) were submitted to enzyme hydrolysis for 24 to 72 h at 55 °C with enzymatic solutions obtained by the cultivation of M. thermophila M.7.7. and Celluloclast 1.5L based on 60 U of endoglucanase activity per g of dry substrate or on the total amount of protein solutions (5 mg protein/g of dry substrate). The enzyme solution from M. thermophila M.7.7 was supplemented with a commercial β-glucosidase in order to achieve the same activity present in Celluclast. The maximum xylanase activity (446.9 U/ml), endoglucanase (94.7 U/ml) and β-glucosidase (2.8 U/mL) were obtained in the cultivation by SSF with 70% humidity, 40 °C using corn stover and wheat bran and nutrient solution composed of agricultural fertilizers, with pH adjusted to 5.0. ... / Doutor

Orientador: Newton Luiz Dias Filho / Co-orientador: Marco Hiroshi Naka / Banca: Devaney Ribeiro do Carmo / Banca: Michael John Brennan / Banca: Alessandro Roger Rodrigues / Banca: Nara Regina de Souza Basso / Resumo: Este trabalho avaliou as propriedades mecânicas e térmicas de materiais compósitos com a base de resina epoxídica curada (DGEBA/TETA) com a adição da ciclodextrina e reforçados com fibras de bagaço de cana-de-açúcar. Primeiramente as fibras foram separadas em tamanhos compreendidos entre 0,50 mm e 2,00 mm, entre 0,21 mm e 0,50 mm e menores que 0,21 mm, as quais foram misturadas à resina DGEBA/TETA e analisadas em porcentagens de 1, 2,5, 5, 7,5 e 10% em massa através de ensaio de tração. Posteriormente, foi adicionado apenas ciclodextrina a resina epóxi em concentrações de 1, 2, 3, 4, 5 e 10 e 15% em massa para a análise de ensaio tração. O corpo de prova final do compósito DGEBA/TETA/ciclodextrina/fibras de bagaço de cana-de-açúcar foi constituído por 5% de ciclodextrina e 5% de partículas menores que 0,21 mm, pois foi o que obteve as melhores propriedades avaliadas em ensaios mecânicos separados. Para a adição de 5% de partículas menores que 0,21 mm ao DGEBA/TETA houve um aumento de 28,61% na resistência, e a adição de 5% de ciclodextrina ao DGEBA/TETA proporcionou um aumento de 160,31% na resistência à propagação de trincas. O compósito final, contendo 5% de partículas de bagaço de cana-de-açúcar e 5% de ciclodextrina apresentou um Limite de Reistência à Tração (LRT) de 33,94 MPa, Módulo de Elasticidade (E) de 1681,14 MPa, K1C de 1,24 MPa.m1/2, resiliência de 0,334 MJ/m3, deformação de 0,292%. Para uma análise da temperatura de uso do compósito, foram realizados ensaios térmicos de DSC e TGA os quais indicaram que a temperatura de Transição vítrea do compósito final foi de 111,18°C e a temperatura de inicio de degradação foi de 267°C / Abstract: This research evaluated the mechanical and thermal properties of composite materials with the base epoxy resin cured (DGEBA / TETA) with the addition of cyclodextrin and reinforced with fibers of bagasse cane sugar. First the fibers were separated into sizes of between 0.50 mm and 2.00 mm, between 0.21 mm and 0.50 mm and smaller than 0.21 mm, which were mixed resin DGEBA / TETA and analyzed as percentages 1, 2.5, 5, 7.5, 10 and 15% in mass by assaying tensile test. Thereafter was added just cyclodextrin epoxy resin in concentrations of 1, 2, 3, 4, 5 and 10 to 15% in mass to analyze tensile test. The specimen of the composite end DGEBA / TETA / cyclodextrin / bagasse fiber cane sugar that is made up of 5% cyclodextrin and 5% of particles smaller than 0.21 mm that was what got the best properties evaluated in separate mechanical tests. Since for the addition of 5% of particles smaller than 0.21 mm at DGEBA / TETA an increase of 28.61% in the resistance, and the addition of cyclodextrin to 5% DGEBA / TETA provided an increase of 160.31% resistance to crack toughness. The final composite, containing 5% of particles of crushed cane sugar and 5% cyclodextrin showed LRT of 33.94 MPa, E, 1681.14 MPa, K1C of 1.24 MPa.m1/2, resilience 0.334 MJ/m3, deformation of 0.292%. For a review of the use temperature of the composite thermal DSC and TGA tests which indicated that the glass transition temperature of the final composite was 111.18 ° C and the onset temperature of degradation was 267°C were performed / Doutor

Orientador: Pedro de Oliva Neto / Banca: Dejanira de Franceschi de Angelis / Banca: Sandra Regina Ceccato-Antonini / Resumo: A utilização de solvente Organosolv em condições de acidez e temperaturas elevadas para a realização da deslignificação de bagaço de cana e hidrólise da fração de hemicelulose tem sido muito estudada e existem muitos parâmetros experimentais já descritos na literatura. Tem sido obtidos bons resultados de deslignificação e hidrólise parcial do bagaço a partir do prétratamento ácido com solvente Organosolv utilizando misturas de etanol e água, normalmente em proporções iguais de volume de cada. Este estudo descreve um método de deslignificação e hidrólise da hemicelulose do bagaço da cana combinando a utilização da mistura dos solventes orgânicos, acetona e álcool, com água e solução ácida diluída. A mistura do solvente organosolv (acetona+álcool/água - 1:1 v/v), concentração ácida de 0,5 - 2,0% de H2SO4, e tempo de reação de 30 a 120 minutos e 5,0% de bagaço (p/v) foi realizado para o pré-tratamento. O efeito do ácido, solvente e temperatura no rendimento e extensão da deslignificação e hidrólise da oram estudados. Os resultados obtidos indicam importantes diferenças no pré-tratamento ácido com solvente Organosolv, devido ao uso da acetona e concentração ácida empregados nos experimentos deste estudo. Os melhores resultados foram obtidos com 1,0% de H2SO4 e 120 °C. Sob estas condições o rendimento de açúcares obtidos da hidrólise ácida da porção de hemicelulose do bagaço de cana foi de 7.53%. Estes resultados demonstram um rendimento de açúcares fermentescíveis que podem ser utilizados como fonte de carbono para a fermentação alcoólica por Pachysolen tannophilus. A conversão de Xilose em etanol por Pachysolen tannophilus é relativamente ineficiente nas condições de fermentação estudada. Esta ineficiência é atribuída em partes, ao consumo de etanol pela levedura concorrente à sua produção, baixa eficiência... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The utilization of Organosolv solvents under acid and high temperature conditions in the delignification and hemicelulose and cellulose hydrolysis of wood and bagasse has already been reported in the literature for several experimental parameters. Organosolv treatment of sugarcane bagasse has also been reported and has shown good results with ethanol-water mixtures, normally at volume ratios close to unit. This study describes a method of the delignification hemicelulose hydrolysis of sugarcane bagasse combining the use of ethanol+acetone/water mixtures and diluted acid solutions. Ethanol+acetone/water mixture (1:1 v/v), acid concentration of 0,5 - 2,0% of H2SO4, reaction times from 30 to 120 min, and 5,0% of sugarcane bagasse (w/v) was carried out for bagasse pre-treatment. The effect of acid, solvent and temperature on the yield and extent of delignification and hemicelulose hydrolysis was studied. The obtained results indicate important differences from the Organosolv process, which may be due to the presence of acetone and acid concentration employed in this work. The best results were obtained at 1,0% of H2SO4 and 120 °C. Under these conditions the sugar yield obtained from hemicelulose hydrolysis from sugarcane bagasse 7.53%. These results shows that the sugar yield obtained can be used as carbon source for Pachysolen tannophilus fermentation to produce ethanol. The conversion of D-xylose to ethanol by the yeast Pachysolen tannophilus is relatively inefficient in batch culture. The inefficiency has been attributed in part to concurrent utilization of ethanol, slow fermentation metabolism of the yeast and to the formation of xylitol and other by-products. The xylose concentration in the must was 2,0% during 120 hours of fermentation. The best ethanol yield was obtained in the first 24 hours, as the ethanol began to be consumed and the sugar concentration became low... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Lucia Maria Carareto Alves / Coorientador: Alessandro de Mello Varani / Banca: Tiago Santana Balbuena / Banca: Rodrigo Matheus Pereira / Resumo: A desconstrução da lignocelulose pela ação dos microrganismos é um processo essencial para o ciclo do carbono e para a conversão da biomassa em combustíveis e produtos químicos. A extensa variedade de carboidratos encontrados na parede celular das plantas requer uma multiplicidade de enzimas para sua degradação. O objetivo desse trabalho foi isolar um consórcio microbiano de amostra de solo, contendo bagaço de cana-de-açúcar em decomposição, que fosse eficiente na desconstrução da biomassa e sequenciar o DNA total para isolamento de genes envolvidos na desconstrução da lignocelulose. O consórcio microbiano degradador de biomassa foi obtido através de amostra de solo cultivado com cana de açúcar em decomposição e mostrou ser eficiente na degradação de um potencial substrato lignocelulósico, o bagaço de cana. Para se comprovar a eficiência na liberação de açúcar da biomassa com potencial de ser usado em processos fermentativos foi realizada a análise cromatográfica de açúcares, quando esse conjunto de microrganismos foi cultivado em meio contendo apenas bagaço de cana como fonte de carbono. Esse ensaio mostrou a liberação de glicose no meio de cultivo. Do mesmo modo, foram realizados testes microbiológicos que mostraram a produção de enzimas hidrolíticas como celulases e amilases. O sequenciamento do DNA total extraído das amostras do consórcio cultivadas em meio com celulose possibilitou a identificação dos microrganismos presentes no consórcio. Através dessas sequencias também foi realizada a prospecção de genes envolvidos na degradação da biomassa e nessa avaliação foram encontrados os genes das enzimas alfa amilase, glucoamilase, alfa glucosidase, beta glucosidase e endoglucanase, enzimas de suma importância no processo de desconstrução da lignocelulose. Todos os genes das enzimas foram similares a sequencias da bactéria Burkholderia sp SJ98, que já foi descrita na ... / Abstract: The deconstruction of lignocellulose by the action of microorganisms is an essential process for the carbon cycle and the conversion of biomass into fuels and chemicals. A wide variety of carbohydrates found in plant cell walls requires a multitude of enzymes for their degradation. The aim of this study was to isolate a microbial consortium of soil sample containing bagasse cane sugar decomposition, which is efficient in the deconstruction of biomass and the total DNA sequence for the isolation of genes involved in the deconstruction of lignocellulose. The biomass degrading microbial consortium was obtained from soil sample cultivated with sugarcane decomposed and shown to be efficient in the degradation of a potential lignocellulosic substrate, sugarcane bagasse. To prove the efficiency of the release of sugar from the biomass potential to be used in fermentation processes chromatographic analysis of sugars was performed when the number of microorganisms were cultivated only in a medium containing cane bagasse as a source of carbon. This test showed the release of glucose in the culture medium. Similarly, microbiological tests have shown that the production of hydrolytic enzymes such as cellulases and amylases have been made. The sequencing of total DNA extracted from the samples cultured in medium with cellulose consortium made possible the identification of microorganisms present in the consortium. Through these sequences to search for genes involved in the degradation of biomass and this assessment was also carried the genes of the enzymes alpha amylase, glucoamylase, alpha- glucosidase, beta glucosidase and endoglucanase enzymes of paramount importance in the process of deconstruction of lignocellulose found. All genes of the enzymes were similar to sequences of the bacterium Burkholderia sp SJ98, which has been described in the literature as an efficient organism in biodegradation of different compounds. Thus in the present ... / Mestre

As propriedades de pellets de biomassa utilizados como combustíveis são essenciais para o desempenho em processos termoquímicos, tais como combustão, gaseificação e pirólise. Estas propriedades podem afetar aspectos relacionados ao transporte, estocagem, manuseio, conversão de energia, emissões de gases no meio ambiente, bem como variáveis a serem controladas durante o processo de pelletização, influenciando diretamente o consumo de energia e os custos para a sua produção. Este trabalho apresenta um estudo realizado em uma indústria brasileira de produção de pellets de bagaço de cana-de-açúcar para determinação das principais propriedades do produto final e das variáveis do processo de produção. O objetivo deste trabalho é caracterizar, dentro do processo de pelletização, as principais propriedades físicas, químicas e mecânicas da matéria prima e do produto final, bem como conhecer os fluxos de massa, o consumo de energia e os custos envolvidos em cada etapa do processo. Como primeira parte dos resultados, concluiu-se que as propriedades de pellets de bagaço de cana-de-açúcar analisadas, tais como diâmetro, comprimento, umidade, densidade, durabilidade, quantidade de finos, poder calorífico, elementos químicos e teor de cinzas, não estão em total conformidade com outros trabalhos científicos realizados e com normas internacionais de comercialização e de qualidade de pellets de biomassa. Em segundo lugar, pôde-se conhecer a taxa de consumo de matéria prima e de produção de pellets, o consumo de energia e os custos envolvidos em cada etapa do processo de produção como secagem, moagem e pelletização. Por fim, foi encontrada uma função matemática em que o consumo de energia e os custos de produção crescem de maneira exponencial com a variação de umidade da matéria prima. / Properties of pellets used as biomass fuels are essential to the performance of thermochemical processes, such as combustion, gasification and pyrolysis. These properties can affect aspects related to transportation, storage, handling, power conversion, emissions into the environment as well as variables to be controlled during the pelletizing process, directly influencing the energy consumption and production cost. This paper presents a study in a Brazilian industry of sugarcane bagasse pellets in order to determine the main properties of pellets and process variables. The objective of this work is to characterize within the pelletizing process the main physical, chemical and mechanical properties on the raw material and final product, as well as knowing the mass flows, energy consumption and cost involved in each step of the process and its variations. As the first part of the results, it was conclude that the properties of the sugarcane bagasse pellets analyzed as diameter, length, moisture, density, durability, amount of fine, calorific value, chemical elements and ash content are not full compliance with other scientific work and international marketing standards and quality pellets biomass. Secondly, one can know the rate of material consumption and production of pellets, energy consumption and costs for each step of the production process as drying, grinding and pelletizing. Finally, a mathematical function in which the power consumption and production costs grow exponentially with the variation of moisture of the raw material entry was found.