Made available in DSpace on 2016-08-12T18:48:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-07. Added 1 bitstream(s) on 2016-08-12T18:51:07Z : No. of bitstreams: 1 000857403_20171007.pdf: 2013228 bytes, checksum: 14a7d836a166da070aaee9320e295597 (MD5) Bitstreams deleted on 2017-10-09T13:25:13Z: 000857403_20171007.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2017-10-09T13:26:08Z : No. of bitstreams: 1 000857403.pdf: 6906597 bytes, checksum: 793259b267cc340025fb7f2fff38e41b (MD5) / Esse trabalho apresenta o estudo dos principais resíduos da fabricação de açúcar e etanol a partir da cana-de-açúcar (o bagaço, a torta de filtro e a vinhaça) além da caracterização térmica dos mesmos para fins energéticos. O bagaço é obtido após a extração do caldo nas moendas. A torta de filtro é gerada no processo de clarificação do caldo na rota de produção do açúcar e utilizada na complementação da adubação mineral nos próprios canaviais. A vinhaça, também conhecida como vinhoto, restilo ou garapão, é um resíduo da fabricação de etanol após a etapa de destilação e também empregada como fertilizante, além de repor água ao solo. As amostras de bagaço, torta de filtro e vinhaça foram obtidas de duas usinas sucroalcooleiras do Estado de São Paulo. A caracterização química das amostras foi feita por diversas técnicas como análise elementar, espectroscopia vibracional na região do infravermelho (FTIR), difratometria de raios-X, espectrofotometria de absorção atômica, dentre outras. O comportamento de decomposição térmica, tanto das amostras individuais como de misturas binárias (1:1 m/m), foi avaliado através da análise termogravimétrica e sua derivada (TG-DTG), análise térmica diferencial (DTA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). As atmosferas empregadas foram de pirólise (N2), combustão (N2/O2, 8:2 v/v), oxi-combustão (CO2/O2, 8:2 v/v) e gaseificação (CO2). Foi avaliada a cinética de degradação térmica referente à primeira etapa de decomposição da matéria orgânica pelo método de Wanjun- Donghua modificado por Capela-Ribeiro. Os resultados obtidos demonstraram que, apesar de composição orgânica semelhante, o potencial energético da torta de filtro e da vinhaça foi inferior ao do bagaço devido ao alto teor de matéria inorgânica nas duas primeiras. A torta de filtro apresentou grandes quantidades de... / This work presents the study of the main wastes produced by sugarcane mills such as bagasse, filter cake and vinasse in addition to thermal characterization for energy generation. Bagasse is obtained after juice extraction in the mills. Filter cake is generated after clarification of the juice for sugar production and used as an additive in mineral fertilizers on the sugarcane crops. Vinasse is a by-product of ethanol production obtained after distillation and is also applied on the crops as a fertilizer and to restore water to the soil. The samples of bagasse, filter cake and vinasse were provided by two sugarcane mills located in the state of São Paulo. Chemical composition of samples was determined by several techniques like ultimate analysis, FTIR spectroscopy, X-ray diffractometry, atomic absorption spectrophotometry among others. Thermal decomposition behavior of both pure samples and binary blends (1:1 w/w) was evaluated by thermogravimetric analysis and its derivative (TGA-DTG), differential thermal analysis (DTA) and differential scanning calorimetry (DSC). Typical reaction atmospheres of pyrolysis (N2), combustion (N2/O2, 8:2 v/v), oxy-combustion (CO2/O2, 8:2 v/v) and gasification (CO2) were employed. Thermal decomposition kinetics regarding the first mass loss step of degradation of organic matter was evaluated by Wanjun-Donghua method modified by Capela-Ribeiro. Results indicated that, despite similar organic composition, the energetic potential of filter cake and vinasse was lower than of bagasse due to increased inorganic content. Filter cake presented high amounts of Ca, Cu, Fe, Mn, P and Zn. Vinasse showed greater concentrations of Na and K and higher amounts of other metals such as Ca, Mg, Mn and Zn in relation to bagasse and filter cake samples. Both samples had significant concentrations of heavy metals like Cr and Pb. However, great differences were observed when chemical...

Submitted by NATÁLIA PAGANINI MARQUES null (nataliapaganini@hotmail.com) on 2017-10-25T16:35:01Z No. of bitstreams: 1 Tese_Natália Marques_2017 FINAL_CD ROOM.pdf: 4045053 bytes, checksum: 8bb94d90641523ae3af09e85b33d82cd (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-10-31T16:36:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marques_np_dr_araiq.pdf: 4045053 bytes, checksum: 8bb94d90641523ae3af09e85b33d82cd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-31T16:36:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marques_np_dr_araiq.pdf: 4045053 bytes, checksum: 8bb94d90641523ae3af09e85b33d82cd (MD5) Previous issue date: 2017-09-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Atualmente, há um crescente interesse na produção de bioetanol celulósico como biocombustível de segunda geração, sendo uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis. Fungos tem sido constantemente isolados na busca por novas fontes de celulases e os endofíticos são interessantes para esta finalidade, por serem potenciais produtores de enzimas de degradação de material vegetal, incluindo celulases, e pouco estudados neste sendido. O presente estudo teve por finalidade a avaliação da influência das condições de cultivo (isolado e co-cultivo) para a produção de celulases pelos fungos endofíticos Botryosphaeria sp. AM01 e Saccharicola sp. EJC04, por meio de metodologias estatísticas, além da utilização dos extratos enzimáticos na sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado hidrotérmicamente com NaOH, otimizando-se também esta etapa empregando-se as ferramentas estatísticas citadas. Para a condição de co-cultivo dos fungos, a quantidade de substrato (5,7g) e a umidade inicial do substrato (60,6%) foram otimizadas visando maximizar a produção de endoglunacase (121,56 U/g). Para o cultivo isolado de Botryosphaeria sp. AM01, foi possível a produção de endoglunacase (168,99 U/g), empregando a concentração de NaNO3 a 6,0 g/L e 5,0 g como quantidade de substrato. Para o cultivo isolado de Saccharicola sp. EJC04, obteve-se a condição ótima para produção de β-glicosidase (750,37 U/g) na concentração de ureia de 0,0836 g/L, teor de umidade de 49,2% e quantidade de substrato de 3,84 g. Os extratos enzimáticos obtidos sob as condições ótimas de cultivo foram utilizados na sacarificação do bagaço pré-tratado hidrotérmicamente com NaOH. A caracterização do bagaço pré-tratado indicou 59,52, 31,62 e 11,32% como teores de celulose, hemicelulose e lignina, respectivamente. A sacarificação realizada com o extrato enzimático produzido por Botryosphaeria sp. AM01 foi mais eficiente quanto à obtenção de glicose, sendo selecionada para os experimentos envolvendo a otimização deste processo. Sob a condição otimizada de sacarificação (carga de bagaço a 18,82%, carga de enzima de 410,71 U totais de endoglucanase, 50 °C, 280 rpm e 24h) obteve-se a concentração máxima de glicose de 8,05 mg/mL. Quanto à presença de inibidores de fermentação no hidrolisado obtido sob condições otimizadas, observou-se a presença de ácido vanílico e ácido ferúlico nas concentrações de 0,111 e 0,054 g/L respectivamente. Não foi detectada a presença de 5-Hidroximetilfurfural, furfural, ácido siringico e ácido cumárico. Sendo baixas as concentrações dos inibidores presentes no hidrolisado, este apresenta potencial para ser utilizado em processos de fermentação alcoólica. Destaca-se a importância dos resultados obtidos como pesquisa básica, uma vez que não são relatados na literatura estudos quantitativos da produção de celulases pelos gêneros estudados. / There is a great interest in the production of cellulosic bioethanol as second generation biofuel and it is a promising alternative to fossil fuels. Fungi have been constantly isolated in the search for new sources of cellulases and the endophytics interesting for this purpose, being potential producers of plant material degrading enzymes, including cellulases, and underexploited in this sense.The present study had as purpose the optimization of culture conditions (monoculture and co-cultivation) for the production of cellulases by the endophytic fungi Botryosphaeria sp. AM01 and Saccharicola sp. EJC04, by statistics methodology, and also the use of enzymatic extracts in saccharification of sugarcane bagasse submitted to hydrothermal pretreatment with NaOH, optimizing this step using those statistical tools. For the fungi co-cultivation, the amount of substrate (5.7g) and the substrate initial moisture (60.6%) were optimized to maximize the production of endoglunacase (121.56 U/g). For the monoculture of Botryosphaeria sp. AM01, it was possible to produce endoglunacase (168.99 U/g), using the concentration of NaNO3 at 6.0 g/L and 5.0 g as substrate amount. For the monoculture of Saccharicola sp. EJC04, the optimal condition for β- glycosidase production (750.37 U/g) was obtained using urea at 0.0836 g/L, initial substrate moisture at 49.2% and substrate amount of 3.84 g. The enzymatic extracts obtained under optimized conditions were used in the saccharification of sugarcane bagasse submitted to alkaline hydrothermal pretreatment with NaOH. The pre-treated bagasse characterization indicated 59.52, 31.62 and 11.32% as the contents of cellulose, hemicellulose and lignin, respectively. The saccharification performed with the enzymatic extract produced by Botryosphaeria sp. AM01 was more efficient in glucose obtainment, being selected for the experiments involving the optimization of this process. Under the optimized saccharification condition (18.828% bagasse load, enzyme loading of 410.71 total U of endoglucanase, at 50 °C, 280 rpm and 24h) the maximum glucose concentration of 8.05 mg/mL was obtained. Regarding the presence of fermentation inhibitors in the hydrolyzate, it was detected the presence of ferulic acid and vanillic acid at the concentrations of 0.111 and 0.054 g/L, respectively. The presence of 5-Hydroxymethylfurfural, furfural, syringic acid and coumaric acid was not detected. Since the concentrations of inhibitors present in the hydrolyzate are low, it has potential to be used in alcoholic fermentation processes. This study highlights the importance of the results obtained as basic research, since quantitative studies of cellulases production by the studied genus are not reported in literature. / CNPq: 147995/2013-2

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-09-14Bitstream added on 2014-06-13T20:18:52Z : No. of bitstreams: 1 travaini_r_me_sjrp.pdf: 1306432 bytes, checksum: 44e00fe6026bd65f72fb0ded1ce05e80 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho foi estudada a utilização do ozônio como pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar para posterior hidrólise enzimática. O bagaço in natura foi caracterizado quimicamente, e após cada ensaio de pré-tratamento foram quantificados no bagaço pré-tratado: celulose, xilana, lignina ácida insolúvel (LAI), lignina ácida sóluvel (LAS) e lignina total (LT). Após os pré-tratamentos as amostras foram hidrolisadas enzimaticamente por mistura dos complexos NS50013 e NS50010 de enzimas comerciais fornecidas pela Novozymes. Foram realizados quatro ensaios de pré-tratamento, variando-se a umidade e a concentração de ozônio (gO3/h), e mantendo-se constante o fluxo 60 L/h e o tamanho de partícula em 3-5 mm. A melhor condição de ensaios encontrada foi com 40 % de umidade e 3,85 gO3/h, onde houve diminuição na quantidade de LAI de 19,54±0,03 para 6,49±0,03 %, aumento na LAS de 3,13±0,04 para 7,21±0,09 % e diminuição da LT de 22,67±0,07 para 13,70±0,12 %, comparando-se com o bagaço in natura. No mesmo ensaio houve uma conversão de hidrólise enzimática da celulose de 39,27±0,32 % no bagaço pré-tratado e 50,62±1,59 % no pré-tratado e lavado, da xilana de 55,90±0,14 % no pré-tratado e 28,14±0,75 % no pré-tratado lavado, de açúcares de 44,61±0,17 % no pré-tratado e 43,41±0,84 % no pré-tratado lavado. Houve pouco ataque do ozônio aos carboidratos em todos os ensaios, sendo o maior ataque no ensaio de melhores rendimentos supracitado, com perda de menos de 5 pontos percentuais na quantidade de celulose e pouco mais de 1 ponto percentual na quantidade de xilana. A análise de inibidores revelou baixas concentrações destes, sendo o de maior concentração o ácido acético, com 1,40040±0,07359 g·L-1 no hidrolisado. A análise das amostras pré-tratadas por micrografia eletrônica de varredura... / In this work was studied the utilization of the ozone as a pretreatment of the sugarcane bagasse for enzymatic hydrolysis. The in natura bagasse was chemically characterized, and after each pretreatment test was quantified in the pretreated bagasse: cellulose, xylan, acid insoluble lignin (AIL), acid soluble lignin (ASL) and total lignin (TL). After the pretreatments the samples was enzymatic hydrolyzed by a mixture of NS50013 and NS50010 complexes, of commercial enzymes provided by Novozymes. Was realize four tests of pretreatment, changing the moisture and ozone concentration (gO3/h), fixing the flux in 60 L/h and the particle size at 3-5 mm. The best condition of test was find at 40 % of moisture and 3,85 gO3/h, where was a diminution in the AIL from 19,54±0,03 to 6,49±0,03, a increase in the ASL from 3,13±0,04 to 7,21±0,09 %, and diminution of LT from 22,67±0,07 to 13,70±0,12 %, comparing to the in natura bagasse. In the same test was a conversion of enzymatic hydrolysis of the cellulose of 39,27±0,32 % in the pretreated bagasse and 50,62±1,59 % in the pretreated and washed, of xilan 55,90±0,14 % in the pretreated bagasse and 28,14±0,75 % in the pretreated and washed, of sugar 44,61±0,17 % in the pretreated bagasse and 43,41±0,84 % in the pretreated and washed. Was a little attack to the carbohydrates in all the tests, being the major attack in the test of the best yields aforementioned, with loss of less than 5 percentage points in the cellulose and little more than 1 percentage point in the amount of xylan. The inhibitors analysis showed slow concentrations of they, being the major concentration of acetic acid, with 1,40040±0,07359 g·L-1 in the hydrolyzed. The electron micrograph analysis of the pretreated samples showed that the ozone pretreatment is able to modify microscopically the bagasse, exposing the fibers and increasing the amount and size of the pores

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-04-13Bitstream added on 2014-06-13T20:38:20Z : No. of bitstreams: 1 colombari_fm_me_sjrp.pdf: 821418 bytes, checksum: 6fa62a325554a5e7485ea5403112c41e (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O material lignocelulósico do qual o bagaço é formado contém principalmente açúcares polimerizados na forma de celulose e hemiceluloses, e compostos fenólicos polimerizados na forma de lignina. Tais polímeros podem ser hidrolisados via química e/ou enzimática, dando origem a, entre outros compostos, açúcares fermentescíveis. O objetivo desse trabalho foi investigar alguns tratamentos físico-químicos aplicados ao bagaço de cana de açúcar que favoreçam o aumento da liberação de açúcares fermentescíveis por hidrólise enzimática, com a mínima produção possível de compostos inibidores da fermentação alcoólica. Diferentes condições de pré-tratamento foram testadas, como utilização de H2SO4 ou NaOH em diferentes concentrações, concomitantemente com a utilização de tratamentos combinados de ozônio, ultrassom e micro-ondas. Os resultados mostraram que tais processos promoveram certa desestruturação do complexo lignocelulósico da parede celular do bagaço, a qual foi relacionada com a concentração de compostos fenólicos e açúcares redutores. O bagaço pré-tratado foi então submetido à ação de enzimas celulolíticas e o teor de açúcares redutores totais formados foi analisado. As condições nas quais maiores quantidades destes açúcares foram liberados foram: H2SO4 0,1 M, irradiado por ultrassom durante 5 minutos (81,7 ± 0,2 mg de glicose por grama de bagaço) e H2SO4 0,1 M saturado com ozônio, irradiado por micro-ondas por 4 minutos (86,0 ± 0,2 mg de glicose por grama de bagaço), que representam um ganho significativo frente aos 6,8 ± 0,2 mg de glicose por grama de bagaço não tratado. As análises por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e por Espectrofotometria no Infravermelho (FTIR-ATR) possibilitaram comparar as modificações no sistema estrutural da parede... / The lignocellulosic material of which the sugarcane bagasse is made contains, mainly, polymerized sugars as cellulose and hemicelluloses and polymerized phenolic compounds as lignin. These polysaccharides can be hydrolyzated chemically or enzymatically, giving rise to, among other compounds, fermentable sugars. The aim of this work is to investigate some physicochemical treatments applied to the sugarcane bagasse that favors the release of the maximum amount of fermentable sugars by enzymatic hydrolysis, with a minimal production of alcoholic fermentation inhibitor compounds. Different pre-treatment conditions were tested as different concentrations of sulfuric acid or sodium hydroxide concomitantly with the combinated treatments of ozone, ultrasound and microwaves. Results showed that such processes promoted certain disruption of lignocellulosic complex of the bagasse cell wall, which was related to the concentration of phenolic compounds and reducing sugars. Then, the bagasse was subjected to the action of cellulolytic enzymes and the reducing sugars content was quantified. The conditions in what the maximum amount of these sugars were released were: H2SO4 0.1 M, irradiated by ultrasound for 5 minutes (81.7 ± 0,2 mg/g bagasse) and H2SO4 0.1 M irradiated by microwaves for 4 minutes (86.0 ± 0,2 mg/g bagasse), that represents a significative gain compared to untreated bagasse. Strucural analysis by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Fourier-Transform Infrared Spectrophotometry Atennuated Total Reflectance (FTIR-ATR) analysis allowed comparing the structural modifications in the wall after the pretreatments, indicating that ultrasound pretreatments were effective for hemicelluloses desestruturation and decrease in the cellulose crystallinity index while microwave pretreatments were... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Mauro Mitsuuchi Tashima / Co-orientador: Jorge Luís Akasaki / Banca: José Luiz Pinheiro Melges / Banca: Lourdes Soriano Martinez / Resumo: O concreto de alto desempenho (CAD) possui uma densa microestrutura que lhe proporciona ao mesmo, alta resistência e redução de sua permeabilidade. Com isso, apresenta alta durabilidade, sendo maior que a do concreto convencional. Esse fato mostra que a utilização deste concreto está crescendo rapidamente em diversas obras. Este produto tem como base a cinza de bagaço de cana-de-açúcar (CBC), que possui grande potencial para ser utilizada como aditivo mineral em concretos, uma vez que é composta por dióxido de silício. A partir dessas afirmações, esta pesquisa apresenta a finalidade de analisar o desempenho da adição de CBC sem sofrer o processo de moagem, na fabricação do concreto de alto desempenho. Para tanto, foi feita a substituição de CBC na proporção de 5%, 10%, 15% e 20%, sendo esta substituída na quantidade de agregado miúdo em massa. Os ensaios realizados foram: absorção, módulo de elasticidade, resistência à compressão e resistência à tração por compressão diametral para as idades de 7, 28, 60 e 90 dias. Chegou-se, portanto, à conclusão que o CAD com CBC de substituição em 20% de agregado miúdo em massa foi o que obteve o melhor desempenho, por isso foi o traço escolhido para os ensaios de durabilidade, tais como: resistência ao ataque químico, absorção por capilaridade, frente à penetração de cloretos, ensaio de abrasão/erosão e permeabilidade à água. Assim, os resultados obtidos nos ensaios foram comparados aos mesmos ensaios realizados com o concreto referência, ou seja, CAD sem nenhuma adição. A partir daí, observou-se que, em determinados casos, o CAD com adição de CBC apresentou resultados iguais ou até mesmo superiores ao do concreto referência / Abstract: The high performance concrete (CAD) has a dense microstructure which provides the same, high strength and reduced permeability. With this, it has high durability, being greater than that of conventional concrete. This fact makes their use is growing rapidly in several works. Regarding bagasse ash cane sugar (CBC), this has great potential to be used as a mineral additive for concrete, since it is composed of silicon dioxide. Thus, this research has the purpose of analyzing the performance of the addition of CBC without undergoing milling, manufacturing of high performance concrete. Replacement of was which is substituted in the proportion of 5%, 10%, 15% and 20%, the amount of aggregate in massa. Os tests were performed: absorption, modulus of elasticity, compressive strength and tensile strength by diametrical compression to the ages of 7, 28, 60 and 90 days. Was reached, so the conclusion that CAD with CBC replacement in 20% of aggregate mass, was what had the best performance, so it was chosen for durability testing trait and which were the following: resistance to chemical attack, wicking, across the penetration of chlorides abrasion test / erosion and water permeability. The results obtained in the tests were compared to tests performed with the same reference concrete, that is, without addition CAD, showing in some cases, the addition of CAD with CBC showed equal or even superior results to the reference concrete / Mestre

Orientador: Roberto da Silva / Coorientador: Prof. Dr. Mauricio Boscolo / Banca: Maria de Lourdes T. P. Polizeli / Banca: Eleni Gomes / Resumo: O material lignocelulósico do qual o bagaço é formado contém principalmente açúcares polimerizados na forma de celulose e hemiceluloses, e compostos fenólicos polimerizados na forma de lignina. Tais polímeros podem ser hidrolisados via química e/ou enzimática, dando origem a, entre outros compostos, açúcares fermentescíveis. O objetivo desse trabalho foi investigar alguns tratamentos físico-químicos aplicados ao bagaço de cana de açúcar que favoreçam o aumento da liberação de açúcares fermentescíveis por hidrólise enzimática, com a mínima produção possível de compostos inibidores da fermentação alcoólica. Diferentes condições de pré-tratamento foram testadas, como utilização de H2SO4 ou NaOH em diferentes concentrações, concomitantemente com a utilização de tratamentos combinados de ozônio, ultrassom e micro-ondas. Os resultados mostraram que tais processos promoveram certa desestruturação do complexo lignocelulósico da parede celular do bagaço, a qual foi relacionada com a concentração de compostos fenólicos e açúcares redutores. O bagaço pré-tratado foi então submetido à ação de enzimas celulolíticas e o teor de açúcares redutores totais formados foi analisado. As condições nas quais maiores quantidades destes açúcares foram liberados foram: H2SO4 0,1 M, irradiado por ultrassom durante 5 minutos (81,7 ± 0,2 mg de glicose por grama de bagaço) e H2SO4 0,1 M saturado com ozônio, irradiado por micro-ondas por 4 minutos (86,0 ± 0,2 mg de glicose por grama de bagaço), que representam um ganho significativo frente aos 6,8 ± 0,2 mg de glicose por grama de bagaço não tratado. As análises por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e por Espectrofotometria no Infravermelho (FTIR-ATR) possibilitaram comparar as modificações no sistema estrutural da parede... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The lignocellulosic material of which the sugarcane bagasse is made contains, mainly, polymerized sugars as cellulose and hemicelluloses and polymerized phenolic compounds as lignin. These polysaccharides can be hydrolyzated chemically or enzymatically, giving rise to, among other compounds, fermentable sugars. The aim of this work is to investigate some physicochemical treatments applied to the sugarcane bagasse that favors the release of the maximum amount of fermentable sugars by enzymatic hydrolysis, with a minimal production of alcoholic fermentation inhibitor compounds. Different pre-treatment conditions were tested as different concentrations of sulfuric acid or sodium hydroxide concomitantly with the combinated treatments of ozone, ultrasound and microwaves. Results showed that such processes promoted certain disruption of lignocellulosic complex of the bagasse cell wall, which was related to the concentration of phenolic compounds and reducing sugars. Then, the bagasse was subjected to the action of cellulolytic enzymes and the reducing sugars content was quantified. The conditions in what the maximum amount of these sugars were released were: H2SO4 0.1 M, irradiated by ultrasound for 5 minutes (81.7 ± 0,2 mg/g bagasse) and H2SO4 0.1 M irradiated by microwaves for 4 minutes (86.0 ± 0,2 mg/g bagasse), that represents a significative gain compared to untreated bagasse. Strucural analysis by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Fourier-Transform Infrared Spectrophotometry Atennuated Total Reflectance (FTIR-ATR) analysis allowed comparing the structural modifications in the wall after the pretreatments, indicating that ultrasound pretreatments were effective for hemicelluloses desestruturation and decrease in the cellulose crystallinity index while microwave pretreatments were... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Ricardo Alan Verdú Ramos / Banca: Cassio Roberto Macedo Maia / Banca: Thiago Antonini Alves / Resumo: Em decorrência das atuais políticas ambientais aplicadas ao setor sucroalcooleiro, que propõem a proibição da prática da queima dos canaviais, toneladas de biomassa na forma do palhiço da cana-de-açúcar estão sendo deixadas no campo. Assim, em uma realidade de potencial crise energética no país e busca de alternativas sustentáveis na geração de energia, a bioenergia torna-se uma importante solução para este mercado e, portanto, o potencial energético do palhiço passa a ser investigado como um adicional nas centrais de cogeração de energia. Neste contexto, este trabalho propõe um estudo da viabilidade de soluções que visam o aproveitamento do palhiço da cana-de-açúcar em uma usina sucroalcooleira instalada e em operação no estado de São Paulo, gerando, assim, maiores excedentes de eletricidade tanto na safra quanto na entressafra. A fim de fornecer indícios da viabilidade de cada uma das soluções, foram empregadas investigações de caráter termodinâmico, termoeconômico e econômico. Cinco propostas de adequações da planta de cogeração foram analisadas, sendo que, em quatro delas, foram realizadas modificações e melhorias na planta já instalada, enquanto em um caso foi proposta a inserção de uma planta de cogeração paralela alimentada exclusivamente por palhiço. Dentre as soluções analisadas, além de se confirmar o elevado potencial do palhiço para incremento da produção de excedentes de eletricidade, foi possível obter em alguns casos um custo de eletricidade inferior aquele verificado atualmente na planta em operação. Entretanto, através da análise econômica constatou-se que a atual política de preços de venda de eletricidade aplicada ao mercado elétrico brasileiro, com valores frequentemente inferiores àqueles necessários para garantir o retorno de investimentos em ampliação da capacidade instalada, falta de incentivos fiscais e subsídios... / Abstract: Due to the current environmental policies applied to the sugar and ethanol industry, which propose the prohibition of the canebrake burning act, tons of biomass in the form of sugarcane trash are being left on the field. Thus, in a reality of potential energy crisis in the country and pursuit of sustainable alternatives on the energy generation, the bioenergy suits as an important solution for this market and, therefore, the energy potential of the sugarcane trash comes to be investigated as an additional source at the power cogeneration plants. In this context, this work proposes a study for the viability of solutions which aim a more useful end to the sugarcane trash in an established and operating sugarcane mill in São Paulo state, generating, then, greater electricity surpluses in both harvest and interharvest seasons. In order to provide evidences for the viability of each solution, thermodynamic, thermoeconomic and economic inquiries were applied. Five adjustment proposals of the cogeneration plant were analyzed, wherein, four of them were modified and improved in the already established plant, whilst for the other one, the implantation of an adjunct cogeneration plant, fuelled solely by sugarcane trash, was suggested. Among the studied solutions, in addition to confirming the sugarcane trash's high potential as an increment for the extra electricity production, it was possible to obtain, in some cases, an inferior electricity cost compared to the one verified in the previous operational plant. However, by means of the economic analysis, it was ascertained that the current electricity price policy applied to the Brazilian electric market, with frequently lower prices compared to the ones needed to guarantee the return of the investments on the installed capacity expansion, lack of tax incentive and subsidy to the sector are still impediments for the viability of new projects / Mestre

Orientador: Maura Seiko Tsutsui Esperancini / Banca: Renato de Campos / Banca: Gerson Henrique da Silva / Banca: Carmen Ozana de Melo / Banca: Izabel Cristina Takitane / Resumo: A disponibilidade de energia elétrica, em quantidades suficientes e a preços competitivos, é um fator decisivo para o desenvolvimento econômico. A venda de energia elétrica excedente, produzida em um sistema de co-geração, pode ser vista como uma alternativa para a criação de uma fonte adicional de receita para as empresas do setor sucroalcooleiro, bem como, contribuir para a complementação da matriz elétrica brasileira com fontes renováveis. Este trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade econômica da realização de investimentos para a implantação de uma central de co-geração de energia elétrica, movida a bagaço de cana-de-açúcar, com a finalidade de venda de energia elétrica cogerada excedente a preços de mercado. A empresa objeto deste estudo foi uma usina sucroalcooleira, localizada no Estado de São Paulo. Utilizou-se o método do estudo de caso para a avaliando-se o potencial do investimento sob a ótica do VPL, Payback e TIR, complementando-se os resultados com o Resultado Contábil. Foram criados três cenários alternativos para refletir o grau de risco em cada tipo de situação estudada: mais provável, otimista e pessimista, cada qual com suas premissas. A inserção dos elementos de risco do projeto em cada cenário foi realizada com emprego de Simulações de Monte Carlo. A avaliação pelo VPL indicou que no cenário pessimista ocorreram aproximadamente 80% de probabilidades de obtenção de VPL positivo. No cenário mais provável e no otimista, estas probabilidades foram maiores... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The availability of the electrical energy, in sufficient quantities and the competitive prices is a crucial factor to the economic development. The sale of the excess electrical energy, produced in a system of cogeneration can be seen as an alternative to the creation of an additional source of revenues for power plants of alcohol sector, besides contributing to the complementation of the Brazilian electrical headquarter with renewable sources. The task has had the aim of evaluating the economic feasibility of the investment achievement to the implementation of a cogeneration electrical central, moved by the excess of bagasse cane sugar focusing on the excess electrical energy sale to prices of the market. The power plant which has been studies was the alcohol plant, located in the state of São Paulo. It has been used the method of study of case, evaluating the potential of the investment under the viewpoint of the Net Present Value (NPV), Payback and Internal Rate of Return (IRR), complementing the results of the Accounting Results (AC). It has been created three alternative scenarios to reflect the level of the risk of every studied situation. The most likely, optimistic and pessimistic, each one with its assumptions. The insertion of the elements of risk of the project in each scenario has been made with the use of Monte Carlo Simulations. The evaluation by NPV has shown that in the pessimist scenario has occurred approximately 80 per cent of the probabilities of the obtention of the positive NPV. On the most likely scenario and also the optimistic, these probabilities have been more than 90 per cent. The analysis on the Payback has shown that the liquid flow discounted of the cash of the product allows the recovery of the invested capital in approximately 5.26 years in the pessimist scenario. In the most likely scenario has... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Marisa Spirandeli Crespi / Co-orientador: Paula Cristina Garcia Manoel Crnkovic / Banca: Jorge Manuel Vieira Capela / Banca: Clóvis Augusto Ribeiro / Banca: Hernane da Silva Barud / Banca: Eny Maria Vieira / Resumo: Esse trabalho apresenta o estudo dos principais resíduos da fabricação de açúcar e etanol a partir da cana-de-açúcar (o bagaço, a torta de filtro e a vinhaça) além da caracterização térmica dos mesmos para fins energéticos. O bagaço é obtido após a extração do caldo nas moendas. A torta de filtro é gerada no processo de clarificação do caldo na rota de produção do açúcar e utilizada na complementação da adubação mineral nos próprios canaviais. A vinhaça, também conhecida como vinhoto, restilo ou garapão, é um resíduo da fabricação de etanol após a etapa de destilação e também empregada como fertilizante, além de repor água ao solo. As amostras de bagaço, torta de filtro e vinhaça foram obtidas de duas usinas sucroalcooleiras do Estado de São Paulo. A caracterização química das amostras foi feita por diversas técnicas como análise elementar, espectroscopia vibracional na região do infravermelho (FTIR), difratometria de raios-X, espectrofotometria de absorção atômica, dentre outras. O comportamento de decomposição térmica, tanto das amostras individuais como de misturas binárias (1:1 m/m), foi avaliado através da análise termogravimétrica e sua derivada (TG-DTG), análise térmica diferencial (DTA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). As atmosferas empregadas foram de pirólise (N2), combustão (N2/O2, 8:2 v/v), oxi-combustão (CO2/O2, 8:2 v/v) e gaseificação (CO2). Foi avaliada a cinética de degradação térmica referente à primeira etapa de decomposição da matéria orgânica pelo método de Wanjun- Donghua modificado por Capela-Ribeiro. Os resultados obtidos demonstraram que, apesar de composição orgânica semelhante, o potencial energético da torta de filtro e da vinhaça foi inferior ao do bagaço devido ao alto teor de matéria inorgânica nas duas primeiras. A torta de filtro apresentou grandes quantidades de... / Abstract: This work presents the study of the main wastes produced by sugarcane mills such as bagasse, filter cake and vinasse in addition to thermal characterization for energy generation. Bagasse is obtained after juice extraction in the mills. Filter cake is generated after clarification of the juice for sugar production and used as an additive in mineral fertilizers on the sugarcane crops. Vinasse is a by-product of ethanol production obtained after distillation and is also applied on the crops as a fertilizer and to restore water to the soil. The samples of bagasse, filter cake and vinasse were provided by two sugarcane mills located in the state of São Paulo. Chemical composition of samples was determined by several techniques like ultimate analysis, FTIR spectroscopy, X-ray diffractometry, atomic absorption spectrophotometry among others. Thermal decomposition behavior of both pure samples and binary blends (1:1 w/w) was evaluated by thermogravimetric analysis and its derivative (TGA-DTG), differential thermal analysis (DTA) and differential scanning calorimetry (DSC). Typical reaction atmospheres of pyrolysis (N2), combustion (N2/O2, 8:2 v/v), oxy-combustion (CO2/O2, 8:2 v/v) and gasification (CO2) were employed. Thermal decomposition kinetics regarding the first mass loss step of degradation of organic matter was evaluated by Wanjun-Donghua method modified by Capela-Ribeiro. Results indicated that, despite similar organic composition, the energetic potential of filter cake and vinasse was lower than of bagasse due to increased inorganic content. Filter cake presented high amounts of Ca, Cu, Fe, Mn, P and Zn. Vinasse showed greater concentrations of Na and K and higher amounts of other metals such as Ca, Mg, Mn and Zn in relation to bagasse and filter cake samples. Both samples had significant concentrations of heavy metals like Cr and Pb. However, great differences were observed when chemical... / Doutor

Orientador: Maria Aparecida Marin-Morales / Banca: Dânia Elisa Christofoletti Mazzeo Morales / Banca: Edério Dino Bidóia / Resumo: Atualmente o Brasil é o maior produtor mundial de açúcar e etanol, o que vem necessitando, cada vez mais, de extensas áreas de cultivo de cana-de-açúcar. A alta produção da indústr ia sucroalcooleira gera uma grande quantidade de resíduos que acaba por alterar a qualidade do solo, da água e do ar. Esta atividade agrícola tem como poluentes, além dos agroquímicos usados na cultura e dos subprodutos da queima da cana-de-açúcar, resíduos gerados desde a colheita até o processo produtivo, tais como o Bagaço de Cana-de-Açúcar (BCA), a vinhaça e a Torta de Filtro (TF), sendo esta última derivada do processo de destilação/fermentação e da filtração, a vácuo, do lodo retido nos clarificadores. Tanto a vinhaça como a TF vem sendo utilizadas como agentes recuperadores dos solos das culturas de cana-de-açúcar. Porém, não existem ainda muitas informações sobre os efeitos deletério desses produtos à biota exposta, no momento da sua aplicação ou em longo prazo; os cuidados necessários para o armazename nto destes produtos; e a quantidade indicada para a aplicação na cultura. Assim, este estudo teve como objetivo analisar a biodegradabilidade da TF misturada com solo e BCA, por meio do teste de respirometria de Bartha, bem como avaliar os efeitos tóxicos deste resíduo e de sua s misturas nos organismos testes Eisenia andrei (teste de toxicidade e de fuga) e Allium cepa (citotoxicidade, genotoxicidade e mutagenicidade). Os resultados demonstraram que tanto a TF pura como em altas concentrações tiveram potencial tóxico para E.andrei e potencial citotóxico, genotóxico e mutagênico para A.cepa. Porém, estes efeitos foram atenuados, após seis meses de biodegradação, demonstrando que este processo pode ser uma interessante estratégia para detoxificar a TF e tornar este resíduo passível de ser usado como recondicionante de solo agricultáveis / Abstract: Currently Brazil is the largest producer of sugar and ethanol, which comes necessitat ing increasingly large areas of cultivation of cane sugar. The high production of sugarcane industry generates a lot of waste that ends up changing the quality of soil, water and air. This agricultura l activity has as pollutants , beyond the agrochemicals used in crop and by-products of the burning of cane sugar, waste generated from harvest to the production process , such as rape- Cane Sugar ( BCA ) , the vinasse and filter cake ( TF ) , the latter being derived from distilla t ion / fermentation and filtration under vacuum, retained in the sludge clarifiers. Both vinasse as TF has been used as fertilizer agents of soil crop of cane sugar. However , there are still a lot of information about the deleterious effects of these products to exposed biota , at the time of application or long term; necessary for the storage of these products care , and the indicated amount for application in culture . Thus, this study aimed to examine the biodegradability of TF mixed with soil and BCA, through respirometry Bartha test and evaluate the toxic effects of this waste and mixtures in test organisms Eisenia andrei (toxicity test and leakage) and Allium cepa ( cytotoxicity , genotoxicity and mutagenicity ). The results showed that both pure TF as toxic in high concentrations have potential to E.andrei and cytotoxic, mutagenic and genotoxic potential to A.cepa. However, these effects were attenuated after six months of biodegradation demonstrating that this process can be an interesting strategy to detoxify TF and make this able to be used as a reconditioner in agricultural cuture / Mestre