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.

Submitted by Airton Juliano Damaceno null (airtonjuliano@gmail.com) on 2016-06-30T13:04:07Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_PGQ_Airton Juliano Damaceno.pdf: 4444619 bytes, checksum: 5d7d757e1406c83cd5cafcbf20263a65 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-07-04T13:54:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 damaceno_aj_me_sjrp.pdf: 4444619 bytes, checksum: 5d7d757e1406c83cd5cafcbf20263a65 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-04T13:54:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 damaceno_aj_me_sjrp.pdf: 4444619 bytes, checksum: 5d7d757e1406c83cd5cafcbf20263a65 (MD5) Previous issue date: 2016-06-08 / O Brasil é líder na produção de cana-de-açúcar e a cada ano o setor vem crescendo e buscando novas formas para diversificar a planta de produção. Tal fato que o nome da indústria evoluiu de sucroalcooleira para sucroenergéticas devido à importância da co-geração de energia a partir da queima do bagaço nas caldeiras. A bioeletricidade de cana-de açúcar caminha a passos constantes e segue com vários projetos pelo país, devido as usinas estarem próximas dos centro e distribuição/consumo. Outra empresa que busca esta diversificação da sua planta são as indústrias de papel e celulose, principalmente dos seus rejeitos (lignina). Este trabalho tem como objetivo extrair lignina diferentes variedades de cana-de-açúcar para identificar a variedade que tem melhor rendimento na extração da lignina e rendimento energético, comparar com o bagaço misto (mistura de várias variedades) e por fim desenvolver imunossensores por meio da reação entre antígenos e anticorpos sobre superfícies condutoras de nanografite a partir da mistura de lignina de bagaço de cana e lignina Kraft. A grande questão é a aplicação eletroquímica com o desenvolvimento de imunossensores devido a alta sensibilidade e principalmente pelo baixo custo e utilização em área clínica. A partir do presente estudo pode-se inferir que a variedade SP83-2847 possui o maior rendimento na extração da lignina, já em relação a perda calorífica a variedade SP84-1431 obteve o maior valor e a RB86-7515 o menor. Após a extração da lignina o bagaço resultante contento celulose e hemicelulose apresentou ser mais estável termicamente. As Técnicas de Raios-x e infravermelho confirmaram a extração da liginina, além de demostrar que existe resquício da fração de celulose e hemicelulose na lignina extraída e que o mesmo ocorre quando extraímos a lignina, uma fração fica na celulose. O eletrodo construído a partir do compósito nonografite-lignina kraft modificado com cobre apresentou atividade eletroquímica, estabilidade mecânica e eletroquímica. / Brazil is a leader in sugarcane production, growing each year and looking for new ways to diversify the plant production. By the way, the industries names evolved from sugar and alcohol to sugar and energy due to its importance in energy cogeneration from bagasse burning in boilers. The cane bioeletricity walks in constant steps and continues with various projects around the country, because the plants are close downtown and distribution and consumption centers. Another company seeking this diversification of the plant are the industries of pulp and paper especially its residues (lignin). This project aims to extract lignin from different varieties of sugarcane to identify the the best performer in the extraction and energy efficiency compared with the mixed bagasse sample (mixture of several varieties) and finally develop immunosensors through the reaction between antigens and antibodies on conductive nanographite surfaces from Kraft lignin and bagasse’s lignin mixture. The great question is the development of immunosensors due to high sensitivity and especially the applicability in the clinical area. From this study it can infer that the SP83-2847 variety has the highest extraction yield of lignin, as compared to loss heat the variety SP84-1431 obtained the highest value and the lowest was the RB86-7515. After lignin extraction, the resulting residue containing cellulose and hemicellulose showed to be more thermally stable. XRD and FTIR results confirmed lignin extraction and demonstrated that there is remnant cellulose and hemicellulose fraction of extracted lignin and the same occurs when we extract lignin, a fraction remains in cellulose. The electrode constructed from the composite kraft lignin-nonographite modified with copper showed electrochemical activity, mechanical stability and electrochemistry. These were applied to investigate uric acid in simulated blood plasma samples. For sure lignin is a byproduct that in near future will be a very promising and profitable raw materials in different industries.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:02:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5744.pdf: 5142793 bytes, checksum: 72f54c78f587dd8a944d3e9cfc2aaee2 (MD5) Previous issue date: 2013-09-20 / Financiadora de Estudos e Projetos / The main challenge on the conversion of lignocellulosic biomass into liquid fuels is the economic viability of this process. Thus, the commercialization of lignocellulosic ethanol is hindered mainly by the high costs of the enzyme preparations currently available cellulases - enzymes used in the saccharification step. Some strategies that can be adopted to reduce the enzymes costs include selecting microorganisms, use of cheaper raw materials and more efficient fermentation strategies such as the solid state fermentation (SSF) and efficient techniques for saccharification and fermentation. The aim this work was evaluate the use of the whole fermentation medium containing lignocellulosic biomass, fungal mycelium and enzymes in the hydrolysis of sugarcane bagasse pretreated by steam explosion for cellulosic ethanol production. In this context, a selection of filamentous fungi highly producing cellulases and hemicellulases, optimization operating conditions, such as humidity and temperature, were carried out for in house enzyme production using an instrumented bioreactor. Then, the efficiency of the whole fermentation medium and enzyme extract in enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass for cellulosic ethanol production was evaluated. Among the 40 fungal strains evaluated, two strains of A. oryzae (P6B2 and P27C3A) stood out. In addition, one strain of A. niger 3T5B8 and another of T. reesei RUT C30 were also evaluated in this study. The influence of the substrate initial moisture content and temperature on efficiency of cellulase and xylanase production by strains of A. oryzae, A. niger and T. reesei grown in SSF under conditions of forced aeration and static were evaluated. The initial moisture content of the substrate did not affect the production of cellulases and xylanases by strain of A. oryzae P27C3A, however higher moisture was better for enzyme production by strains of A. oryzae P6B2 and A. niger and lower moisture were better for the production of cellulases and xylanases by T. reesei in both cultive systems. Temperature 28°C was best for xylanase production by all the fungal strains, while higher temperatures was better cellulases production in both culture systems. The use of whole fermented medium of A. niger or T. reesei obtained in the bioreactor were better in the hydrolysis sugarcane bagasse pretreated by steam explosion (BPSE) than the enzymatic extract with a final conversion of 41.3 and 24.9% of theoretical, respectively. The combination of whole fermentation medium of strains of A. oryzae (P6B2 or P27C3A) obtained in flasks and ½ commercial enzyme hydrolysis also were efficient on BPSE hydrolysis (26.1 and 42.4% of theoretical, respectively). Nevertheless, the combination of whole fermented medium of A. oryzae P6B2 and enzymatic extract of A. niger obtained in flasks promoted a conversion of 65% and an ethanol yield of 84% of the theoretical value. As overall conclusion it was found that the use of whole fermented medium produced by fungi cultivated under solid state fermentation (SSF) in the BPSE hydrolysis resulted in similar or higher yields compared to the hydrolysis using the enzyme extract, giving clear indication that the extraction/filtration step of the enzyme can be eliminated. The use of the enzyme complex of A. oryzae P6B2 in combination with the enzymes of A. niger resulted in a BPSE hydrolysis more efficient when compared with other combinations, showing the importance of selecting microorganisms for high enzymes production. Moreover, the use of a single reactor system for performing enzyme production steps by SSF, saccharification and alcoholic fermentation may be performed, avoiding the need for steps separation. / A discussão dominante sobre a transformação da biomassa lignocelulósica a combustível líquido é a sua viabilidade econômica. Assim, a comercialização do etanol a partir de biomassa lignocelulósica é dificultada principalmente pelos custos proibitivos das preparações de celulases enzimas usadas na sacarificação. Algumas estratégias que podem ser adotadas para a redução do custo das enzimas utilizadas na degradação da biomassa incluem a seleção de micro-organismos altamente produtores de celulases e hemicelulases, utilização de matéria-prima mais barata e estratégias de fermentação a um custo efetivo - como a fermentação em estado sólido (FES) e técnicas mais eficientes de sacarificação e fermentação alcoólica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização do meio fermentado integral (MFI), contendo biomassa lignocelulósica, micélio fúngico e enzimas na hidrólise do bagaço de cana pré-tratado por explosão a vapor para produção de etanol celulósico. Neste contexto, realizou-se a seleção de fungos filamentosos isolados do solo de madeira em decomposição da Região Amazônica produtores de celulases e hemicelulases, otimizou-se as condições operacionais, como umidade e temperatura para a produção de enzimas in house utilizando biorreator de coluna instrumentado e por fim, avaliou-se a eficiência do MFI e (EE) na hidrólise enzimática da biomassa lignocelulósica para produção de etanol celulósico. Entre os 40 fungos caracterizados quanto à produção de enzimas envolvidas na degradação da lignocelulose, duas linhagens de A. oryzae (P6B2 e P27C3A) se destacaram em relação às demais. Além das linhagens de A. oryzae outras duas linhagens de fungos, uma de A. niger 3T5B8 e outra de T. reesei RUT C30 foram avaliadas neste trabalho, a fim de verificar a eficiência das linhagens isoladas do solo da Floresta Amazônica. A umidade inicial do substrato não influenciou na produção de celulases e xilanases pela linhagem de A. oryzae P27C3A, no entanto umidades elevadas foram melhores para a produção de enzimas pelas linhagens de A. oryzae P6B2 e A. niger e umidades baixas foram melhores para a produção de celulases e xilanases por T. reesei em ambos os sistemas de cultivo, forçado e estático. Com relação à temperatura de fermentação, 28ºC foi melhor para a produção de xilanases por todas as linhagens fúngicas e temperaturas mais elevadas favoreceram a produção de celulases pelos fungos. A utilização do MFI de A. niger ou T. reesei obtido em biorreator de coluna instrumentado foram melhores na hidrólise do bagaço de cana pré-tratado por explosão a vapor (BEX) do que o EE, com uma conversão final de 41,3 e 24,9% do valor teórico, respectivamente. A combinação de MFI das linhagens de A. oryzae (P6B2 ou P27C3A) obtida em Erlenmeyer e ½ de enzima comercial também favoreceram a hidrólise do BEX (26,1 e 42,4% do valor teórico, respectivamente). No entanto, a combinação de MFI de A. oryzae P6B2 e EE de A. niger obtido em Erlenmeyer promoveram uma conversão final de 65% e um rendimento de etanol de 84% do valor teórico. Vale salientar que foi utilizado na fermentação alcoólica o meio hidrolisado na íntegra, contendo açúcares, enzimas, biomassa lignocelulósica e micélio fúngico. Como conclusões gerais, constatou-se que a utilização de MFI produzido pelos fungos por FES na hidrólise do BEX resultou em rendimentos semelhantes ou mais elevados quando comparado com a hidrólise do BEX utilizando EE, dando a clara indicação de que o passo de extração/filtração das enzimas pode ser eliminado; a utilização do complexo enzimático de A. oryzae P6B2 em combinação com o complexo enzimático de A. niger resultou em uma hidrólise mais eficiente do BEX quando comparado com outras combinações, mostrando a importância da seleção de micro-organismos produtores de enzimas envolvidas na degradação da lignocelulose, para que a produção de etanol celulósico possa se tornar economicamente viável; e por fim, a utilização de um único sistema de reator para a realização das etapas de produção de enzimas por FES, sacarificação e fermentação alcoólica pode ser realizada, evitando-se a necessidade de etapas de filtração.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3875.pdf: 1789055 bytes, checksum: a2495b6571816afdda74f70d8d9b300d (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / B-glucosidase (BG) is an important enzyme for several biotechnological applications. This enzyme plays an important role in hydrolyses of lignocellulosic biomass in order to produce second generation ethanol (2G ethanol). The enzimatic hydrolysis of cellulose requires the sinergystic action of endoglucanases, exoglucanases and β-glucosidases. Endo e exoglucanases are strongly inhibited by cellobiose and its accumulation into reaction medium decreases the hydrolysis rate. The supplementation of the reaction medium with BG can reduce the inhibition effect, leading to higher conversions of cellulose to glucose. In this work, BG was immobilized on different solid supports in order to obtain an active and stable derivative to be used in hydrolyses of sugarcane bagasse. BG was immobilized on glyoxyl-agarose (GA) and polyacrylic matrix (MP) at 25oC and pH 9.0 and 4.8, respectively. To improve the immobilization yield on glyoxyl-agarose at pH 9.0, a chemical amination of the enzyme surface was required. However, BG was inactivated during the immobilization reaction due to alkaline conditions that are required to immobilize enzymes on glyoxylagarose support. Nevertheless, the presence of a competitive inhibitor (glucose) during immobilization of BG preserved about 70% of the initial activity. However, the reduction step with sodium borohydride (end point of the reaction) drastically reduced the derivative activity even in the presence of glucose. The BG immobilization in presence of competitive inhibitor allowed the preparation of a derivative approximately 4 times more active than one prepared in inhibitor absence. On the other hand, the best derivative was prepared adsorbing the enzyme on polyacrylic resin covered with carboxylic groups. After four hours of reaction, the immobilization yield and the recovered activity were ca. 71% and 97%, respectively. Pretreated sugarcane bagasse (10% w/v, dry basis) was hydrolyzed at 50oC, pH 4.8 (50 mM sodium citrate buffer), for 24 h, using soluble cellulase (Acellerase 1500) in the enzyme/substrate ratio of 20 FPU/gcellulose. Hydrolyses under same conditions were performed by supplementing the reaction medium with BG immobilized on glyoxyl-agarose (BG-GA) or BG immobilized on polyacrylic resin (GA-MP) in the enzyme/substrate ratio of 120 U/gcellulose. Five batches were performed under - xi - conditions described above by reusing the immobilized BG and non-converted cellulose after thoroughly washing with distilled water. The supplementation of the reaction medium with immobilized BG enhanced the cellulose conversions in all batches. This behavior is due to the fact that BG removes cellobiose from the reaction medium, avoiding its accumulation, which could inhibit the endoglucanases and exoglucanases. However, a decrease of the cellulose conversion after the second batch was observed (cellulose conversion decreased from ca. 50% to 15-25%). Anyway, this work shows that supplementation of the commercial enzymatic complexes with immobilized BG is advantagous. However, the stabilization of the immobilized BG is still required. / B-Glicosidase (BG) é uma enzima de grande importância em inúmeras aplicações biotecnológicas. Essa enzima desempenha um papel muito importante na hidrólise enzimática da biomassa lignocelulósica visando a produção de etanol de segunda geração (etanol 2G). A hidrólise enzimática da celulose requer a ação sinergística de endoglicanases, exoglicanases e β-glicosidases. Endo e exoglicanases são fortemente inibidas por celobiose e seu acúmulo no meio reacional reduz a taxa de hidrólise. A suplementação do meio reacional com BG pode reduzir o efeito inibitório, levando a conversões maiores de celulose a glicose. Neste trabalho BG foi imobilizada em diferentes suportes sólidos visando a obtenção de um derivado ativo e estável para uso em reações de hidrólise de bagaço de cana-de-açúcar. BG foi imobilizada em glioxil-agarose (GA) e resina poliacrílica catiônica (MP) a 25ºC e pH 9,0 e 4,8, respectivamente. Para melhorar o rendimento de imobilização de BG em glioxilagarose a pH 9,0 foi necessária uma aminação química da superfície da enzima. Entretanto, BG era inativada durante a imobilização, devido às condições alcalinas requeridas para imobilização de enzimas em glioxilagarose. Contudo, a presença de um inibidor competitivo (glicose) durante a imobilização de BG preservou aproximadamente 70% da atividade inicial. Mesmo na presença de glicose, a etapa de redução com borohidreto de sódio (finalização da reação de imobilização) reduziu drasticamente a atividade da enzima imobilizada. A imobilização de BG na presença de inibidor competitivo permitiu a preparação de um derivado cerca de 4 vezes mais ativo que aquele preparado na ausência do inibidor. Por outro lado, o melhor derivado foi preparado adsorvendo BG em resina poliacrílica funcionalizada com grupos carboxílicos. Após quatro horas de reação, o rendimento de imobilização e a recuperação de atividade foram aproximadamente 71% e 97%, respectivamente. Bagaço de cana pré-tratado (10% m/v, base seca) foi hidrolisado a 50°C, pH 4,8 (tampão citrato de sódio 50 mM), por 24h, utilizando celulase solúvel (Acellerase 1500) na relação enzima/substrato de 20 FPU/gcelulose. Hidrólises nas mesmas condições foram realizadas - ix - suplementando o meio reacional com BG imobilizada em glioxil-agarose (BGGA) ou BG imobilizada em matriz poliacrílica (BG-MP) na relação enzima/substrato de 120 U/gcelulose. Cinco bateladas foram realizadas nas condições descritas acima, reutilizando a BG imobilizada e a celulose não convertida, após lavagem abundante com água destilada. A suplementação do meio reacional com BG imobilizada contribuiu para a obtenção de maiores conversões de celulose em todas as bateladas, devido ao fato da BG remover celobiose do meio reacional, evitando seu acúmulo, o qual poderia inibir a ação das endoglucanases e exoglucanases. Entretanto, observou-se uma redução da conversão de celulose após a segunda batelada (de 50% para 15-25%). De qualquer forma, esse trabalho mostra que a suplementação dos complexos enzimáticos comerciais com BG imobilizada é vantajosa, entretanto, a estabilidade da BG imobilizada ainda precisa ser melhorada.