FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Como o processo de gaseificaÃÃo do glicerol adquire um balanÃo energÃtico desfavorÃvel, à sugerida a operaÃÃo de um gaseificador como dispositivo de heat recovery. Nesse contexto, um reator de leito fixo à operado com gases de exaustÃo a uma temperatura de 820ÂC como fonte de energia e injeÃÃo eletrÃnica contÃnua de glicerol e Ãgua. O reator de leito fixo foi construÃdo com aÃo inox AISI 310 e com capacidade volumÃtrica de 3,73 litros e como material poroso do leito a alumina com 1,5 mm de diÃmetro. O experimento utilizou termopar do tipo K, sensor de pressÃo piezoresistivo e controle de vazÃo mÃssica com sensor de alta precisÃo do tipo Coriolis. A composiÃÃo dos gases do produto, a demanda energÃtica da gaseificaÃÃo e a eficiÃncia global do processo foram analisadas em funÃÃo da temperatura variando de 600 a 800 ÂC e a percentagem de glicerol na mistura variando de 30 a 90%. Para determinar a viabilidade do projeto foi realizado um estudo energÃtico do processo utilizando o software EES (Engineering Equation Solver). Apesar de o reator ter sido construÃdo com pequenas dimensÃes o objetivo do trabalho à obter resultados qualitativos para a gaseificaÃÃo do glicerol com praticidade, sem variÃveis de risco e dificuldades envolvidas em sistemas de grande porte. O experimento mostrou uma boa conversÃo dos produtos em hidrogÃnio com valores acima de 50% em 750ÂC e proporÃÃo de 70% de glicerol em Ãgua e um gasto energÃtico de 36 MJ/g com uma eficiÃncia do processo prÃxima a 100%. / As the gasification process of glycerol acquires an unfavorable energy balance, the operation of a gasifier in heat recovery mode is suggested. In this context, a fixed bed reactor was operated with exhaust gases at a temperature of 820ÂC as energy source and continuous electronic injection of glycerol and water. The fixed bed reactor was build with AISI 310 stainless steel and counted with a volumetric capacity of 3,713 liters and alumina with 1,5mm of diameter as the material of the porous bed. The experiments used K type thermocouples, piezoresistive pressure sensors and mass flow control based on a high precision Coriolis sensor. The exhaust gases composition, the energy demand for gasification and the overall efficiency of the process were analyzed in a temperature range from 600 to 800ÂC and a glycerol percentage at the mixture ranging from 30 to 90%. To determine the viability of the project, an energy study of the process was performed using the software EES (Engineering Equation Solver). Although the reactor was built using small dimensions, the objective of this work is to obtain qualitative results for the gasification of glycerol with practicality, without risk variables and difficulties involved in large systems. The experiment showed a good conversion of products in hydrogen, presenting a conversion above 50% at a temperature of 750ÂC and with a proportion of 70% of glycerol in water and an energy waste of 36MJ/g with gasification efficiency nearby 100%.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Alta demanda de energia e mudanÃas climÃticas globais tÃm gerado interesse dos governantes mundiais para investir em pesquisas de fontes alternativas e renovÃveis de combustÃveis. Nessa perspectiva, as macroalgas vÃm ganhando ampla atenÃÃo por parte de pesquisadores do mundo inteiro como fonte alternativa renovÃvel de biomassa para a produÃÃo de bioetanol, o qual à denominado atualmente de combustÃvel de âterceira geraÃÃoâ. A utilizaÃÃo das algas marinhas como matÃria-prima para produÃÃo de bioetanol apresenta vantagens, tais como (1) nÃo competiÃÃo com a produÃÃo de alimentos, (2) alto conteÃdo de carboidratos, (3) baixo conteÃdo de lignina e (4) alta produtividade. O potencial da alga marinha vermelha Hypnea musciformis em fornecer carboidratos fermentescÃveis para a produÃÃo de bioetanol foi avaliado no presente trabalho. A alga foi obtida de cultivo comercial, localizado na praia de Flecheiras, municÃpio de Trairi, Cearà e apÃs lavagem, secagem e trituraÃÃo, 5 g foram adicionados a 100 mL de HCl (0,2; 0,5 e 1,0 M) em erlenmeyers, autoclavados a 121 ÂC (10, 20 e 30 min). Foi observada a presenÃa de galactose (7,4 â 10,8 g.L-1) e glucose (3,4 â 4,7 g.L-1) em todos os hidrolisados e a condiÃÃo de hidrÃlise 0,5/20, apresentando uma concentraÃÃo de glicose + galactose de 14,8 g.L-1, foi selecionada para os ensaios de fermentaÃÃo dos monossacarÃdeos por Saccharomyces cerevisiae a 30ÂC. Os resultados mostraram que a glicose e a galactose, foram consumidas simultaneamente, no entanto esse consumo sà foi iniciado apÃs 7 h de fermentaÃÃo e apÃs 52 h, 82,5 % da glicose e 72% da galactose tinham sido consumidas, com uma produÃÃo mÃxima de 5,3 g.L-1 de bioetanol, representando uma eficiÃncia fermentativa de 50% do teÃrico e evidenciando a habilidade da S. cerevisiae em fermentar a galactose proveniente de matÃria-prima algÃcea com um rendimento de 0,1 g de bioetanol/g de alga seca. Observou-se, na condiÃÃo de hidrÃlise selecionada, uma maior velocidade especÃfica de consumo de substrato acompanhado da velocidade de produÃÃo de etanol. Os rendimentos de etanol baseados no consumo de substrato (glucose + galactose) e biomassa foram 0,315 e 0,08 (g/g), respectivamente. As produtividades de biomassa e etanol foram 0,008 g.L-1.h-1 e 0,100 g.L-1.h-1, respectivamente. Com os dados obtidos pode-se concluir que a alga marinha H. musciformis se mostrou uma potencial fonte renovÃvel de biomassa para a produÃÃo de etanol. No entanto, sÃo necessÃrios mais estudos para otimizar o processo produtivo de bioetanol a partir desses organismos. / High energy demand and global climate changes have generated interest in world leaders to invest in research on alternative and renewable fuels. In this perspective, the macroalgae are gaining wide attention from researchers around the world as an alternative source of renewable biomass for bioethanol production, which is currently called fuel "third generation". The use of seaweed as a feedstock for bioethanol production has advantages such as (1) no competition with food production, (2) high carbohydrates content, (3) low lignin content and (4) high productivity. The potential of the red seaweed Hypnea musciformis to provide fermentable carbohydrates for bioethanol production was evaluated in this study. The algae was obtained from a commercial cultivation, located on the Flecheiras beach, Trairi, Cearà and after washing, drying and grinding 5 g were added to 100 mL HCl (0.2, 0.5 and 1.0 M) in Erlenmeyer flasks, autoclaved at 121 ÂC (10, 20 and 30 min). It was observed the presence of galactose (7.4 to 10.8 g.L-1) and glucose (3.4 to 4.7 g.L-1) in all hydrolyzed and the hydrolysis condition 0.5/20, with a concentration of glucose + galactose 14.8 g.L-1, was selected for testing fermentation of monosaccharides by Saccharomyces cerevisiae at 30  C. The results showed that glucose and galactose were consumed simultaneously, however this consumption only started after 7 h of fermentation and after 52 h, 82.5% of glucose and 72% galactose had been consumed, with a maximum yield of 5.3 g.L-1 of ethanol, it represents a fermentation efficiency of 50% theory and showing the ability of S. cerevisiae ferment galactose from algal feedstock with a yield of 0.1 g ethanol/g dry seaweed. It was observed in the hydrolysis condition selected, a higher specific rate of the substrate consumption accompanied by the rate of ethanol production. The ethanol yields based on consumption of substrates (glucose + galactose) and biomass were 0.315 and 0.08 (g/g) respectively. The biomass and ethanol productivity were 0.008 g.L-1.h-1 and 0.100 g.L-1.h-1, respectively. With the date obtained it can be conclude that the red seaweed H. musciformis showed be a potential renewable source of biomass for the production of bioethanol. However, other studies are needed to optimize the production process of bioethanol from these organisms.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / As pesquisas acerca de fontes alternativas de combustÃveis tem se concentrado principalmente na biomassa composta de celulose, hemicelulose e lignina. Os carboidratos estruturais contidos na matriz celulÃsica representam o substrato que pode ser utilizado para produÃÃo de biocombustÃveis por processos fermentativos. A opÃÃo pela hidrÃlise enzimÃtica de biomassa vegetal, utilizando celulases, pode gerar uma opÃÃo de menor impacto ambiental frente a outros processos de hidrÃlise. Estudos sobre novas fontes microbianas e, anÃlises mais acuradas das etapas que compÃem a produÃÃo de celulases sÃo essenciais como estratÃgias para diminuir os custos gerados pelo uso de celulases nos processos de obtenÃÃo de aÃÃcares fermentescÃveis. Portanto, este trabalho tem como objetivo a seleÃÃo de fungos filamentosos, produtores de enzimas do complexo celulolÃtico, assim como a investigaÃÃo dos parÃmetros que envolvem a produÃÃo de celulases atravÃs do processo de fermentaÃÃo submersa. Em uma etapa inicial foram selecionados os micro-organismos por metodologia em placas, onde se averiguou o potencial celulolÃtico atravÃs do Ãndice enzimÃtico em meio especÃfico. Foram selecionadas as linhagens que atingiram um diÃmetro de crescimento de colÃnia de 150 mm, em placas de Petri, em menor tempo de incubaÃÃo (48 horas). Da etapa de seleÃÃo inicial, foram escolhidos os micro-organismos com maior potencial enzimÃtico que foram entÃo submetidos aos testes em fermentaÃÃo submersa. O primeiro teste consistiu em selecionar os micro-organismos como melhores produtores de celulases totais (FPase) em erlenmeyer nÃo aletados contendo 100 mL de meio de cultura especÃfico. O teste subsequente analisou as trÃs melhores linhagens da etapa anterior, que foram entÃo submetidos à fermentaÃÃo submersa em frascos contendo aletas. A etapa seguinte teve o intuito de investigar a produÃÃo enzimÃtica em fermentaÃÃo com quatro tipos de aÃÃcares solÃveis: glicose, lactose, sacarose e xilose. A linhagem fÃngica selecionada nas etapas anteriores foi utilizada nos testes em biorreator, onde foram analisados trÃs diferentes estratÃgias de inoculaÃÃo. Dentre os fungos analisados na etapa inicial, destacaram-se as linhagens Fusarium sp. SAP 09, Lasiodiplodia theobromae CNPAT 040, Trichoderma sp. LCB 79, Trichoderma, sp. INPA 666, Trichoderma sp. INPA 1014 e Trichoderma sp. INPA 1218. Na etapa de seleÃÃo por fermentaÃÃo submersa em frascos nÃo aletados, a melhor atividade de FPase foi apresentada pela linhagem Trichoderma sp. INPA 666 (48,0 FPU/L) e CMCase pelo fungo Lasiodiplodia theobromae CNPAT 040 (350,0 U/L). Na comparaÃÃo com erlenmeyers aletados, houve uma maior produÃÃo tanto de FPase quanto de CMCase em frascos sem a presenÃa de aletas, apontando que as forÃas de cisalhamento aplicadas nas culturas fÃngicas possivelmente foram deletÃrias para a produÃÃo enzimÃtica. O uso de sacarose mostrou-se ser a melhor opÃÃo dentre os aÃÃcares solÃveis testados, apresentando os maiores valores de atividade de FPase (49,9 FPU/L) e CMCase (119,7 U/L). A melhor estratÃgia de inoculaÃÃo para o biorreator foi uma suspensÃo de esporos obtidos a partir de uma fermentaÃÃo semi-sÃlida de farelo de trigo, no tempo de 72 horas de fermentaÃÃo. / The research about alternative sources of fuels has been mainly focused on biomass composed of cellulose, hemicellulose and lignin. The structural carbohydrates contained in the cellulosic matrix represent the substrate that can be used for biofuel production by fermentative processes. The choice of the biomass enzymatic hydrolysis of plants using cellulases, can generate an option less environmental impact compared to other processes of hydrolysis. Studies about microbial new sources, and more accurate analysis of the steps that make up the production of cellulases are essential as a strategy to reduce the costs generated by the use of cellulases in the process of obtaining fermentable sugars. This study aims at the selection of filamentous fungi producers of cellulolytic enzymes, as well as investigating the parameters of cellulase production by submerged fermentation process. In the initial stage were selected micro-organisms by methodology in plates. Was investigated the potential cellulolytic enzyme through the index in a specific medium and were selected strains that reached a diameter of colony growth of 150 mm in Petri dishes in a shorter time of incubation (48 hours). Were selected micro-organisms with the greatest potential enzymatic tests that were then tested in submerged fermentation. The first test consisted in selecting the best microorganisms as producers of FPase in non-baffled flask containing 100 mL of culture medium specific. In the subsequent test were examined the three best strains from the previous step, which were then subjected to submerged fermentation in baffled flasks. The next step was designed to investigate the enzyme production in fermentation with four types of soluble sugars: glucose, lactose, sucrose and xylose. The fungal strain was selected in the previous steps used in the tests in a bioreactor, which analyzed three different strategies of inoculation. The strains Fusarium sp. SAP 09, Lasiodiplodia theobromae CNPAT 040, Trichoderma sp. LCB 79, Trichoderma sp. INPA 666, Trichoderma sp. INPA 1014 and Trichoderma sp. INPA 1218 were selected from the first stage. In the selection stage by submerged fermentation in non-baffled flasks, the best FPase activity was achieved by the strain Trichoderma sp. INPA 666 (48.0 FPU /L) and CMCase by the fungus Lasiodiplodia theobromae CNPAT 040 (350.0 U /L). In comparison with baffled flasks, there was a greater production both FPase and CMCase in Erlenmeyer without baffles, indicating that the shear forces applied to the fungal cultures were potentially harmful for enzyme production. The use of sucrose proved to be the best option among soluble sugars tested, with higher rates of FPase activity (49.9 FPU / L) and CMCase (119.7 U / L). The best strategy for the inoculation was a spore suspension obtained from a solid state fermentation of wheat bran, in the time of 72 hours of fermentation.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Os efeitos da adiÃÃo do biodiesel proveniente do Ãleo de mamona ao Ãleo diesel convencional foram estudados empregando-se ensaios dinamomÃtricos e simulaÃÃes multidimensionais. Avaliou-se o impacto desta adiÃÃo na dinÃmica do jato de combustÃvel e na formaÃÃo de Ãxidos de nitrogÃnio. Empregou-se o cÃdigo multidimensional KIVA 3 VR2 para a realizaÃÃo das simulaÃÃes computacionais e curvas experimentais de pressÃo no cilindro de um motor diesel rÃpido turboalimentado na validaÃÃo destas simulaÃÃes. Os combustÃveis analisados foram o Ãleo diesel mineral e a mistura B20, composta por 80% de Ãleo diesel e 20% de Ãster metÃlico do Ãleo de mamona, em volume. Os resultados obtidos indicam que a adiÃÃo de biodiesel provoca um acrÃscimo na penetraÃÃo do jato combustÃvel devido as suas caracterÃsticas inferiores de atomizaÃÃo com relaÃÃo ao diesel. As emissÃes de Ãxidos de nitrogÃnio foram consideravelmente superiores com o emprego da mistura B20, por conta de um aumento na parcela do jato combustÃvel exposta a altas temperaturas e condiÃÃes de queima pobre comparadas a estequiomÃtrica. / The effects of the addition of biodiesel to mineral diesel oil were studied employing dynamometer tests and multidimensional simulations. The impact of this addition upon the dynamics of the fuel jet and upon the formation of nitrogen oxides was accessed employing the multidimensional code KIVA 3 VR2 to carry out the computational simulations, which were validated against experimental curves of in cylinder pressure. The utilized fuels were diesel oil and B20 blend, comprising of 80% diesel oil and 20% methyl ester of castor oil, by volume. The results indicate that the addition of biodiesel causes an increase in the penetration of the fuel jet due to its lower atomization characteristics compared to diesel oil. Emissions of nitrogen oxides were higher with the use of B20 blends, due to an increase in the share of fuel jet exposed to high temperatures and lean burning conditions compared to stoichiometric.