Orientador: José Eduardo de Oliveira / Coorientador: Laudemir Carlos Varanda / Banca: Carla Verônica Rodarte de Moura / Banca: Claudio José Mota / Banca: Paula Cristina M. Crnkovic / Banca: Isabel Cristina P. Fortes / Resumo: A produção de biodiesel na atualidade se baseia em óleos refinados de qualidade alimentar e na catálise realizada com o uso de bases ou ácidos fortes, em meio homogêneo, que acarretam problemas de processo ou desgaste de motores e plantas. Matérias-primas de baixa qualidade como óleos não manufaturados e Óleos e Gorduras Residuais (OGR) são um grande potencial para aumentar a oferta de biodiesel e reduzir custos de produção. Todavia, a utilização de matéria-prima dessa natureza limita a utilização de catalisadores convencionais e demandam a aplicação de catalisadores heterogêneos não susceptíveis à interferência de acidez e gomas e atuem na reação de glicerídeos e ácidos graxos simultaneamente para obtenção de ésteres alquílicos. O SrO é um catalisador sólido que tem apresentado bons resultados no processamento de glicerídeos em condições brandas. O ZrO2 é um óxido ácido com comprovada atividade catalítica em reações ácidas para obtenção de biodiesel, todavia em condições enérgicas de tempo e temperatura. O objetivo deste trabalho é desenvolver rota de síntese que produza um óxido misto, baseado em Sr e Zr, capaz de catalisar eficientemente a transesterificação e que apresente potencial para trabalhar em meio ácido. Pela rota citrato amorfo sintetizou-se a perovskita Zirconato de estrôncio com atividade catalítica resultando em 98% em ésteres para 3% de catalisador. Porém, a matriz perovskita (SZCRA) é composta por mais três tipos de fases: carbonato e hidróxido de estrôncio e óxido de zircônio (ZrO2). Destas fases, o hidróxido de estrôncio apresentou-se insolúvel e com atividade catalítica alcançando 97% quando utilizado em 0,4%. A fase ZrO2 sustenta o potencial ácido da matriz perovskita e justifica o aprofundamento de estudos utilizando o material inicial... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Present biodiesel production is based on refined oils of eatable quality and on the catalysis using either strong acid or base, in homogeneous way, which causes processes drawback or plants and engines waste. Raw materials of low quality as non-processed oils and residual oils and fats (OGR) are great potential for increase biodiesel offer and to reduce production costs. However, use of raw material like that turns difficult the conventional catalysts uses and demands application of heterogeneous catalysts which are non-affected by acidity and gums which acts either in glycerides or fat acid reaction simultaneously in order to obtain ethyl ester. SrO is a solid catalyst which presents good results in glycerides processing under mild conditions. ZrO2 is an acid oxide presenting catalytic activity in acid reactions for biodiesel obtaining, but just under several condition of time and temperature. Main goal of this work is to reach a suitable rout to produce a mix oxide based on Sr and Zr capable to catalysis transesterification and present potential to work in acid reaction. Amorphous citrate route produced a strontium zirconate perovskite with catalytic activity resulting in 98% of ester yield using 3% of catalyst. Besides, perovskite matrix (SZCRA) contains three more phases: strontium carbonate and hydroxide and zirconium oxide (ZrO2). Strontium hydroxide is insoluble and presented high catalytic activity once it has converted 97% of oil to ester using 0,4%. ZrO2 phase supports acid potential of the perovskite matrix and justify a deeper study using SZCRA. Reaction conditions were optimized using conventional reactor systems and, as a scale up way, using OBR reactor system with SZCRA as catalyst. A minimal reaction conversion of 36% was attended when using perovskite matrix for three times in transesterification... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Laércio Ender. / Co-orientador: Vinicyus Rodolfo Wiggers. / Co-Orientador: Henry França Meier. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.

Orientador: Lorena Benathar Ballod Tavares. / Co-orientador: Cristiane Vieira Helm. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação de Engenharia Ambiental.

Orientador: Edésio Luiz Simionatto. / Dissertação (Mestrado em Química) - Programa de Pós-Graduação em Química, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Orientador: Márcia Brandão Palma. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.

Tese de mestrado. Engenharia Mecânica (Energias Renováveis). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Estágio realizado na AlgaFuel / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Cada vez mais a busca por fontes de energia renováveis tem se intensificado. Isto não somente pela preocupação ambiental, mas também devido aos combustíveis fósseis serem limitados. Desta forma, o etanol de segunda geração (bioetanol) tem chamado a atenção por ser uma fonte de energia pouco poluente e que pode ser obtida a partir de resíduos agroindustriais. Resíduos lignocelulósicos agroindustriais, como a casca de arroz, são fontes abundantes e de baixo custo para produção biotecnológica de compostos de alto valor agregado. Esse processo biotecnológico tem o objetivo de promover o aproveitamento completo das frações celulósica (contém hexoses) e hemicelulósica (rica em pentoses) dos resíduos lignocelulósicos, para a obtenção de commodities. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade de conversão de hexoses e pentoses pela levedura Spathaspora arborariae, descrita recentemente como boa conversora de pentoses a etanol. Cultivos sobre meio semissintético e hidrolisado de casca de arroz, a 180 rpm e 28oC, foram realizados em agitador orbital utilizando frascos Erlemmeyers, utilizando leveduras fermentadoras de hexoses e pentoses, como Saccharomyces cerevisiae, Candida shehatae, Pichia stipitis e Spathaspora arborariae, respectivamente, em cultivos isolados e em co-cultivo. As cepas testadas isoladamente apresentaram valores de produtividade de etanol (YP/S) entre 0,35 e 0,46 g g-1, enquanto que o rendimento dos co-cultivos variou de 0,30 e 0,77 g g-1 de etanol, sobre ambos os susbstratos. Também foram realizados ensaios em frascos agitados em aerobiose (180 rpm) e anaerobiose (100 rpm) a 28oC utilizando como meio de cultura com diferentes açúcares individualmente (glicose, xilose ou arabinose). O cultivo realizado em anaerobiose, utilizando glicose como substrato foi o que apresentou maior índices de conversão de etanol (Y P/S) 0,26 g g-1. Cultivos foram conduzidos em biorreatores submersos utilizando S. arborariae sobre meio semissintético, contendo glicose e xilose, em condições anaeróbicas (150 rpm), aeróbicas (400 rpm e 2 vvm; 150 rpm e 0,5 vvm) e microaerofilia (180 rpm e 0,33 vvm). O maior rendimento de etanol foi obtido no cultivo anaeróbico com Y P/S=0,52 g g-1. / It is increasing the search for renewable energy sources due to environmental concerns and the possibility of fossil fuels shortage in the near future. Thus, the second generation ethanol (bioethanol) has drawn attention for being a renewable energy source and can be obtained from organic residues. Lignocellulosic agroindustrial residues such as rice hulls are abundant resources and have a low cost for the biotechnological production of compounds of high added value. This biotechnological process aims to promote the full exploitation of the cellulose fractions (containing hexoses) and hemicellulose (rich in pentoses) of lignocellulosic wastes to obtain commodities such as ethanol. This study aimed at studying the capability of the yeast Spathaspora arborariae, recently discovered, of converting hexoses and pentoses into ethanol. Cultures on semi synthetic medium and hydrolyzed rice hull at 180 rpm and 28oC, were performed in shaker, using fermenting yeast hesoxes and pentoses such as Saccharomyces cerevisiae, Candida shehatae, Pichia stipitis and Spathaspora arborariae, either isolated or in co-cultivations. The strains tested alone showed values of ethanol yields (YP/S) between 0.35 and 0.46 g g-1, while the yield of co-cultures varied from 0.30 to 0.77 g g-1 ethanol on both substrates. Experiments were also carried out in shake flasks under aerobic conditions (180 rpm) and anaerobic (100 rpm) at 280C using culture medium with different sugars individually (glucose, xylose, or arabinose). The yeasts cultivated in anaerobic conditions using glucose as substrate showed the highest ethanol yields (YP/S) 0.26 g g-1. Cultures were conducted in submerged bioreactors using S. arborariae on semi-synthetic medium containing glucose and xylose under anaerobic conditions (150 rpm), aerobic (400 rpm and 2 vvm, 150 rpm and 0.5 vvm) and micro-aerobiosis (180 rpm and 0.33 vvm). The highest ethanol yield was obtained in anaerobic cultivation with YP/S = 0.52 g g-1.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-30T03:19:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349403.pdf: 7136197 bytes, checksum: 65e9ff83ffc3028570b8b077d4bffc68 (MD5) Previous issue date: 2017 / Neste trabalho, foi avaliada a atividade eletrocatalítica de nanopartículas cúbicas de paládio para a reação de redução de oxigênio (ORR) através da modificação de eletrodos de carbono vítreo (GC) e de eletrodos constituídos de uma camada de difusão de gás (GDL). Estes eletrodos foram então utilizados como cátodos para a confecção de uma célula híbrida a biocombustível por meio da sua combinação com um ânodo enzimático a base de glicose desidrogenase (GDH). As nanopartículas cúbicas de Pd (PdNPs) foram sintetizadas em quatro diferentes tamanhos, utilizando HCl para o controle do tamanho, em um processo de corrosão oxidativa ácida. Para a confecção dos eletrodos, as dispersões dos nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) e das PdNPs foram depositadas camada sob camada em eletrodos de GC. Os diferentes tamanhos de nanopartículas sintetizadas foram reconhecidos quanto às suas capacidades de redução de oxigênio (potencial de início da redução e densidade de corrente eletrocatalítica) em condições saturadas de O2. A reação de redução de oxigênio pelas PdNPs também foi determinada em uma ampla faixa de pH. Também foi demonstrada uma forte evidência no que diz respeito a limitação da difusão de O2 na superfície do eletrodo modificado com as PdNPs. Para ultrapassar estas limitações de concentração e difusão de oxigênio em solução, utilizou-se a GDL com o objetivo de criar um cátodo a base das PdNPs que permitisse a redução de O2 diretamente do ar atmosférico, como um cátodo respirante, que forneceu -1,5 mA cm-2 em um potencial de 0,0 V com início da redução em 0,4 V. Este cátodo respirante foi então combinado com um ânodo a base de 1,10-fenantrolina-5,6-diona (PLQ), utilizada como mediador redox e enzima GDH, especialmente concebido para formar uma célula a biocombustível híbrida de glicose/O2 completa, proporcionando uma voltagem de circuito aberto (OCV) de 0,554 V e uma potência máxima de 184 ± 21 µW cm-2 a 0,19 V em pH 7,0. / Abstract : In this work it was evaluated the electrocatalytic activity of palladium cubic nanoparticles for the oxygen reduction reaction (ORR) by the modification of glass carbon (GC) and gas diffusion layer (GDL) electrodes. These electrodes were then used as cathodes for the manufacture of a hybrid biofuel cell made by the combination with an enzymatic anode based on glucose dehydrogenase (GDH). The Pd cubic nanoparticles (PdNPs) were synthesized in four different sizes, using HCl for size control, in an acidic oxidative corrosion process. For the preparation of the electrodes, the multiwalled carbon nanotube (MWCNT) and the Pd cubic nanoparticles (PdNPs) dispersions were deposited onto glassy carbon electrodes layer-by-layer. The PdNPs of different sizes were investigated upon oxygen reduction capacities (onset potential and electrocatalytic current densities) under O2 saturated conditions. The oxygen reduction reaction by the PdNPs were evaluated over a broad pH range. Strong evidence of O2 diffusion limitation on the surface of the PdNPs modified electrode was demonstrated. In order to overcome the oxygen concentration and diffusion limitations in solution, a gas diffusion layer was used to create a PdNP-based air-breathing cathode, which delivered -1.5 mA cm-2 at the potential of 0.0 V with an onset potential of 0.4 V. This air-breathing cathode was combined with a specially designed phenanthrolinequinone/glucose dehydrogenase-based anode to form a complete glucose/O2 hybrid bio-fuel cell providing an open circuit voltage (OCV) of 0.554 V and delivering a maximal power output of 184 ± 21 µW cm-2 at 0.19 V at pH 7.0.