Uma maneira ecologicamente correta de manejar os recursos energéticos disponíveis e reduzir as emissões de gases de efeito estufa é utilizar biocombustíveis ao invés de combustíveis de origem fóssil em motores de combustão interna. Entretanto, o preço mais alto dos biocombustíveis pode ser um fator limitante para o aumento e viabilização do seu uso. Em relação ao etanol, para se obter misturas com mais de 80% de etanol em água o custo de produção cresce exponencialmente. Assim, se misturas de etanol com alto percentual de água, de menor custo, puderem ser utilizadas em motores de combustão interna com sucesso, esse combustível pode se tornar mais atrativo e mais amplamente utilizado. Este trabalho analisa o desempenho de um motor de ignição por centelha operando com etanol em diferentes percentuais de hidratação, através de simulações computacionais e procedimentos experimentais. Foi utilizado um motor monocilíndrico de 0,668L e naturalmente aspirado, com relação de compressão de 19:1 e injeção direta em pré-câmara, ciclo Diesel, foi modificado para operação em ciclo Otto - injeção de combustível no duto de admissão e relação de compressão de 12:1. Testes em dinamômetro foram conduzidos com o etanol hidratado comercial (95% de etanol e 5% de água) e com misturas de etanol e água com maiores percentuais de hidratação (conteúdo volumétrico de até 60% de etanol e 40% de água). Simulação computacional através de software de volumes finitos unidimensional foi utilizada para realizar a análise da combustão. Foi possível alcançar operação estável com misturas de até 40% de água em etanol e ocorreu aumento de eficiência térmica para misturas de até 30% de água. / An environmentally friendly way to manage the available energetic resources and to reduce greenhouse gas emissions is to use bio instead of fossil fuels in internal combustion engines. However, the sometimes higher prices of biofuels can be a limiting factor for their widespread and viable use. Concerning ethanol and its production costs, to obtain above 80% ethanol-in-water mixtures demands an exponentially increasing energy supply. Hence, if a low-cost high water content ethanol could be successfully burned in internal combustion engines it would be even more attractive and extensively used. This work analyzes the performance of a spark ignition engine running with ethanol with different percentages of hydration through numeric and experimental simulations. To achieve this goal, a 0,668L naturally aspirated single cylinder engine, with compression ratio of 19:1 and pre-chamber direct injection, operating at Diesel cycle was modified to operate in Otto cycle - port fuel injection, with a compression ratio of 12:1. Dynamometer tests were carried out with commercial hydrous ethanol (95% ethanol and 5% water) and water-in-ethanol blends with higher hydration levels (volumetric content up to 60% ethanol and 40% water). Computer simulation through one-dimensional finite volume software was carried out to perform a heat release analysis. It was possible to achieve stable operation with up to 40% water-in-ethanol blends and thermal efficiency increase was achieved for blends with up to 30% of water.

A crescente escassez dos combustíveis fósseis tem indicado a necessidade de diversificação da matriz energética mundial. Nesse contexto, a produção de biocombustíveis figura entre as alternativas energéticas. No entanto, tal alternativa não é suscetível de uma só interpretação, havendo divergências acerca de suas consequências. Em meio ao debate, movimentos sociais do campo têm realizado experiências que buscam aliar a produção de biocombustíveis ao incremento da renda de pequenos agricultores. O tema central do presente estudo foi a produção de etanol em microdestilarias pelo Movimento dos Pequenos Agricultores através de uma de suas cooperativas, localizada no Noroeste do Rio Grande do Sul. O objetivo da pesquisa foi examinar o desempenho e o potencial agroeconômico do sistema de produção proposto pela COOPERBIO nas unidades familiares de produção agrícola (UPAs) a ela vinculadas. O estudo referenciou-se na Teoria dos Sistemas aplicada à investigação de realidades agrárias complexas e nas ferramentas metodológicas disponibilizadas pela mesma, apoiando-se ainda na ideia desenvolvida por Ploeg acerca da condição camponesa e do modo camponês de fazer agricultura. Realizou-se também uma revisão de literatura acerca da problemática dos biocombustíveis e da importância de modelos energéticos alternativos. Os procedimentos metodológicos consistiram em pesquisa documental, observação direta e entrevistas semiestruturadas a agricultores e técnicos da COOPERBIO, analisando exaustivamente duas microdestilarias e quatro unidades de produção representativas da cooperativa. Do ponto de vista socioeconômico, constatou-se que a baixa disponibilidade de terra e o elevado valor agregado bruto decorrente da intensificação baseada no trabalho constituem as principais características comuns entre as UPAs analisadas, assim como uma renda agrícola média anual em torno de R$ 1500,00 por hectare, a despeito da variação dos sistemas de produção encontrados. Em relação à produção em microdestilarias, verificou-se que a proposta da COOPERBIO está tecnicamente adequada à realidade das UPAs. Do ponto de vista econômico, os subsistemas produtivos ligados às microdestilarias tem sido mais vantajosos que a maioria dos demais subsistemas encontrados nas UPAs. No entanto, constatou-se que as microdestilarias têm sido subutilizadas pelos agricultores. O motivo principal parece residir na inconclusão da implantação do arranjo produtivo proposto e nas consequentes dificuldades de comercialização do etanol, que por sua vez têm acarretado na falta de capital de giro do empreendimento e de agilidade na remuneração dos agricultores. Sanados os desafios, a produção de etanol em microdestilarias conforme a proposta da COOPERBIO parece ter potencial para incrementar a renda, fortalecer a campesinidade de pequenas UPAs e contribuir na diversificação da matriz energética brasileira. / The growing scarcity of fossil fuels has indicated the need to diversify sources of energy worldwide. In this context, production of biofuels emerges as an alternative energy. However, this alternative is not susceptible of only one interpretation, with disagreement about its consequences. Amid the debate, rural social movements have conducted experiments that seek the production of biofuels combined to income increase of small farmers. The focus of this study was the production of ethanol micro distilleries by the Movement of Small Farmers through their cooperatives, located in the northwest of Rio Grande do Sul. The objective of the research was to examine the agrieconomic performance and potential of the production system proposed by COOPERBIO in family farming units (UPAs) linked to it. The study referenced in the Systems Theory applied to the investigation of complex agrarian realities and the methodological tools available for the same, also leaning on the idea developed by Ploeg about the condition of the peasant and peasant way of doing agriculture. It also presents a literature review on the issue of biofuels and the importance of alternative energy models. The methodological procedures consisted of desk research, direct observation and semistructured interviews with farmers and COOPERBIO cooperative technicians, deeply analyzing two micro distilleries and four representative production units of the cooperative. Socioeconomically, it was found that the low availability of land and the high gross added value resulting from the intensification based on the work are the main common features between the analyzed UPAs, as well as an average annual agricultural income of around R$ 1500,00 per hectare, despite the production systems variation found. In relation to the production of micro distilleries, it was found that COOPERBIO proposition is technically appropriate to the realities of UPAs. From an economic standpoint, the subsystems related to productive micro-distilleries have been more advantageous than most other subsystems found in the UPAs. However, it was found that the micro-distilleries have been underutilized by farmers. The main reason seems to lie in the incompleteness of the implantation of the whole production arrangement and consequent difficulties on selling the ethanol, which have entailed the lack of working capital of the enterprise and agility in paying farmers. Solved challenges, ethanol production in accordance with the COOPERBIO proposition of micro distilleries seems to have the potential to increase income, strengthen rural communities and small UPAs and contribute in diversifying the Brazilian energy matrix.

Este trabalho tem como objetivo analisarse há relação de causalidade entre o preço de etanol e o preço do açúcar no mercado de alagoas utilizando a metodologia de Vetores Autoregressivos. A expansão da demanda do etanol no mundo é decorrente de uma preocupação cada vez mais crescente em substituir os combustíveis derivados do petróleo, na medida em que este constitui uma fonte energética não renovável. Outro fator que contribui para o aumento da demanda é a questão ambiental, uma vez que a maior utilização do etanol como combustível permitira uma redução dos gases causadores de efeito estufa. Aliado a esses fatores, a introdução dos veículos flex promoveu uma aumento do consumo de etanol nos períodos em que o preço deste combustível se mostra mais competitivo quando se compara com o preço da gasolina. Contudo o aumento da produção de etanol gerou uma mudança na relação entre os mercados de álcool e açúcar já que os dois são obtidos a partir da mesma matéria prima que é a cana de açúcar. Como resultado, foi encontrada uma relação de causalidade entre os preços do etanol e do açúcar em que o preço do açúcar afeta o preço do etanol, mas este não é capaz de afetar o preço do açúcar. Tal resultado aponta para um mercado de açúcar mais sólido e que é afetado por forças inerentes ao seu próprio mercado. No longo prazo, os preços do açúcar e do álcool sofrem aumento com um choque no preço do petróleo, sugerindo uma dependência das oscilações dessa commodity internacional. Portanto, a criação do novo mercado de bicombustível demonstrou ser um fenômeno recente e que consequentemente não afeta significativamente o mercado de açúcar. / This study aims to examine whether there is causal relationship between the price of ethanol and sugar prices in the Alagoas market using the methodology of Vector Autoregressive. The expansion of ethanol demand in the world is due to an increasingly growing concern in replacing petroleum-based fuels because this is not a renewable energy source. Another factor that contributes to the increased demand is the environmental issue, since the increased use of ethanol as fuel would allow a reduction of greenhouse gases. Besides these factors, the introduction of flex-fuel vehicles promoted an increased consumption of ethanol in periods when the price of this fuel is more competitive when compared to the price of gasoline. However the increase of ethanol production has generated a change in the relationship between ethanol and sugar markets since the two are taken from the same raw material is sugarcane. As a result, we found a causal relationship between the prices of ethanol and sugar where the price of sugar affects the price of ethanol, but the alcohol can not affect the price of sugar. This result points to a more solid sugar market that is affected by forces inherent in their own market. In the long run, prices of sugar and alcohol are suffering with an increase in oil price shock, suggesting a dependence on fluctuations of international commodity. Therefore, the creation of new biofuel market has proved to be a recent phenomenon and therefore does not significantly affect the market for sugar.

A demanda global por energia tem acompanhado o desenvolvimento de novas indústrias, o que exige um constante aprimoramento e busca por novas fontes de energia. Com a conscientização da população a respeito da necessidade de fontes de energia renovável se abriu uma expectativa otimista para o uso da biomassa como fonte de energia. Uma variedade de microrganismos, como bactérias e fungos produzem enzimas que podem ser usadas para a despolimerização de biomassa celulósica em monômeros de glicose. Dentro deste contexto, estudamos uma celulase (XCC3535) de Xanthomonas campestris. Esta proteína é um híbrido natural com dois domínios (um domínio glicosilhidrolase e um domínio semelhante à expansina) que podem possuir funções complementares. Acredita-se que expansinas e proteínas semelhantes a expansinas possam ajudar na degradação da celulose cristalina, participando na ligação ao substrato, seguida pela formação de complexos enzimáticos ou, possivelmente, associadas à superfície para degradação. Este trabalho foi iniciado com análises de bioinformática da sequência para a proteína Glicosilhidrolase permitindo três construções para clonagem : uma completa contendo ambos os domínios (catalítico e semelhante a Expansina), outro com apenas o domínio catalítico GH5, e uma terceiro com apenas o domínio semelhante a Expansina. Obtemos por expressão recombinante em Escherichia coli Rosetta proteína das três construções. A amostra protéica pura foi utilizada para estudos por espalhamento dinâmico de luz (DLS), espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS), dicroísmo circular (CD) e cristalização para uso aplicando difração de raios-X. Assim, nosso principal objetivo neste estudo foi a descrição da Glicosilhidrolase XCC3535, permitindo assim a geração de conhecimento para o entendimento da função desta proteína e de seus domínios. / Global demand for energy has grown with the development of new industries that requires constant improvement and search for new sources of energy. Nowadays, the growing awareness of the population about the need for renewable energy have opened an optimistic expectation for the use of biomass as energy source. A variety of microorganisms like bacteria and fungi produce enzymes that can be used for the depolymerization of cellulosic biomass into glucose monomers. Within this context, we study one cellulase (XCC3535) from Xanthomonas campestris organism. This protein is a natural hybrid with two domains (a glicosyl hidrolase domain and an expansin-like domain) which seem to have complementary functions. It is believed that expansins help in the degradation of crystalline cellulose by participating in substrate binding, followed by formation of enzyme complexes or possibly attaching to cell surface. This work was initiated using bioinformatics analysis of the protein sequence and three constructs were made: a full length containing both domains (catalytic and expansin), another with only the catalytic domain, and a third one with only the expansin-like domain. We were able to overexpress these recombinant proteins in Escherichia coli Rosetta strain. The pure protein sample was used for studied by Dynamic Light Scattering (DLS), Small angle X-ray scattering, Circular Dichroism (CD) and Crystallization for X-ray diffraction. Thus, our main objective in this study was structurally describe these proteins, thereby allowing the generation of knowledge for understanding function of these proteins.

A demanda por fontes renováveis de energia juntamente com o esgotamento das reservas de combustíveis fósseis e do aquecimento global tem despertado grande interesse. A degradação da biomassa lignocelulósica para a produção de biocombustíveis tem se revelado uma alternativa viável, contudo tem enfrentado desafios em função de sua recalcitrância. Novos preparados enzimáticos envolvendo não só celulases com mecanismo hidrolítico, mas também proteínas com atividade auxiliares têm sido desenvolvidas e comercializadas. Contudo a adição de enzimas oxidativas nestes coquetéis ainda é passível de desenvolvimento e otimização. Nesse âmbito, o objetivo desse trabalho foi analisar três possíveis abordagens para a resolução desse problema. A primeira através do isolamento de fungos filamentosos de compostagem com o intuito de obter novas enzimas com função oxidativa. A segunda, constituiu o estudo de sinergismo de uma enzima acessória da família GH43 com o coquetel enzimático industrial Accellerase e a terceira no estudo da enzima oxidativa monooxigenases lítica de polissacarídeo (Lpmo) assim como sua interação sinérgica com uma endoglucanase de Trichoderma harzianum. A atividade celulolítica dos fungos foi determinada por análise do halo hidrolítico, assim como por reações enzimáticas utilizando substratos específicos. Os potenciais fungos produtores de enzimas oxidativas foram identificados por amplificação e sequenciamento da região ITS3. Dezesseis fungos foram isolados e testados, destes três apresentaram atividade positiva para a enzima lacase. O sequenciamento revelou que todos os fungos pertencem à mesma espécie patogênica Scedosporium prolificans, A enzima BlAbn1 (GH43) foi expressa em células de E. coli (BL21) e purificada para análise do sinergismo com o coquetel enzimático Accellerase em diferentes condições como sinergismo sequencial ou simultâneo, diferentes pH´s, tempo de reação e concentração enzimática. No sinergismo simultâneo e análises em pH 5 e pH 8 a taxa de sinergismo encontrada foi muito baixa apenas 4 %. Contudo no sinergismo sequencial com diferentes tempos e concentrações enzimáticas foi encontrado um aumento de 30 % na liberação de açúcares redutores na reação de 20 horas, mostrando que há ação sinérgica. O estudo da enzima oxidativa Lpmo foi realizado utilizando a enzima purificada após expressão heteróloga em Aspergillus nidulans. Análises com diferentes substratos e doadores de elétrons assim como sinergismo com uma endoglucanases foram realizados. Ácido ascórbico e pirogalol apresentaram-se como doadores de elétrons utilizando celulose amorfa (PASC), xilano e arabinoxilano como substratos. Ação sinérgica entre a endoglucanase e Lpmo foi observada, apresentando um aumento na liberação de açúcares redutores na ordem de 15 %. Em habitats naturais os microrganismos produtores de enzimas hidrolíticas e auxiliares apresentam ação sinérgica como demonstrado para enzimas da família GH43 com coquetéis enzimáticos e de enzimas oxidativas com endoglucanases. Este efeito pode ser explorado e utilizado na melhora da composição dos coquetéis enzimáticos dedicados á produção de biocombustíveis lignocelulósicos. / The demand for renewable energy sources coupled with the depletion of fossil fuel reserves and global warming has aroused great interest. The degradation of lignocellulosic biomass for the production of biofuels has proved to be a viable alternative, however it has faced challenges due to its recalcitrance. New enzymatic preparations involving not only cellulases with a hydrolytic mechanism, but also proteins with an auxiliary activity have been developed and commercialized. However the addition of oxidative enzymes in these cocktails is still amenable to development and optimization. In this context, the objective of this work was to analyze three possible approaches to solve this problem. The first one through the isolation of filamentous fungi from composting in order to obtain new enzymes with oxidative function. The second was the synergism study of an accessory enzyme of the GH43 family with the industrial enzymatic cocktail Accellerase and the third in the study of lytic polysaccharide monooxygenases (Lpmo) oxidative enzyme as well as its synergistic interaction with a Trichoderma harzianum endoglucanase. The cellulolytic activity of the fungi was determined by analysis of the hydrolytic halo, as well as by enzymatic reactions using specific substrates. Potential fungi producing oxidative enzymes were identified by amplification and sequencing of the ITS3 region. Sixteen fungi were isolated and tested, of these three showed positive activity for the lacase enzyme. Sequencing revealed that all fungi belong to the same pathogenic species Scedosporium prolificans. The enzyme BlAbn1 (GH43) was expressed in E. coli cells (BL21) and purified for synergism analysis with the enzymatic cocktail Accellerase under different conditions such as sequential synergism or Different pH, reaction time and enzymatic concentration. In simultaneous synergism and analyzes at pH 5 and pH 8 the synergism rate found was very low, only 4%. However in the sequential synergism with different times and enzymatic concentrations a 30% increase in the release of reducing sugars in the reaction of 20 hours was found, showing that there is synergistic action. The study of the oxidative enzyme Lpmo was performed using the enzyme purified after heterologous expression in Aspergillus nidulans. Analyzes with different substrates and electron donors as well as synergism with an endoglucanase were performed. Ascorbic acid and pyrogallol were presented as electron donors using amorphous cellulose (PASC), xylan and arabino-xylan as substrates. Synergistic action between endoglucanase and Lpmo was observed, with an increase in the release of reducing sugars approximately 15%. In natural habitats, the microorganisms producing hydrolytic and auxiliary enzymes present synergistic action as demonstrated for enzymes of the GH43 family with enzymatic cocktails and oxidative enzymes with endoglucanases. This effect can be exploited and used in improving the composition of the enzymatic cocktails dedicated to the production of lignocellulosic biofuels.

Pretende-se estudar um caminho alternativo para a obtenção de biocombustíveis sintéticos, para uso veicular, utilizando-se para tal a rota tecnológica conhecida como Biomass-to-Liquids (BTL) que consiste na utilização da síntese Fischer-Tropsch para a construção de cadeias de hidrocarbonetos a partir de unidades monoméricas obtidas de uma mistura gasosa majoritariamente formada por monóxido de carbono (CO) e hidrogênio (H), conhecida como syngas quando proveniente de fontes energéticas fósseis como o carvão mineral ou o gás natural ou também biosyngas quando proveniente de matéria-prima carbonada renovável, como é o caso da biomassa. O presente trabalho visa abordar o começo dessa cadeia produtiva ao introduzir um conceito para biomassa e os meios para obtenção do biosyngas através do processo conhecido como gaseificação; é feita uma menção à obtenção bem sucedida de biosyngas nas dependências do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) de São Paulo. Segue-se com a utilização desse insumo na síntese Fischer-Tropsch largamente utilizada ao longo do século XX em países específicos para abastecimento da frota veicular local onde seu princípio fundamental é introduzido, assim como os principais mecanismos de formação de cadeias de hidrocarbonetos de diferentes pesos moleculares permitindo assim a obtenção de gasolina e óleo diesel. Essa dissertação apresenta conceitos para a palavra combustível, da mesma forma que introduz os combustíveis fósseis, seus importantes derivados e suas propriedades gerais para que seja possível, adiante, utilizá-los como comparativo com os biocombustíveis sintéticos; é apresentada a evolução histórica dessa tecnologia e são também abordadas a primeira e segunda gerações de biocombustíveis, para se trazer dados que indiquem as vantagens do óleo diesel Fischer-Tropsch quando comparado com seu equivalente oriundo da petroquímica convencional e por fim demonstrar sua superior qualidade sócio-ambiental como biocombustível sintético para o futuro da matriz energética mundial. / What is supposed to be on board of this study consists in an alternative way focused on vehicular use synthetic fuels obtaining, using as main process the technological route known as Biomass-to-Liquids (BTL), which one consists on Fischer-Tropsch synthesis use for hydrocarbons chain building starting from monomer units obtained from a gas mixture made up mostly by carbon monoxide (CO) and hydrogen (H), known as syngas from fossil energy sources such as coal or natural gas or also biosyngas from carbonaceous renewable raw materials, such as biomass. This paper aims to address the beginning of the production chain in order to introduce a concept for biomass and the biosyngas obtaining means through the process known as gasification, a reference is made to a successful biosyngas obtaining the dependencies at the Institute for Technological Research (IPT) from Sao Paulo. Then there is the use of that input in the Fischer-Tropsch synthesis widely used throughout the twentieth century, in specific countries, to supply the local vehicle fleet where its basic principle is introduced, as well as the main hydrocarbons chain formation mechanisms thus different molecular weights providing gasoline and diesel oil. This essay presents concepts for the word fuel, the same way that makes it for fossil fuels, their major products and their properties in order to use them as a comparison standard for synthetic biofuels, it was also presented the historical development of this technology and first and second generation of biofuels, in order to bring evidence to suggest the benefits of the Fischer-Tropsch diesel fuel once compared to its conventional equivalent come from the petrochemical and finally to demonstrate it as a socio-environmentally superior quality synthetic biofuel for the future of global energy matrix.

Este estudo realizou um levantamento de campo junto ao projeto desenvolvido pela cooperativas de agricultores familiares Cooperbio em Caiçara-RS para avaliar os parâmetros técnico-econômicos e da sustentabilidade de produção do etanol para fins energéticos, associado á produção de alimentos a partir da agricultura familiar. Através de convênio assinado com a Petrobras foi implantado neste município uma microdestilarias para produção de álcool e outros derivados da cana-de-açúcar, com aproveitamento dos resíduos, principalmente o bagaço de cana para o reforço da alimentação de vacas leiteiras, possibilitando assim a produção de leite, como forma de diversificar a atividade rural e aumento da renda das famílias. Através de um levantamento sistemático da forma de organização social da comunidade e do sistema produtivo vigente, traçou-se perfil socioeconômico e avaliaram-se os fluxos energéticos e econômicos que atravessam o sistema de produção implantado na comunidade. A análise dos aspectos ambientais e da sustentabilidade foi realizada utilizando a metodologia de análise emergética, que avalia todas as contribuições em termos de materiais, energias e serviços recebidas pelo sistema, inclusive pelas fontes naturais como o sol. As análises mostraram que do ponto de vista técnico o sistema de produção precisa de melhorias, tanto no processo de produção do álcool quanto na produtividade da matéria prima. Como benefício às famílias camponesas o sistema de produção associado de álcool e alimentos mostrou-se ser uma alternativa para a diversificação de opções de produção e do ponto de vista ambiental e de sustentabilidade a avaliação emergéticos indicaram índices compatíveis com a sustentabilidade do sistema. / The study conducted as a field survey together with the project developed by family cooperative farmers, Cooperbio (in the municipality of Caiçara-RS) aims to assess the techno-economical and sustainability of ethanol production for energy purpose, associated with food production by family farmers. Through the agreement signed with Petrobras, micro distilleries were implemented in this municipality for alcohol production and other derivatives of sugar cane, which residues were used to enhance dairy cow feeding. Thus make it possible to increase milk production, improving household income. Through a systematic survey, the social organization of the community and the current production system, the socio economic profile was drawn and could evaluate the economic and energy flow that goes through production system deployed by the community. The analysis of the environmental sustainability was achieved through Emergy analysis which assesses all contribution of materials, energy and services received by the system including natural sources like the sun. Based on a technical assessment, the analysis showed that production system and processes of ethanol, as well as the raw material, needs improvement. The analysis showed that both alcohol and food production has to be an alternative for production diversification. Emergetic analysis has shown positive index even for an environmental and sustainability point-of-view.

Com a busca de novas soluções para a produção de energia sustentável, novas fontes renováveis têm sido tema de estudos para o suprimento de energia no mundo, diminuindo a dependência por combustíveis fósseis. O biodiesel pode ser usado para geração de energia em substituição ao óleo diesel e, com isso, muitas espécies oleaginosas têm sido estudadas para esse fim. O pinhão-manso (Jatropha curcas L.) é uma espécie da família Euforbiácea que tem se destacado por ser uma planta perene, rústica e com elevada produção de óleo. O conhecimento dos efeitos da irrigação e da fertilização nitrogenada no seu cultivo se tornam relevantes para um melhor manejo dessa cultura. Este estudo teve como objetivo principal avaliar os efeitos de diferentes níveis de adubação nitrogenada e de irrigação na produtividade, no crescimento vegetativo e na qualidade de óleo no cultivo do pinhão-manso. O experimento foi conduzido em uma área experimental do Departamento de Engenharia de Biossistemas da ESALQ/USP, em Piracicaba-SP. Os estudos foram realizados nos anos agrícolas de 2013/2014 e 2014/2015, com plantas a partir do terceiro ano de cultivo e dispostas em espaçamento 3 x 4 m, totalizando 833 plantas ha-1. Os tratamentos foram dispostos aleatoriamente em duas áreas de cultivo, com blocos compostos de quatros repetições, sendo os fatores constituídos de dois manejos hídricos (irrigado e sem irrigação) e quatro doses de adubação nitrogenada a partir da sua recomendação de adubação (150%, 100%, 50% e 0% de N). Cada área de cultivo era composta pelo tipo de manejo hídrico adotado e a análise dos dados foi feita de forma conjunta, como análise de grupos de experimentos. O sistema de irrigação utilizado foi o pivô central, sendo adotado para toda a área irrigada o mesmo manejo de irrigação. A irrigação e as doses de N tiveram influência positiva nas variáveis de crescimento como altura, índice de área foliar, diâmetro e volume de copa. Todos os teores de clorofila avaliados apresentaram os maiores valores com a prática da irrigação e com as maiores doses de N aplicada, mas apesar dessa diferença, todos os tratamentos aplicados apresentaram baixa correlação com o teor de N foliar. A produtividade de sementes e de óleo de pinhão-manso também responderam de forma positiva aos tratamentos aplicados, chegando até a triplicar os seus valores com a prática de irrigação e da adubação de N. O teor de óleo, por sua vez, não mostrou variação dos tratamentos quanto ao seu conteúdo intrínseco por unidade de massa de sementes, mas o fator manejo hídrico influenciou nos valores de alguns índices de qualidade de óleo, como acidez, iodo, peróxido e estabilidade oxidativa, nos quais os tratamentos irrigados apresentaram, de uma forma geral, os melhores resultados. Com isso, conclui-se que, mesmo sendo adaptado a condições adversas de clima e solo, o pinhão-manso responde bem à prática da irrigação e da adubação nitrogenada, aumentando sua produtividade, melhorando seu desenvolvimento vegetativo e qualidade de óleo para a produção de biodiesel. / With the search for new solutions for the sustainable energy production, new renewable energy sources have been the subject of studies for the power supply in the world, reducing dependence on fossil fuels. Biodiesel can be used for power generation as a substitute for oil diesel, which have increased the interest on oilseeds crops studies. The jatropha (Jatropha curcas L.) is a species of the Euforbiaceae family that has stood out for being a perennial, rustic, and high yield of oil plant. The knowledge of the effects of irrigation and nitrogen fertilization on the cultivation become relevant for a better crop management. The main objective of this study was the evaluation of the effects of different levels of nitrogen fertilization and irrigation on productivity, vegetative growth and oil quality in the jatropha crop. The experiment was conducted in an experimental area of the Department of Biosystems Engineering at ESALQ/USP, in Piracicaba-SP. The studies were conducted in the agricultural years of 2013/2014 and 2014/2015, with plants from the third year of cultivation, arranged in 3x4 meters spacing, totaling 833 plants ha-1. The treatments were randomly arranged in two cultivation areas with blocks composed of four repetitions being the factors consisted of two water management (irrigated and without irrigation) and four doses of nitrogen fertilization from its fertilizer recommendation (150%, 100%, 50% and 0% N). Each cultivation area was composed by the type of water management adopted and the data analysis was made jointly as experiments group analysis. The irrigation system used was the center pivot, being adopted for the entire irrigated area the same irrigation management. The irrigation and nitrogen levels had a positive influence on growth variables such as height, diameter and canopy volume. All evaluated chlorophyll levels reached the highest values with the practice of irrigation and higher nitrogen levels applied, but despite of this difference, all treated samples showed low correlation with leaf nitrogen content. The productivity of seeds and jatropha oil also responded positively to the treatments applied, reaching three times their values with the practice of irrigation and nitrogen fertilization. The oil content did not vary with treatments as to its intrinsic content per unit mass of seeds, and only the water management factor influenced the values of some oil quality indices such as acidity, iodine, peroxide and oxidative stability, when the irrigated treatments showed better results in general. Thus, it is concluded that even though being adapted to adverse conditions of climate and soil, jatropha responds well to practices of irrigation and nitrogen fertilization, increasing its productivity and improving its vegetative growth and quality of oil for biodiesel production.

Uma das desvantagens dos bio-óleos precursores do biodiesel é a alta carga de compostos oxigenados que diminuem seu poder de combustão, reduzindo sua eficiência e inviabilizando seu uso em larga escala. Nesse contexto, o processo de hidrodesoxigenação (HDO) é relevante, dado que elimina esses compostos através de uma reação catalítica e, portanto, aumenta o poder calorífico do combustível. Neste trabalho, estudou-se a HDO do guaiacol (2-metoxifenol) como composto modelo dos bio-óleos derivados da biomassa e avaliou-se o desempenho de catalisadores de Ni e Mo no processo. Estudou-se a performance de um catalisador suportado em SBA-15 - um material mesoporoso de sílica de alta área superficial - em comparação a de um catalisador tradicional suportado em gama-alumina. Para tal, utilizou-se um sistema contínuo em fase gasosa e reator de leito fixo. Utilizaram-se técnicas de caracterização de catalisadores, como adsorção de N2, MEV, MET, DRX, TPR-H2, FTIR, TPO-O2, Raman e TGA. Através das análises DRX e MET, comprovou-se que se formaram partículas de NiO e MoO3 de menor tamanho e mais dispersas no caso do catalisador de SBA-15, devido à menor interação com o suporte e maior área superficial, o que resultou em um grau de redução de 91,6 % deste catalisador, em comparação a 73,4 % do outro, analisados por TPR-H2. Os testes catalíticos mostraram que o catalisador de NiMo/SBA-15 supera o de alumina em termos de conversão no intervalo de 200 a 300 °C, com ciclohexeno e ciclohexano como principais produtos, em face à maior seletividade a catecol e fenol no NiMo/?-Al2O3. A 300 °C, o catalisador suportado em sílica alcançou taxas de 66,5 % para a HDO e 35,3 % HDA (hidrodesaromatização), enquanto o de alumina obteve somente 30,8 e 2,7 %, respectivamente. Finalmente, comprovou-se que o SBA-15 teve uma taxa de desativação por coque de 1,14 mgcoque gcat-1 h-1, 31 % menor que a taxa do catalisador de alumina, cujos depósitos foram de carbono grafítico bem estruturado e irreversível. Em vista dos resultados obtidos, esta dissertação apresenta as rotas e mecanismos de reação do guaiacol nos catalisadores estudados, conhecimento que é relevante para o desenvolvimento e aprimoramento de futuros catalisadores da HDO. / A key disadvantage of the bio-oils precursors of biodiesel is the high load of oxygenated compounds that reduce their heat of combustion, dropping their efficiency and making them unfeasible on a large scale. In light of that, the hydrodeoxygenation process (HDO) is relevant, since it eliminates these compounds through a catalytic reaction, thus increasing the calorific value of the fuel. In this work, the HDO of guaiacol (2-methoxyphenol) as a model compound of the bio-oils derived from biomass was studied and the performance of Ni-Mo catalysts was evaluated. A catalyst supported on SBA-15 - a high surface area mesoporous silica material - was compared to a traditional gamma-alumina-supported catalyst. For this purpose, a continuous gas phase setup with fixed bed reactor was employed. The catalysts properties were identified by N2 adsorption, SEM, TEM, XRD, H2-TPR, FTIR, O2-TPO, Raman and TGA techniques. Through XRD and TEM, it was verified that smaller and more dispersed NiO and MoO3 particles were formed in the case of the SBA-15 catalyst, due to the lower interaction with the support and the greater surface area, which resulted in a degree of reduction of 91.6% for this catalyst, as opposed to 73.4% for the other one, both analyzed by H2-TPR. The catalytic tests showed that the NiMo/SBA-15 outperforms the alumina catalyst in terms of conversion in the range of 200 to 300 °C, with cyclohexene and cyclohexane as main products, in contrast with major selectivity to catechol and phenol on NiMo/?-Al2O3. At 300 °C, the silica-supported catalyst achieved rates of 66.5% for HDO and 35.3% for HDA (hydrodearomatization), whereas alumina reached only 30.8 and 2.7%, respectively. Finally, it was shown that the SBA-15 catalyst had a coke deactivation rate of 1.14 mgcoke gcat-1 h-1, 31% lower than the alumina catalyst, whose coke deposits consisted of well-structured irreversible graphitic carbon. In view of the results, this dissertation proposes the routes and reaction mechanisms of guaiacol on the studied catalysts, knowledge that is pertinent for the development and improvement of future HDO catalysts.

Este estudo examinou as principais transformações ocorridas na forma de ocupação do solo em diferentes regiões do Estado de São Paulo, entre os anos de 1995 e 2010, tendo como objetivo geral determinar quais os principais vetores das mudanças observadas nos preços de terras agrícolas. Esse período abrange tanto a fase de retração e desregulamentação do setor sucroalcooleiro, após o abandono do Proálcool, quanto a nova etapa de investimentos que adentraram o setor na última década, visando, principalmente, restituir a cadeia de produção de etanol, oportunamente esteado no calor das discussões sobre combate às mudanças climáticas. Tais investimentos, juntamente com o cenário econômico internacional de preços vantajosos para as commodities agrícolas, dentre elas o açúcar, deram origem a uma nova fase de expansão da lavoura canavieira no estado. Por outro lado, a rápida incursão das culturas agroenergéticas nos espaços agrícolas levantou diversas opiniões exprobatórias, segundo as quais tal avanço pressionaria tanto os preços de terras como os de alimentos. Concomitantemente, o crescimento econômico de países emergentes, durante a segunda metade da última década, impulsionou não apenas a demanda por combustíveis e alimentos (dentre eles, o açúcar), mas também por diversos outros produtos advindos do agronegócio, dentre eles a madeira de reflorestamento, sobretudo para dar sustento à construção civil, e as fibras têxteis, para vestuário. Por fim, a própria expansão das cidades requereu a sua prioridade sobre terras que poderiam ser alocadas para a agropecuária. No encalço dessa série de eventos, esta dissertação teve como objetivos específicos analisar, no universo dado pelos 40 Escritórios de Desenvolvimento Rural do Estado de São Paulo (EDRs), quais os principais determinantes das variações observadas nos preços de terras agrícolas no período considerado, dando especial atenção às expansões canavieira, de áreas de reflorestamento (com eucalipto, especificamente) e demográfica (esta, por sua vez, tida como proxy da expansão urbana nas regiões consideradas). Em consequência dessa investigação, municiada com dados até então inéditos em estudos desse tipo, acabou-se por apreciar a relação ainda pouco explorada entre a aptidão à mecanização e a conformação dos preços de terras. As principais análises, feitas com o uso de ferramentas de gerenciamento de informação geográfica (SIG) e modelos econométricos indicaram uma correlação positiva entre o percentual de áreas com declividade do solo de até 15% (aqui ditas mecanizáveis, de acordo com critérios de mecanização da colheita da cana-deaçúcar) e os preços de terras considerados, sobretudo quando se analisam os efeitos dessa variável na série de valores correspondentes a terra nua de pastagens. Além disso, foram constatados, econometricamente, efeitos positivos da expansão canavieria, do grau de urbanização e do montante de áreas ocupadas com o reflorestamento de eucalipto sobre o preço da terra. / This work has examined major changes in land occupation in different regions of São Paulo State to determine major vectors of the observed changes in farmland prices, between 1995 and 2010. This period encompasses both the period of retraction and deregulation of the sugarcane sector, after the extinction of Proálcool program, and the new stage of investments for revitalization of the ethanol production chain, favored by worldwide discussion on climate changes. Such investments associated to advantageous international economic scenario for agricultural commodity prices, among them sugar, it promoted a new phase of sugarcane expansion in the state of São Paulo. However, the sudden spread of biofuel crops roused concerns that it was at the basis of rising farmland and food prices. Altogether, the swift economic growth in emerging markets put pressure not only over food and fuel supply, but also increasing demand on all kinds of products from the primary sector, which genuinely relies on land usage, such as natural fibers for textiles, and reforested wood, needed to sustain housing industry expansion. Incidentally, urban expansion is a farmland seizer itself. All this events concurrently contributed to wrench prices in agricultural land markets, making it difficult to tell apart individual precise impact on farmland prices. Taken by this course of facts, this research aimed specific objectives in analyzing the major determinants on farmland prices, with special interest on the substantial expansion of sugarcane crops, of eucalyptus reforestation and on demographic expansion amongst the 40 different regions, in which the state of São Paulo is divided, accordingly to the allotment of 40 governmental bureaus, called EDRs. As a result of this study using unusual information, it was analyzed the not very commonly relationship between mechanization of the land and land prices. Analysis using Geographic Information Systems (GIS) and econometric panel models indicated a positive correlation between the percentage of areas suitable for mechanized harvesting of sugarcane crops (soil declivity under 15%) and price of land. Furthermore, sugarcane plantation expansion, demographic density and eucalyptus plantation expansion have positively impacted land values.