Microrganismos simbiontes são essenciais para a exploração de dietas de baixo valor nutricional, o desenvolvimento, crescimento e a reprodução de seus hospedeiros. Insetos que se alimentam de dieta rica em materiais celulósicos, como é o caso de cupins, apresentam protozoários e/ou bactérias associadas ao trato digestivo que auxiliam na quebra do polímero de celulose e na fixação de nitrogênio. A celulose e a hemicelulose são polímeros estruturais formados por unidades de glicose, sendo a hidrólise desses polímeros de grande interesse industrial para a produção de etanol. O modo mais eficiente de hidrolisar a celulose é pelo uso de enzimas, as celulases. Os cupins apresentam grande eficiência na digestão de celulose e hemicelulose, sendo que a compreensão do processo de digestão de celulose por esses insetos pode facilitar o desenvolvimento de tecnologia mais eficiente para a quebra desse polímero. Assim, este trabalho buscou i) isolar, identificar e caracterizar microrganismos associados ao trato digestivo dos cupins Armitermes euamignathus (Isoptera: Termitidae) e Coptotermes gestroi (Isoptera: Rhinotermitidae); ii) verificar o potencial da microbiota na degradação dos principais componentes da lignocelulose (celulose, xilana e pectina); iii) caracterizar o potencial hidrolítico e determinar as condições ótimas de hidrólise (pH e temperatura das diferentes enzimas produzidas). A análise da microbiota cultivável levou à identificação de 14 filotipos para A. euamignathus e de 11 para C. gestroi, distribuídos nos quatro principais filos, Proteobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes e Actinobacteria. A caracterização da microbiota não-cultivável levou à identificação de 17 filotipos em operários e três em soldados de A. euamignathus, enquanto que em C. gestroi foi possível identificar seis filotipos em operários e oito em soldados. O filo Firmicutes foi o mais abundante em A. euamignathus, enquanto Proteobacteria predominou em C. gestroi. O isolamento de bactérias em meio seletivo para degradação de celulose, xilana ou pectina levou à seleção de oito filotipos para A. euamignathus e cinco para C. gestroi. Extratos brutos obtidos do cultivo dessas bactérias apresentaram atividade de hidrólise de pectina e xilana, mas não celulose. Ensaios para otimização das reações de degradação indicaram a presença de enzimas que atuam em diferentes faixas de pH ótimo. Assim, a microbiota associada aos cupins estudados foi bastante diversa, apresentando ainda diferenças entre as diferentes castas desses insetos. Essa microbiota também atua em parte do processo de degradação da celulose, demonstrando o potencial que bactérias associadas ao intestino de cupins podem apresentar para a identificação de enzimas digestivas que possam ser utilizadas no processamento da celulose. / Symbionts are essential for insect hosts as they enhance the nutritional value of their host diets and support host development, growth and reproduction. Insects that feed on diets rich in cellulose, such as termites, exhibit protozoa and/or bacteria within their digestive tract that aid in breaking the cellulose and in nitrogen fixation. Cellulose and hemicellulose are polymers formed by units of glucose, and the hydrolysis of these polymers is of great industrial interest for the production of ethanol. Cellulases are the most efficient enzymes to break cellulose. Termites have a huge capacity to digest cellulose and hemicellulose; thefore, understanding the process by which they digest cellulose may allow the development of more suitable technologies devoted to the industrial utilization of cellulose. This work aimed to i) isolate, identify and characterize microorganisms associated with the digestive tract of Armitermes euamignathus (Isoptera: Termitidae) and Coptotermes gestroi (Isoptera: Rhinotermitidae), ii) investigate the potential of symbionts in the degradation of the main components of lignocellulose (cellulose, xylan and pectin); iii) characterize the hydrolytic potential and determine the optimum hydrolysis conditions (pH and temperature) for the different enzymes produced. The analysis of culturable microorganisms led to the identification of 14 phylotypes for A. euamignathus and 11 for C. gestroi, which were distributed in four Phyla, Proteobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes and Actinobacteria. The characterization of the non-culturable microbiota led to the identification of 17 phylotypes in workers and three in soldiers of A. euamignathus, while six phylotypes were identified in workers and eight in soldiers of C. gestroi. Firmicutes was the most abundant in A. euamignathus, while Proteobacteria predominated in C. gestroi. The isolation of bacteria in selective medium to degrade cellulose, xylan or pectin led to the selection of eight phylotypes from A. euamignathus and five from C. gestroi. Crude extracts obtained from the cultivation of these bacteria showed hydrolytic activity towards to xylan and pectin, but not cellulose. Assays for optimization of enzymatic reaction indicated the presence of enzymes that act at different pH ranges great. As a conclusion, symbiont diversity was quite different between the termites species and in between the castes of these species. But the microbiota isolated also acts in the degradation of cellulose, demonstrating the potential for the gut-associated bacteria of termites may present for the identification of digestive enzymes which can be used in the processing of cellulose.

Orientador: Marney Pascoli Cereda / Resumo: As fecularias são indústrias que processam mandioca para obtenção de amido. São inúmeras as unidades reunidas, principalmente, na região oeste do Estado do Paraná, gerando uma grande quantidade de águas residuárias poluentes. A solução usual é o tratamento em lagoas de estabilização o que, porém, apresenta problemas como emissão de gases poluentes e ocupação de grandes áreas. Os resultados obtidos neste trabalho referem-se ao tratamento de águas residuárias do processamento de uma indústria de fécula de mandioca, através de um sistema contínuo de biodigestão anaeróbia, com separação de fases, em escala piloto. Os biodigestores com separação de fases comprendem um reator acidogênico, cuja função é transformar o substrato bruto em ácidos orgânicos e um reator metanogênico que transforma estes ácidos em biogás e materiais orgânicos estabilizados. A separação de fases aumenta a estabilidade e a capacidade de trabalhar com materiais altamente solúveis, como os resíduos das indústrias de amido. A pesquisa foi conduzida junto a empresa M.C.R. Alimentos Ltda, uma fecularia com capacidade de processar 250 toneladas de mandioca por dia, localizada no município de Mercedes, região Oeste do Estado do Paraná. Está situada no paralelo 24°09'18'' de Latitude Sul e meridiano 54°09'26'' de Longitude... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: It was used a pilot scale two-stage anaerobic reactor to study the biological treatment of cassava wastewater. The research was carried at a Cassava processing factory, with a capacity of 250 metric tons day-1. It is located in West Paraná, South of Brazil, near the border of the Paraná River, at the parallel 24°09'18'' South latitude and meridian 54°09'26'' West longitude of Grw. The system consisted of two settling tanks with 500 L each, connected in series, followed by a two-stage anaerobic biodigester. The acidogenic reactor had a capacity of 1,000 L and the metanogenic had a capacity of 3,000 L. The experiment was conducted at ambient temperature, without nutrients and pH correction. The best result were obtained at a flow rate of 901 L d-1, with a TOC (total organic carbon) loading rate of 0.565 g L-1 d-1 (around a COD (chemical oxigen demand) of 2.49 g L-1 d-1) and a hidraulic residence time of 4.4 days. At this loading rate, the system achieved the following removal efficiencies: 77% of TOC and COD removal; 66% of Total Solids removal; 78% of Volatile Solids removal; 98% of Total Cyanide...(Complete abstract, click electronic access below) / Doutor

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-03-23T20:07:03Z No. of bitstreams: 1 MARCIO JOSÉ VASCONCELOS DA SILVA – TESE (PPGEP) 2017.pdf: 2886790 bytes, checksum: 4e2912ac8b6df6d1df2aeb12d63b2646 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-23T20:07:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MARCIO JOSÉ VASCONCELOS DA SILVA – TESE (PPGEP) 2017.pdf: 2886790 bytes, checksum: 4e2912ac8b6df6d1df2aeb12d63b2646 (MD5) Previous issue date: 2017-12-05 / Na busca por fontes de energia renováveis e alternativas que reduzam a emissão de gases nocivos ao meio ambiente, diminuindo assim o uso de combustíveis fósseis em face da conscientização global, os biocombustíveis são uma fonte alternativa de energia, sendo principal destaque o etanol de 1ª e 2ª geração. Objetivou-se neste trabalho avaliar o potencial de diferentes cultivares de sorgo doce (Sorghum bicolor (L.) Moench.) para produção de etanol de 1ª geração a partir da fermentação do caldo dos colmos e etanol de 2ª geração a partir do substrato (bagaço). Para obtenção dos açúcares fermentescíveis a partir do bagaço, utilizou-se pré-tratamento ácido seguido de básico com auxílio de uma matriz de planejamento experimental 2³+3 pontos centrais para avaliar os efeitos das variáveis de entrada, tempo, temperatura e concentrações de ácido e base, verificando a solubilização da hemicelulose e lignina. Para avaliar a hidrólise enzimática verificou-se, por meio da aplicação de uma matriz de planejamento experimental 2²+3 pontos centrais, o efeito da carga enzimática e a razão massa seca de bagaço de sorgo e extrato enzimático. Foram usadas as enzimas comerciais Celluclast 1.5L da Novozyme e betaglicosidase da Prozyn na hidrólise enzimática para obtenção de açúcares fermentescíveis. A pesquisa foi desenvolvida no laboratório de engenharia bioquímica – LEB, na Universidade Federal de Campina Grande – UFCG, no estado da Paráiba e no Instituto Agronômico de Pernambuco – IPA, ambas localizadas na região do nordeste Brasileiro, a colheita das progens foi realizada na Estação Experimental do IPA no município de Vitória de Santo Antão, localizado na Zona da Mata de Pernambuco (lat: 35° 22' W, long: 08° 08' S, altitude: 146 m) no período de março/2013 a setembro/2017. Os resultados referentes aos dados agronômicos apresentaram diferenças significativas para um intervalo de confiança de 95% pelo teste Tukey. Dentre as sete cultivares pesquisadas as que obtiveram maiores teores de sólidos solúveis totais em campo foram entre BRS506, IPA2502, IPA EP17, IPA P222, IPA P134, IPA P228 e IPA SF15 com valores entre 12,3±0,08; 5,1±0,10; 16,8±0,40; 14,8±0,11; 7,1±0,10; 9,2±0,10 e 13,6±0,27 ºBrix, respectivamente. Os resultados referentes a fração sacarina (caldo do sorgo sacarino) foram analisados usando o teste de Tukey para um intervalo de confiança de 95%. Nos dados encontrados para concentração de etanol de 1ª geração, obtidos na fermentação dos caldos das cultivares que se destacaram foram IPA SF15, BRS506, IPA EP17, IPA P222 e IPA P134 com valores entre 55,72 ± 0,24; 45,46 ± 1,5; 44,6 ± 0,18; 33,78 ± 0,57 e 31,78 ± 0,28 g.L-1 respectivamente. As frações (bagaço) para avaliação na produção de etanol de 2ª geração, as cultivares IPA EP17 e BRS506, após pré-tratamento ácido seguido de básico, mostraram-se eficientes em concentrar a celulose, pela solubilização da hemicelulose e lignina, acarretando um aumento da celulose de 31,70 ± 0,49 para 60,42 ± 0,91% na variedade IPA-EP17 e para variedade BRS506 de 40,6 ± 1,1 para 64,52 ± 0,82% respectivamente. Os resultados encontrados no processo de hidrólise enzimática dos bagaços das variedades IPA EP17 para produção de glicose foi de 26,23 g L-1, nas condições de carga enzimática e razão (relação massa seca de bagaço) por volume de meio reacional (25 FPU/g e 2%) no tempo de 36 h de hidrólise e rotação constante de 150 RPM, e para BRS506 a produção de glicose foi de 25,17 g L-1, nas condições de carga enzimática e razão (relação massa seca de bagaço) por volume de meio reacional (25 FPU/g e 2%) no tempo de 36 h de hidrólise. / In the search for renewable energy sources and alternatives that reduce the emission of harmful gases to the environment, thus reducing the use of fossil fuels in the face of global awareness, biofuels present as an alternative, the main highlight being ethanol. The objective of this work was to evaluate the potential of different cultivars of sweet sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench.) For the production of ethanol of 1st generation from the fermentation of the broth the 2st generation ethanol from the substrate (bagasse). To obtain the fermentable sugars from the bagasse, acid pretreatment followed by base with the aid of experimental planning 2³ + 3 central points was applied to evaluate the effects of the variables of entry, time, temperature and acid and base concentrations, verifying the solubilization of hemicellulose and lignin. In order to evaluate the enzymatic hydrolysis, the effect of the enzymatic loading and the dry mass ratio of sorghum bagasse and enzyme extract wereverified using experimental planning design 2² + 3 central points. The commercial enzymes Celluclast 1.5L from Novozyme and beta-glucosidase from Prozyn wereused in the enzymatic hydrolysis to obtain fermentable sugars. The research was carried out at the biochemical-engineering laboratory - LEB, at the Federal University of Campina Grande - UFCG, in the state of Paráiba and at the Agronomic Institute of Pernambuco - IPA, both located in the northeast region of Brazil. The progenies were collected at the IPA Experimental Station in the city of Vitória de Santo Antão, located in the Zona da Mata of Pernambuco (lat: 35 ° 22 'W, long: 08 ° 08' S, altitude: 146 m) from March / 2013 to September / 2017. The results concerning agronomic data presented significant differences for a 95% confidence interval by the Tukey test. Among the seven cultivars studied, the highest soluble solids in the field were BRS506, IPA2502, IPA EP17, IPA P222, IPA P134, IPA P228 and IPA SF15 with values between 12,3 ± 0,08; 5,1 ± 0,10; 16,8 ± 0,40; 14,8 ± 0,11; 7,1 ± 0,10; 9,2 ± 0,10 and 13,6 ± 0,27 °Brix, respectively. Results for saccharin fraction (sorghum broth) were analyzed using the Tukey's test for a 95% confidence interval. In the data obtained for the concentration of ethanol of 1st generation, obtained in the fermentation of the broths of the cultivars that stood out were IPA SF15, BRS506, IPA EP17, IPA P222 and IPA P134 with values between 55,72 ± 0,24; 45,46 ± 1,5; 44,6 ± 0,18; 33,78 ± 0,57 and 31,78 ± 0,28 g.L-1 respectively. The fractions (bagasse) for evaluation in the production of second generation ethanol, IPA EP17 and BRS506, after acid pretreatment followed by basic, were efficient in concentrating the cellulose by the solubilization of hemicellulose and lignin, resulting in an increase of cellulose from 31,70 ± 0,49 to 60,42 ± 0,91% in the variety IPA-EP17 and for the BRS506 variety from 40,6 ± 1,1 to 64,52 ± 0,82% respectively. The results obtained in the enzymatic hydrolysis process for the IPA EP17 variety in the glucose production were 26,23 g L-1, for enzyme loading conditions and ratio (bagasse dry mass ratio) per reaction medium volume (25 FPU / and 2%) in the time of 36 hours of hydrolysis and constant rotation of 150 RPM, for BRS506 variety the glucose production was 25,17 g.L-1, for the conditions of enzymatic loading and ratio (bagasse dry mass ratio) by volume of reaction medium (25 FPU / g and 2%) in the time of 36 hours of hydrolysis.

Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-08T18:17:41Z No. of bitstreams: 1 CHOGI_Marianne_2016.pdf: 34489841 bytes, checksum: 761e8dfc342c5d6b967c9d2597dd8ae1 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-08T18:20:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 CHOGI_Marianne_2016.pdf: 34489841 bytes, checksum: 761e8dfc342c5d6b967c9d2597dd8ae1 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-08T18:20:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 CHOGI_Marianne_2016.pdf: 34489841 bytes, checksum: 761e8dfc342c5d6b967c9d2597dd8ae1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-08T18:20:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CHOGI_Marianne_2016.pdf: 34489841 bytes, checksum: 761e8dfc342c5d6b967c9d2597dd8ae1 (MD5) Previous issue date: 2016-07-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Biofuels are produced from clean alternative energy sources and one example is biobutanol, a fuel that can be produced by fermentation of different raw materials. The production of butanol is carried out by fermentative metabolism of solvent-producing microorganisms, with acetone and ethanol as major byproducts (ABE fermentation). This work aims to produce biobutanol using strains Clostridium beijerinckii (ATCC 10132) and Clostridium acetobulylicum (ATCC 824) and four different inoculum: ES - swine effluent digester located in the Água Branca Farm in the municipality of Itu; LR - UASB sludge of sewage treatment plant from the city of Porto Feliz; ES - cattle manure; SL - Soil from sugarcane cultivation in Sorocaba region. Glucose and cassava wastewater were used as substrate. The biobutanol production efficiency was evaluated for each strain and inoculum in fermentation batch reactors in which the sole substrate was glucose or cassava wastewater. Both strains produced biofuel, and C. beijerinckii (ATCC 10132) was more efficient yielding 0.33±0.08 g L -1 butanol and 1.65±0.23 g L -1 of ethanol from 30 g L -1 of glucose. When cassava wastewater was used as substrate (10 g L -1 of reducing sugar), the production of butanol was 0.64±0.1 g L -1 and ethanol was 2.47±0.07 g L-1 in comparison to 0.27±0.13 g L -1 butanol and 1.72±0.18 g L -1 of ethanol produced when C. beijerinckii were fed with glucose 10 g L -1 as control. Fermentation inocula produced only butyric acid with concentrations of 0.31±0.04 g L -1 for cattle manure and 0.12±0.013 g L -1 for swine effluent. As the cattle manure showed higher production of butyric acid, this culture was chosen for fermentation with cassava wastewater at COD 5 g L-1 . First of all the inoculum´s DNA was amplified with the pair of primers Sj-F and Sj-R specific for the genus Clostridium. With the confirmation of the clostridia presence, the fermentation with cassava wastewater at 5 g L -1 of COD was performed. This fermentation was compared with the strain C.beijerinckii growing in medium without enrichment and cattle manure with and without medium enrichment. C. beijerinckii biofuel production was 0.02 g L -1 of butanol and 0.69 g L-1 of ethanol after 12 h of fermentation, while cattle manure fermentation yielded 0.168 g L -1 of ethanol after 106 h in enriched medium and 0.026 g L-1 of ethanol in medium without enrichment after 12 h. These results demonstrate the feasibility of using cassava as a substrate for the production of biobutanol, ethanol and the possibility of producing biobutanol by cattle manure and swine effluent since butyric acid is an intermediary product of the pathway leading to butanol synthesis. / O presente trabalho teve por objetivo a produção de biocombustíveis a partir de manipueira (efluente oriundo do processamento da mandioca) na presença de duas cepas Clostridium beijerinckii (ATCC 10132) e Clostridium acetobulylicum (ATCC 824), e quatro diferentes inóculos pré-tratados termicamente, sendo estes: ES - efluente de biodigestor de suinocultura situado na Granja Água Branca no município de Itu; LR – lodo anaeróbio de estação de tratamento de esgoto sanitário do município de Porto Feliz; EB - esterco bovino; SL - solo de cultivo de cana-de-açúcar da região de Sorocaba. Foram utilizados como substratos a manipueira e glicose separadamente. Ambas as cepas produziram biocombustíveis, no entanto a mais eficiente foi Clostridium beijerinckii (ATCC 10132) que produziu 0,33±0,08 g L -1 de butanol e 1,65±0,23 g L -1 de etanol a partir de 30 g L -1 de glicose. A partir desses resultados a produção de biocombustíveis foi avaliada nos dois diferentes substratos: manipueira e glicose, com a manipueira (10 g L -1 de açúcar redutor) obteve-se produção de butanol de 0,64±0,1 g L -1 e etanol de 2,47±0,070 g L -1 , enquanto nos ensaios com glicose a 10 g L -1 a produção de butanol foi de 0,27±0,13 g L-1 e etanol foi de 1,72±0,18 g L-1 . Os inóculos pré-tratados não produziram biocombustíveis com ambos os substratos, porém observou-se produção de ácido butírico de 0,31±0,04 g L -1 para o EB (esterco bovino) e 0,12±0,013 g L -1 para o ES (efluente de suinocultura). Como o inóculo EB apresentou uma maior produção de ácido butírico essa cultura foi escolhida para a fermentação com manipueira com demanda química de oxigênio (DQO) de 5 g L -1 (correspondendo a 2 g L -1 de açúcar redutor). Análises de biologia molecular foram realizadas para confirmar a presença do gênero Clostridium no inóculo EB, utilizando os primers Sj-F e Sj-R específico para o gênero Clostridium. Com a confirmação da presença desse, um novo ensaio com manipueira com DQO de 5 g L -1 foi realizado com a C. beijerinckii e com o inóculo EB visando definir a necessidade de adição de nutrientes à manipueira para obtenção de biocombustíveis. A fermentação da manipueira foi realizada com a cepa C. beijerinckii (CB) sem enriquecimento do meio e com inóculo esterco bovino com enriquecimento (EBE) e sem enriquecimento (EBS). Com a cepa padrão a produção de bicombustíveis foi de 0,02 g L-1 de butanol e 0,69 g L-1 de etanol em 12 h de fermentação. Para o EBE após 106 h de fermentação ocorreu a produção de etanol igual a 0,168 g L-1 e para o EBS após 12 h a produção para o mesmo álcool foi de 0,026 g L-1 . Esses resultados demonstraram a viabilidade da utilização da manipueira como substrato para a produção de butanol e etanol com cepas de Clostridium e a possibilidade de produção de butanol pelos inóculos, pois o ácido butírico é um produto intermediário da via que leva à síntese de butanol.

Orientador: Márcia Justino Rossini Mutton / Banca: José Paulo Stupiello / Banca: Raúl Andres Martinez Uribe / Banca: João Martins Pizauro / Banca: Leonardo Lucas Madaleno / Resumo: A cultura de sorgo sacarino apresenta características agroindustriais que torna a matéria-prima economicamente promissora para a produção de bioetanol. Destaca-se por ciclo produtivo curto, baixo custo de implantação, propagação por sementes, processo totalmente mecanizado, além de apresentar elevada eficiência energética. Esta pesquisa objetivou avaliar as características do caldo de três genótipos de sorgo sacarino, colhidos em duas épocas, com a sem panículas e a influencia da aplicação de enzimas amilolíticas sobre a produção de etanol. O experimento foi realizado na safra 2013/2014, localizada a 21°14'05'S e 48°17'09'W.O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, com parcelas sub-subdividas e quatro repetições. Os tratamentos primários foram os genótipos de sorgo sacarino (CV147, CV198 e BRS508), os secundários, o tipo de colheita (colmos integrais e colmos com remoção de folhas/panículas); os terciários as duas épocas de amostragem (102 e 116 dias após a semeadura- d.a.s.). Para a etapa de clarificação e preparo do mosto utilizou-se também o tratamento quartenário (com e sem aplicação de enzimas). O caldo de sorgo sacarino foi submetido a tratamento químico por calagem simples e posterior tratamento com enzimas amilolíticas alfa-amilase e amiloglucosidase, resultando no mosto. A seguir inoculou-se levedura PE-2 iniciando-se o processo fermentativo. Ao final o vinho foi recuperado e caracterizado sendo calculadas a eficiência fermentativa e produtividade de etanol (L.Mg-1). O processamento de colmos integrais reduziu a produção de etanol, as épocas de colheita afetam a qualidade tecnológica do caldo aumentando os teores de fenol, refletindo sobre o processo fermentativo. A utilização de enzimas amilolíticas possibilitou a obtenção de vinhos com menores teores de ARRT e Brix, sem afetar a eficiência fermentativa. O genótipo BRS508 foi o que apresentou... / Abstract: The cultivation of sweet sorghum has agroindustrial features that makes it an economically promising raw material for the production of bioethanol. It stands out for short production cycle, low implementation cost, seed propagation, fully mechanized process, besides present a high energetic efficiency. This research aimed evaluate three sugar sorghum genotypes juice characteristics, harvested in two different seasons with and without the panicles and also evaluate the application of amylolytic enzymes under the ethanol production. The experiment was carried out through on 2013/2014 season, at 21° 14' 05" S and 48° 17' 09' W. The experimental design was completely randomized with split-split plots and four replications. The primary treatments were the sweet sorghum genotypes (CV147, CV198, and BRS508), the secondary treatments were the, the type of harvest (whole and stalks); the tertiary treatments were two sampling epochs (102 and 116 days after sowing - d.a.s.). To the clarification and must preparation steps we also used the quaternary treatment (with and without the application of enzymes). The sweet sorghum juice was subjected to the lime clarification and then treated with alpha-amylase and amyloglucosidase amylolytic enzymes, resulting in the must. Maser the yeast PE-2 was inoculated to initialize the fermentation process. He wine was recovered and characterized, calculating the fermentation efficiency and amount of ethanol (liters) per ton of sorghum. The processing of whole stalks reduced the ethanol production. The harvest seasons affect the technological quality of the juice, reflecting on the fermentation process. The use of amylolytic enzymes allowed us to obtain wines with lower levels of TRS and Brix, without affect the fermentative efficiency. The BRS508 genotype showed the highest production of ethanol (L/t) compared to CV147 and CV198 / Doutor

Orientador: João Carlos Cury Saad / Banca: Raul Andres Martinez Uribe / Banca: Alexandre Barcellos Dalri / Banca: Júlio Cesar Thoaldo Romeiro / Banca: Marcelo de Almeida Silva / Resumo: Um dos principais problemas que limita a produtividade e a longevidade dos canaviais brasileiros são as restrições climáticas, principalmente devido à distribuição irregular das chuvas ao longo do ano. Tal problema pode ser minimizado com o uso da irrigação, no entanto, há necessidade de se determinar criteriosamente a lâmina de máxima eficiência. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o crescimento e os componentes de produção de duas cultivares de cana-de-açúcar, submetidas a diferentes lâminas de irrigação, em três ciclos de cultivo. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados com arranjo fatorial (2 x 6), sendo duas cultivares de cana-de-açúcar (RB92579 e RB855453) e seis lâminas de irrigação (testemunha, 50%, 75%, 100%, 125%, 150% da evapotranspiração da cultura, ETc), com quatro repetições. Durante a condução do experimento foram obtidas as seguintes variáveis, a cada quatro meses: perfilhamento; altura de plantas; índice de área foliar (IAF); comprimento, largura e número das folhas; área foliar. As cultivares RB855453 e RB92579 responderam às lâminas de irrigação. Quanto à matéria seca, a RB92579 apresentou resultados semelhantes em todos as lâminas avaliadas, enquanto a RB855453 apresentou melhor resultado entre as lâminas 100 e 150% da ETc. Para acúmulo de açúcar por ha a cultivar RB855453 foi superior à RB92579, quando irrigada. Para ATR, a cultivar RB92579 obteve melhores resultados nas lâminas: testemunha, 75, 100 e 125% ETc. Já a cul... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: One of the main problems that reduces productivity and longevity of Brazilian sugarcane are the climatic constraints, mainly due to the irregular distribution of rainfall during the year. Such problem can be minimized with the use of irrigation, however, it is necessary to estimate criteriously the water depth of maximum eficiency. The present study aimed to evaluate the growth and production components of two cultivars of sugarcane, subjected to different water depths in three growing cycles. The experimental design was randomized in blocks with factorial arrangement (2 x 6), given by two varieties of sugar cane (RB92579 and RB855453), six irrigation depths (testify, 50%, 75%, 100%, 125%, 150% of the crop evapotranspiration, ETc), and with four repetitions. During the experiment the following variables were evaluated, every four months: tillering; plants height; leaf area index (LAI); length, width and number of leaves; leaf area. The varieties RB855453 and RB92579 responded to water depths. About the amount of dry matter, the RB92579 presented similar results in all the water depths evaluated, while RB855453 showed better results with water depths between 100 and 150% of ETc. The variety RB855453 showed higher values than RB92579 for accumulation of sugar per area, when irrigated. For ATR, the RB92579 obtained the best results in growing on the treatments: testify, 75, 100 and 125 of ETc. The variety RB855453 obtained the ATR best values with testify and 125% ETc and the wo... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Jackson Antonio Marcondes Souza / Banca: Manoel Victor Franco Lemos / Banca: Maria de lourdes Teixeira de Moraes Polizeli / Banca: María Eugenia Guazzaroni / Banca: Alessandro de Mello Varani / Resumo: A comunidade mundial busca pela obtenção de biocombustível celulósico, embora ainda seja um grande desafio a desconstrução do arranjo lignocelulósico para obtenção de açúcares livres de forma eficiente e economicamente viável. A fim de superar tais desafios, avanços conquistados pela metagenômica ressaltam sua aplicação como alternativa para compreender e desvendar o grande potencial metabólico presente nos ambientes, buscando encontrar em tais ambientes novas enzimas que atuem de forma eficiente na desconstrução do material lignocelulósico. Neste trabalho utilizou-se, a abordagem metagenômica para caracterização de genes com potencial para degradar biomassa vegetal e também para avaliação da diversidade taxonômica do ambiente ruminal bovino (Cow_1), bem como comparar os dados coletados com outros metagenomas disponíveis. Amostras de conteúdo ruminal de três bovinos machos da raça Nelore foram coletadas para a obtenção da amostra de DNA metagenômico, que posteriormente foi sequenciada pelo sequenciador HiScan SQ (Illumina). Foram obtidas aproximadamente 63 milhões de sequências (Cow _1), 2 x 100 pb. Dentre os 26 filos encontrados o filo Bacteroidetes foi o mais abundante, seguido de Firmicutes e Proteobacteria. Para a anotação gênica foi utilizado os bancos de dados Pfam, GO, KEGG e CAZy. Foram associadas ORFs relacionadas a 86 famílias de Glycoside Hydrolases (GHs), 52 famílias de Carbohydrate-Binding Modules (CBMs), 4 famílias de Auxiliary Activities (AAs), 16 famílias de C... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The world community search to obtain cellulosic biofuel; however the deconstruction of the lignocellulosic arrangement to obtain free sugars in an efficient and economically viable way is still a great challenge. Advances achieved through the metagenomic emphasize its application as an alternative to unfold the great metabolic potential present in the environments in order to overcome such challenges. Thus, a metagenomic approach was used to characterize genes with potential to degrade plant biomass and to evaluate the taxonomic diversity of the Nelore bovine ruminal environment. Samples were collected from three bovine males to obtain the DNA sample, which were sequentially sequenced by the HiScan SQ (Illumina) sequencer. About 63 million sequences, 2 x 100 bp, were obtained. Among the 26 phyla found, Bacteroidetes was the most abundant, followed by Firmicutes and Proteobacteria. For gene annotation was used the Pfam, GO, KEGG and CAZy databases. A total of 86 families of Glycoside Hydrolases (GHs), 52 families of Carbohydrate Binding Modules (CBMs), 4 families of Auxiliary Activities (AAs), 16 Esterase Carbohydrate (CEs), 55 GlycosylTransferases (GTs) Polysaccharide Lyases (PLs), 1 S-homology homology (SLH) domain and 1 family of cohesin and dockerine was associated. these genes are related to the formation of the enzymatic complex for deconstruction of plant biomass (cellulosome). The cow_1 metagenome presented a greater number of genes related to deconstruction of plant b... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Luiz Gonzaga de Souza / Resumo: O presente trabalho de pesquisa tem por objetivo estimar a composição dos resíduos e o volume de biomassa disponível para fins energéticos da exploração de Eucalyptus grandis em uma indústria de painéis de fibra de madeira (hardboard) localizada no Município de Botucatu, Estado de São Paulo. Para isso foram coletadas amostras no campo, referentes ao resíduo deixado por quinze árvores de Eucalyptus na área correspondente a um hectare, sendo estimados nas amostras o poder calorífico superior (PCS), teor de umidade, teor de cinzas, densidade básica e volume total médio da biomassa residual. Foi estimado, ainda, o vapor obtenível por quilograma de madeira queimada para avaliação preliminar de energia elétrica a ser produzida por tonelada de biomassa (kWh/tb), fornecendo subsídios para estudos futuros de viabilidade econômica de um projeto de cogeração ou geração própria de energia elétrica. Os resultados obtidos mostram os valores médios de poder calorífico superior da biomassa coletado no campo: 4001, 3907, 3845, e 3704, kcal/kg para amostras (ramos) de até 1 cm de diâmetro, de 1 a 3 cm de diâmetro, acima de 3 cm de diâmetro e casca, respectivamente. O volume total médio de biomassa residual produzido foi de 16,167 m3/ha com um peso estimado de 8375 kg/ha. Os resultados obtidos para a quantidade de vapor obtida por quilograma de madeira queimada (fator f) e o peso total de vapor fornecido pela biomassa residual foi da ordem de 36.599 kg vapor/ ha. / Abstract: The present research aimed to determine the waste composition and the biomass volume available to energetic exploitation of Eucalyptus grandis in a hardboard industry located in Botucatu, São Paulo State. Field samples were collected in the waste of fifteen Eucalyptus grandis trees, in a area equivalent of one hectare. In each sample were evaluated the heat combustion , the humidity content, ash content, basic density and the total mean volume of waste biomass. It was also analyzed achieved steam per kilo of burned wood to a initial evaluation of the electrical energy to be produced by each ton of biomass (kW/tb), offering subsidies to future economic availability studies of an own electrical energy generation project. The obtained data showed that the heat combustion of the wood varied from 4021, 3907, 3845 and 3704 kcal/kg to samples (branchs) of one centimeter, from one to three centimeters and to more than three centimeters of diameter and bark, respectively. The total mean volume of the waste biomass produced was 16.167 m3/ha with an estimated weight of 8375 kg/ha. The results obtained to the steam quantity obtained per each kilo of burned wood (f) and the total steam weight given by the waste biomass were 36.599,49 kg steam/ha. / Mestre

Orientador: Nelson Ramos Stradiotto / Banca: Denis Ricardo Martins de Godoi / Banca: Marcelo Firmino de Oliveira / Resumo: A atual expansão do setor de aviação tem aumentado à dependência das companhias aéreas ao querosene de aviação e a outros derivados fósseis. A dependência desse setor para com esses combustíveis se reflete em grandes índices de poluição atmosférica devido à emissão do CO2 proveniente da queima dessas substâncias. Tendo em vista a necessidade de reduzir esse poluente, têm-se desenvolvido novas tecnologias para a produção de querosenes alternativos de aviação (bioquerosenes de aviação). Uma das formas de obtenção do bioquerosene de aviação é a partir da fermentação de açúcares. O biocombustível obtido através dessa rota tecnológica é composto basicamente pelo farnesano e possui como principal contaminante o hexahidrofarnesol. A preocupação com a presença do hexahidrofarnesol no bioquerosene de aviação se deve principalmente a sua solubilidade em água e a degradação dos componentes do sistema de combustível. Diante disso, se fazem necessárias metodologias analíticas simples, sensíveis, seletivas e de baixo custo para determinar esse contaminante no bioquerosene de aviação. Uma vez que essas características são encontradas nos sensores eletroquímicos, o objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de um sensor eletroquímico baseado em polímero molecularmente impresso para a determinação de hexahidrofarnesol em bioquerosene de aviação. O sensor proposto foi preparado pela eletropolimerização da o-fenilenodiamina sobre um eletrodo de carbono vítreo na presença da molécula de hexahidrofarnesol pela técnica de voltametria cíclica. O eletrodo modificado foi caracterizado por várias técnicas, tais como voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia RAMAN e microscopia de força atômica. Os parâmetros que influenciam o desempenho do sensor impresso, como a razão... / Abstract: Current expansion of the aviation sector has increased the dependence of airlines to aviation kerosene and other fossil derivatives. Dependence of this sector to such fuels is reflected in high rates of air pollution due to the emission of CO2 originated from burning of these substances. In view of the need for lower emissions these pollutants, new technologies have been developed for the production of alternative aviation kerosene (aviation biokerosene). One of the ways of get the aviation biokerosene is from the fermentation of sugars. The biofuel obtained through this technological route is basically composed of farnesane, and it has as main contaminant the hexahydrofarnesol. The concern with the presence of hexahydrofarnesol in aviation biokerosene is mainly due to its solubility in water and the degradation of fuel system components. Thus, the developments of simple, sensitive, selective and low cost analytical methodologies to determine such contaminant in the aviation biokerosene are necessary. Once these characteristics are found in the electrochemical sensors, the objective of this work consists in the development of an electrochemical sensor based on molecularly imprinted polymer for the determination of hexahydrofarnesol in aviation biokerosene. The proposed sensor was prepared by electropolymerization of the o-phenylenediamine on a glassy carbon electrode in the presence of the hexahydrofarnesol molecule by the cyclic voltammetry technique. The modified electrode was characterized by several techniques, such as cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, scanning electron microscopy, RAMAN spectroscopy, and atomic force microscopy. Parameters that influence the performance of the imprinted sensor, such as the molar ratio between the functional monomer and the template molecule, the number of cycles used in the electropolymerization, the pH of the solution used during the... / Mestre

Orientador: Eliana Gertrudes de Macedo Lemos / Coorientador: Luciano Takeshi Kish / Banca: Mariana Carina Frigieri Salaro / Banca: Daniel Guariz Pinheiro / Resumo: RESUMO- Os biocombustíveis são uma alternativa atraente para a substituição de combustíveis fósseis que impulsionaram o interesse global na conversão de biomassa lignocelulósica. Diversos trabalhos são realizados para otimização das etapas para produção de etanol de segunda geração em termos de custo global para o processo. A demanda pela busca de enzimas específicas utilizadas em processos industriais tem impulsionado a prospecção de novas enzimas microbianas com capacidade de desconstruir biomassa vegetal. Dentre elas, as enzimas do grupo das carboidrases são as principais atuantes envolvidas no processo de conversão de biomassa. Diante disso, foi realizada a caracterização de uma comunidade microbiana denominada CB10b, que tem potencialidade em degradar a biomassa. Os estudos foram realizados a partir do sequenciamento total do DNA obtido da comunidade e da prospecção de genes úteis nos processos de conversão de biomassa vegetal. Foram isoladas 6 bactérias pertencentes aos respectivos gêneros: Chitinophaga (que apresentou atividade enzimática em carboximetilcelulose), Pandoraea e Labrys, identificado pelas análises do gene 16S rRNA e da região espaçadora intergênica (ITS) entre os genes 16S-23S rRNA. Por meio das análises dos genes foi possível identificar 16.340 ORFs, sendo anotadas 624 ORFs associadas ao banco de dados do CAZy, distribuídas entre as classes glicosil hidrolases (GHs) com 37,98% (237 ORFs); glicosil transferases (GTs) com 21,63% (135 ORFs); polissacarídeo ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: ABSTRACT- Biofuels are an attractive alternative for replacing fossil fuels, bringing the world's attention to the conversion processes of lignocellulosic biomass. Multiple works are currently being done with to optimize the steps in second-generation ethanol production, seeking to reduce the global costs in this process. Demand for specific microbial enzymes is driving the prospection of novel ones able to degrade plant biomass. Among those, carbohydrases are the protagonists in these processes. In this context, we characterized a microbial community called CB10b and tested it's potential to degrade biomass. We performed studies on this community by total DNA sequencing followed by prospecting genes related to conversion of plant biomass. Six bacteria were isolated, belonging to the genera: Chitinophaga, who presented enzymatic activity on for carboxymethyl cellulose; Pandoraea and Labrys, identified through 16S rRNA and 16S-23S rRNA internal transcribed spacer (ITS) gene analysis. Some 16,340 ORFs were identified, of which 624 were associated with CAZy database, 37.98% (237 ORFs) classified as glycosyl hydrolases (GHs); 21.63% (135 ORFs) as glycosyltransferases (GTs); 17.00% (106 ORFs) were carbohydrate esterases (CEs); 15.38% (96 ORFs) as carbohydrate-binding modules; 4.81% (30 ORFs) as auxiliary activities (AAs) and 3.18% (20 ORFs) as polysaccharide lyase. In addition, it was possible to recover by metagenome analysis the partial genome of a bacterium of the genus Pandora... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre