Com a crescente busca por fontes energéticas renováveis alternativas aos combustíveis fósseis, o uso de biomassa lignocelulósica, como bagaço de cana-de-açúcar e serragem de eucalipto, surge como uma alternativa para a produção de etanol de segunda geração. Porém, são necessários pré-tratamentos para facilitar a ação das enzimas sobre a biomassa. Entre os métodos de pré-tratamentos, o biológico tem sido estudado, por não demandar o uso de químicos e altos custos energéticos, apresentar condições brandas de processo e não levar à formação de compostos inibidores às etapas posteriores. No presente trabalho, bagaço de cana-de-açúcar e serragem de eucalipto foram pré-tratados por diferentes espécies de basidiomicetos. As amostras pré-tratadas foram hidrolisadas com complexo enzimático de Peninillium echinulatum e posteriormente realizou-se a fermentação dos açúcares liberados. Com relação à produção de enzimas lignolíticas, as espécies que se destacaram em bagaço de cana-de-açúcar foram Marasmiellus palmivorus VE111, Pleurotus pulmonarius PS2001, Pleurotus albidus 88F-13, Pycnoporus sanguineus PR32 e Trametes villosa 82I6. Em serragem de eucalipto, os teores destas enzimas foram significativamente inferiores aos obtidos com as mesmas espécies em bagaço de cana-de-açúcar. Em análise de espectros de FTIR, T. villosa 82I6 e P. pulmonarius PS2001 apresentaram proporções favoráveis entre o consumo de celulose, hemicelulose e lignina em ambas as biomassas testadas. Em ensaios de hidrólise enzimática, pré-tratamento biológico por T. villosa 82I6 aumentou a digestibilidade da celulose presente na serragem de 3,7% para 42% e do bagaço de cana-de-açúcar de 12,9% para 22%. T. villosa 82I6 destacou-se, visto que, em ambas as biomassas, foi o basidiomiceto que promoveu o maior liberação de glicose na etapa de hidrólise em amostras pré-tratadas por menores tempos. Em fermentação alcoólica dos hidrolisados de ambas as biomassas pré-tratadas por T. villosa 82I6, o rendimento em etanol a partir de bagaço de cana-de-açúcar foi aumentado para 20,2±0,5 mg/g após 49 dias de tratamento, enquanto que o controle apresentava rendimento de 10,1±0,8 mg/g. O rendimento em etanol a partir de serragem de eucalipto foi aumentado para 25,5±0,7, 18,2±0,03 e 25,5±3,8 mg/g, após respectivamente 7, 28 e 42 dias de tratamento, enquanto que o controle apresentava rendimento de 6,5±0,2 mg/g. Foi demonstrado o potencial do T. villosa 82I6 como agente biológico em pré-tratamentos de biomassas lignocelulósicas e o impacto do pré-tratamento sobre as etapas subsequentes. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / With the growing demand for renewable energy sources as alternatives to fossil fuels, the use of lignocellulosic biomass, such as sugarcane bagasse and eucalyptus sawdust, is an alternative for the production of second generation ethanol. However, pretreatments are needed to facilitate the action of enzymes on biomass. Among the pretreatment methods, the biological has been studied, since it does not require the use of chemicals and high energy costs, to present soft conditions of process and not formation of inhibitory compounds to the later stages. In the present study, sugarcane bagasse and eucalyptus sawdust were pretreated by different basidiomycete species. The pretreated samples were hydrolyzed with enzymatic complex of Peninillium echinulatum and later the fermentation of the liberated sugars was carried out. In relation to the production of lignolytic enzymes, the species that stood out in sugarcane bagasse were Marasmiellus palmivorus VE111, Pleurotus pulmonarius PS2001, Pleurotus albidus 88F-13, Pycnoporus sanguineus PR32 and Trametes villosa 82I6. In eucalyptus sawdust, these enzymes were significantly lower than those obtained by the same species in sugarcane bagasse. In the analysis of FTIR spectra, T. villosa 82I6 and P. pulmonarius PS2001 presented favorable proportions between cellulose, hemicellulose and lignin consumption in both biomasses tested. In enzymatic hydrolysis assays, biological pretreatment with T. villosa 82I6 increased the digestibility of the pulp present in the sawdust to 42% and of the sugarcane bagasse to 22%. T. villosa 82I6 was highlighted, since in both biomass, it was the basidiomycete that promoted the highest glucose release in the hydrolysis step, in samples pretreated for shorter times. In alcoholic fermentation of the hydrolysates of both biomasses pretreated with T. villosa 82I6, ethanol yield from sugarcane bagasse was increased to 20.2±0.5 mg/g after 49 days of treatment, while the control presented yield of 10.1±0.8 mg/g. The ethanol yield from eucalyptus sawdust was increased to 25.5±0.7, 18.2±0.03 and 25.5±3.8 mg/g, respectively after 7, 28 and 42 days of treatment, while the control presented yield of 6.5±0.2 mg/g. The potential of T. villosa 82I6 as a biological agent in pretreatments of lignocellulosic biomass and the impact of pretreatment on subsequent steps has been demonstrated.

A biomassa lignocelulósica pode ser considerada como uma fonte inesgotável de matériaprima de baixo custo para a produção de biocombustíveis, que são alternativos aos combustíveis fósseis. Entretanto, a disponibilidade de enzimas eficientes e econômicas é um dos gargalos para se chegar a xaropes de glicose, etapa anterior à fermentação no desenvolvimento da tecnologia do etanol celulósico. O nabo forrageiro (Raphanus sativus L.) é uma planta com grande potencial para a produção de biodiesel, pois apresenta elevado teor de óleo em suas sementes, comparativamente a outras oleaginosas. A obtenção de óleo do nabo forrageiro gera uma torta, considerada como resíduo (RNF), com elevada concentração de proteínas (em torno de 40%). Neste trabalho, avaliou-se a conveniência do emprego de RNF para a formulação de meios para a produção microbiana de celulases, visando à substituição total ou parcial de componentes, como o farelo de trigo e o farelo de soja. Como microrganismo para secreção das enzimas, utilizou-se o mutante S1M29 de Penicillium echinulatum, considerado um bom produtor de celulases. A produção de celulases e xilanases foi estudada tanto em cultivo em estado sólido (CES) como em cultivo submerso (CS). Foi constatado o crescimento do fungo tanto em CES como em CS, contendo apenas RNF como principal fonte de carbono e nitrogênio ou nos meios com variações nas concentrações de RNF, em substituição aos farelos de trigo e de soja. Quando os meios foram constituídos somente com RNF, as atividades enzimáticas não foram satisfatórias, provavelmente devido às baixas concentrações de substratos indutores (celulose e xilose), à elevada concentração de proteínas ou ao óleo residual. No cultivo em estado sólido, verificou-se que é possível substituir parcialmente o farelo de trigo (FT) por RNF, permitindo a produção de - glicosidases com títulos enzimáticos de 22,62 UI/g, endoglicanases com 210,5 UI/g e xilanases com 1.137,59 UI/g. Em cultivo submerso, a substituição parcial ou total de farelos de trigo e de soja por RNF ermitiu títulos enzimáticos de -glicosidases de 0,18 UI/ mL, endoglicanases de 8,3 UI/mL e xilanases de 14,3 UI/mL, que foram semelhantes ao meio controle que utiliza suplementação de farelo de trigo e farelo de soja. Os complexos enzimáticos produzidos nas duas condições, CES e CS, mostraram-se mais eficientes do que o complexo enzimático utilizado como controle quanto à capacidade de hidrólise em celulose, Avicel ®, bagaço de cana-de-açúcar e capim elefante in natura e pré-tratados. / The lignocellulosic biomass can be considered as an inexhaustible source of raw material of low cost for the production of biofuels, which are alternatives to fossil fuels. However, the availability of efficient and low cost enzymes is one of the bottlenecks to obtain glucose syrups step prior to fermentation in the development of the technology for cellulosic ethanol. The fodder radish (Raphanus sativus L.) is a plant with great potential for the production of biodiesel, because it presents, high oil content in their seed, compared toother crops. The obtaining of oil of fodder radish seed generates a cake, considered as residue (FRC), with a high concentration of protein (around 40 %). In this study, was evaluated the convenience of use of FRC for the formulation of cellulases production medium, or even the total or partial replacement of components, such as the wheat bran and soybean meal. As microorganism for secretion of enzymes it was used the mutant S1M29 of Penicillium echinulatum, considered a good producer of cellulases. The production of cellulases and xylanases was studied both in solid-state cultivation (SSC) and submerged cultivation (SC). It was noted the growth of the fungus in both SSC as in SC, containing only FRC as the main source of carbon and nitrogen, or in the medium with different concentrations of FRC, in replacement of the wheat bran and soybean meal. When the medium were formed only with FRC, enzyme activities were not satisfactory, probably due to the low concentrations of substrates inductors (cellulose and xylose), the high concentration of proteins or of residual oil. In SSC, it was found that it is possible to replace partially the wheat bran by FRC, enabling the production of β-glucosidases with titles enzymatic of 22.62 IU/g, endoglucanases with 210.5 IU/g and xylanases with 1,137.59 IU/g. In SC, total or partial replacement of soybean meal and wheat bran by FRC allowed -glucosidases titles of 0.18 IU/mL, endoglucanases of 8.3 IU/mL and xylanases of 14.3 IU/mL, which were simila to control, which uses supplementation of wheat bran and soybean meal. The enzymatic complexes produced in two conditions, SSC and SC, shown to be more efficient than the enzymatic complex used as a control for the ability of hydrolysis of cellulose, Avicel ®, sugar cane bagasse and elephant grass in natura or pre-treated.

Orientador: Arnaldo Cesar da Silva Walter / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T06:44:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leme_RodrigoMarcelo_M.pdf: 1179481 bytes, checksum: b6dc083cfa1e222bee869529a432cd3c (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O objetivo desta dissertação é avaliar a emissão de gases de efeito estufa, óxidos de nitrogênio e material particulado, o uso e consumo de água e a geração de cinzas, decorrentes do aproveitamento da biomassa residual de cana-de-açúcar - bagaço e palha - como combustível, em especial para produção de eletricidade excedente. Os principais resultados obtidos demonstram que há boas oportunidades de promover a redução das emissões de gases de efeito estufa pelo uso da biomassa como combustível, em especial pela substituição de óleo combustível, em outras atividades econômicas, e também pela geração de eletricidade excedente, para ser exportada para a rede elétrica. O estudo mostra também que o setor é intensivo nas emissões de óxidos de nitrogênio e material particulado, quando se considera emissões não controladas desses poluentes. Isso faz despertar a atenção quanto à necessidade de monitoramento e controle dessas emissões. Finalmente, o estudo conclui que uso e consumo de água, já bastante intensos na atividade sucroalcooleira, deverão aumentar, caso se concretize a expansão da produção de excedentes através de turbinas de condensação / Abstract: The objective of this dissertation is to assess atmospheric emissions of greenhouse gases, nitrogen oxides and particulate matter, water use and consumption and ash generation, due to the use of sugarcane biomass residues - bagasse and trash - as fuel, specially for the production of surplus electricity, in Brazil. The main results obtained show that there are good opportunities of reducing greenhouse gases emissions by using sugarcane residues as fuel, specially in the substitution of fuel oil, in other economic activities, but also in the production of surplus electricity, to be exported to the electricity grid. The study also shows that the sugarcane sector is intensive with regard to atmospheric emissions of nitrogen oxides and particulate matter, when considering non-controlled emissions. It renders monitoring and controlling a very important issue. Finally, the study concludes that water use and consumption, already very important in the sugarcane sector, must increase if the expansion of surplus electricity production takes place by means of condensing turbines / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Carlos Alberto Luengo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T16:04:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bezzon_Guilherme_D.pdf: 9612903 bytes, checksum: 5290e4244ec81545fd94aac72b915276 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Em um contexto de discussões de problemas ambientais gerados pela utilização em larga escala de combustíveis fósseis, a biomassa aparece como um atrativo recurso energético que, através de um uso racional e sustentável, pode contribuir significativamente para o controle das condições ambientais a nível global e localizado. Um dos principais combustíveis derivados de biomassa, o carvão vegetal, é produzido atualmente por tecnologias de baixa eficiência, que resultam em uma exploração indiscriminada de florestas nativas. O reflorestamento e o uso de tecnologias mais eficientes na produção do carvão vegetal são alternativas que proporcionam um melhor aproveitamento do potencial energético disponível na biomassa. Um aumento do valor agregado do carvão vegetal pode ser obtido através da modificação de sua estrutura por meio de uma oxidação controlada, dando origem ao carvão ativado, um material com propriedades adsortivas, que são aplicadas para a separação de compostos indesejáveis, purificação e remoção de poluentes em líquidos e gases. O aumento do rendimento de produção de carvão vegetal e carvão ativado, a partir de biomassa, foi obtido através do desenvolvimento de uma tecnologia, baseada na pirólise controlada a pressões superiores à atmosférica e posterior ativação do carvão vegetal resultante, utilizando oxigênio como agente ativante. Essa tecnologia foi avaliada através de ensaios experimentais e do desenvolvimento de um modelo matemático do processo de ativação. Esses ensaios foram realizados utilizando equipamentos e a estruturado Grupo CombustíveisAlternativos- UNICAMP e do "Hawaii Natural Energy Institute- University of Hawaii". A pirólise de biomassa a pressões superiores à atmosférica proporcionou altos rendimentos de carvão vegetal, com propriedades semelhantes aos carvões comerciais, enquanto que o processo de ativação resultou em altos rendimentos de carvões ativados, com médias propriedades adsortivas. A aplicação dessas tecnologias abre caminho para novos mercados e a possibilidade de um uso racional dos recursos de biomassa, criando-se, dessa forma, uma competitividade frente aos derivados de origem fóssil / Abstract: An alternative way for reducing environmental problems generated by the largescale use of fossil fuels is the rational and sustainable use of biomass, a renewable energy source, which can contribute for controlling regional and global environment conditions. Charcoal is an important solid fuel derived from biomass, which is usually produced by low efficiency technologies, resulting in native forestry exploitation. The reforestation and the use of more efficient technologies for charcoal making, are alternatives for a better use of the available energy potential in biomass. A gain in charcoal commercial value can be achieved by the modification of its internal structure through a controlled oxidation, which originates activated carbon, a material with special adsorptive properties, used for separation, purification, and pollutants remotion, in liquid and gas phases. Higher yields in the production of charcoal and activated carbon from biomass were achieved, through the development of a new technology based on the controlled pyrolysis at elevated pressures and further activation of the remaining charcoal, using oxygen as activating agent. This technology was evaluated by an experimental analysis and a numerical model of the activation process. Experimental tests were conducted, using the structure and equipments of the "Grupo Combustíveis Alternativos- UNICAMP" and the Hawaii Natural Energy Institute - University of Hawaii. The biomass pyrolysis at elevated pressures resulted in high yields of charcoal with good commercial properties, while the activation process resulted in high yietds of activated carbon with medium adsorptive characteristics. These technologies can open the possibility of new markets, with a rational use of the biomass resources, and fmally, introduce a feasible alternative for fossil fuels, reducing environmental problems / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Planejamento de Sistemas Energeticos

Orientadores: Aline Carvalho da Costa, Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T22:57:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GarzonFuentes_LauraLiliana_M.pdf: 4423323 bytes, checksum: 42d541d6848e724e0011a112a669de73 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi a otimização do pré-tratamento de bagaço de cana com hidróxido de cálcio para facilitar a hidrólise enzimática posterior visando a produção de etanol de segunda geração, além da obtenção de dados cinéticos experimentais na etapa do pré-tratamento e de hidrólise enzimática para posteriores estudos de modelagem. O pré-tratamento foi realizado de acordo com um planejamento composto central 23,com o objetivo de avaliar a influência do tempo de pré-tratamento (h), temperatura (°C) e concentração de hidróxido de cálcio (p/p) na liberação de açúcares após hidrólise. A máxima produção de glicose foi de 228,45 mg/g biomassa seca, correspondentes a 409,9 mg/g de biomassa seca de açúcares redutores totais (ART), com o pré-tratamento realizado a 90 °C, durante 90 h e com uma carga de cal de 0,4 g/g biomassa seca. A cinética do pré-tratamento foi obtida para diferentes temperaturas (60, 70, 80 e 90°C) e um modelo cinético foi determinado para a deslignificação do bagaço com cal como uma função da temperatura. A energia de ativação da reação de deslignificação foi estimada como 31,47 kJ/mol. A determinação dos dados cinéticos durante a hidrólise enzimática foi realizada com bagaço pré-tratado nas condições ótimas, variando a carga de sólidos de 1 a 5% (p/v), com uma concentração fixa de enzima de 500 FPU/L de celulase e 500 CBU/L de ß-glicosidase. Os resultados mostraram rendimentos glicosídicos próximos aos estequiométricos para a carga de sólidos de 1%. Experimentos adicionais foram realizados fixando a concentração de bagaço em 3% e variando as concentrações de celulase e ß-glicosidase de acordo com um planejamento 22 + configuração composto central. Esta análise mostrou que o aumento das concentrações de celulase e ß-glicosidase tiveram efeito positivo até 475 FPU/L e 750 CBU/L, respectivamente, e a partir deste ponto um aumento das concentrações resultou em uma diminuição de rendimento / Abstract: The objective of this work was the optimization of the pretreatment of sugarcane bagasse with calcium hydroxide to enhance the subsequent enzymatic hydrolysis aiming at the production of second generation ethanol, as well as the determination of experimental kinetic data of the pretreatment stage and of the enzymatic hydrolysis for posterior modeling studies. The pretreatment was performed, according to a 23 central composite design, in order to evaluate the influence of pretreatment time (h), temperature (°C) and calcium hydroxide concentration (Ca(OH)2).The maximum glucose yield was 228.45mg/g raw biomass, corresponding to 409.9 mg/g raw biomass of total reducing sugars (TRS), with the pretreatment performed at 90 °C, for 90 h and with a lime loading of 0.4g/g dry biomass. Kinetic data of the pretreatment were obtained for different temperatures (60, 70, 80 and 90 °C) and a kinetic model for bagasse delignification with lime as a function of temperature was determined. The kinetic model was empirically established as a first-order reaction corresponding to the bulk phase for pretreatment time up to 108 h. The activation energy for the delignification reaction was estimated at 31.47 kJ/mol. The kinetic data of the enzymatic hydrolysis were obtained with bagasse pretreated in the optimal conditions, varying solids loading from 1 to 5% (m/v) with 500 FPU/L of cellulase and 500 CBU/L of ß-glucosidase. The results show that glycosidic yields next to the stoichiometric are attained for solids loading of 1%. Additional experiments were performed fixing the bagasse concentration at 3% and varying celulase and ß-glucosidase concentrations according to a 22 + star configuration factorial design. This analysis shows that an increase in the concentrations of cellulase and ß-glucosidase have a positive effect until up to a point and from this point up (475 FPU/L and 750 CBU/L, respectively), increasing concentrations resulted in a decrease in the yield / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-09-18T14:34:55Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Maiara Aparecida Alves - 2017.pdf: 1581466 bytes, checksum: 8cc16e9a04966caa99c7405b18f97516 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-09-18T14:35:37Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Maiara Aparecida Alves - 2017.pdf: 1581466 bytes, checksum: 8cc16e9a04966caa99c7405b18f97516 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-18T14:35:37Z (GMT). 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The experiment was installed in a completely randomized design (DIC), in a 3 x 2 factorial arrangement, three clones (AEC1528, I144 and GG100) and two planting spacings (3,0 m x 0,5 m and 3,0 m x 1,0 m), with three replications. Five trees were sampled from each parcel, after, trees were felled and sectioned. In the field, samples were taken from the tree top (leaves, green and dry branches) and discs with bark. These samples were dried in an electric drying oven with circulation and forced air renewal and grounded. A composite sample of the aerial biomass of the tree was used to analyze the nutritional contents of N, P, K, Ca, Mg and S. In addition, the contents of nutrients and nutrient utilization efficiency. Was calculated Subsequently, the analysis of variance was performed, followed by the Tukey test at 5% probability of error. For the aerial biomass of the tree, the highest P content was found for clones AEC1528 and I144, the highest content and export of macronutrients were obtained for clones I144 and GG100. The smaller spacing led to greater amounts of removal of the nutrients from the site. The higher efficiency of P use occurred for clones I144 and GG100. ABSTRACT 2: Forest biomass has a great potential for use in energy generation and reduction of the use of fossil fuels, and studies are needed to demonstrate the productivity of different species/clones for energy purposes. The objective of this study was to evaluate the aerial biomass quality of eucalyptus clones subjected to two densified planted spacing for energy purposes.The experiment was installed in a completely randomized design (DIC), in a 3 x 2 factorial arrangement, three clones (AEC1528, I144 and GG100), and two planting spacings (3,0 m x 0,5 m and 3,0 m x 1,0 m), with three replications. Five trees were sampled from each parcel, later trees were felled and sectioned. In the field, samples were taken from the tree top (leaves, green and dry branches) and (trunk discs with bark). These samples were dried in an electric drying oven with circulation and forced air renewal and grounded. The composite samples of the trunk and tree top were used for the energy analyzes of the aerial biomass of the tree. In the aerial biomass, the upper and power calorific value and the elemental chemical analysis were quantified. The values of C, H, N, O and S, ash content, and energy potential of aerial biomass were estimated. In addition, the basic wood density analysis was performed. Subsequently, the analysis of variance was performed using the Tukey test at 5% significance level. The similar performances between the clones and the spacings for the energy characteristics of the aerial biomass for upper and power calorific value and for the elemental chemical analysis, with upper and lower calorific value of 4700 Kcal kg -1 and 4352 Kcal kg -1 were observed. The most productive clones I144 and GG100 showed the lowest ash content and the highest wood density. ABSTRACT 3: The management of forest stands can be accomplished by the management of the sprouts by the simple coppice method. The understanding of the growth and production of this management regime is important for the maintenance of the forest productivity and for the evaluation of the possibility of using the simple coppice system instead of the reforestation. The objective of this study was to evaluate growth and survival, as well as to adjust and select suitable hypsometric models to estimate the total height variable in stands of eucalypt clones submitted to the simple coppice regime. A completely randomized design experiment (DIC) in a 3 x 2 factorial arrangement was installed, with three clones (AEC1528, I144 and GG100) and two planting spacings (3,0 m x 0,5 m and 3,0 m x 1,0 m). At 33 months of age, the cut was done in the area, and when the sproutings were about 1,0 m high, the strains were cleared. At 12 months of age the census was carried out in the area and the diameter was measured at 1.30 m in relation to the soil level and total height (HT). The data obtained were used to fit hypsometric models. The height,diameter and survival of the clones in the two planting spacings were also evaluated. The best model adjusted according to the statistical parameters used (adjusted R2, standard error of estimate, F value, coefficient of variation and dispersion of residues) was log (h = 1.30) = β0 + β1 * log [d / 1 / d)] + Ɛ for clones, spacings, treatments and all data analyzed together. Growth in height and diameter was not influenced by clones and planting spacings at 12 months of age, as well as survival. / A baixa fertilidade dos solos brasileiros, aliado ao uso da biomassa para fins energéticos em plantios de curta rotação, podem levar à maior remoção de nutrientes do solo. Assim, o conhecimento da dinâmica nutricional destes povoamentos pode permitir o manejo nutricional adequado e a manutenção da produção florestal sustentada nesses sítios. O objetivo deste estudo foi avaliar a exportação de nutrientes da biomassa aérea de clones de eucalipto aos 33 meses de idade submetidos a dois espaçamentos adensados de plantio. O experimento foi instalado em delineamento inteiramente casualizado (DIC), em arranjo fatorial 3 x 2, sendo três clones(AEC1528, I144 e GG100) e dois espaçamentos de plantio (3,0 m x 0,5 m e 3,0 m x 1,0 m), com três repetições. Foram amostradas cinco árvores de cada parcela, posteriormente as árvores foram derrubadas e seccionadas. Em campo, foram retiradas amostras da copa (folhas, galhos verdes e secos) e discos com casca. Estas amostras foram secas em estufa elétrica com circulação e renovação forçada de ar e moídas. Com as amostras moídas do tronco e da copa foi realizada uma amostra composta da biomassa aérea da árvore, a qual foi utilizada para as análises dos teores nutricionais de N, P, K, Ca, Mg e S. Adicionalmente, foi calculado o conteúdo de nutrientes e a eficiência de utilização de nutrientes. Posteriormente, foi realizada a análise de variância, seguida do teste de Tukey a 5% de probabilidade de erro. Para a biomassa aérea da árvore, o maior teor de P foi encontrado para os clones AEC1528 e I144, o maior conteúdo e exportação de macronutrientes foram obtidos para os clones I144 e GG100. O espaçamento mais reduzido levou a maiores quantidades de remoção dos nutrientes do sítio. A maior eficiência de utilização de P ocorreu para os clones I144 e GG100. RESUMO 2: A biomassa florestal apresenta um grande potencial de uso para geração de energia e diminuição do uso dos combustíveis fósseis, sendo necessários estudos que demonstrem a produtividade das diferentes espécies/clones para fins energéticos. O objetivo deste estudo foi avaliar a qualidade da biomassa aérea de clones de eucalipto submetidos a dois espaçamentos adensados de plantio para fins energéticos. O experimento foi instalado em delineamento inteiramente casualizado (DIC), em arranjo fatorial 3 x 2, sendo três clones (AEC1528, I144 e GG100), e dois espaçamentos de plantio (3,0 m x 0,5 m e 3,0 m x 1,0 m), com três repetições. Foram amostradas cinco árvores de cada parcela. Em campo, foram retiradas amostras da copa (folhas, galhos verdes e secos) e discos com casca. Estas amostras foram secas em estufa elétrica com circulação e renovação forçada de ar e moídas. As amostras compostas do tronco e da copa foram utilizadas para as análises energéticas da biomassa aérea da árvore. Na biomassa aérea, foi quantificado o poder calorífico superior e inferior, a análise química elementar, sendo estimados os teores de C, H, N, O e S, o teor de cinzas e o potencial energético da biomassa aérea. Adicionalmente, foi realizada a análise da densidade básica da madeira. Posteriormente foi realizado à análise de variância com o uso do teste de Tukey a 5% de significância. Foram observados desempenhos semelhantes entre os clones e os espaçamentos para as características energéticas da biomassa aérea para poder calorífico superior e inferior e para a análise química elementar, com poder calorífico superior e inferior de 4700 Kcal kg -1 e 4352 Kcal kg -1 . Os clones mais produtivos, I144 e GG100, apresentaram os menores teores de cinzas e maior densidade básica da madeira. RESUMO 3: O manejo de povoamentos florestais pode ser realizado pela condução das brotações pelo método de talhadia simples. O entendimento do crescimento e da produção deste regime de manejo é importante para a manutenção da produtividade florestal e para a avaliação da possibilidade de uso do sistema de talhadia simples ao invés da reforma do povoamento. Objetivou-se com esse estudo avaliar o crescimento e a sobrevivência, além de ajustar e selecionar modelos hipsométricos adequados para estimar a variável altura total em povoamentos de clones de eucalipto submetidos ao regime de talhadia simples. Foi instalado um experimento em delineamento inteiramente casualizado (DIC), em arranjo fatorial 3 x 2, sendo três clones (AEC1528, I144 e GG100) e dois espaçamentos de plantio (3,0 m x 0,5 m e 3,0 m x 1,0 m). Aos 33 meses de idade, foi realizado o corte raso na área e quando as brotações estavam com cerca de 1,0 m de altura as cepas foram desbrotadas. Aos 12 meses de idade foi realizado o censo na área e mensurou-se o diâmetro a 1,30 m em relação ao nível do solo e a altura total (HT). Os dados obtidos foram utilizados para ajustar modelos hipsométricos. Também foi avaliada a altura, o diâmetro e a sobrevivência dos clones nos dois espaçamentos de plantio. O melhor modelo ajustado segundo os parâmetros estatísticos utilizados (R2 ajustado, erro padrão da estimativa, valor de F, coeficiente de variação e dispersão dos resíduos), foi log (h – 1,30) = β 0 + β 1 * log [ d / (1/d) ] + e para clones, espaçamentos, tratamentos e todos os dados analisados conjuntamente. O crescimento em altura e diâmetro não foi influenciado pelos clones e nem pelos espaçamentos de plantio aos 12 meses de idade, assim como a sobrevivência.

Using crops for fuel generates concerns over competition with food uses. As Rajagopal et al (2009) asserts, “In 2008 the world entered a food crisis amid record-high commodity and energy prices that induced hunger and political unrest in developing countries, by export restrictions in top grain-producing countries”. This took place at the same time when biofuel production, reached its pinnacle in developed countries. This paper examines the effect that biofuel prices and or production has had on food prices in Brazil and U.S. by employing the panel cointegration and Dynamic Ordinary Least Squares (DOLS) method of analysis. In regressing food prices as a function of demand and supply factors, such as oil prices, biofuel prices, interest rates and biofuel production, the study found that the increase in biofuels production over the past eighteen years has had a significant impact on food prices. Over the period January 1995- December 2013, the study estimates that a one hundred percent increase in biofuels production across time and between countries results in the increase of food prices by 21,9%. The study therefore rejects the null hypothesis that states, biofuel production does not have a statistically significant negative impact on food prices in U.S. and Brazil. , and accepts the alternative that biofuel production does have a statistically significant negative impact on food prices in U.S. and Brazil. Other predictors of food prices that the study revealed as significant were oil and interest rates. Policy recommendations for other countries like South Africa are therefore, made based on the results obtained.

M.Tech. (Chemical Engineering) / The design process was carried out in two stages: feedstock analysis and system design. Under feedstock analysis, the study investigated the amount of the organic fraction of municipal solid waste (OFMSW) generated at the study area which was situated at the University of Johannesburg’s Doornfontein Campus (UJ DFC) in downtown Johannesburg South Africa. Furthermore, the feedstock analyses involved characterisation studies on the target waste under which several laboratory tests were undertaken. The system design involved sizing of the suitable biogas digester to be used in the system applying mathematical models and feedstock parameters obtained from the feedstock analyses. Via the application of the Simple Multi-Attribute Rating (SMART) technique of multiple-criteria decision analysis (MCDA) as a decision support tool, the most preferred option of biogas plant model was selected from a list of potential alternatives available on the market. And, in addition, a suitable site around the study area was selected by applying the analytical hierarchy process (AHP) technique of MCDA. Other system components and accessories such as the piping, scrubbers and valves were sized, selected, integrated into the system and finally layout drawings were produced using Inventor computer aided drafting (CAD) Software. Furthermore, feasibility assessments were conducted on the proposed system such as energy usage assessments and economic analyses using the net present value (NPV), internal rate of return (IRR) and benefit-cost ratio (BCR) techniques...

M.Sc. / Biofuels have the potential to reduce a country’s dependence on imported oil, to ensure diversity of energy sources, to increase the availability of renewable energy sources and to address global environmental issues. In recognition of the potential benefits of the production and use of biofuels, the Department of Minerals and Energy released the Draft Biofuels Industrial Strategy in December 2006 with the aim to increase the use of biofuels in South Africa to replace 4.5% of conventional transport fuels by 2013. However, there are several barriers that need to be overcome before South Africa can establish a large-scale biofuel industry to achieve the DME’s biofuel target. This includes environmental barriers, such as the availability of land for the cultivation of biofuel feedstocks and potential threats to food security. This study focuses on these environmental barriers and aims to determine the potential for bioethanol production from maize in South Africa to 2013. To this purpose, a bioethanol potential model is developed to simulate the potential for bioethanol production from maize in South Africa between 2008 and 2013. The model incorporates four key elements that all impact on the availability of maize for bioethanol production, namely: maize demand; maize supply; the demand for maize as biomaterial; and the available land area for the cultivation of maize. The study makes further use of the scenario planning method to determine the potential for bioethanol production from maize in South Africa. Four unique bioethanol potential scenarios are designed and simulated within the bioethanol potential model developed for this purpose. Each scenario plays out a differentstoryline for the future social, economic and natural environment that will impact on the availability of maize for bioethanol production. The results of the bioethanol potential scenario simulations show that South Africa will be able to produce enough maize to meet the DME’s biofuel target of 1.2 billion liters of bioethanol for all scenarios between 2009 and 2010. From 2011 onwards, the bioethanol potential decreases below the DME’s target value in both the worst case and rapid change scenarios. The study concludes that the production of bioethanol from maize in South Africa will have various social, economic and environmental consequences for the country’s agricultural sector. The depletion of domestic maize supplies will seriously threaten food security and consequently, increase the country’s dependence on maize imports. This will not only affect the country’s maize producing regions, but spread throughout South Africa as the demand for agriculturally productive land for maize production increases. Domestic food security is therefore at risk and South Africa will have to resort to other energy technologies to achieve a sustainable and renewable energy future for road transport.

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