Submitted by Gizele Lima (gizele.lima@inpa.gov.br) on 2016-08-17T19:36:12Z No. of bitstreams: 2 Dissertação _Lucélia.pdf: 994815 bytes, checksum: 2c22f1d20a9c82a97ddd900bb2211cd9 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-17T19:36:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação _Lucélia.pdf: 994815 bytes, checksum: 2c22f1d20a9c82a97ddd900bb2211cd9 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-28 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Amazon floodplains represent 16% of all the 5.000.000 km² of the Brazilian Amazon, where the major floodable areas are várzeas and flooded forests (igapós). These two ecosystems feature very different characteristics in terms of physical-chemical water and soil: the várzea is flooded by nutrient-rich white waters, while the igapó is flooded by black waters with fewer nutrients dissolved. This difference is reflected in the soil of these areas, and in order to tolerate the stress caused by the decrease of oxygen during flooding times, plant species in floodplains developed specific physiological mechanisms. However, there are also limitations imposed by the physical and chemical of these two ecosystems, so that few species can be found in várzea and flooded forests, such as Macrolobium acaciifolium (Benth.) Benth., the specie by which we investigated the influence of várzea soil and igapó germination, growth and development of seedlings in greenhouse. It was analyzed the biometric characteristics of the seeds, the evolution of germination over time, the specific leaf area, the amount of nutrients in leaves and the amount of biomass in seedlings and individuals of várzea and igapó populations on its soil of origin and on vermiculite. In what concerns the origin of the seed, there was a difference only in thickness since the igapó seeds presented higher averages, while lowland seeds presented higher averages in weight, but there was no significant difference in the percentage of germination. The average length and weight of the aerial part and in the length of the root were higher in seedlings in the igapó than in várzea. No significant difference in the averages of root weight, growth and biomass was registered, nor in external morphology and survival rate with respect to flooding. There was no significant difference regarding the length and weight of the aerial part. The lowest average diameter was observed in floodplain individuals developed in igapó soil, and the average of the specific leaf area was not statistically different from each other. The amount of macro and micro-nutrients in the leaves of M. acaciifolium in a floodplain or igapó varied in both soil types and with respect to the origin, since the igapó individuals in an igapó soil, in general, presented more nutrients in the leaves compared to floodplain individuals. The results suggest that M. acaciifolium of igapó individuals are more plastic-prone to adapt to environmental conditions than individuals of M. acaciifolium in várzea. / As áreas alagáveis amazônicas representam 16% dos 5.000.000 km² da Amazônia Brasileira. Os principais tipos de áreas inundáveis são as várzeas e os igapós. Ecossistemas estes com características bem distintas quanto à físico-química da água e do solo; enquanto a várzea é inundada por águas brancas ricas em nutrientes, o igapó sofre inundação de águas pretas com uma menor quantidade nutrientes dissolvidos, diferença esta que se reflete no solo dessas áreas. As espécies vegetais que habitam áreas alagáveis lançam mão mecanismos fisiológicos específicos para tolerar o estresse da redução de oxigênio durante a inundação. Entretanto, existem limitações impostas também pela físico-química desses dois ambientes de forma que poucas espécies podem ser encontradas na várzea e no igapó, como é o caso do Macrolobium acaciifolium (Benth.) Benth., espécie escolhida para investigar a influência do solo de várzea e igapó na germinação, crescimento e desenvolvimento de plântulas em casa de vegetação. Foram analisadas as características biométricas das sementes, a evolução da germinação em relação ao tempo, a área foliar específica, a quantidade de nutrientes encontrados nas folhas e a quantidade de biomassa nas plântulas e indivíduos das populações de várzea e igapó em seu solo de origem e em vermiculita. Considerando a origem, as sementes variam apenas no peso e na espessura, tendo as sementes de várzea apresentado maiores médias de peso e as de igapó as maiores médias de espessura. Não houve diferença significativa na porcentagem de germinação, as médias de comprimento e peso da parte aérea foram maiores nas plântulas de igapó do que nas de várzea. Não houve diferença nas médias de peso da raiz, no crescimento e na biomassa. Não houve diferença nas alterações morfológicas externas e nas taxas de sobrevivência com relação ao alagamento. Não houve diferença significativa com relação ao comprimento e peso da parte aérea. A menor média de diâmetro foi observada nos indivíduos de várzea que cresceram em solo de igapó, as médias de área foliar específica não diferiram estatisticamente entre si. A quantidade de macro e micronutrientes nas folhas de M. acaciifolium de várzea e igapó variou nos dois tipos de solo e com relação à procedência, sendo que os indivíduos de igapó em solo de igapó de modo geral exibiram mais nutrientes nas folhas comparados aos indivíduos de várzea. Os resultados sugerem que os indivíduos de M. acaciifolium de igapó apresentam uma maior plasticidade adaptativa às condições do meio do que os indivíduos de M. acaciifolium de várzea.

Submitted by Gizele Lima (gizele.lima@inpa.gov.br) on 2016-09-01T14:03:29Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_YARA_SANTOS-Versao_final.pdf: 2372388 bytes, checksum: f9d568d8d755588b7e2286d1d379de8d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-01T14:03:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_YARA_SANTOS-Versao_final.pdf: 2372388 bytes, checksum: f9d568d8d755588b7e2286d1d379de8d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2014-07-30 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / This study investigates the behavior of tropospheric carbon monoxide (CO) over South America, analyzing their spatial and temporal variability and relating with important interannual events to the region such as El Niño and La Niña, from infor-mation the AQUA souding system, between the years 2003-2012. Moreover, it is an assessment of the quality of the estimates of CO by the AQUA sounding system based on measurements taken over a field experiment with the Bandeirante aircraft from INPE during the month of October 2007, in the town of Alta Floresta (MT), the Midwest region of Brazil. The results of the temporal analysis of CO show a well de-fined seasonal behavior, with reduced concentrations in the rainy season and an in-creased concentration in the dry season, with peaks in September, due to increased biomass burning during this period. As biomass burning in the interannual scale is directly associated with climate variability and the decrease/increase of rain in the central and eastern part of South America, during certain years the high (low) con-centrations of CO are associated with the events of El Niño (La Niña). In terms of spatial variability greater variability of CO on the central region of Brazil, a region with the largest number of outbreaks of burning is observed. Regarding comparisons be-tween the estimates of the AQUA sounding system and the measures using the air-craft it is possible to observe the difficulty of retrieve the concentration of CO in the lower troposphere using remote sensing data, particularly in periods with a large number of fires in the region, as well as seen in 2007, the year with the largest num-ber of fires in the region during the decade, when the sounding system was unable to detect the plumes of smoke. / Este estudo investiga o comportamento do monóxido de carbono (CO) tropos-férico sobre a América do Sul, analisando a sua variabilidade espaço-temporal e re-lacionando-a com eventos interanuais importantes para a região, como El Niño e La Niña, a partir de informações do sistema de sondagem AQUA, entre os anos de 2003 a 2012. Além disso, faz-se uma avaliação da qualidade das estimativas de CO pelo sistema de sondagem AQUA com base em medidas realizadas durante um ex-perimento de campo com o avião Bandeirante do INPE durante o mês de outubro de 2007, na cidade de Alta Floresta (MT), região Centro-Oeste do Brasil. Os resultados da análise temporal de CO mostram um comportamento sazonal bem definido, com redução da concentração na estação chuvosa e com um aumento da concentração na estação seca, tendo picos no mês de setembro, devido ao aumento da queima de biomassa nesse período. Como a queima de biomassa na escala interanual está diretamente associada com variabilidade climática e a diminuição/aumento de chu-vas na parte central e leste da América do Sul, durante certos anos as altas (baixas) concentrações de CO estão associadas aos eventos de El Niño (La Niña). Em ter-mos de variabilidade espacial é observada uma maior variabilidade de CO sobre a região central do Brasil, região com maior número de focos de queima. Em relação às comparações entre as estimativas do sistema AQUA e as medidas de avião ob-servou-se uma dificuldade do sistema de sondagem em estimar a concentração de CO na baixa troposfera, particularmente, em períodos com um grande número de queimadas na região, assim como verificado no ano de 2007, ano com o maior nú-mero de queimadas da década na região, quando o sistema de sondagem não foi capaz de detectar as plumas de fumaça.

A microalga marinha Dunaliella tertiolecta é um microrganismo unicelular fotossintético capaz de fixar dióxido de carbono da atmosfera e proveniente de gases de exaustão industrial e utilizá-lo como única fonte de carbono para o aumento da biomassa. Enquanto isso, além de biomassa, também é capaz de produzir quantidades consideráveis de carotenoides e lipídios, entre outras substâncias de grande interesse para indústrias alimentícias e farmacêuticas que buscam a utilização cada vez maior de compostos de fontes naturais em suas formulações. Neste trabalho foram estudados os efeitos da salinidade do meio (em concentração molar de NaCl), da temperatura, da intensidade de luz, da fonte e concentração de nitrogênio no cultivo da D. tertiolecta em fotobiorreator airlift, buscando o aumento na produção de biomassa, carotenoides e lipídios, bem como representar matematicamente este bioprocesso. Inicialmente, a influência da temperatura e da concentração salina foi estudada através de experimentos com meio de cultura f/2 padrão, com diferentes concentrações salinas. A temperatura e a concentração salina influenciaram de forma diferente os resultados obtidos. A temperatura teve forte influência na produção de biomassa, na biofixação de dióxido de carbono e na produção de lipídios pelas células. Por outro lado, a salinidade teve forte influência na produção dos carotenoides. A partir da avaliação e combinação dos resultados, foram determinadas as condições apropriadas de temperatura e salinidade do meio para maior produção de biomassa, lipídios e carotenoides simultaneamente: 28 °C e 0,715 M de NaCl. Seis carotenoides foram identificados por CLAE no extrato de D. tertiolecta: transluteína, trans-β-caroteno, trans-zeaxantina, trans-anteraxantina, trans-neoxantina e 9-cis-β-caroteno. Os carotenoides trans-luteína, trans-β-caroteno e trans-zeaxantina foram quantificados. As maiores quantidades de luteína, β-caroteno e zeaxantina obtidas nos experimentos foram, respectivamente, 1315 ± 36 μg g-1, 732 ± 51 μg g-1 e 244 ± 76 μg g-1. A partir destes resultados, cultivos foram realizados variando-se intensidade de luz e fonte e concentração de nitrogênio a fim de determinar a influência destes parâmetros. A intensidade de luz de 17,5 klx e concentração inicial de nitrato de sódio de 300 mg L-1 resultou nas maiores produtividades de biomassa (0,176 ± 0,005 g L-1 d-1), carotenoides (0,738 ± 0,038 mg L-1 d-1) e lipídios (16,68 ± 1,50 mg L-1 d-1). Os dados experimentais desses cultivos foram utilizados na etapa de estimação de parâmetros. Em comparação com modelos relatados na literatura, os modelos propostos apresentaram melhor ajuste para diferentes concentrações de nitrato de sódio testadas, com reduzido número de parâmetros. / The marine microalgae Dunaliella tertiolecta is a unicellular photosynthetic microorganism that can fix carbon dioxide from the atmosphere and from industrial exhaust gases, using it as the solely carbon source to increase biomass. Meanwhile, more than biomass, this microorganism also can produce great amounts of carotenoids, lipids and other substances of interest to pharmaceutical and food industries that seek to increase the use of compounds derived from natural sources in their formulations. In this work, the effects of medium salinity (in molar concentration of NaCl), temperature, light intensity and nitrogen source and concentration over the cultivation of D. tertiolecta in an airlift photobioreactor were studied aiming the increase of biomass, carotenoids and lipids production, as well the development of a mathematical model for this bioprocess. Initially, the influence of temperature and salt concentration was studied by experiments with standard f/2 culture medium, with different salt concentrations. Temperature and salt concentration differently affected the results. Temperature had a strong effect on biomass production, carbon dioxide biofixation and lipid production by the cells. On the other hand, salinity showed strong effect on carotenoid production. The appropriate temperature and medium salinity to increase simultaneously biomass, lipids and carotenoids was 28 °C and 0.715 M NaCl. Six carotenoids were identified in the extract of D. tertiolecta by HPLC: all-trans-lutein, all-trans-β-carotene, alltrans- zeaxanthin, all-trans-antheraxanthin, all-trans-neoxanthin and 9-cis-β-carotene. The carotenoids all-trans-lutein, all-trans-β-carotene and all-trans-zeaxanthin were quantified. The highest amount of lutein, β-carotene and zeaxanthin reached in the experiments were 1315 ± 36 μg g-1, 732 ± 51 μg g-1 and 244 ± 76 μg g-1, respectively. From these results, cultures were performed by varying light intensity and nitrogen source and concentration to determine the influence of these parameters. A light intensity of 17.5 klx and initial sodium nitrate concentration of 300 mg L-1 resulted in the highest biomass (0.176 ± 0.005 g L-1 d-1), carotenoid (0.738 ± 0.038 g L-1 d-1) and lipid (16.68 ± 1.50 g L-1 d-1) productivities. The experimental data of these cultures were used for parameter estimation. Compared to earlier models reported in the literature, the proposed models showed better fitting for different sodium nitrate concentrations tested with reduced number of parameters.

O nitrogênio (N) é um dos elementos mais importante para o desenvolvimento da cultura do trigo. A adubação nitrogenada para esta cultura é baseada em indicadores como a expectativa de rendimento da cultura, teor de matéria orgânica do solo e cultura antecessora. Para a adubação nitrogenada, variáveis como biomassa e quantidade de N acumulado são componentes importantes, que podem ser utilizados para a estimativa do potencial produtivo da cultura, que, por sua vez, pode ser utilizado na quantificação da dose necessária de nitrogênio a ser aplicada. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso do NDVI, medido por sensor óptico de vegetação, como ferramenta para estimativa da biomassa da parte aérea e quantidade de N acumulada em diferentes cultivares de trigo submetidas a diferentes doses de N na base e cobertura, bem como avaliar o uso deste índice na determinação da dose de N a ser aplicada em cobertura na cultura do trigo. Os experimentos foram conduzidos na Estação Experimental Agronômica da UFRGS (Eldorado do Sul, RS), em 2014 e 2015 Foram avaliados o NDVI durante o ciclo, biomassa acumulada, nitrogênio acumulado e o rendimento de grãos. O NDVI medido por sensor óptico correlacionou-se positivamente com as doses de N aplicadas na base, biomassa da parte aérea e quantidade de nitrogênio acumulada na parte aérea. Além disso, o valor deste índice avaliado no estádio de emborrachamento correlacionou-se positivamente com o rendimento de grãos da cultura. Foram desenvolvidos modelos para as relações entre NDVI e biomassa da parte aérea e entre NDVI e quantidade de N acumulada na parte aérea. Os dois modelos propostos neste trabalho apresentaram resultados satisfatórios, permitindo assim a utilização destes para a estimativa em tempo real da quantidade de biomassa e nitrogênio acumulado para as diferentes cultivares de trigo. A dose de máxima eficiência técnica de N em cobertura relacionou-se negativamente com o valor de NDVI avaliado no momento de aplicação. / Nitrogen is one of the most important nutrients required for wheat development. Nitrogen rate determination is based on expected grain yield, soil organic matter content and previous crop. For nitrogen management, shoot biomass and N uptake are important components and should be used for estimating grain yield potential and optimal topdressing nitrogen rates. The objective of this work was to evaluate the use of NDVI, measured by active canopy sensor, as a tool for estimating shoot dry biomass and N uptake in different wheat genotypes submitted to different N rates at plant emergence and at 5-6 fully developed leaves growth stage, as well as to evaluate the use of NDVI for determining optimum topdressing N rates. Field experiments were carried out in 2014 and 2015. NDVI, shoot biomass, N uptake and grain yield were evaluated. NDVI measured by optical sensor was positively correlated to N rates applied at plant emergence, shoot biomass and N uptake. Furthermore, this index at booting growth stage was positively related to grain yield. Models for the relationship between NDVI, shoot biomass and N uptake were developed. Both models proposed in this work presented good results, allowing its use for real-time estimation of shoot biomass and N uptake in different wheat genotypes. The N rate of maximum technical efficiency was negatively correlated with NDVI values measured at the moment of N topdressing.

As microalgas são uma alternativa ecológica e economicamente viável para o tratamento de efluentes industriais, já que são capazes de assimilar compostos como nitrogênio, fósforo e carbono. Em consequência ao potencial para o tratamento de efluentes há a geração de biomassa que pode ser utilizada para a fabricação de produtos com valor agregado, como os biocombustíveis. Assim, neste trabalho, avaliou-se a viabilidade de crescimento e produção de biomassa microalgal em águas residuais de curtume, sem tratamento prévio e sem adição de nutrientes. Objetiva-se, com tais experimentos, verificar a capacidade de remoção de contaminantes deste efluente, bem como composição microalgal em proteínas, lipídios e carboidratos para subsequente utilização. Inicialmente, verificou-se a influência da intensidade luminosa e da concentração do efluente de curtume na produção da biomassa da Scenedesmus sp., e na remoção de poluentes tais como nitrogênio amoniacal, fósforo e demanda química de oxigênio pela microalga. A microalga foi cultivada em efluente bruto de curtume sem tratamento prévio, coletado diretamente da etapa de ribeira, sob diferentes concentrações (entre 20% e 100%) e intensidade luminosa (entre 80 e 200 μmol photons.m−2.s−1) com temperatura de 25 °C e aeração constante. Este estudo demonstrou que a concentração de efluente e a intensidade luminosa influenciaram positivamente na quantidade de biomassa produzida, bem como na remoção de nitrogênio amoniacal e fósforo e DQO. Em um segundo passo, cultivaram-se as microalgas Scenedesmus sp. e Chlorella sp. em fotobiorreatores airlift de 3 L, contendo diferentes concentrações de efluente bruto de ribeira de curtume (25%, 50% e 100%), sob intensidade luminosa de 200 μmol photons.m−2.s−1, à temperatura ambiente (25 °C), durante 20 dias. Nos cultivos com a microalga Scenedesmus sp. foi observada máxima concentração de biomassa de 1,75 g.L-1 e elevadas remoções de nitrogênio total - NT (91,68%), nitrogênio amoniacal - NH3-N (94,36%), fósforo - PO4-P (97,33%), carbono inorgânico - CI (93,56%) e demanda química de oxigênio - DQO (66,64%). Elevados teores de lipídios (27,14%) e carboidratos (34,17%) também foram verificados. Os resultados obtidos a partir dos cultivos com a Chlorella sp. apresentaram máxima concentração de 1,64 g.L-1. Além disso, foram observadas remoções de NT (91,59%), NH3-N (93,57%), PO4-P (98,10%), CI (89,46%), DQO (71,20%) e DBO (37,87%). Na composição da biomassa observou-se elevados teores de lipídios (25,46%) e carboidratos (36,36%). Na análise do perfil dos ácidos graxos, os biodieseis etílicos produzidos a partir dos lipídios das microalgas Scenedesmus sp. e Chlorella sp. apresentaram estabilidade oxidativa, devido ao grau de saturação. Assim estes estudos demonstraram que o processo combinado de tratamento de efluentes na conversão de biomassa de microalgas oferece muitos méritos ambientais com a produção de produtos de valor agregado, como o biodiesel. Neste estudo também investigou-se a recuperação da biomassa utilizando agentes coagulantes/floculantes inorgânicos (cloreto férrico e sulfato de alumínio) e taninos vegetais orgânicos (Tanfloc SL, Tanfloc SG e Tanfloc SH). Além disso, também foram analisados os efeitos das condições operacionais sobre o teor de lipídios nas microalgas e na composição de ácidos graxos do biodiesel produzido a partir dos lipídios. Verificou-se elevada eficiência de recuperação de biomassa de aproximadamente 98% para as microalgas Scenedesmus sp. e Chlorella sp. utilizando o tanino vegetal Tanfloc SH e ainda não foi observado alteração no conteúdo de ácidos graxos em FAEE com o uso do tanino floculante. A fim de maximizar a produção de energia obtida através das microalgas e reduzir os custos totais dos processos e do tratamento de resíduos, a biomassa residual gerada a partir da síntese do biodiesel foi utilizada como um adosorvente alternativo do corante Acid Blue 161 (AB-161) utilizado amplamente na indústria coureira. A biomassa foi caracterizada por técnicas analíticas de FTIR, MEV, BET, BJH e potencial zeta. As quantidades máximas de corante AB-161 adsorvido foram de 75,78 mg.g-1 a 25 °C e de 83,2 mg.g-1 a 40 °C. No tratamento de águas residuais de curtumes reais, os resultados mostram que a utilização da biomassa residual (após extração dos lipídios) como adsorvente, reduziu significativamente a concentração de corante (76,65%), carbono orgânico total - COT (50,78%) e nitrogênio total - TN (19,80%). / Microalgae are an ecologically and economically viable alternative for the industrial wastewater treatment, since they are able to assimilate compounds such as nitrogen, phosphorus and carbon. As a consequence of the potential for the treatment of wastewater, there is the generation of biomass that can be used for the production of value-added products, such as biofuels. Thus, in this work, it was evaluated the viability of growth and production of microalgal biomass in tannery wastewater, without previous treatment and without addition of nutrients. The objective of these experiments was to verify the bioremediation capacity to remove contaminants from this effluent, as well as microalgal composition for subsequent use. The influence of light intensity and concentration of tannery effluent on Scenedesmus sp. biomass production, as well as the removal of pollutants such as ammoniacal nitrogen, phosphorus and chemical oxygen demand from the microalga were verified. The microalga was cultivated in raw wastewater from untreated tannery collected directly from the beamhouse stage under different concentrations (between 20% and 100%) and light intensity (between 80 and 200 μmol photons.m−2.s−1) with a temperature of 25°C and constant aeration. In a second step, the microalgae Scenedesmus sp. and Chlorella sp. were grown in 3 L airlift photobiororators, containing different concentrations of raw tannery wastewater (25%, 50% and 100%), under light intensity of 200 μmol photons.m−2.s−1, at temperature (25°C) for 20 days. In the cultures with the Scenedesmus sp. microalgae, a maximum biomass concentration of 1.75 g.L-1 and high removals of total nitrogen (NT) (91.68%), NH3-N (94.36%), phosphorus - PO4-P (97,33%), inorganic carbon - CI (93,56%) and chemical oxygen demand - COD (66,64%). High levels of lipids (27.14%) and carbohydrates (34.17%) were also observed. The results obtained from the cultures with Chlorella sp. presented a maximum concentration of 1.64 g L-1. In addition, NT (91.59%), NH3-N (93.57%), PO4-P (98.10%), CI (89.46%), COD (71.20%), and BOD (37.87%) removals were observed. The composition of the biomass showed high levels of lipids (25.46%) and carbohydrates (36.36%). In the analysis of the fatty acid profile, the ethylic biodiesel produced from the lipids of the microalgae Scenedesmus sp. and Chlorella sp. presented oxidative stability due to the degree of saturation. Thus these studies have shown that the combined process of effluent treatment in the conversion of microalgae biomass offers many environmental merits with the production of value-added products, such as biodiesel. This study also investigated biomass recovery using inorganic coagulants / flocculants (ferric chloride and aluminum sulfate) and organic vegetable tannins (Tanfloc SL, Tanfloc SG and Tanfloc SH). In addition, the effects of operating conditions on lipid content in microalgae and on the fatty acid composition of biodiesel produced from lipids were also analyzed. There was a high biomass recovery efficiency of approximately 98% for the microalgae Scenedesmus sp. and Chlorella sp. using Tanfloc SH and it was not observed any alteration in fatty acid content in FAEE with the use of flocculent tannin. In order to maximize energy production through microalgae and reduce the total costs of waste treatment processes and treatment, the residual biomass generated from the biodiesel synthesis was used as an alternative adder of the Acid Blue 161 dye (AB-161) widely used in the hull industry. Biomass was characterized by analytical techniques of FTIR, MEV, BET, BJH and zeta potential. The maximum amounts of adsorbed AB-161 dye were 75.78 mg.g -1 at 25 °C and 83.2 mg.g -1 at 40 °C. The results showed that the use of residual biomass (after lipid extraction) as adsorbent significantly reduced the concentration of dye (76.65%), total organic carbon (TOC) (50.78%) and total nitrogen - TN (19.80%).

A busca por segurança energética tem feito com que a maioria dos países empenhe-se na busca por fontes alternativas de energia, procurando mitigar problemas econômicos, sociais e ambientais. Espera-se que a biomassa, disponível de forma geograficamente dispersa, venha a tornar-se um dos principais recursos renováveis na produção de alimentos, materiais, produtos químicos, combustíveis e energia. Nesse cenário, o desenvolvimento de biorrefinarias representa a chave para uma produção integrada, combinando rotas de conversões químicas, bioquímicas e termoquímicas, no processamento da biomassa, visando à utilização otimizada dos recursos disponíveis. As biorrefinarias com estruturas descentralizadas são uma alternativa à centralização de produções em grandes plantas industriais e à monocultura, pois utilizam biomassas disponíveis regionalmente, integram sistemas de produção, potencializando os recursos locais, reduzem custos com logística e impactos ambientais, além de melhorarem a distribuição da renda. O presente trabalho apresenta uma revisão da disponibilidade de biomassa no Brasil e no mundo, com especial interesse no aproveitamento de microalgas e resíduos orgânicos, dos principais produtos de interesse e conceitos de biorrefinarias existentes. O objetivo é discutir qual é o conceito que melhor se adapta às necessidades do cenário brasileiro, bem como propor um modelo com estrutura descentralizada em duas ou três etapas, visando à otimização de um processamento sustentável de biomassa para obtenção de vários produtos comerciáveis e energia, além de delinear diretrizes para investimentos na área. É apresentada uma metodologia para a tomada de decisões na concepção e análise de viabilidade do projeto conceitual de uma biorrefinaria, considerando-se também as restrições de ordem ecológica, econômica e tecnológica. Como estudo de caso, é proposta uma biorrefinaria a partir de microalgas. A escolha por microalgas como matéria-prima é baseada nas vantagens que sua utilização apresenta frente à de outras biomassas, dentre elas cita-se a capacidade de produção rápida e durante todo o ano, a captura do CO2 necessário ao seu crescimento, a necessidade de menos água do que plantas terrestres, são cultiváveis em água salobra e terras não aráveis, apresentam elevado teor de óleo, seus nutrientes podem ser obtidos a partir de águas residuais, sua composição bioquímica pode ser modulada por diferentes condições de crescimento e são capazes de produção fotobiológica de bio-hidrogênio. Das alternativas de rotas possíveis para seu processamento, são apresentadas duas que apontam como sendo as mais promissoras: o uso da microalga como substrato de algum outro microorganismo, visando à obtenção de compostos com maior valor agregado, tais como biopolímeros, e o uso do processo de pirólise rápida para obtenção de bio-óleo, que deve ser processado posteriormente, visando à especificação em biocombustível. As vantagens da otimização do cultivo, colheita, rotas viáveis de processamento e a análise do potencial econômico desse modelo, indicam uma excelente oportunidade para obtenção de um espectro de produtos de alto valor agregado e energia e um grande potencial de aplicação. / The search for energy security has been doing with that most of the countries strive to seek alternative sources of energy that allows mitigating economic, social and environmental problems. It is expected that biomass, available on a geographically dispersed way, will become one of the major renewable resources for food, materials, chemicals, fuels and energy production. Additionally, the development of biorefineries represents the key to an integrated production, combining chemical, biochemical and thermochemical conversion routes for biomass processing, aiming the optimized use of available resources. Biorefineries with decentralized structure are an alternative to the centralization of production in large industrial plants and to the monoculture because it uses biomass regionally available, integrates production systems potentiating local resources, reduces logistics costs and environmental impacts, as well as improves income distribution. This work presents a review of: i) biomass availability in Brazil and in the world, focus on the use of microalgae and organic wastes; ii) the main products of interest; and; iii) concepts of existing biorefineries. The objective is to discuss which one is the concept that better fits the needs of the Brazilian scenario and propose a new model with decentralized structure in two or three stages, seeking to an optimized and sustainable biomass processing to obtain various marketable products and energy, and delineate guidelines for investment in the area. It is presented a methodology for making the conceptions decisions and feasibility analysis of the conceptual design of a generic refinery, considering also the ecological, economic and technological constraints. As a case study, it is proposed a biorefinery from microalgae. The choice of microalgae as a raw material is based on the advantages that their use offers over the others biomasses. Among the advantages it can be cited the ability for rapid production and during all the year, the capture of CO2 for its growth, the need for less water than land plants, they can be cultivated in brackish water and non-arable land, have a high oil content, nutrients can be obtained from waste water, their biochemical composition can be modulated by different growth conditions and are capable of producing photobiology bio-hydrogen. Of the possible alternative routes for microalgae processing, are presented two as the most promising: the use of microalgae as a substrate for some other microorganism in order to obtain compounds with high added value, biopolymers as an example, and use the process of fast pyrolysis for obtaining bio-oil, which will be processed later in order to specify biofuels. The advantages of the cultivation optimization, harvesting, processing viable routes and analyzing the economic potential of this model indicate an excellent opportunity to obtain a spectrum of value-added products and energy and its great potential for application.

Orientador: Márcia Justino Rossini Mutton / Coorientador: Sarita Cândida Rabelo / Banca: Carlos Eduardo Vaz Rossell / Banca: Maria das Graças de Almeida Felipe / Banca: Sandra Regina Ceccato Antonini / Banca: Eleni Gomes / Resumo: A produção de etanol no Brasil é desenvolvida principalmente através do caldo e melaço de cana-de-açúcar. Considerando-se o aumento da demanda por combustíveis, a biomassa lignocelulósica surge como alternativa pois é o recurso biológico renovável mais abundante da terra. A produção de cana-de-açúcar gera diversos resíduos, como a palhada, deixada no campo após a colheita mecanizada, e o bagaço, que é separado do caldo na operação de moagem dos colmos de cana, e atualmente existem programas de melhoramento genético que visam o desenvolvimento de variedades com altos teores de lignina, para o uso na geração de energia elétrica. Essa biomassa lignocelulósica é composta por cerca de 70% de polímeros de açúcar, materiais que têm grande potencial para a produção de etanol. Este estudo foi realizado objetivando o uso da palhada, bagaço e clones de cana energia, através de pré-tratamento e hidrólise, avaliando seus potenciais para a produção de etanol. Utilizou-se 6 amostras de biomassa: a palhada de três variedades de cana-de-açúcar, coletadas em épocas diferentes; bagaço de cana; e dois clones de cana energia. Estes materiais foram caracterizados com relação a composição de celulose, hemicelulose, lignina, extrativos e cinzas e, logo após, passaram por pré-tratamento ácido, do qual foi obtido um licor, que foi concentrado e destoxificado, para o uso no processo fermentativo. Utilizou-se a estirpe de levedura Rhodotorula glutinis que apresenta habilidade de assim... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Ethanol production in Brazil is mainly developed through sugarcane juice and molasses. Considering the increased demand for fuels, lignocellulosic biomass appears as an alternative because it is the most abundant renewable biological resource on earth. Sugar cane production generates various residues, such as straw, left in the field after mechanized harvesting, and bagasse, which is separated from the broth in the milling operation of sugarcane fields, and there are currently breeding programs that Aim at the development of varieties with high lignin contents, for use in the generation of electric energy. This lignocellulosic biomass is composed of about 70% of sugar polymers, which materials have great potential for the production of ethanol. This study was carried out with the objective of using straw, bagasse and sugar cane clones, through pre-treatment and hydrolysis, evaluating its potential for ethanol production. Six biomass samples were used: the straw of three sugarcane varieties, collected at different times; sugarcane bagasse; And two sugar cane clones. These materials were characterized with respect to the composition of cellulose, hemicellulose, lignin, extractives and ashes and, thereafter, underwent acid pretreatment, from which a liquor was obtained, which was concentrated and detoxified, for use in the fermentation process. The yeast strain Rhodotorula glutinis was used which has the ability to assimilate xylose. Fermentations were performed in three replicates, evaluating the cell viability, viability of shoots and shoots of the cells. The consumption of xylose and ethanol production were also evaluated. The amount of mineral nutrients at all stages of this research was analyzed. The enzymatic hydrolysis of cellulignin was performed and the composition of the hydrolyzate was evaluated. From the dried biomass, analyzes of scanning electron (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:29:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11921_77-Tiago Agrizzi.pdf: 2370035 bytes, checksum: 4c28f273c8400e1ce68c223213bc0dcd (MD5) Previous issue date: 2018-03-23 / A exploração de recursos energéticos é fundamental para o desenvolvimento econômico dos países, pois a matriz energética diversificada garante fornecimento interno e mitiga a dependência de importação de energia. Cerca de 81% da demanda energética mundial é proveniente de combustíveis fósseis, os quais serão uma fonte escassa no futuro, além de sua exploração acarretar em diversos problemas ambientais. Diante disso, a exploração da biomassa como fonte renovável de energia é destacada. Nesse contexto, a pirólise apresenta-se como uma tecnologia com potencial para conversão de biomassa em produtos energéticos. Assim, propôs-se neste trabalho um estudo do comportamento do rendimento dos produtos formados na pirólise convencional da casca de coco verde em um reator de leito fixo a partir de um planejamento fatorial 32. Na primeira etapa, a biomassa foi caracterizada através da composição lignocelulósica, análise imediata, análise elementar, fluorescência de raio X e espectroscopia vibracional por infravermelho. Na segunda etapa, foram avaliados a cinética de degradação térmica da casca de coco a partir das análises termogravimétricas e modelos cinéticos disponíveis na literatura. E por fim, foi realizada a pirólise convencional em reator de leito fixo e a identificação dos compostos no bio-óleo por cromatografia gasosa acoplada a detector de espectrometria de massas. O poder calorífico da casca de coco foi estimado em 17,3-18,01 MJ/kg, evidenciando seu potencial de exploração na geração energia térmica. Os modelos cinéticos isoconversionais de Ozawa, Starink e K-A-S foram representativos para o processo. A energia de ativação encontrada para casca de coco através dos modelos cinéticos foi entre 75,95 e 84,51 kJ/mol. A temperatura e o diâmetro de partícula influenciaram no rendimento dos produtos da pirólise convencional em um reator de leito fixo. A maximização do rendimento do bio-óleo, 49,45%, foi obtido na corrida 7 com temperatura de 773,15K e diâmetro equivalente de partículas igual a 2,394 mm. A caracterização da fração orgânica do bio-óleo apresentou a classe dos fenóis majoritariamente, que podem ser explorados na indústria química e farmacêutica. A pirólise da casca de coco é uma alternativa para exploração desse resíduo agrícola.

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:29:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11924_72-Brunela Azeredo Coutinho.pdf: 2151376 bytes, checksum: 81e5ede7a94648307bd14053c31464f7 (MD5) Previous issue date: 2018-03-20 / O crescimento populacional acelerado vivenciado atualmente acompanha uma série de desafios, dentre eles pode-se destacar o aumento da demanda energética. Essa maior demanda geralmente ocasiona no aumento do consumo de recursos não renováveis e na queda dos níveis dos reservatórios de água responsáveis pela geração de energia. Vale mencionar que a redução da emissão de gases poluentes é uma preocupação mundial no setor energético. Assim sendo, há um grande estímulo para diversificação da matriz energética global, com maior presença de fontes renováveis, como, por exemplo, de biomassa. Neste contexto, destaca-se a pirólise como uma rota tecnológica para conversão de biomassa residual em produtos com maior conteúdo energético. Desta maneira, propôs-se nesta pesquisa um estudo da pirólise da casca de cacau (biomassa residual). Na primeira etapa deste estudo, foi realizada a caracterização química e física da biomassa através de análises imediata, elementar, fluorescência de raios-X e espectroscopia vibracional por infravermelho. Na segunda etapa foi avaliada a cinética de degradação térmica da casca de cacau através de análises termogravimétricas, com auxílio de modelos cinéticos disponíveis na literatura. Além disso, foi analisado a influência da temperatura e do diâmetro de partícula sobre o rendimento do produto líquido obtido a partir da pirólise convencional da casca de cacau em reator de leito fixo. Por fim, foi realizada a caracterização do bio-óleo pirolítico por cromatografia gasosa acoplada a detector de espectrometria de massas. A partir dos resultados obtidos, conclui-se que, o poder calorífico, 16,23 MJ/kg, está dentro da faixa que implica ser uma fonte de energia potencial para produção de bio-óleo. Também, que a pirólise da casca de cacau acontece em duas fases distintas, sendo a primeira relacionada à perda de umidade, na faixa de 300 a 450 K, e a segunda referente a decomposição da hemicelulose, celulose e lignina, entre 450 a 825 K. A energia de ativação encontrada para casca de cacau através dos modelos cinéticos está entre 125,17 a 134,00 kJ/mol. O diâmetro da partícula influenciou mais o rendimento do produto líquido do que a temperatura. Os compostos mais abundantes na fração orgânica do bio-óleo são da classe dos fenóis, considerados matérias-primas de grande interesse na indústria química e farmacêutica.

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:29:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9796_Maiquel Santos20160913-163407.pdf: 1824664 bytes, checksum: 804e5d535b18faea7570218a6e36bc52 (MD5) Previous issue date: 2016-04-08 / O beneficiamento do cacau tem grande importância social, econômica e ambiental no mundo. O principal resultado esperado do beneficiamento desse fruto é o fornecimento dos ingredientes para a produção de chocolates. Entretanto outro resultado é a geração de resíduos, que ainda não possuem uma destinação adequada. O principal resíduo gerado, em volume, é casca do fruto, pois corresponde a 80% do fruto. Dentre as possibilidades de aproveitamento desse resíduo a conversão energética tem se tornado alvo de estudo, mas a prática ainda é incipiente. Como existem diversas rotas para a conversão energética, torna-se necessário selecionar a melhor tecnologia para a biomassa estudada. Desse modo, o objetivo desse trabalho foi realizar a síntese tecnológica e estrutural do processo de produção de energia elétrica a partir da casca do cacau. Diante da multiplicidade de soluções desse problema, foram utilizados os conceitos da Engenharia de Processos. Com o auxílio de técnicas preconizadas pela Engenharia de Sistemas e a Inteligência Artificial, o problema foi decomposto em subsistemas e representado em árvore de estados. Além disso, foram realizados alguns estudos experimentais a partir de quatro variedades de cacau (TSH 1188, Comum, Catongo e CCN 51): caracterização físico-química da biomassa; cinética de secagem da casca do cacau em secadores do tipo estufa e túnel convectivo; e avaliação do processo de queima da biomassa. Para cada rota tecnológica estudada (Pirólise, Gaseificação, Combustão e Biodigestão) foram gerados os fluxogramas plausíveis e construídas regras heurísticas. Através do método heurístico foi encontrada uma solução próxima à ótima para o projeto em estudo: um fluxograma-base para cada rota tecnológica estudada. Foram geradas 8.400 configurações plausíveis para a produção de energia elétrica via Combustão Direta. A fim de aprimorar a solução existente foram identificados os vizinhos estruturais (menor custo) do fluxograma-base de cada rota tecnológica, como estabelece o Método Evolutivo. Este trabalho contribuiu com a identificação de uma rota promissora para o aproveitamento energético da biomassa do cacau, resultando na geração de mais valor à cadeia do cacau e redução dos impactos ambientais. Além disso, os aprendizados podem também contribuir para o desenvolvimento de novas tecnologias de conversão e para o aproveitamento de diferentes biomassas.