A presente tese vem defender a ideia que o uso da biomassa em centrais de produção de energia pode diminuir o risco de incêndio quer a nível local, município de Fafe, quer a nível nacional, implementando projectos semelhantes noutros locais do país. O acumular de biomassa nos espaços florestais é potenciador de incêndios florestais de dimensões cada vez maiores. Essa biomassa que existe em excesso, nomeadamente o mato, pode ser usada para a produção de energia renovável, diminuindo o risco de incêndio, uma vez que os espaços florestais estarão mais limpos. Assim transforma-se um resíduo sem aproveitamento e que era necessário remover dos espaços florestais em recurso energético. Além da produção de electricidade e calor a biomassa permite também que sejam produzidos combustíveis para os transportes. Aumentando-se a produção deste tipo de energia renovável pode-se diminuir a importação de combustíveis fósseis, logo diminuir a dependência energética em relação ao exterior e diminuir a concentração de gases com efeito de estufa na atmosfera, nomeadamente o CO2 (pela diminuição da queima de combustíveis fósseis e porque a biomassa é neutra do ponto de vista da emissão de CO2).

Orientador: João Domingos Rodrigues / Coorientador: Jean-Paul Laclau / Banca: Elizabeth Orika Ono / Banca: Marcos Ventura Faria / Banca: Andréa Carvalho da Silva / Banca: Roberto Lyra Villas Bôas / Resumo: Dentre os fatores relacionados ao desenvolvimento e produção das plantas cítricas a disponibilidade hídrica é um dos mais relevantes. A utilização de irrigação em pomares de citros vem apresentando grande aumento e essa demanda gera a necessidade de estudos envolvendo a condição hídrica das plantas e de todos os processos relacionados ao uso da água. O objetivo do trabalho foi estudar a distribuição do sistema radicular da laranjeira 'Valência' enxertada sobre limoeiro 'Cravo' até a máxima profundidade em sistema irrigado e de sequeiro em solo arenoso e a relação entre a distribuição das raízes e a condição hídrica das plantas. O trabalho foi realizado em pomar comercial no município de Itatinga/SP. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados, sendo constituído de dois tratamentos (irrigado e sequeiro) e quatro repetições. O sistema radicular da laranjeira foi avaliado até a profundidade máxima por meio de coletas de solo com trado motorizado, estimando-se a massa e a área de raízes finas. O incremento de biomassa foi estimado por meio de medições de biomassa aérea, biomassa de raízes e produção de frutos. O estado hídrico das plantas foi monitorado por meio de sensores de fluxo de seiva, avaliações mensais do potencial foliar de base e potencial foliar mínimo, avaliações mensais de trocas gasosas e condutância estomática. A biomassa total de raízes finas e a profundidade máxima de enraízamento foram maiores no tratamento de sequeiro que no irrigado. A aplicação de água, equivalente à 3% - 15% da precipitação anual, dependendo do ano de estudo, reduziu até 14% a biomassa de raízes finas com relação ao tratamento mantido em sequeiro e diminuiu 1 m a profundidade máxima de enraizamento. A densidade de massa de raízes finas ficou entre 536 g m-2 no tratamento irrigado, durante a estação seca de 2012 e 1210 g m-2 ... / Abstract: Among the factors related to the development and production of citrus water availability is one of the most relevant. The use of irrigation in citrus orchards have been great increase and this demand creates the need for studies involving the water status of plants and all processes related to water use. The objective was to study the root distribution of 'Valencia' orane grafted on 'Rangpur' lime and the maximum depth in irrigated and rainfed system in sandy soil and the relationship between the distribution of the roots and the water status of plants. The study was conducted in a commercial orchard in the city of Itatinga / SP. The experimental design was a randomized block, consisting of two treatments (irrigated and rainfed) and four replications. The root of the orange system was evaluated and the maximum depth through soil samples with motorized auger, estimating the mass and area of roots. The increase of biomass was estimated by biomass measurements, root biomass and fruit production. The water status of plants was monitored by means of sap flow sensors, monthly reviews of the bottom leaf potential and minimum leaf potential, monthly reviews of gas exchange and stomatal conductance. The total biomass of fine roots and the maximum depth of rooting were higher in rainfed than in irrigated. The aplication of water, equivalent to 3% - 15% of annual rainfall, depending on the study year, reduced to 14% biomass of fine roots regarding the rainfed treatment and decreased 1 m maximum depth of rooting. The mass density of fine roots was between 536 g m-2 in the irrigated treatment during the dry season of 2012 and 1210 g m-2 in the rainfed treatment during the rainy season of 2014. The maximum depth of the root system was 6.5 m in irrigated treatment and ... / Doutor

I denna studie utreds hur bränngas kan produceras via indirekt förgasning av biomassa i sambandmed en befintlig panna i syfte att ersätta el och olja vid olika förbrukare på ett massa- ochpappersbruk.Ett av de största problemen västvärlden måste lösa detta århundrade är energiförsörjningen. Medallt hårdare krav på utsläpp av koldioxid och andra föroreningar blir förnybara bränslen allt merintressanta. Biomassa och framförallt trä kommer att vara en av Sveriges viktigaste resurser iframtiden. För att undvika långa transporter av fast biomassa bör resursen förädlas innan denanvänds för energiomvandling. Förgasning och framför allt indirekt förgasning är en erkändtermokemiskt effektiv omvandlingsmetod där slutprodukten till exempel kan bli bränngas, syntetisknaturgas, biodrivmedel som dimetyleter (Biodiesel), etanol och mycket annat. Fördelarna medindirekt förgasning är många bl.a. låg investeringskostnad om panninfrastruktur redan finns,produktgas med högt värmevärde och låg drifttemperatur. Nackdelen med indirekt förgasning är atten betydande andel tjära produceras vilket ställer höga krav på nedströms reningsteknik.Inom massa- och pappersindustrin går utvecklingen mot att integrera processer som elproduktionoch bränsleproduktion. Detta görs för att minska beroendet av externa producenter av både el ochbränslen, samt för att minska kostnader och öppna nya marknader. En potentiell ersättning av el ocholja med biomassa skulle kunna vara både ekonomiskt och miljömässigt fördelaktigt.I detta examensarbete har två koncept tagits fram dels för en förgasningsreaktor och dels förerforderlig nedströms gasrening. Anläggningen är dimensionerad för att kunna integreras i Skoghallskartongbruk. Där används stora volymer olja till förbränning i mesaugnen (ca 100 GWh per år) och elanvänds i IR-torkar (ca 13 GWh per år). Ersättning av olja och el med biomassa skulle kunna varabåde ekonomiskt och miljömässigt fördelaktigt.Syftet med studien är ta fram ett förslag som ska minska Stora Enso, Skoghalls kartongbruks olje- ochelberoende. Målet är att designa ett förgasningsreaktorkoncept och reningskoncept baserat på:litteratur, mass- och energibalanser samt fluiddynamiska modeller. Detta görs för att utreda hur oljatill mesaugnen respektive el till IR-torkar kan ersättas. Designen skall även innefatta förslag pågasrening och distributionssystem. Målet är även att presentera en översiktlig ekonomisk kalkyl förkoncepten.Ett förgasningskoncept har utretts där en CFB-reaktor bedömts vara lämpligast att kombinera medbefintlig pann-infrastuktur. Modellerad energibalans visar att ca 23 kg bäddmaterial behövs per kgbränsle. Reaktorn är utformad som ett murat rör med höjden 5 m och bredden 1,1 m i diameter.Gasreningskonceptet består av två flöden till olika användare IR-tork och mesaugn. Gasflödet till IRtorkenrenas i en eller flera skrubbers och flödet till mesaugnen renas i en termisk krackningsreaktor.Gasverkningsgraden samt total verkningsgrad för gasflöde till IR-tork är 68 % respektive 85 % och förmesaugnen 58 % respektive 83 %. Uppskattad återbetalningstid för IR-tork- och mesaugnsystemet ärca 1,9 respektive 7,3 år.

Made available in DSpace on 2014-08-13T14:50:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-10-15Bitstream added on 2014-08-13T18:01:29Z : No. of bitstreams: 1 000747128_20150101.pdf: 686807 bytes, checksum: 2278e4a68ffc2a3a2e05e2b439aa4abb (MD5) Bitstreams deleted on 2015-01-05T11:00:51Z: 000747128_20150101.pdf,Bitstream added on 2015-01-05T11:01:48Z : No. of bitstreams: 1 000747128.pdf: 1781712 bytes, checksum: 14ce71d762a0054f37d5707681893a36 (MD5) / Os ácidos urônicos, D-galacturônico e D-glucurônico são encontrados em materiais lignocelulósicos e podem ser utilizados na indústria de alimentos e química. Estão presentes na estrutura fibrosa do bagaço de cana-de-açúcar e não são oxidados eletroquimicamente em eletrodos de carbono vítreo. Para isto foi desenvolvido um detector modificado com nanopartículas de cobre através da eletrodeposição potenciostática. Os ácidos D-galacturônico e D-glucurônico se oxidam de modo irreversível em potenciais de 0,45 e 0,48 V vs Ag/AgCl, respectivamente em voltametria cíclica. Outras técnicas voltamétricas tais como voltametria de pulso diferencial e voltametria de onda quadrada também foram estuda e o limite de deteção foi na ordem de 10-5 mol L-1 e a sensibilidade amperométrica na ordem de 104 μA mol L-1. O eletrodo desenvolvido foi utilizado em cromatografia com detecção amperométrica pulsada em célula wall-jet. Uma coluna de troca aniônica Carbo Pac Pa10 foi utilizada para separação dos ácidos urônicos em condições isocráticas, em fase móvel contendo 0,1 mol L-1 de NaOH com 0,280 mol L-1 de CH3COO-Na+ , potencial de detecção de 0,45 V vs Pd e fluxo de 1,0 mL min-1. A separação dos ácidos foi realizada em menos de 15 min. O limite de deteção ficou entre 5,8x10-7 e 7,3x10-7 mol L-1 e a sensibilidade amperométrica foi de 3,6±1,8 x106 μA mol L-1 e de 1,9±1,0x106 μA mol L-1 para os ácidos D-galacturônico e D-glucurônicos, respectivamente. O método foi aplicado em amostras reais de bagaço de cana-de-açúcar hidrolisado e a quantidade encontrada nesta amostra foi de 15,8±0,5 g/kg de ácido D-galacturônico e 12,5±0,5 g/kg para o ácido D-glucurônico. Os resultados demonstram que o método proposto pode ser utilizado para a detecção desses ácidos sem a necessidade de derivatização com as vantagens de ter menos interferentes, mantendo adequadas precisão e exatidão. / Uronic acid, D-glucuronic acid and D-galacturonic are found in lignocellulosic materials and can be used in the food industry and chemical industry. They are present in the fibrous structure of the sugarcane bagasse and are not oxidized at glassy carbon electrodes. For this we developed a detector modified with copper nanoparticles by potentiostatic electrodeposition. D-galacturonic acid and D-glucuronic irreversibly oxidize at potentials of 0.45 and 0.48 V vs. Ag/AgCl, respectively in cyclic voltammetry. Other voltammetric techniques such as differential pulse voltammetry and square wave voltammetry were also studied and the detection limit was in the order of 10-5 mol L-1 and amperometric sensitivity in the order of 10-4 mol L-1. The developed electrode was used in chromatography with pulsed amperometric detection in wall-jet cell. An anion exchange column, Carbo Pac PA10, was used for separation of uronic acids in isocratic conditions, mobile phase containing 0.1 mol L-1 NaOH and 0.28 mol L-1 CH3COO-Na+, the detection potential of 0.45 V vs. Pd and flow rate of 1.0 mL min-1. The separation of the acids was complete within 15 min. The detection limit was between 5.8x10-7 and 7.3x10-7 mol L-1, the amperometric sensitivity was 3.6 ± 1.8x106 and 1.9 ±1,0 x 106 mol L-1 to D-galacturonic acid and D-glucuronic, respectively. The method was applied to real samples of 300 mg of hydrolyzate bagasse. The value found in this sample was 15.8±0.5 g/kg of D-galacturonic acid and 12.5±0.5 g/kg to D-glucuronic acid. The results demonstrate that the proposed method can be used to detect these acids without the need for derivatization with the advantage of having fewer interfering, considerable accuracy.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-16Bitstream added on 2014-06-13T18:30:58Z : No. of bitstreams: 1 garcia_dp_me_guara_prot.pdf: 1770377 bytes, checksum: d4bf624a96905b5751f7cece02041ed7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A atual matriz energética mundial baseia-se fundamentalmente na utilização de combustíveis fósseis, mas por questões ambientais 9efeito estufa e as emissões de CO2) e econômicas (preço do barril), o petróleo vem sendo substituído por outras formas de energia como os pellets de madeira que possuem grande potencial para suprir as necessidades atuais de energia com menor impacto ambiental. Desta forma, este estudo objetiva comparar as principais características químicas (carbono fixo, voláteis, cinzas, extrativos, lignina e holocelulose) característica físicas (comprimento, diâmetro, densidade a granel, teor de umidade e durabilidade mecânica), característica téricas (poder calorífico superior e inferior, densidade energética e termogravimetria) e as emissões de CO e NOx, desses biocombustíveis, com os padrões de qualidade estabelecidos pelas normas nacionais e internacionais. Foram analisadas quatro procedências de pellets (um de eucalipto e três de pinus), uma amostra de serragem de eucalipto, uma amostra de casca de pinus e uma amostra de cavacos de pinus. Os pellets foram produzidos no Brasil e obtidos diretamente com os produtores em suas embalagens comerciais de venda e efetuadas análises seguindo normas padrões. A amostragem de gás foi realizada utilizando um analisador eletroquímico de gases para a determinação dos teores de monóxido de carbono, dióxido de carbono e óxidos de nitrogênio presentes nos gases de combustão. Essas análises mostraram que o poder calorífico inferior dos pellets P1, pellets P3 e pellets P$, não atingiram valores mínimos exigidos na norma austríaca, que estabelce valores> 18MJ/kg e alemã que exige valores de 17,5 a 19,5 MJ/kg. Quanto ao teor de umidade, os resultados mostraram que a maioria atingiu este parâmetro de qualidade. A durabilidade mecânica dos pellets P1, pellets P3 e pellets P4 estão abaixo... / The current world-wide energy model is based basically on the oil fuel use, but for environment questions (greenhouse effect and CO2 emissions) and economic ( barrel of the price), the oil comes being substituted for other forms of energy as wood pelletsthat it possess great potential to supply the current necessities of energy with lesser environment impact. In such a way, this objective study to compare the main chemistries characteristics (fixed carbonm volatile, ashes, extratives, lignin and holocellulose), physica characteristics (length, diameter , in bulk density, moisture content and mechanical durability), thermal characteristics (heating value, net heating value energy density, thermogravimetric) and the emissions CO and NOx, of this bioenergy with the standards of quality established by the national and international norms. The four analyzed samples had been wooden origin of pellets (onde eucalyptus and three of the pinus), one sample of the sawdust of the eucalyptus, one sample of the pinus bark and one sample the wood pinus chips. The wood pellets were produced in Brazil and gotten directly with the producers in commercial packings, and made analysis regarding standard rules. An electrochemical analyzer of gases... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Alessandro de Mello Varani / Coorientador: Lucia Maria Carareto Alves / Banca: Victor Satler Pylro / Banca: Jackson Antonio Marcondes de Souza / Resumo: A indústria sucroalcooleira gera elevado número de resíduos de origem da biomassa lignocelulósica que apresentam grande potencial para produção de biocombustíveis, em particular o etanol de segunda geração. Uma das formas promissoras para a desconstrução da biomassa lignocelulósica é através da utilização de consórcios bacterianos que produzem enzimas altamente específicas com a capacidade de quebrar a estrutura da lignocelulose. Porém, para a otimização desse processo é importante entender as funções metabólicas presentes nesses consórcios degradadores de biomassa. Portanto, esse estudo objetivou identificar e classificar a composição de uma comunidade bacteriana proveniente de consórcio oriundo de solo contendo bagaço de cana-de-açúcar em decomposição e avaliar sua capacidade metabólica através de sequenciamento genômico de alto rendimento e análises de bioinformática. Esse consórcio foi cultivado durante vinte semanas, sendo que amostras de DNA foram extraídas para sequenciamento a cada sete dias. O sequenciamento da subunidade 16S do operon ribossomal (16S rRNA) foi realizado utilizando a plataforma Ion PGM™, enquanto que o sequenciamento do DNA total foi realizado na plataforma HiSeq 2500, Illumina®. Os resultados do sequenciamento do 16S rRNA indicam 5 diferentes famílias bacterianas ao longo das 20 semanas, sendo Burkholderiaceae (73%) e Rhodanobacteraceae (24%) as mais abundantes. Análises do potencial funcional do consórcio realizadas através dos programas PICRUSt e ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The sugarcane ethanol industry generates a number of residues related to the lignocellulosic biomass which exhibit potential for the production of biofuels, in particular second generation ethanol. One of the promising ways for the deconstruction of lignocellulosic biomass to valuable products is through the use of bacterial consortia. These consortia encode a specific set of enzymes capable to metabolize and decompose the lignocellulose structure. However, to optimize this process, the metabolic functions present in a biomass-degrading consortia must be well known. Therefore, this study aimed to unravel the taxonomic composition, and to evaluate the metabolic profile of a bacterial consortium from a sugar-cane derived soil containing decomposing straw, through high-throughput genomic sequencing and bioinformatics analyzes. The selected consortium was cultivated in laboratory for twenty weeks, and DNA samples were extracted for sequencing every seven days. The 16S subunit of the ribosomal operon (16S rRNA) and total DNA sequencing were performed through the Ion PGM™ (Thermo Fischer) and HiSeq 2500 (Illumina) platforms, respectively. The 16S rRNA sequencing indicate at least 5 different bacterial families during the 20 weeks of cultivation. The Burkholderiaceae (73%) and Rhodanobacteraceae (24%) are the most abundant. Functional analyses, indicate an enrichment of the transporter-related function, including ABC-transporters mainly in the first week of cultivation, suggesting a probable role related with the decomposing of the lignocellulolytic material. The whole metagenome sequencing uncover the genomic sequence of one of the most abundant organisms present in the consortium (abundance ~24% of the sequenced reads). This genome was finished and circularized, exhibiting 4,758,639 bp, GC% of 65.25, a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Erika Veruska Paiva Ortolan / Resumo: Introdução: Os carboidratos não absorvíveis representados pela fibra alimentar (FA) e uma fração do amido resistente (AR) constituem substrato para a fermentação pela microbiota colônica com consequente produção intraluminal dos ácidos graxos de cadeia curta, e dos gases hidrogênio, metano e dióxido de carbono. Assim, a dosagem do H2 no ar expirado é adequada para avaliar a fermentação intestinal, mediante o Teste de Hidrogênio Expirado (THE). Por outro lado, as frutas são uma apreciável fonte de FA e a banana verde se destaca por ser fonte de FA e AR, pois a banana verde pode conter de 10 a 40% de AR. Assim, considerando: a recomendação da ingestão de frutas como fonte de FA, a fermentação intestinal com produção de H2 e a validade do THE em avaliar a fermentação colônica. Os objetivos do estudo foram avaliar em crianças com constipação funcional: a fermentação intestinal, mediante o THE com lactulose, em dois momentos, antes e após a suplementação prolongada de biomassa de banana verde; avaliar se a produção de H2 no ar expirado é diferente em dois subgrupos de crianças: sem e com o uso de laxante; avaliar os sinais e sintomas durante o THE; avaliar a proporção dos sinais/sintomas da constipação funcional antes e após a suplementação com biomassa de banana verde. Métodos: Estudo clínico, intervencional, prospectivo, randomizado, de casos consecutivos de 38 crianças encaminhadas para tratamento de constipação funcional. Critérios de inclusão: idade de 06 a 10 anos e constipa... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Introduction: The nonabsorbable carbohydrates composed of dietary fibre (DF) and a fraction of starch resistant (RS) constitute a substrate for fermentation by the colonic microbiota with a consequent intraluminal production of short chain fatty acids,hydrogen (H2), methane and carbon. Thus, the dosing of the expired H2 air is adequate to evaluate the intestinal fermentation, through the Test of Exhaled Hydrogen Breath Test (HBT). On the other hand, fruits are a significant source of DF, and the banana stands out as a source of DF and RS because the green banana can contain 10 to 40% of RS. Thus, considering: the recommendation of fruit intake as the source of DF; intestinal fermentation with H2 production; the validity of HBT in evaluating colonic fermentation. Objectives: The objectives of the study were to evaluate in children with funcional constipation: the intestinal fermentation, through HBT with lactulose, in two moments, before and after the prolonged supplementation of BBV; to evaluate if the production of H2 in the air exhaled is different in two subgroups of children: without and with the use of laxative; assess the signs and symptoms during HBT; to evaluate the proportion of signs / symptoms of functional constipation before and after BBV supplementation. Methods: Clinical, interventional, prospective, randomised study of consecutive cases of 38 children referred for treatment of functional constipation. Inclusion criteria: age from 05 to 10 years and functional ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Clóvis Augusto Ribeiro / Banca: Arnaldo Sarti / Banca: José Fernando de Andrade / Resumo: O Brasil é um país rico em diversas biomassas, como resíduo de cana de açúcar, bagaço de laranja, entre outros. Uma fonte de biomassa são os resíduos de poda de árvores, o qual toda cidade possui. Para garantir a saúde pública, o tratamento de água para o abastecimento de uma cidade é fundamental. Nas ETAs, estações de tratamento de água, o processo de tratamento gera um resíduo, o lodo, cuja destinação é precária e muitas vezes inadequada. De acordo com a Lei Federal Brasileira No 12.305/2010, Política Nacional de Resíduos Sólidos, deve haver aproveitamento de resíduos de forma economicamente viável e ambientalmente correta dos resíduos sólidos e disposição apropriada quando não possível tal aproveitamento. Assim, o objetivo deste trabalho foi produzir um biocarvão da união destes dois resíduos, de forma a propor possível substituição do carvão antracitoso, utilizados nas ETAs. Desta forma foram coletadas amostras de serragem de poda de árvores e lodo de ETA. Estes materiais foram com- binados (blendas) nas proporções 10 % a 80 % em massa de lodo (LD) por massa de poda (BM) e submetidos à pirólise sob baixa temperatura (torrefação)(260 ◦C). Todas as amostras foram submetidas à análise termogravimétrica e através da estabilidade térmica em meio aquoso, e peletização, o biocarvão BB20 (20% de LD e 80% de BM) apresentou os melhores resultados e foi selecionado dentre as misturas. Foram efetua- das caracterizações por AI, FTIR, densidade, MEV, EDS, análise elementar, isotermas d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brazil is a country rich in several biomasses, such as sugarcane residue, orange bagasse, among others. A source of biomass is pruning waste of trees, which every city has. To ensure public health, the water treatment for supplying a city is crucial. In the WTPs, water treatment plants, the treatment process generates a residue, the sludge, whose destination is precarious and often inadequate. According to the Brazilian Federal law number 2010/12.305, National Solid Waste Policy, should use of waste in an economically viable and environmentally sound way of solid waste and appropriate disposal where such use is not possible. Thus, the objective of this work was to produce a biochar of the union of these two residues, in order to propose possible substitution of the anthracyte coal, used in the WTPs. In this way, samples of sawing of trees pruning and WTP sludge was collected. These materials were combined (blends) in the proportions 10% to 80% by mass of sludge (LD) per mass of pruning sawdust (BM) and subjected to pyrolysis at low temperature (torrefaction) (260 C). All samples were submitted to thermogravimetric analysis and thermal stability in aqueous medium, and pelletizing, BB20 (20% of LD and 80% BM) showed the best results and was selected of the blends. Characterizations were performed by AI, FTIR, density, SEM, EDS, elemental analysis, nitrogen adsorption isotherms, porosity by mercury intrusion and adsorption tests with methylene blue. The density was of 0.3 g cm−... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

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.

A busca por fontes renováveis de energia é uma das prioridades nas pesquisas na área de engenharia na atualidade, dando-se preferência principalmente para uma alternativa aos derivados de petróleo. A produção de biodiesel com lipídeos extraídos de microalgas é um assunto muito promissor, visto as inúmeras vantagens deste processo. Pesquisas apontam que a diminuição da concentração de nitrogênio presente no meio de cultivo aumenta o acúmulo de lipídeos pelas microalgas, mas a produção de biomassa fica prejudicada. Para mensurar a importância desse nutriente e melhorar a eficiência da extração de óleos, no presente trabalho, foi proposta a avaliação da influência do íon nitrato no cultivo de Chlorella sp., focando o estudo na concentração de biomassa e no acúmulo de lipídeos. Para tal, foram testadas diferentes concentrações iniciais de NaNO3; o melhor perfil de adição de NaNO3 no meio de cultivo (em etapas ou em uma dose única); o desempenho da microalga em um cultivo semicontínuo; e quatro tipos de tratamentos para a quebra da parede celular das microalgas Chorella minutissima e Chlorella sp., a fim de realizar uma extração de lipídeos mais efetiva. A concentração inicial de 300 mg L-1 de NaNO3 apresentou melhores resultados em relação à concentração final de biomassa (2,48 g L-1) e acúmulo de lipídeos totais (12,0 % em peso seco). A adição de NaNO3 em apenas uma etapa obteve os resultados mais satisfatórios, com concentração final de biomassa de 1,92 g L-1 e 6,02 % de lipídeos totais em peso seco de biomassa. No cultivo semicontínuo, o melhor resultado para a o acúmulo de lipídeos foi volume de corte de 1/6 a cada 24 h, resultando em 9,02 % de lipídeos em biomassa seca e produtividade lipídica de 214 mg L-1d-1. Como pré-tratamento para quebra da parede celular da microalga Chlorella minutissima, não houve diferença significativa entre os métodos testados; para a Chlorella sp., as técnicas com resultados mais satisfatórios foram autoclave e micro-ondas. / Nowadays, the search for renewable energy sources is a high priority topic in engineer research, with preference to an alternative to petroleum derived energy spurces. Biodiesel production from microalga lipid is very promising, since the several advantages of this process. Many studies have shown that, to increase the microalga lipid accumulation, low nitrogen concentration is necessary; however, this condition has an opposite effect on biomass production. To measure the effect of this nutrient and improve oil extraction efficiency, in the present work, the nitrate ion influence was evaluated over the microalga Chlorella sp. cultive, measuring biomass concentration and lipid accumulation. This work tested the effect of the initial NaNO3 concentration and different NaNO3 pulse feeding profiles along the culture. A semicontinuous culture was carried out with renewal rate of 1/3 and 1/6 (v/v) in 24 h and 48 h, to improve biomass nad lipid productivity. It was also tested four pre-treatments in order to break the microalga (Chlorella minutissima and Chlorella sp.) cell wall: microwave, autoclave, bead beating and sonication. The highest biomass and lipid concentration were found when used initial NaNO3 concentration of 300 mg L-1, with 2,48 g L-1 and 12,04 %, respectively. Adding NaNO3 all at once (one time at the culture start off ) showed the best results for biomass concentration (1,92 g L-1) and lipid accumulation (6,02 %). In semicontinuous culture, the microalga Chlorella sp. presented good results for lipid production (9,02 %) and lipid productivity (214 mg L-1d-1) at 1/6 renewal rate every 24 h, however. The best pre-treatment for cell wall tested for Chlorella sp were microwave and autoclave; for Chlorella minutissima, there was no difference between the tested pre-treatments and the ones without it.