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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.

The diploma work is about research of bioproducts. The opinion of the people and the interest of buying bioproducts.

<p dir="ltr">Corn stover is a promising resource for biofuels, but its high viscosity makes it challenging to convert into a pumpable slurry. This thesis covers the scale-up, techno-economic assessment, and life cycle assessment to ensure profitable and sustainable biofuel production. In this study, a slurry was created using corn stover pellets, enzymes, and deionized water with a moisture content of 16%. The viscosity of the slurry was measured at different concentrations and shear rates using an Anton Parr rheometer. Important parameters such as the consistency index and flow behavior index were obtained through linear regression, which were then used to predict energy usage by correlating them with slurry concentration. Steady and unsteady state mass and energy balances were conducted to determine operation time, verify power consumption, and provide values for techno-economic and life cycle assessments.</p><p dir="ltr">Our study found that slurry can be pumped up to 300g/L concentrations with a viscosity of less than 300 Pa*s at shear rate close to 3Hz. We established a correlation between consistency and flow behavior index with solids content, predicting power consumption in the mixing tank. Our findings enabled us to calculate the production cost of $0.0155 per pound of the pumpable slurry, which is 38% less than the sale price to biorefineries.</p><p dir="ltr">This study confirms that it is economically viable to convert corn stover pellets into pumpable slurry for biofuel production without pretreatment. Although the process faces challenges with viscosity, it ensures a steady supply of feed for the biorefinery and results in profitability. The research takes a comprehensive approach that includes benchtop scale-up and assessments, establishing the practicality and cost-effectiveness of slurry production. Experimental findings and correlation analysis provide accurate predictions of power consumption, while steady-state energy balance results closely align with predictions. Techno-economic and life cycle assessments further support the competitiveness of slurry conversion. In essence, this research offers a sustainable solution to challenges in energy generation.</p>

The topic of my diploma thesis is Bioproducts and their position in the present retailing. The thesis is divided in two parts, a theoretical one and a practical one. The theoretical part deals with the theory of bioproducts and their market position. It analyses ecology-agriculture tasks in Czech Republic as well as the legislation in the Czech Republic. The practical part describes bioproducts in Interspar and its own brand SPAR Natur*pur. In Interspar I did my research using questionnaires that were filled in by costumers of Interspar. These costumers answered questions about bioproducts and their market position in the Czech Republic. The results are presented in graphs and with a comment.

Submitted by Wendell Amoedo (wendell.amoedo@hotmail.com) on 2018-11-26T15:53:09Z No. of bitstreams: 2 MORAES_Roseane de Paula Gomes_2018.pdf: 11631165 bytes, checksum: bd03e4b55379c3e27a9569e4e4f3e18a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Submitted by Wendell Amoedo (wendell.amoedo@hotmail.com) on 2018-11-28T12:57:46Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) MORAES_Roseane de Paula Gomes_2018.pdf: 11631165 bytes, checksum: bd03e4b55379c3e27a9569e4e4f3e18a (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-11-28T15:12:43Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) MORAES_Roseane de Paula Gomes_2018.pdf: 11631165 bytes, checksum: bd03e4b55379c3e27a9569e4e4f3e18a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-28T15:12:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) MORAES_Roseane de Paula Gomes_2018.pdf: 11631165 bytes, checksum: bd03e4b55379c3e27a9569e4e4f3e18a (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work describes and analyzes the bioproduct processing technologies based on the survey of these in the local reality and in other national and international technological scenarios. The data were obtained through field, documental and bibliographical research, carried out in different municipalities of Amazonas and in national and international enterprises. The results were analyzed the singularities and specificities of the technologies applied in the processing of natural jute / mauve fibers, breu oleoresins, açaí pulp, cupuaçu seeds and nuts, in order to contribute to the study of the value chain of these bioproducts considering the different production contexts, public policies to support the sector, related environmental issues and management characteristics. Aiming at local development, the intent of this research was to expand the technological alternatives that correlate strategies and processes in the support activities of the value chain of amazonian bioproducts. In Índia, elite cultivars are used, selected varieties by breeding to increase the yield potential of the fibers. Plant breeding continues to develop high-yielding varieties of jute in order to allow farmers to get highest possible economical yield per unit of arable land. As the use of pectinolítico bacterial consortium was efficient to accelerate the steeping Indian jute and it was found that the drawn tapes of freshly harvested plants with the help of any fiber extractor manually operated, similar to descorticadora machine supplied to the producers in the Amazon and Para could be macerated within 5 to 7 days under field conditions farmers with improved improved fiber quality in the degree of texturization, the lower this thinnest value and texturization are the wires, which guarantees softness and resistance to these. Data available in the literature and the analytical data of techniques that could be applied to generate standards for the extraction, purification, and analysis of the pitch fractions point to quality problems based on physicalchemical standards can affect the productive chain by: consolidating appropriate methodologies to collect and store the raw material; add value and qualify the primary process improvement and support the certification of the raw materials for commercialization. The most advanced technologies used in other locations to add value to açaí fruit products were those applied in the production of dehydrated pulp such as lyophilization, atomization, vacuum dehydration, and the production of syrup in açaí pulp mixtures with other fruits. The combination of cares for chestnut conservation, good chestnut handling practices associated with advanced aflatoxin processing and control technologies are fundamental aspects for this productive activity to consolidate a sustainable and attractive profile for investments and exports. For cupuaçu butter, it is especially important to reduce losses in the quantity of seeds entering the processing, which can be achieved by technological changes to optimize fermentation and seed drying. Meeting the standards and norms of quality and safety may not represent a restriction on the commercialization of these bioproducts, provided that objectives achievable by the local enterprises are established, based on information about the natural resources used, knowing the market and possibilities of specialization or diversification of products and byproducts by means of processing and technologies. / Este trabalho descreve e analisa as tecnologias de processamento de bioprodutos tendo como base o levantamento destas na realidade local e em outros cenários tecnológicos nacionais e internacionais. Os dados foram obtidos por meio da pesquisa de campo, documental e bibliográfica, realizada em diferentes municípios do Amazonas e em empreendimentos nacionais e internacionais. Nos resultados foram analisadas as singularidades e especificidades das tecnologias aplicadas no processamento de fibras naturais de juta/ malva, de oleoresinas de breu, de polpa de açaí, de sementes de cupuaçu e de castanhas, no sentido de contribuir para o estudo da cadeia de valor destes bioprodutos considerando os diferentes contextos de produção, as políticas públicas de apoio ao setor, as questões ambientais relacionadas e as características de gestão. Visando o desenvolvimento local, o intuito desta investigação foi ampliar as alternativas tecnológicas que correlacionem estratégias e processos nas atividades de apoio da cadeia de valor de bioprodutos amazônicos. Na Índia, utilizam-se cultivares de elite, selecionando variedades de juta de alto rendimento, a fim de permitir que os agricultores obtenham o maior rendimento econômico possível por unidade de terra arável. Assim como, o uso do consórcio bacteriano pectinolítico foi eficiente para acelerar a maceração da juta e verificou-se que as fibras de plantas recém colhidas com auxílio de extrator de fibras operadas manualmente, similar à máquina descorticadora fornecida aos produtores da Amazônia e Pará, permite a maceração de 5 a 7 dias em condições de campo agricultores com melhor qualidade de fibra no grau de texturização, o que garante suavidade e resistência. Dados disponíveis na literatura e os dados analíticos de técnicas podem ser aplicados para gerar padrões para a extração, purificação, e análise da fração resina breu, apontam problemas de qualidade com base em padrões físico-químicos que podem afetar a cadeia produtiva por: consolidar as metodologias apropriadas para coletar e armazenar a matéria-prima; agregar valor e qualificar a melhoria primária de processos e apoiar a certificação das matérias-primas para comercialização. As tecnologias mais avançadas e praticadas em outras localidades para agregar valor aos produtos do fruto do açaí foram as que se aplicam na produção da polpa desidratada como a liofilização, a atomização, desidratação a vácuo, e a produção do xarope em misturas de polpa de açaí com outras frutas. A combinação dos cuidados com a conservação dos castanhais, as boas práticas de manipulação das castanhas associadas às tecnologias avançadas de processamento e controle de aflatoxinas, são aspectos fundamentais para que esta atividade produtiva consolide um perfil sustentável e atrativo a investimentos e exportação. Para a manteiga de cupuaçu, tornase especialmente importante reduzir as perdas na quantidade de sementes que entram no processamento, o que pode ser alcançado por mudanças tecnológicas para otimização da fermentação e secagem das sementes. Atender aos padrões e normas de qualidade e segurança pode não representar uma restrição a comercialização destes bioprodutos, desde que sejam estabelecidos objetivos alcançáveis pelos empreendimentos locais, a partir de informações sobre os recursos naturais utilizados, conhecendo o mercado e as possibilidades de especialização ou diversificação dos produtos e subprodutos pelos meios de processamento e tecnologias.

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<p dir="ltr">Feedstock variability represents a challenge in the adoption of lignocellulosic biomass for biofuels and biochemicals production, due to the differences in critical chemical and physical properties like lignin content, and water absorption respectively. Thus, difficult continuous manufacturing processes in biorefineries, hinder the transition from liquid feedstocks to renewable materials that consisting of solid particles. Modeling of flow properties based on rheological measurements of treated biomass is a quantitative metric for identifying if different feedstocks form pumpable slurries. Additionally, the correlation of yield stress to physical and chemical properties gives a measure that accounts for the variability in the processing design. This research models rheological properties and relates these to compositional data from different non-pretreated fractions of corn stover biomass slurries. Slurries were formed with solids concentrations of 300 g/L in a 6 hours fed-batch process using the commercial enzymes Celluclast 1.5L or Ctec-2 at 1FPU/g or 3 FPU/g of dry solids, basis to enable the liquefaction (i.e., slurry-forming) mechanism. We found that insoluble lignin content of the different fractions was related to water absorption in pellets and free water on slurries and that free water was a good indicator of the potential for a material to form slurry. Higher flowability (lower yield stress) was found at higher content of lignin, particularly for materials containing 26% lignin where yield stress was reduced to 254Pa when compared with mixtures of 14% lignin that presented yield stresses of around 4000 Pa. We show that rheology modeling linked to compositional characteristics for biomass slurries can be used to predict material flow behavior in a biorefinery to optimize and achieve high solids loadings that enhance the production of ethanol for biofuels. This insight and the ability to form high concentration slurries before pretreatment holds the potential to develop new processing strategies that could help to foster a more efficient and sustainable bio-based industry. </p>

Os plásticos, polímeros geralmente derivados de petróleo com características bastante atraentes e valor baixo estão presentes em quase todos os objetos produzidos pelos homens, desde consumo doméstico até produtos de alta tecnologia. Em 2015, aproximadamente 320 milhões de toneladas de plásticos foram produzidas e a estimativa é que este consumo continue aumentando até 2020. No entanto, cerca de 60% do que é produzido, são plásticos não biodegradáveis, os quais são persistentes ambientalmente, afetando negativamente diversos seres vivos, inclusive os seres humanos. Diante deste cenário, e como alternativa ambientalmente correta, podemos fazer uso de biopolímeros, em especial o polihidroxibutirato (PHB). O PHB é um homopolímero biodegradável, biocompatível e possui características similares às do polipropileno, podendo servir como potencial substituto a esse polímero derivado de petróleo. No entanto, o PHB ainda não está difundido no nosso cotidiano, porque apresenta alto custo de produção e purificação, principalmente devido aos substratos utilizados, que na maioria das vezes são açúcares e chegam a representar 30% do preço final do produto. Visando diminuir o preço de produção, o objetivo deste trabalho é produzir o PHB utilizando bactérias metilotróficas, isoladas de ambiente estuarino e capazes de consumir metanol. Após isolamento seletivo, duas bactérias do gênero Methylobacterium sp. foram isoladas e identificadas por biologia molecular e espectrometria de massas (MALDI-TOF). A produção de PHB foi estudada em frascos agitados sem quaisquer ajustes de condições físico-químicas por um período de 168 horas sob 28 ºC e 180 RPM em agitador orbital de bancada e também em biorreator sob 28 °C, 180 RPM e pH 7,0 durante 96 horas. Os melhores resultados foram obtidos por M. extorquens sem ajuste de condições físico-químicas, tendo atingido produtividade do produto de 125 mg.L-1 e acúmulo de 30% de PHB em biomassa. M. rhodesianum obteve produtividade do produto de 38 mg.L-1 em seu melhor resultado, porém é uma produtora em potencial de polietileno glicol a partir de metanol. / Plastics, usually petroleum-derived polymers that have attractive characteristics and low price, are present in literally almost all products produced by humans. They are present since from home consuming to high technology products. In the year of 2015 approximately 320 million tons of plastics were produced and is estimate this consumption will continue to increase until 2020. However, about 60% of this production is non-biodegradable plastics, which makes them environmentally persistent, affecting negatively several living beings including humans. Considering this scenario, and as an environmentally correct alternative, we can make use of biopolymers, especially polyhydroxybutyrate (PHB). PHB is a biodegradable, biocompatible homopolymer and has characteristics similar to those of polypropylene, which may serve as a potential substitute for this petro derivative polymer. However, PHB is still not widespread in our daily lives, once has a high cost of production and purification, mainly due to the substrates used, which in most cases are sugars, and they can represent 30% of the final price of the product. In order to decrease the price of production, this work aims to produce PHB using methylotrophic bacteria, isolated from an estuarine environment and capable of consuming methanol. After a selective isolation, two bacteria of the genus Methylobacterium sp. were isolated and identified by molecular biology and mass spectrometry (MALDI-TOF). PHB production was studied in shake flasks without any physical-chemical adjustments for a 168 hour period under 28 ºC and 180 RPM in a rotary shaker and also in bioreactor under 28 °C, 180 RPM and pH 7.0 for 96 hours. The best results were obtained by M. extorquens without adjustment of physical-chemical conditions, reaching a product productivity of 125 mg.L-1 and accumulation of 30% of PHB in biomass. M. rhodesianum obtained product productivity of 38 mg.L-1 at its best result, but is a potential producer of polyethylene glycol from methanol.

Os plásticos, polímeros geralmente derivados de petróleo com características bastante atraentes e valor baixo estão presentes em quase todos os objetos produzidos pelos homens, desde consumo doméstico até produtos de alta tecnologia. Em 2015, aproximadamente 320 milhões de toneladas de plásticos foram produzidas e a estimativa é que este consumo continue aumentando até 2020. No entanto, cerca de 60% do que é produzido, são plásticos não biodegradáveis, os quais são persistentes ambientalmente, afetando negativamente diversos seres vivos, inclusive os seres humanos. Diante deste cenário, e como alternativa ambientalmente correta, podemos fazer uso de biopolímeros, em especial o polihidroxibutirato (PHB). O PHB é um homopolímero biodegradável, biocompatível e possui características similares às do polipropileno, podendo servir como potencial substituto a esse polímero derivado de petróleo. No entanto, o PHB ainda não está difundido no nosso cotidiano, porque apresenta alto custo de produção e purificação, principalmente devido aos substratos utilizados, que na maioria das vezes são açúcares e chegam a representar 30% do preço final do produto. Visando diminuir o preço de produção, o objetivo deste trabalho é produzir o PHB utilizando bactérias metilotróficas, isoladas de ambiente estuarino e capazes de consumir metanol. Após isolamento seletivo, duas bactérias do gênero Methylobacterium sp. foram isoladas e identificadas por biologia molecular e espectrometria de massas (MALDI-TOF). A produção de PHB foi estudada em frascos agitados sem quaisquer ajustes de condições físico-químicas por um período de 168 horas sob 28 ºC e 180 RPM em agitador orbital de bancada e também em biorreator sob 28 °C, 180 RPM e pH 7,0 durante 96 horas. Os melhores resultados foram obtidos por M. extorquens sem ajuste de condições físico-químicas, tendo atingido produtividade do produto de 125 mg.L-1 e acúmulo de 30% de PHB em biomassa. M. rhodesianum obteve produtividade do produto de 38 mg.L-1 em seu melhor resultado, porém é uma produtora em potencial de polietileno glicol a partir de metanol. / Plastics, usually petroleum-derived polymers that have attractive characteristics and low price, are present in literally almost all products produced by humans. They are present since from home consuming to high technology products. In the year of 2015 approximately 320 million tons of plastics were produced and is estimate this consumption will continue to increase until 2020. However, about 60% of this production is non-biodegradable plastics, which makes them environmentally persistent, affecting negatively several living beings including humans. Considering this scenario, and as an environmentally correct alternative, we can make use of biopolymers, especially polyhydroxybutyrate (PHB). PHB is a biodegradable, biocompatible homopolymer and has characteristics similar to those of polypropylene, which may serve as a potential substitute for this petro derivative polymer. However, PHB is still not widespread in our daily lives, once has a high cost of production and purification, mainly due to the substrates used, which in most cases are sugars, and they can represent 30% of the final price of the product. In order to decrease the price of production, this work aims to produce PHB using methylotrophic bacteria, isolated from an estuarine environment and capable of consuming methanol. After a selective isolation, two bacteria of the genus Methylobacterium sp. were isolated and identified by molecular biology and mass spectrometry (MALDI-TOF). PHB production was studied in shake flasks without any physical-chemical adjustments for a 168 hour period under 28 ºC and 180 RPM in a rotary shaker and also in bioreactor under 28 °C, 180 RPM and pH 7.0 for 96 hours. The best results were obtained by M. extorquens without adjustment of physical-chemical conditions, reaching a product productivity of 125 mg.L-1 and accumulation of 30% of PHB in biomass. M. rhodesianum obtained product productivity of 38 mg.L-1 at its best result, but is a potential producer of polyethylene glycol from methanol.