Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-10-03T14:22:13Z No. of bitstreams: 1 DissAGOP.pdf: 2381103 bytes, checksum: 25fa623c6fb2845927f58c532b278f6b (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T17:29:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissAGOP.pdf: 2381103 bytes, checksum: 25fa623c6fb2845927f58c532b278f6b (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T17:29:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissAGOP.pdf: 2381103 bytes, checksum: 25fa623c6fb2845927f58c532b278f6b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-10T17:29:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissAGOP.pdf: 2381103 bytes, checksum: 25fa623c6fb2845927f58c532b278f6b (MD5) Previous issue date: 2016-03-18 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / This study aimed to optimize the production of hydrogen and other metabolites using crude glycerol as substrate, through design of experiments (DoE) and statistical process optimization. The first study aimed at optimizing the operational parameters of the fermentation process, and therefore, a mesophilic AFBR reactor was operated on 10 different phases, distributed as a combination of HRT and the glycerol concentration (Gc) proposed by a matrix containing CCD array containing 10 experimental trials. The HRT varied to 9.24h to 0.76h, while Gc ranged from 17.1g / L to 2.9 g / L. The results showed that the maximum conversion of glycerol (CG), 98.4%, was obtained using substrate concentrations lower than 5.0 g/L. The maximum yield (0.17 mol H2 / mol consumed glycerol) and H2 content in the produced biogas (87.4%) were achieved at concentrations greater than 10.0 g/L and HRT of 5h. Among the main soluble metabolites produced, 1,3-propanediol (1,3-PD) and propionic acid (HPr) stood out. The maximum yield of 1,3-PD (1.05 mol 1,3-PD / mol consumed glycerol) was obtained with 10.0 g/L glycerol in HRT of 9,24h, whereas the maximum yield of HPr (0.71 mol HPr / mol consumed glycerol) was achieved with 15.0 g/L of glycerol and HRT of 2h. The second study, in turn, consisted of optimizing the culture medium components (glycerol, KH2PO4, yeast extract and vitamin B12), through batch tests, and subsequent application in AFBR reactor. The maximum hydrogen and ethanol yields, 0.006 and 0.291 mol / mol consumed glycerol, was obtained in optimal culture medium consisting of 26.53 g/L glycerol, 1.75 g/L KH2PO4, 0.0076 g/L B12 and 0.5 g/L yeast extract. The application of optimal culture medium in a continuous reactor did not result in improvement of H2 and ethanol yields, however, caused an increase in 1,3-PD yield, reaching a maximum of 0.38 mol 1.3-PD / mol consumed glycerol. / O presente trabalho teve como objetivo otimizar a produção de hidrogênio e outros metabólitos, utilizando glicerol bruto como substrato, empregando técnicas de planejamento experimental e otimização estatística de processos. O primeiro estudo visou a otimização de parâmetros operacionais do processo fermentativo, e para tanto, um reator RALF mesofílico foi operado em 10 fases distintas, distribuídas conforme uma combinação do TDH e da concentração de glicerol (Cg) proposta por uma matriz de um DCCR contendo 10 condições experimentais. O TDH variou de 9,24h a 0,76h, enquanto a Cg variou de 17,1 g/L a 2,9 g/L. Os resultados obtidos mostraram que a máxima conversão de glicerol (CG), 98,4%, foi obtida utilizando concentrações de substrato menores que 5,0 g/L. O máximo rendimento (0,17 mol H2/mol glicerol consumido) e conteúdo de H2 no biogás produzido (87,4%) foram atingidos em concentrações superiores a 10,0 g/L e TDH de 5h. Dentre os principais metabólitos solúveis produzidos, 1,3-propanodiol (1,3-PD) e ácido propiônico (HPr) se destacaram. O máximo rendimento de 1,3-PD (1,05 mol 1,3-PD/mol glicerol consumido) foi obtido com 10,0 g/L de glicerol em TDH de 9,24h, enquanto que o máximo rendimento de HPr (0,71 mol HPr/mol glicerol consumido) foi alcançado com 15,0 g/L de glicerol e TDH de 2h. O segundo estudo, por sua vez, consistiu na otimização de componentes do meio de cultura (glicerol, KH2PO4, extrato de levedura e vitamina B12), através de ensaios em batelada, e posterior aplicação em RALF. Os máximos rendimentos de H2 e etanol, 0,006 e 0,291 mol/mol glicerol consumido, foram obtidos em meio de cultura ótimo constituído por 26,53 g/L de glicerol, 1,75 de KH2PO4, 0,0076 g/L de B12 e 0,5 g/L de extrato de levedura. A aplicação do meio de cultura otimizado em reator contínuo não resultou na melhoria dos rendimentos de H2 e etanol, no entanto, ocasionou um aumento no rendimento de 1,3-PD, alcançando 0,38 mol 1,3-PD/mol glicerol consumido.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-21T11:11:40Z No. of bitstreams: 1 TeseJRSJ.pdf: 5314232 bytes, checksum: 9352e78958e9a2f45a12e9a77f564bdd (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:37:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseJRSJ.pdf: 5314232 bytes, checksum: 9352e78958e9a2f45a12e9a77f564bdd (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:37:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseJRSJ.pdf: 5314232 bytes, checksum: 9352e78958e9a2f45a12e9a77f564bdd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-08T18:37:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJRSJ.pdf: 5314232 bytes, checksum: 9352e78958e9a2f45a12e9a77f564bdd (MD5) Previous issue date: 2015-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / It was studied the catalytic performance of ZSM-12 zeolites modified by desilication in the cracking of naphthenic hydrocarbons. ZSM-12 zeolites with nominal a SiO2/Al2O3 ratio were synthesized during 96 or 144 h under hydrothermal conditions and the obtained zeolites were treated with NaOH solutions under different conditions. The samples were characterized by thermogravimetric analysis (TA), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), N2 physisorption, temperature programmed desorption of ammonia (NH3-TPD), 27Al MAS NMR spectroscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and infrared spectroscopy (Py-FTIR). The treatment with NaOH solutions under mild conditions was more effective for the ZSM-12 zeolite synthesized during 96 h. For the HZ12-96-0,2 sample, obtained by treatment at 35 °C with 0.2 mol.L-1 NaOH solution during 15 min, it was verified an increase in the external surface area and the formation of mesopores in the range of 2 to 14 nm. On that zeolite occurred a higher yields to light olefins during the cracking of cyclohexane at 400 °C and also in the cracking of methyl and ethylcyclohexane at 450 °C. This result was mainly related to the higher density of acid sites exhibited by the HZ12-96-0,2 zeolite compared with the parent ZSM-12 one, as consequence of the applied alkaline treatment. It was also verified that the ZSM-12 zeolites modified by more severe alkaline treatment (0.5 or 1.0 mol.L-1 NaOH solution at 80 °C for 30 min) presented significant increase of the external surface area and mesopores volume. The catalytic cracking of cyclohexane, methylcyclohexane and ethylcyclohexane at 500 °C, as well as the physicochemical characteristics of the MZ12-96-0,5 zeolite enhanced the formation of light olefins. The highest yield to light olefins was obtained on that zeolite during the cracking of ethylcyclohexane, which increased 9% when compared with the yield obtained on the not modified HZSM-12 zeolite. The selectivity to light olefins on the studied HZSM-12 zeolites was strongly influenced by presence of a side chain in the naphthenic ring (methyl or ethyl), as well as by the employed cracking operating conditions. / Estudou-se o desempenho de zeólitas ZSM-12 modificadas por dessilicalização no craqueamento de hidrocarbonetos naftênicos. Zeólitas ZSM-12 com razão SiO2/Al2O3 igual a 80 foram sintetizadas em 96 ou 144 h sob condições hidrotérmicas. As zeólitas ZSM-12 obtidas foram modificadas sob diferentes condições de tratamento alcalino com soluções de NaOH e posteriormente caracterizadas por termogravimetria, difratometria de raios X, microscopia eletrônica de varredura, fisissorção de nitrogênio, dessorção de amônia à temperatura programada, ressonância magnética nuclear do 27Al, espectroscopia de energia dispersiva de raios X e espectroscopia na região do infravermelho com adsorção de piridina. O tratamento alcalino, sob condições mais brandas, foi mais efetivo para a zeólita ZSM-12 sintetizada em menor tempo de cristalização (96 h). Para a zeólita HZ12-96-0,2, obtida por tratamento com solução de NaOH 0,2 mol.L-1 a 35 °C por 15 min, verificou-se um aumento na área superficial externa e distribuição de tamanho de mesoporos entre 2 e 14 nm. Nessa zeólita, ocorreu um maior rendimento a olefinas leves no craqueamento de cicloexano a 400 °C e, também, no craqueamento de metil- e etil-cicloexano realizado a 450 °C. Esse resultado foi relacionado, principalmente, com a maior concentração de sítios ácidos na zeólita HZ12- 96-0,2, em relação à zeólita HZSM-12 precursora, como consequência do tratamento alcalino. Verificou-se, também, que as zeólitas ZSM-12 modificadas por tratamento alcalino, sob condições mais severas (solução de NaOH 0,5 ou 1,0 mol.L-1 a 80 °C por 30 min), apresentaram aumento significativo de área superficial externa e volume de mesoporos. O craqueamento de cicloexano, metil- e etil-cicloexano realizado a 500 °C, assim como as características físicas e químicas da zeólita MZ12-96-0,5, favoreceram a formação de olefinas leves. O maior rendimento a olefinas leves ocorreu durante o craqueamento do etil-cicloexano sobre essa zeólita, com aumento desse rendimento em torno de 9% quando comparado ao rendimento obtido sobre a zeólita HZSM-12 não modificada. A seletividade a olefinas leves sobre as zeólitas HZSM-12 preparadas neste estudo sofreu forte influência da presença da cadeia lateral no anel naftênico (metil ou etil), assim como também das condições operacionais de craqueamento empregadas.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-01-24T10:55:13Z No. of bitstreams: 1 DissLPMoc.pdf: 5018835 bytes, checksum: 6e118e7b00ba50c95eaca8d0df293f3a (MD5) / Approved for entry into archive by Camila Passos (camilapassos@ufscar.br) on 2017-02-08T10:50:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLPMoc.pdf: 5018835 bytes, checksum: 6e118e7b00ba50c95eaca8d0df293f3a (MD5) / Approved for entry into archive by Camila Passos (camilapassos@ufscar.br) on 2017-02-08T10:51:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLPMoc.pdf: 5018835 bytes, checksum: 6e118e7b00ba50c95eaca8d0df293f3a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T10:51:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLPMoc.pdf: 5018835 bytes, checksum: 6e118e7b00ba50c95eaca8d0df293f3a (MD5) Previous issue date: 2016-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Biodiesel is a renewable fuel and its production generate raw glycerol (RG) as main byproduct. The use of RG as carbon source in microorganism cultivations poses as an alternative to add value and reduce the environmental impact of this residue. However, RG impurities (salts, esters, alcohol and soap) can inhibit cell growth. Techniques that aims adapting microorganisms to environments containing contaminants by adaptive evolution have been employed to overcome inhibition problems. Adaptation strategies allows imposing a certain selective pressure upon the population, favoring the appearance of mutants and selection of most beneficial mutations, which will make the cell more suited to develop itself in a hostile environment. This work employed Adaptive Evolution methodology to obtain an E. coli K12 strain adapted to RG concentrated by rotary evaporation (RGRota). Cultivations were carried out in plates (E. coli – USP strain) incubated at 37 ºC, as well as shaken flasks (E. coli – UMinho strain), kept at 37 ºC and 300 rpm, involving transfers to defined media gradually enriched with RGRota. Obtained evolved strain as well as the wild-type strain E. coli – UMinho were characterized in cultivations using 2 L, bench-scale bioreactor, equipped with monitoring and control system. During shaken flask experiments, growth was followed by optical density (OD) readings. In bioreactor cultures, samples were withdrawal to analyze cell concentration of the suspension (OD and dry cell weight), concentrations of glycerol, ethanol and organic acids (liquid chromatography), concentration of viable cells (colony forming units counting) and morphology. Cultures characterization were carried out with E. coli – USP in shaken flasks, the values of maximum specific growth rate (μmax) remained between 0.40 e 0.45 h-1 and they showed little influence of strain or media composition. These results suggest that the selected strain did not have differentiated characteristics from the wild-type strain. For E. coli – UMinho, two adaptation strategies were evaluated: successive transfer during exponential growth phase (OD = ~2.5) and during stationary growth phase (OD = ~10). In both cases cells evolved, showing increased μmax values, with more homogeneous populations being observed for adaptation conducted under the first strategy. After 26 days of adaptation, corresponding to 534 generations, an evolved strain, exhibiting μmax of 0.60 h-1 and capable of growing in medium containing 29 g/L of glycerol from RGRota was selected by the methodology of successive transfers in exponential phase. This growth rate was 27.6 % superior to that achieved by the wild-type strain (0.47 h-1). Evolved and wild-type strains were cultivated in bioreactor, containing defined medium prepared with GBRota to have 40 g/L of glycerol. The evolved one maintained μmáx of 0.61 h-1. Acetate formation was observed, with yield of 0.19 g acetate/g glycerol, which caused growth inhibition and limited biomass yield to 0.26 gbiomass/gglycerol. When the wild-type strain was cultivated in bioreactor, exponential growth started after 24 h of lag phase and it presented μmax of 0.28 h-1, biomass yield of 0,39 gbiomass/gglycerol and acetate yield of 0.19 gacetate/gglycerol. The evolved strain obtained, capable of growing in the biodiesel production residue, showed a μmax value similar to the best results reported in the literature for E. coli adaptation in pure glycerol (0.7 h-1), what demonstrates the successful application of the adaptive evolution methodology. Acetate accumulation can be reduced by Genetic Engineering techniques to manipulate metabolic pathways and this will lead to development of an industrial strain which can be employed as a platform of high value products using unrefined glycerol as substrate. / O biodiesel é um combustível renovável cuja produção gera o glicerol bruto (GB) como principal subproduto. O aproveitamento de GB como fonte de carbono em cultivos de microrganismos se apresenta como uma alternativa para agregar valor e reduzir o impacto ambiental deste resíduo. Contudo, as impurezas do GB (sais, ésteres, álcool e sabão) podem inibir o crescimento das células. Técnicas que visam adaptar os microrganismos via evolução adaptativa a ambientes contendo contaminantes vêm sendo empregadas para contornar problemas de inibição. As estratégias de adaptação permitem impor uma certa pressão seletiva sobre a população, favorecendo o aparecimento de mutantes e a seleção de mutações benéficas, que tornam a célula mais apta a se desenvolver em um ambiente hostil. O trabalho empregou a metodologia de Evolução Adaptativa para obter uma linhagem de E. coli K12 adaptada ao GB concentrado por rotaevaporação (GBRota). Os cultivos foram realizados tanto em placas (linhagem E. coli – USP) incubadas a 37ºC, como em frascos agitados (linhagem E. coli – UMinho), mantidos a 37ºC e 300 rpm, envolvendo transferências para meios definidos gradualmente enriquecidos com GBRota. A linhagem evoluída obtida assim como a linhagem selvagem E. coli – UMinho foram caracterizadas em cultivos em biorreator de bancada de 2 L, dotado de sistema de monitoramento e controle. Durante os experimentos em frascos agitados, o crescimento foi acompanhado por leitura de densidade ótica (DO). Nos cultivos em biorreator, amostras foram coletadas para análises de concentração celular da suspensão (DO e massa seca), da concentração de glicerol, etanol e ácidos orgânicos (por cromatografia líquida), da concentração de células viáveis (por contagem de unidades formadoras de colônia) e de morfologia. Para os cultivos de caracterização da E. coli – USP realizados em frascos agitados, os valores da velocidade máxima específica de crescimento (max) permaneceram entre 0,40 e 0,45 h-1, sendo pouco influenciados pela linhagem ou pela composição dos meios, sugerindo que a metodologia adotada para adaptação em placa não foi eficiente, já que a linhagem selecionada não possuía características diferenciadas em relação à linhagem selvagem. Para a E. coli – UMinho foram avaliadas duas estratégias de adaptação: transferências sucessivas na fase exponencial do cultivo (DO = ~2,5) e na fase estacionária (DO = ~10). Em ambos os casos, as células evoluíram, apresentando aumento nos valores de max., sendo que populações mais homogêneas foram observadas na adaptação realizada pela primeira estratégia. Após 26 dias de adaptação, correspondendo a 534 gerações, foi selecionada pela metodologia de transferências sucessivas na fase exponencial, uma linhagem evoluída apresentando velocidade máxima específica de 0,60 h-1, resultado superior em 27,6% ao da linhagem selvagem (0,47h-1), capaz de crescer em meio contendo ~30 g/L de glicerol proveniente do GBRota. As linhagens selvagem e evoluída foram cultivadas em biorreator contendo meio preparado com GBRota na concentração de 40 g/L de glicerol. A linhagem evoluída manteve o μmáx de 0,61 h-1. Foi observada formação de acetato, com rendimento de 0,19 gacetato/gglicerol, o que causou inibição do crescimento e limitou o rendimento em biomassa a 0,26 gbiomassa/gglicerol. Enquanto que, para a linhagem selvagem o cultivo em biorreator apresentou uma fase lag de 24 h, um max de 0,28 h-1, rendimento em biomassa de 0,39 gacetato/gglicerol e rendimento em acetato 0,19 gacetato/gglicerol. A linhagem evoluída obtida no presente trabalho, capaz de crescer no resíduo da produção de biodiesel, apresenta max semelhante aos melhores resultados relatados na literatura para adaptação de E. coli em glicerol puro (0,7 h-1), demonstrando o sucesso da aplicação da metodologia de evolução adaptativa. O acúmulo de acetato pode ser amenizado utilizando técnicas de Engenharia Genética para manipulação das vias metabólicas e permitindo o desenvolvimento de uma linhagem industrial que poderá ser empregada como plataforma para obtenção de produtos de alto valor agregado usando o glicerol não refinado como substrato.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-02-21T16:57:31Z No. of bitstreams: 1 TeseTML.pdf: 9976156 bytes, checksum: 2b00da954b5187d6f10e5593523581c0 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-03-14T20:24:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseTML.pdf: 9976156 bytes, checksum: 2b00da954b5187d6f10e5593523581c0 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-03-14T20:24:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseTML.pdf: 9976156 bytes, checksum: 2b00da954b5187d6f10e5593523581c0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-14T20:33:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseTML.pdf: 9976156 bytes, checksum: 2b00da954b5187d6f10e5593523581c0 (MD5) Previous issue date: 2016-08-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The increasing demand for oil and oil derived products contributed to the alarming increase in the gaseous pollutants emissions in general and mainly contributed to the increase in carbon monoxide (CO) emissions in the worldwide. Besides being delivered on fossil fuels burning processes, a large amount of CO is also generated during the oil refining process, especially in the fluid catalytic cracking unit (FCC). In order to reduce the costs associated to the CO oxidation catalysts many efforts have been devoted to substitution of noble metals by non-noble transition metals, such as cobalt oxides and manganese oxides. However, the biggest challenge for this replacement is to keep the activity of these catalysts in the presence of interfering agents, such as SO2 and H2O, which might deactivate the catalysts or even inhibit the CO oxidation reaction. In this context, the aim of this study is to evaluate the activity of cobalt and/or manganese catalysts, promoted or not by molybdenum and supported on mesoporous molecular sieve type SBA-15 in the CO oxidation reaction in the presence of SO2 (450 ppm) and H2O (10% V/V). These catalysts were prepared by three different methods: (i) impregnation, (ii) deposition-precipitation using microwave and (iii) one-pot. It is noteworthy that the catalysts prepared by the methods of deposition-precipitation and one-pot represents a major breakthrough regarding to green synthesis methods, since they allowed representative savings of energy and water. It was found that the one-pot and deposition-precipitation methods yielded catalysts with high dispersion of the active phase and quite active in CO oxidation reaction. Furthermore, analysis of XRD, Raman, EPR, UV-Vis, XPS and H2-TPR revealed that the one-pot method yielded better dispersion of the molybdenum species over the SBA-15 support, which provided excellent resistance to the cobalt and/or manganese catalysts to SO2 and H2O poisoning. Moreover, the catalysts promoted by molybdenum and prepared by the deposition-precipitation method were composed by cobalt or manganese molybdates, as indicated by XRD, Raman, UV-Vis and XPS techniques, which are less active in the CO oxidation reaction. The catalysts promoted by molybdenum and prepared by the impregnation method possessed a smaller dispersion of the promoter, with the formation of molybdenum oxide, and thus reducing the resistance of these catalysts in the presence of the interfering agents. / A crescente demanda por petróleo e seus derivados contribuiu para o alarmante aumento das emissões de poluentes gasosos de um modo geral e principalmente contribuiu para o aumento das emissões do monóxido de carbono (CO) em todo o mundo. Além de ser emitido em processos de queima de combustíveis fósseis, grande quantidade de CO também é gerada durante o processo de refino do petróleo, principalmente na unidade de craqueamento catalítico em leito fluido (FCC). Com o objetivo de reduzir os custos associados aos catalisadores de oxidação do CO diversos esforços têm sido dedicados para a substituição dos metais nobres por metais de transição não nobres, tais como óxidos de cobalto e óxidos de manganês. Entretanto, o maior desafio para esta substituição é manter a atividade destes catalisadores na presença dos agentes interferentes, SO2 e H2O, que atuam desativando estes catalisadores ou mesmo inibindo a reação de oxidação do CO. Neste contexto, o objetivo geral deste trabalho é avaliar a atividade de catalisadores de cobalto e/ou manganês, modificados ou não por molibdênio e suportados em peneira molecular mesoporosa tipo SBA-15 na reação de oxidação do CO na presença de SO2 (450 ppm) e H2O (10 % V/V). Estes catalisadores foram preparados por três diferentes métodos: (i) impregnação, (ii) deposição-precipitação utilizando micro-ondas e (iii) one-pot. Vale ressaltar que os catalisadores preparados pelos métodos de deposição-precipitação e one-pot representam um grande avanço no que se diz respeito a métodos verdes de síntese, pois permitiram grande economia de energia e de água. Foi constatado que os métodos one-pot e deposição-precipitação renderam catalisadores com elevada dispersão das fases ativas e bem ativos na reação de oxidação do CO. Além disso, as análises de DRX, Raman, EPR, UV-Vis, XPS e H2-RTP revelaram que o método one-pot rendeu a melhor dispersão das espécies de molibdênio sobre o suporte de SBA-15, que conferiu excelente resistência aos catalisadores de cobalto e/ou manganês ao envenenamento por SO2 e H2O. Por outro lado, os catalisadores modificados por molibdênio e preparados pelo método de deposição-precipitação foram compostos por molibdatos de cobalto ou manganês, conforme indicado pelas técnicas de DRX, Raman,UV-Vis e XPS, fase menos ativa na reação de oxidação do CO. Além disso, os catalisadores preparados pelo método de impregnação e modificados por molibdênio possuíram menor dispersão do metal promotor, com formação de óxido de molibdênio, e, reduzindo assim, a resistência destes catalisadores na presença dos agentes interferentes.

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-05-19T19:35:37Z No. of bitstreams: 1 DissARLM.pdf: 2999284 bytes, checksum: cb32a2cd7ed71b40fd67f2b5604ce434 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-23T19:48:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissARLM.pdf: 2999284 bytes, checksum: cb32a2cd7ed71b40fd67f2b5604ce434 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-23T19:48:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissARLM.pdf: 2999284 bytes, checksum: cb32a2cd7ed71b40fd67f2b5604ce434 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-23T19:58:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissARLM.pdf: 2999284 bytes, checksum: cb32a2cd7ed71b40fd67f2b5604ce434 (MD5) Previous issue date: 2016-03-29 / Outra / The CO preferential oxidation reaction (PROX) is used in the purification of hydrogen streams for various applications. Since the discovery of improved catalytic properties of gold particles, at nanometer range, in the CO oxidation reaction at low temperature, Au catalysts have been the subject of numerous investigations of CO oxidation and PROX. Concerning the heterogeneous catalysis, the catalyst activity is determined by several factors: the nanoparticles size, the metal loading and dispersion, the nature and porosity of the support, and the metal/support interaction. To understand the dependence of the support and the influence of the synthesizing method on the material properties and catalytic performances, gold nanoparticles supported on three different oxides (CeO2, MnO2 and TiO2) were successfully synthesized by the deposition precipitation (DP) method, using urea, and modified polyol (MP) method, using PVP as surfactant and sodium borohydride as reducing agent. Additionally, Au/SiO2 was obtained by the DP method. Characterizations were performed to assess the crystallinity, the metal mass percentage, the reduction temperatures and the respective reducing gas consumptions of pure oxides and supported materials synthesized by both methods. In addition, microscopic pictures were obtained to evaluate the materials morphology and the gold nanoparticles diameter. The Au catalysts synthesized by the DP method presented smaller particle sizes as compared to catalysts obtained by the MP method. Catalytic evaluation of the CO oxidation and PROX reactions were performed using temperature ramp starting at room temperature up to 200 °C. As a comparative parameter, the ratio between the catalyst mass and the gas feed flow remained constant at 1 mg / 1 mL / min for all reactions. The results showed that Au supported on TiO2 prepared by the DP method presented complete CO conversion at room temperature, but with the simultaneous supply of H2, this catalyst tends to oxidize H2, decreasing the CO conversion activity. On the other hand, the Au/CeO2 catalyst prepared by the DP method presented activity up to about 200 °C for PROX and better selectivity towards the CO2 formation. / A reação de oxidação preferencial de CO (PROX) é utilizada na purificação de correntes de hidrogênio para diversas aplicações. Desde a descoberta da melhoria das propriedades catalíticas de partículas de ouro, em escala nanométrica, na reação de oxidação de CO a baixa temperatura, catalisadores de Au têm sido objeto de numerosas investigações em oxidação de CO e de PROX. No que diz respeito a catálise heterogênea, a atividade do catalisador é determinada por vários fatores: o tamanho das nanopartículas, a carga e dispersão metálica, a natureza e a porosidade do suporte, e a interação metal/suporte. Para entender a dependência do suporte e a influência do método de síntese nas propriedades dos materiais e nos desempenhos catalíticos, foram sintetizados com sucesso nanopartículas de ouro suportadas em 3 diferentes óxidos (CeO2, MnO2 e TiO2) pelos métodos de deposição precipitação (DP) com ureia e poliol modificado (PM) utilizando PVP como agente surfactante e borohidreto de sódio como agente redutor. Adionalmente, Au/SiO2 foi obtido pelo método DP. Foram realizadas caracterizações para avaliar a cristalinidade, porcentual mássico de metal, temperaturas de redução e respectivos consumos de gás redutor dos óxidos puros e dos materiais suportados sintetizados por ambos os métodos. Além disso, foram obtidas imagens de microscopia para avaliar a morfologia dos materiais e o diâmetro das nanopartículas de ouro. Os catalisadores de Au sintetizados pelo método DP apresentaram menores tamanhos de partícula, comparados aos catalisadores obtidos pelo método PM. A avaliação catalítica nas reações de oxidação de CO e PROX foram realizadas através de rampa de temperatura, começando pela temperatura ambiente e aquecendo até cerca de 200 ºC. Como parâmetro comparativo, a razão entre a massa de catalisador e a vazão dos gases alimentados manteve-se constante em 1 mg / 1 mL/min em todas as reações. Os resultados mostraram que o catalisador de Au suportado em TiO2 obtido pelo método DP apresentou conversão total de CO em temperatura ambiente, porém com a alimentação simultânea de H2, esse catalisador tende a oxidar o H2, diminuindo a atividade à conversão de CO. Por outro lado, o catalisador de Au/CeO2 preparado pelo método DP apresentou atividade até cerca de 200 ºC na PROX e melhor seletividade à formação de CO2. / PRH-ANP/MCT N° 44

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No. of bitstreams: 1 DissJRFN.pdf: 1477527 bytes, checksum: cb09da4bfdd14f1e2c076f57d365b7a1 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In recent years, the application of attenuated Salmonella spp. has been investigated for development of several biotechnological products, mainly vaccines. However, the implementation of industrial processes to obtain these products depends on the development of strategies for this microorganism high-cell density cultures (HCDC). One of the HCDC’s greatest challenges is overcoming Salmonella’s metabolic limitations, as it presents a high organic acids production (mainly acetic acid) that inhibits biomass formation. In this context, this work proposes two approaches to deal with this problem and implement Salmonella’s HCDC: studying the cultivation of S. typhimurium using glycerol as carbon source to reduce the generation of organic acids; studying the cultivation of a recombinant strain of S. typhimurium expressing the enzyme acetyl-CoA synthetase (ACS) from E. coli, for improved acetate assimilation). Initially, cultures were grown in agitated flasks in minimal media for two carbon sources (glucose or glycerol) for the wild-type and the recombinant strain. After the preliminary experiments, the recombinant strain was cultivated in bioreactor operated in batch mode with minimal medium formulated with glycerol, glucose or acetic acid as carbon source, to evaluate acetate production and assimilation. The wild-type strain was cultivated in a continuous-mode bioreactor on minimal medium with glycerol at D=0.10; 0.17 and 0.22 h-1 to evaluate the S. typhimurium glycerol metabolism. During the cultivations, samples were collected and analyzed by high-performance liquid chromatography to quantify the production of organic acids and substrate consumption. To quantify the concentration of biomass, optical density (600 nm) readings of culture broth and dry cell weight measurements were performed. Agitated flasks and batch cultivations results indicated that the acetate production is reduced in medium with glycerol for both strains, and that the genetically modified cells present a lower acetate accumulation phenotype compared to the wild-type. Continuous cultures of the wild-type strain showed no acetate accumulation for a 0.1 h-1 dilution rate. At rates of 0.17 h-1 and 0.22 h-1 acetate accumulation was observed, but acetate flux was 2-fold lower than the flux reached in chemostat with glucose-formulated medium. Simulations were performed with the STM_v1.0 model using as input data the glycerol and oxygen fluxes estimated from the experimental results. Good predictions were obtained for the biomass, CO2 and acetate fluxes at the higher dilution rates. The results suggest that fed-batch culture using glycerol as carbon source along with an exponential feed to maintain a 0.1 h-1 specific growth rate as a promising strategy to obtain high cellular concentrations of wild-type S. typhimurium. The efficient acetate uptake observed for the recombinant S. typhimurium cells may allow higher values of specific growth rate to be used for this strain, resulting in a higher productivity of biomass. / Nos últimos anos, a aplicação de linhagens atenuadas de Salmonella spp. vem sendo amplamente investigada para o desenvolvimento de diversos produtos biotecnológicos, principalmente vacinas. No entanto, a implementação de processos industriais para a obtenção destes produtos depende do desenvolvimento de estratégias para o cultivo em alta densidade celular (CADC) deste microrganismo. Para isso, um dos grandes desafios a ser superado se refere às limitações metabólicas da Salmonella, uma vez que esta apresenta elevada produção de ácidos orgânicos (principalmente ácido acético) que inibem a formação de biomassa. Neste contexto, este trabalho propõe duas abordagens para lidar com este problema e implementar CADC de Salmonella: estudar o crescimento de Salmonella typhimurium em glicerol avaliando seu metabolismo como uma fonte de carbono menos propensa à geração de ácidos orgânicos; e estudar a produção destes ácidos por uma cepa de S. typhimurium geneticamente modificada para diminuir o acúmulo de acetato (super-expressão do gene acs, de Escherichia coli, que codifica a enzima acetil-CoA sintetase (ACS) responsável pela assimilação de acetato). Inicialmente foram realizados cultivos em frascos agitados em meio mínimo para duas fontes de carbono (glicose ou glicerol), para a cepa selvagem e para a cepa recombinante. Após os experimentos preliminares, foram realizados cultivos em biorreator operado em modo batelada com a cepa modificada em meio mínimo formulado com glicerol, glicose ou ácido acético, como fonte de carbono, a fim de avaliar a produção e a assimilação de acetato. Foram realizados cultivos em biorreator em modo contínuo com a cepa selvagem em meio mínimo com glicerol com D=0,10; 0,17 e 0,22 h-1 para avaliar o metabolismo do glicerol pela S. typhimurium. Ao longo dos cultivos foram coletadas amostras do caldo e analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência para quantificar a produção de ácidos orgânicos e o consumo de substrato. Para quantificar a biomassa produzida, foram realizadas medidas de densidade ótica (600 nm) e de massa seca. Os resultados dos cultivos em frascos agitados e das bateladas indicam que, para ambas as cepas, a produção de acetato é reduzida em meio formulado com glicerol, e que as células modificadas geneticamente apresentam um fenótipo de menor acúmulo de acetato comparadas à linhagem selvagem. Os cultivos contínuos realizados com a cepa selvagem mostraram que não houve acúmulo de acetato para a taxa de diluição de 0,1 h-1. Já nas taxas de 0,17 h-1 e 0,22 h-1, apesar de haver acúmulo, o fluxo de produção de acetato foi cerca de 2 vezes menor que o observado em quimiostato em meio formulado com glicose. Foram realizadas simulações com o modelo STM_v1.0, tendo como dados de entrada os fluxos de glicerol e de oxigênio estimados a partir dos dados experimentais. O modelo descreveu bem os fluxos de biomassa, CO2 e acetato para as taxas de diluição mais altas. Os resultados obtidos sugerem o cultivo em batelada alimentada com glicerol como fonte de carbono, e alimentação exponencial definida para manter a velocidade específica de crescimento em 0,1 h-1, como uma estratégia promissora para obter altas concentrações celulares de S. typhimurium selvagem. Para a S. typhimurium recombinante, devido à sua eficiente assimilação de acetato, valores ainda maiores de velocidade específica de crescimento poderiam ser impostos, com elevado aumento de produtividade em biomassa.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2620.pdf: 1689550 bytes, checksum: 4fa47e9cd5f6de2ff9af48027193823e (MD5) Previous issue date: 2009-05-25 / Universidade Federal de Minas Gerais / The objective of this thesis was to prepare and select immobilized lipase derivatives with high catalytic activity and thermal stability to mediate the biodiesel synthesis from palm and babassu oils by ethanolic route. The experimental work was carried out in two steps. In the first, different lipases sources, including lipases from Thermomyces lanuginosus (TLL), Candida antarctica type B (CALB), porcine pancreas (PPL), Bacillus thermocatenulatus (BTL2), Pseudomonas fluorescens (LPF) and Lipex® 100L were immobilized on different supports activated by several protocols using two immobilization methods, such as physical adsorption and multipoint covalent attachment. The following matrixes were used: agarose, Toyopearl, chitosan, alginate-chitosan, octyl-agarose, hexyltoyopearl and PHB and activating agents were: glutaraldehyde, epichlorohydrin and glycidol. As expected the immobilization procedure, support and lipase source affected the catalytic properties of the immobilized derivatives and their suitability for the proposed reaction. With an exception of PPL, all lipase preparations (TLL, PFL, Lipex® 100L and CALB) showed high alkaline stability under the immobilization conditions (72 h at pH 10.05) resulting in immobilized derivatives having high hydrolytic activities. The highest hydrolytic activities were obtained by TLL immobilized on glyoxyl-agarose, glyoxyl-chitosan-alginate-TNBS, epoxy-chitosan-alginate and Lipex® 100L immobilized on epoxy-chitosan-alginate and glyoxyl-agarose. Under non-aqueous media using butyl butyrate synthesis as a model system, TLL and PFL immobilized on glyoxyl-agarose and glyoxyl-amine-toyopearl showed similar conversions. The highest thermal stability were obtained for non-aminated BTL2 immobilized on glyoxyl-agarose 10BCL (Stability Factor- SF =2648) and chemically aminated (SF=4360), followed by aminated CALB immobilized on glyoxyl-agarose BCL (SF=290) and TLL immobilized on glyoxyl-agarose BCL (SF~300). Using chitosan-alginate, the highest thermal stability was obtained for TLL immobilized on chitosan-alginate-TNBS activated with glyoxyl groups and glutaraldehyde (SF=45). The immobilization of lipases BTL2, CALB and TLL on hydrophobic supports such as octyl-agarose and hexyl-toyopearl by physical adsorption allowed obtaining thermal stable derivatives. In addition, immobilized derivatives on poly-(hydroxybutyrate) (PHB) showed high catalytic activity in both hydrolysis and esterification reactions. In the second step and based on their catalytic properties under both aqueous and non-aqueous media as well as thermal stabilities the following immobilized derivatives: TLL and PFL immobilized on glyoxyl-agarose and glyoxyl-amine-Toyopearl, TLL immobilized on chitosan-alginate-TNBS activated with glyoxyl and glutaraldehyde; TLL, PFL, Lipex® 100L and CALB immobilized by physical adsorption on PHB were selected to mediate the synthesis of biodiesel from palm and babassu oils. For derivatives prepared by multipoint covalent attachment and under the conditions used, total conversion in ethyl esters was achieved within 24 to 48 h, depending on the vegetable oil. For immobilized derivatives prepared by physical adsorption on PHB, a slight higher reaction time (72 h) was needed to attain total conversion in ethyl esters. Despite its high esterification activity, BTL2 immobilized on PHB failed to mediate the ethanolysis of both vegetable oils. The viscosity values for the biodiesel samples (3.4-4.5 cSt) are in accordance with specifications recommended by the Brazilian Petroleum Agency (ANP) to be used as biofue. / Este trabalho teve como objetivo preparar e selecionar derivados imobilizados de lipases com elevada atividade catalítica e estável termicamente para mediar a síntese de biodiesel a partir dos óleos de palma e babaçu pela rota etílica. O trabalho experimental foi desenvolvido em duas etapas. Na primeira etapa, diferentes fontes de lipases incluindo as lipases de Thermomyces lanuginosus (LTL), Candida antarctica tipo B (CALB), pâncreas de porco (LPP), Bacillus thermocatenulatus (BTL2), Pseudomonas fluorescens (LPF) e Lipex® 100L foram imobilizadas em diferentes suportes ativados por diferentes protocolos usando dois procedimentos de imobilização, adsorção física e ligação covalente multipontual. As seguintes matrizes foram testadas: agarose, Toyopearl, complexos polieletrolíticos de quitosana, octil-agarose, hexil-toyopearl e PHB e os agentes de ativação testados foram: glutaraldeído, epicloridrina e glicidol. Como esperado o procedimento de imobilização, suporte e fonte de lipase afetaram as propriedades catalíticas dos derivados imobilizados e adequação para mediar a síntese proposta. Com exceção da LPP, todas as preparações de lipase (LTL, PFL, Lipex® 100L e CALB) mostraram elevada estabilidade em meio alcalino (72 h em pH 10,05) e resultaram em derivados com elevada atividade hidrolítica. As atividades hidrolíticas mais elevadas foram obtidas pela LTL imobilizada em glioxil-agarose, glioxil-quitosana-alginato-TNBS, epóxi-quitosana-alginato e Lipex® 100L imobilizada em epóxi-quitosana-alginato e em glioxil-agarose. Na síntese de butirato de butila, as reações catalisadas por LTL e LPF imobilizadas em glioxil-agarose e glioxil-amino-toyopearl apresentaram conversões superiores a 65%. As estabilidades térmicas mais elevadas foram obtidas para BTL2 não-aminada imobilizada em glioxil-agarose 10BCL (FE=2648) e aminada quimicamente (FE=4360), seguido de CALB aminada imobilizada em glioxil-agarose 6BCL (FE=290) e LTL imobilizada em glioxil-agarose 6BCL (FE~300). Usando quitosana-alginato, as estabilidades térmicas mais elevadas foram obtidas para LTL imobilizada em quitosanaalginato- TNBS ativados com grupos glioxil e glutaraldeído (FE=45). A imobilização de lipases BTL2, CALB e LTL em suportes hidrofóbicos octil-agarose e hexil-toyopearl por adsorção física resultaram em derivados estáveis termicamente com elevada atividade catalítica em reações de hidrólise. Lipases também foram imobilizadas em poli- (hidróxibutirato) (PHB) por adsorção física e os derivados preparados apresentaram alta atividade catalítica em meio aquoso e orgânico. Tomando por base as propriedades catalíticas em meio aquoso e orgânico, bem como a estabilidade térmica foram selecionados para mediar a síntese de biodiesel os derivados de LTL e LPF imobilizados em géis glioxil-agarose e glioxil-amino-toyopearl e LTL imobilizada em quitosana-alginato-TNBS por ativação com glicidol, derivados preparados das lipases LTL, LPF, Lipex® 100L e CALB em PHB. Para as lipases imobilizadas por ligação covalente multipontual e nas condições testadas, a conversão total em ésteres de etila foi alcançada entre 24 a 48 h, dependendo do óleo vegetal. Para os derivados preparados por adsorção física em PHB, um maior tempo de reação (72 h) foi necessário para atingir a conversão total em ésteres de etila. Apesar da elevada atividade de esterificação, BTL2 imobilizada em PHB não catalisou a reação de etanólise de ambos os óleos vegetais, mas mostrou alta atividade de esterificação. Os valores de viscosidade das amostras de biodiesel purificadas (3.4-4.5 cSt) atendem as espeficacões recomendadas pela Agência Brasileira de Petróleo (ANP) para ser usado como biocombustível.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DoutLMP.pdf: 2279571 bytes, checksum: 007958befffa499c1eb6c72cc2b515c8 (MD5) Previous issue date: 2003-06-26 / Universidade Federal de Minas Gerais / The main objective of the present work was the study of PGA of B. megaterium production process and purification. The following production aspects were investigated in flasks and/or fermenter: the study of the purity of the culture, the standardization and the conservation of the inoculum, the optimization of the total time of cultivation (germination/propagation and production), the volume of the inoculum, the nutritional requirements of the B. megaterium for the production of the enzyme, the pH, the concentration of dissolved oxygen and the nutrients feeding mode. It was concluded that the conservation of the microorganism in cryovials, in presence the glycerol, showed to be efficient. The germination took 11 hours and the production, 24 hours, which is enough time for the process to reach the maximum production of the enzyme. With respect to the inoculum volume, 3 mL of inoculum/75 mL of medium (108 espores/mL of inoculum), in flasks of 500 mL, were found to be the appropriate conditions for its production. Different sources of carbon and nitrogen were studied and it was verified that glucose, glycerol and concentrations of amino acids above 10.0 g/L repress the synthesis of the enzyme. The largest production of PGA for B. megaterium occurs when the microorganism grows consuming free amino acids, phenylacetic acid (inductor), in the presence of some factor present in the cheese whey. The different components of the cheese whey were investigated and it was verified that none of the macronutrients is responsible for the significant effect of the whey on the production of the enzyme. This work allowed an increase on the enzymatic activities from 56 UI/L and 8,6 UI/g cell, obtained in the first experimental run with the standard inoculum, to 220 UI/L and 65 UI/g cell with the following conditions: 10 g/L of amino acids, 19,6 g/L of cheese whey, 0,4 g/L of salts, 2,7 g/L phenylacetic acid (AFA), initial pH 8,0, absence of pH control, addition of AFA in the beginning of the cultivation and control of dissolved oxygen around 20% of the saturation. During a research stage in Portugal, an investigation on the PGA production by Escherichia coli was also carried out in order to study the technique of adsorption in expanded bed and comparison of the conditions of production of the enzyme for E. coli with those used for B. megaterium. The maximum PGA production using E. coli was 400 UI/L. The same operational conditions used for E. coli were tested for B. megaterium and they didn't result in the enzyme production. In the study of the concentration and purification of the enzyme produced by B. megaterium, the ethanol precipitation technique was optimized. In addition, the ultrafiltration and adsorption in expanded bed (EBA) techniques were also studied. Using ultrafiltration, at 4ºC, enzyme concentrations up to 1541UI/L was reached, without thermal inactivation. The optimization of the previously study conditions results in: flow rate of 0.03 mL/s for the initial 22 mL of ethanol and 0.25 mL/s for the 98 mL of remaining ethanol, with adjustment of the pH of the broth for 6, without the previous dialysis. In the application of the adsorption in expanded bed the dynamic binding capacity found for PGA in clarified broth was about 5 UI / mL of adsorbent, with recovery of 30% of the initial enzyme. A similar value for the dynamic binding capacity was found for PGA of E. coli. / Este trabalho teve como objetivo principal estudar o processo de produção e purificação de PGA de B. megaterium. A produção foi estudada em frascos agitados e/ou fermentador, abordando-se os seguintes aspectos: estudo da pureza da cultura, padronização e conservação do inóculo, otimização do tempo total de cultivo (germinação/propagação e produção), volume do inóculo, requerimentos nutricionais do B. megaterium para a produção da enzima, pH, concentração de oxigênio dissolvido e modo de alimentação. A partir desses ensaios concluiu-se que a conservação do microrganismo em criotubos, na presença de glicerol, mostrou ser eficiente. Tempo de germinação de 11 horas e 24 horas na etapa de produção são os suficientes para atingir máxima produção da enzima. Quanto ao volume de inóculo, 3 mL de inóculo/75 mL de meio (108 esporos/mL de inóculo), em frascos de 500 mL, foram as condições ótimas encontradas para produção deste. Diferentes fontes de carbono e nitrogênio foram estudadas e verificou-se que glicose, glicerol e concentrações de aminoácidos acima de 10,0 g/L reprimem a síntese da enzima e que a maior produção de PGA por B. megaterium ocorre quando o microrganismo cresce consumindo aminoácidos livres, ácido fenil acético (indutor), na presença de algum fator presente no soro de queijo. Os diferentes componentes do soro de queijo foram investigados e verificou-se que nenhum dos macronutrientes é o responsável pelo significativo efeito do soro na produção da enzima. Este trabalho permitiu o aumento das atividades enzimáticas de 56 UI/L e 8,6 UI/g célula, obtidas no primeiro ensaio realizado com o inóculo padronizado, para 220 UI/L e 65 UI/g célula com as seguintes condições: 10 g/L de aminoácidos, 19,6 g/L de soro de queijo, 0,4 g/L de sais, 2,7 g/L de ácido fenil acético (AFA), pH inicial 8,0, ausência de controle de pH, adição de AFA no início do cultivo e controle de oxigênio dissolvido próximo de 20% da saturação. Foi também realizado, durante estágio em Portugal, estudo de produção de PGA por Escherichia coli, visando estudo posterior da técnica de adsorção em leito expandido e comparação das condições de produção da enzima por E. coli com as utilizadas para B. megaterium. A máxima produção de enzima obtida foi de 400 UI/L. As mesmas condições operacionais utilizadas para E. coli foram testadas para B. megaterium e não resultaram na produção de enzima. No estudo da concentração e purificação da enzima produzida por B. megaterium foi otimizada a técnica de precipitação com etanol, cujo estudo se iniciou em trabalho prévio, e estudadas as técnicas de ultrafiltração e adsorção em leito expandido (A.L.E). A ultrafiltração conseguiu concentrar a enzima até atividade final 1541UI/L. A temperatura mostrou ser uma variável importante, conseguindo-se evitar inativação térmica da enzima concentrada realizando-se a técnica a 4ºC. No processo de precipitação com etanol, os melhores resultados foram obtidos com vazão de 0,03 mL/s para os 22 mL iniciais de etanol e de 0,25 mL/s para os 98 mL de etanol restantes, com ajuste do pH do caldo para 6, sem a realização prévia de diálise. Na aplicação da adsorção em leito expandido a capacidade de ligação dinâmica encontrada para a PGA em caldo clarificado foi próxima de 5 UI/ mL de gel, com recuperação global de 30 % da enzima inicial. Valor similar para a capacidade de ligação dinâmica foi encontrado para PGA de E. coli.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3681.pdf: 6414377 bytes, checksum: 609c96f2a53b8e4143ee1d04df73a40f (MD5) Previous issue date: 2011-03-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / One of the most important parts in a pneumatic conveying is the solids feeding system due its complexity fluid dynamic, besides affecting the operational stability, economical and technical feasibility and system efficiency. The purpose of this wok was to carry out a experimental study of fluid dynamic of feeding configuration for different operational conditions, made of non-mechanicals devices and reduction nozzle combinations, considering the influence in all pneumatic conveying system. The feeders applied were inclined pipe and L-valve, with and without reduction nozzle. Moreover, the spouted bed and the horizontal feeders were analyzed as well, which on their original design has reduction area for the flow. An analyses and a comparison of the fluid dynamic data obtained for feeding configurations in a pneumatic loop with 53,4 mm of internal diameter tube and transporting 1 mm glass spheres showed a relationship between the operational conditions and the type of feeder, resulting in air velocity and solid flow rate characteristics for each case . This study also gives the idea to apply reductions nozzles combined with non-mechanicals solid feeder in order to increase the solid flow rate. Up to the moment, the reduction nozzle was indicated just to get better the operation stability. / Dentre as partes que compõem um leito pneumático, a alimentação de sólidos é uma das áreas mais importantes, devido à complexidade fluidodinâmica dessa região, além de afetar a estabilidade operacional, viabilidade técnica e econômica e eficiência do sistema. O presente estudo tem o objetivo de realizar uma avaliação experimental da fluidodinâmica de configurações de alimentação para diferentes condições operacionais, formadas a partir de combinações de alimentadores não-mecânicos e bocais restritivos, considerando a influência em todo o leito. Os alimentadores avaliados foram o tubo inclinado e a válvula-L, com bocais restritivos dos tipos redutor e Venturi. Além desses, foram avaliados o alimentador tipo jorro e a alimentação horizontal, que já contém em sua configuração original, regiões de constrição da passagem do escoamento. A análise e comparação dos dados fluidodinâmicos obtidos para as configurações de alimentação consideradas num loop pneumático com tubulação de diâmetro interno igual a 53,4 mm, quando este transporta esferas de vidro com diâmetro médio de 1 mm, mostraram uma relação entre as condições operacionais e o tipo de alimentação, produzindo intervalos de velocidades de ar de transporte e vazões de sólidos alcançadas característicos para cada caso. Esse estudo insere ainda a ideia da utilização de bocais restritivos combinados com alimentadores de sólidos não mecânicos, a fim de aumentar a vazão de sólidos transportada no sistema. Até então, o destaque dado aos bocais limitava-se a estabilidade de operação.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5665.pdf: 8947970 bytes, checksum: 3a1ee8be44b336d4926a11f4c9cc20eb (MD5) Previous issue date: 2013-09-12 / Universidade Federal de Sao Carlos / The research addressed the generation of mesoporosity in the zeolite ZSM-12 (MTW). In the first part we studied the synthesis of ZSM-12 via conventional methodology and in the presence of a mesopore directing agent, organosilane [3-(Trimethoxy-silyl)propyl] octadecyldimethylammonium chloride (TPOAC). It was verified to influence the TPOAC/SiO2 and H2O/SiO2 ratios and, also the aging of the reaction mixture, temperature and time of the hydrothermal treatment. In the second part we studied the formation of mesoporosity by post-synthesis treatment with alkaline solution (NaOH). For optimization of such treatment the concentration of the NaOH solution and the temperature were varied. The zeolites were characterized by X-ray diffraction, chemical analysis by energy-dispersive X-ray spectroscopy, N2 adsorption/desorption, scanning electron microscopy, nuclear magnetic resonance of 27Al, and temperature-programmed desorption of ammonia. By the analyses of X-ray diffraction and Rietveld refinement, we verified a decrease in crystallization kinetics with increasing TPOAC/SiO2 ratio and a tendency for simultaneous crystallization of MFI and MTW phases with increasing H2O/SiO2 ratio, temperature and aging time. It was possible to obtain mesoporous ZSM-12 with high purity and crystallinity with only small quantities of TPOAC and relatively long crystallization times. For ZSM-12 zeolites treated in basic medium, there was the formation of mesopores in the range from 2.9 to 23 nm due to the silicon extraction from the crystalline framework, which caused a decrease in the volume of micropores and an increase in the total acidity, assigned to the decrease in Si/Al ratio. In the cracking of cyclohexane at 400 °C, although the presence of mesoporosity had caused a decrease in the total acidity, the zeolites synthesized with TPOAC showed similar conversions to conventional zeolite with minimal catalytic deactivation, which was attributed to the better mass transfer and less coke formation. The ZSM-12 zeolites treated with NaOH exhibited activity and stability similar to those obtained in the presence of TPOAC. By its higher proportion of strong acid sites, the conventional ZSM-12 zeolite showed higher hydrocarbon yields in the range from C2 to C4 in comparison with the mesoporous zeolites, with the latter showing a higher yield for C6 hydrocarbons. / A pesquisa abordou a geração de mesoporosidade na zeólita ZSM-12 (MTW). Numa primeira parte estudou-se a síntese da ZSM-12 via metodologia convencional (hidrotérmica) e na presença de um agente direcionador de mesoporos, o organossilano cloreto de 3-(trimetoxi-silil)propil-octadecildimetil amônio (TPOAC). Verificou-se a influência das razões TPOAC/SiO2 e H2O/SiO2 e, também, da temperatura, tempo de envelhecimento da mistura reacional e tempo de tratamento hidrotérmico. Na segunda parte estudou-se a formação de mesoporosidade por tratamento pós-síntese com solução alcalina (NaOH). Para a otimização desse tratamento, variou-se a concentração da solução de NaOH e a temperatura. As zeólitas obtidas foram caracterizadas por difratometria de raios X, análise química por espectroscopia de energia dispersiva de raios X, fisissorção de N2, microscopia eletrônica de varredura, ressonância magnética nuclear do 27Al e dessorção de amônia à temperatura programada. Pelas análises de difratometria de raios X e refinamento de Rietveld, verificou-se um decréscimo da cinética de cristalização com o aumento da razão TPOAC/SiO2 e uma tendência à cristalização simultânea das fases MTW e MFI com o aumento da razão H2O/SiO2, da temperatura e do tempo de envelhecimento. Foi possível obter ZSM-12 mesoporosa com alta pureza e cristalinidade somente com pequenas quantidades de TPOAC e tempos de cristalização relativamente longos. Para as zeólitas ZSM-12 tratadas em meio básico, houve a formação de mesoporos na faixa de 2,9 a 23 nm devido à extração de silício da rede cristalina, o que provocou uma diminuição do volume de microporos e um aumento da acidez total pela diminuição da razão Si/Al. No craqueamento de cicloexano em fase gasosa a 400 °C, as zeólitas sintetizadas com TPAOC, embora a presença de mesoporosidade tenha provocado uma diminuição na acidez total, apresentaram conversões semelhantes às da zeólita convencional com mínima desativação catalítica, o que foi atribuído à boa transferência de massa e menor formação de coque. As zeólitas ZSM-12 tratadas com NaOH exibiram atividade e estabilidade similares às obtidas na presença de TPOAC. Pela sua maior proporção de sítios ácidos fortes, a zeólita ZSM-12 convencional apresentou rendimentos maiores a hidrocarbonetos C2 a C4 do que as zeólitas contendo mesoporos, com estas últimas apresentando maior rendimento a hidrocarbonetos C6.