Orientador: Sérgio Eduardo de Paiva Gonçalves / Co-orientador: Maria Filomena Rocha Lima Huhtala / Banca: Linda Wang / Banca: César Rogério Pucci / Resumo: A degradação hidrolítica da interface adesiva é o fator mais crítico na longevidade dos procedimentos restauradores. O objetivo deste estudo, in vitro, foi avaliar, por meio do teste de microtração, a resistência de união do sistema adesivo Scotchbond Universal (SU, 3M ESPE) à dentina humana, submetida à simulação da pressão pulpar e ao armazenamento em água deionizada ou etanol 75% por 1 dia, 10 dias e 30 dias. O sistema adesivo foi aplicado de acordo com a técnica do condicionamento total e sob a simulação de 0 ou 15 cm de H2O de pressão pulpar (durante todo o procedimento restaurador). Foram utilizados 60 terceiros molares humanos divididos em 4 grupos: G1) SU aplicado sem simulação da pressão pulpar (0 cm H2O) e armazenado em água deionizada; G2) SU aplicado sem simulação da pressão pulpar (0 cm H2O) e armazenado em etanol 75%; G3) SU aplicado com simulação da pressão pulpar (15 cm H2O) e armazenado em água deionizada; G4) SU aplicado com simulação da pressão pulpar (15 cm H2O) e armazenado em etanol 75%. Os espécimes foram restaurados com a resina composta Filtek Z350 XT (3M ESPE). Após 48 h em água deionizada a 37ºC, os espécimes foram seccionados para a obtenção de palitos com área adesiva de aproximadamente 1 mm2, que foram submetidos ao teste de microtração após mais 1 dia, 10 dias ou 30 dias de armazenamento em água deionizada ou etanol 75%. A variação da resistência de união foi analisada pelos testes estatísticos ANOVA 3-fatores e Tukey (5% de significância). Todas as variáveis experimentais - pressão pulpar (p=0,0007), meio de armazenamento (p=0,0006) e tempo (p=0,0033) - tiveram influência estatisticamente significante sobre a resistência adesiva (p<0,05). O grupo restaurado sem pressão pulpar e armazenado em água por 1 dia apresentou a maior média (35,26  4,63 A), que diferiu estatisticamente dos grupos restaurado... / Abstract: The hydrolytic degradation of adhesive interface is the most critical factor affecting the longevity of restorative procedures. The aim of this in vitro study was to evaluate the microtensile bond strength of Scotchbond Universal Adhesive (SU, 3M ESPE) to human dentin, submitted to simulated pulpal pressure and stored in either deionized water or 75% ethanol for 1 day, 10 days and 30 days. The adhesive system was applied according to the total-etch technique and under the simulation of either 0 or 15 cm of H2O pressure (during all the restorative procedure). Sixty human third molars were used and divided into 4 groups: G1) SU applied without pulpal pressure (0 cm H2O) and stored into deionized water; G2) SU applied without pulpal pressure (0 cm H2O) and stored into 75% ethanol; G3) SU applied with pulpal pressure (15 cm H2O) and stored into deionized water; G4) SU applied with pulpal pressure (15 cm H2O) and stored into 75% ethanol. The specimens were restored with Filtek Z350 XT composite resin (3M ESPE). After 48 h in deionized water at 37ºC, the specimens were sectioned into dentin-resin beams with 1 mm2 of bonding area, which were submitted to the microtensile bond strength test after 1 day, 10 days or 30 days of storage in either deionized water or 75% ethanol. The variation of bond strength was determined by using 3-way ANOVA and Tukey's test (5% level of significance) analyses. All experimental variables - pulpal pressure (p=0.0007), storage media (p=0.0006) and time (p=0.0033) - had a statistically significant influence on the bond strength (p<0.05). The group restored without pulpal pressure and stored in water for 1 day showed the highest mean (35.26  4.63 A). This group was significantly different from groups restored with pulpal pressure and stored in water for 30 days (25.21  4.80 B) and ethanol for 10 days (24.63  3.18 B) and 30 days (23.31  6.25 B). Therefore, the .... / Mestre

Orientador: Luis Henrique Souza Guimarães / Co-orientador: José Roberto Ernandes / Banca: Arthur Henrique Cavalcante de Oliveira / Banca: Sílvia Isabel Palma Ferreira / Resumo: Com a crescente demanda nacional e internacional de bioetanol combustível a indústria alcooleira carece de mais estudos que possam beneficiar a produtividade sem que haja aumento exacerbado de investimentos. Para tanto, faz-se necessário conhecimento bioquímico e fisiológico dos microrganismos, bem como otimização do meio de cultivo e das condições fermentativas. A análise proteômica, proposta neste trabalho, é uma ferramenta chave na elucidação das alterações sofridas pelo microrganismo quando exposto a adversidades como, por exemplo, dificuldade de aeração, baixa manutenção do pH e variações de teor de sacarose no mosto e no melaço de acordo com cada safra, casos recorrentes nos processos fermentativos industriais. Sendo assim, foi objetivo deste trabalho investigar as alterações bioquímicas sofridas por Saccharomyces cerevisiae linhagem CAT-1 cultivada em 30% (very high gravity fermentation) e 14% (high gravity fermentation) de concentração de sacarose. As análises foram realizadas por eletroforese bidimensional, seguida por espectrometria de massa (MALDI-TOF/TOF). Os resultados demonstram a presença de 22 spots protéicos diferenciais entre as duas condições no que diz respeito às análises quantitativas, qualitativas e estatísticas, dentre os quais quatro foram seqüenciados e correspondem às proteínas GRX1p, Rtc3p, ENO2p e ADH1p. Adicionalmente, a atividade invertásica foi analisada para a compreensão da repressão catabólica, sendo que a atividade enzimática atingiu seu pico de produção no tempo de 10h em cultivos contendo 30% de sacarose (13,68 ± 2,26U.ml-1). As análises de rendimento etanólico e viabilidade celular demonstram que cultivos contendo 30% de sacarose apresentam resultados vantajosos frente aos cultivos contendo 14% de sacarose, uma vez que proporcionaram um rendimento alcoólico de 15,99% e 99,2% de células viáveis ao final de cada... / Abstract: Bacause of the national and international increasing demand for fuel ethanol, the alcohol industry needs more studies to benefit productivity without exacerbated increased investment. Therefore, it is necessary biochemical and physiological knowledge of the microorganisms and optimization of the medium and fermentation conditions. The proteomic analysis proposed in this work is a key tool in the elucidation of the changes suffered by the microorganism when exposed to adversity as, for example, aeration difficulty, low pH maintenance and sugar content of the mash and variations in molasses according to the harvest, recurrent situations in industrial fermentation processes. So, the aim of this study was to investigate the biochemical changes suffered by Saccharomyces cerevisiae CAT-1 grown by 30% (very high gravity fermentation) and 14% (high gravity fermentation) sucrose concentration. The analysis were performed by two-dimensional electrophoresis followed by mass spectrometry (MALDI-TOF/TOF). The results showed the presence of 22 differential protein spots between the two conditions with regard to quantitative analysis, qualitative and statistics analysis. Four of these spots were sequenced and correspond to GRX1p, Rtc3p, ENO2p and ADH1p. Additionally, the invertase activity was analyzed for understanding the catabolite repression and the enzyme activity reached its peak in 10 h in cultures containing 30% sucrose (13.68 ± 2,26U.ml-1). The ethanol yield and cell viability analysis showed that cultures containing 30% sucrose show advantageous results when compared to cultures containing 14% sucrose, once these cultures provided an ethanol yield of 15.99% and 99.2% viable cells at the end of each fermentation, very close to the theoretical values expected for an industrial process. Biomass and reducing sugars were also quantified. / Mestre

Orientador: João Manuel Marques Cordeiro / Banca: Rafael Zadorosny / Banca: Haroldo Naoyuki Nagashima / Banca: Kaline Rabelo Coutinho / Banca: Maria Elena Martín Navarro / Resumo: Trabalhos experimentais e teóricos desenvolvidos nos últimos anos evidenciaram a capacidade de alcoóis e polialcoóis em mudar características energéticas em proteínas. No entanto, o mecanismo responsável por esse efeito não está totalmente elucidado. Tomando como exemplo o dipeptídeo de alanina, foram realizadas simulações QM/MM em água, etanol e mistura 60-40% em volume de água-etanol. A molécula de dipeptídeo foi descrita em nível de cálculo quântico MP2/aug-cc-pVDZ. Em solução, apenas confórmeros aR e PPII foram encontrados na população de equilíbrio. A diferença de energia livre em solução aR ? PPII é determinada pelo balanço entre energia interna do soluto e energia de interação. Para o dipeptídeo de alanina, qualquer fator que aumente a energia de interação soluto- solvente favorece o aumento da população de aR. Por outro lado fatores que diminuam esse valor, como a adição de etanol, aumentam a população de PPII. Os resultados indicam solvatação preferencial para o sistema, evidenciado pela formação majoritária da primeira camada de solvatação por moléculas de água (na mistura), embora seja possível encontrar moléculas de etanol em pequenas quantidades ao redor do grupo carboxílico da extremidade N-terminal e, cadeias metílicas laterais. Todavia, o comportamento parece não afetar a diferença na estabilidade de equilíbrio conformacional / Abstract: Recent papers, both experimental and theoretical, have highlighted the capacity of alcohols and polyalcohol in modifying the energy landscape in proteins. However, the mechanism underlying this effect is not fully elucidated. Taking as a model-system the alanine dipeptide, QM/MM calculations were performed in water, ethanol and solution 60-40% (volume) water-ethanol. The dipeptide molecule was described by MP2/aug-cc-pVDZ level. In solution, only aR and PPII conformers were found in the conformational equilibrium population. The free energy difference in solution aR ? PPII is determined by the interplay between internal energy and the interaction energy. It has been found that, for alanine dipeptide, any factor that increases the solute-solvent interaction energy also promotes an increasing on aR stability, moreover factors that decreases this value, such as the addition of ethanol molecules, increases the PPII stability. The results points to a preferential solvation behavior for the system, as evidenced by the composition of the first solvation shell in the mixture mainly populated by water molecules, although it is possible to find small concentration of ethanol molecules around the carboxyl group of the N-terminal end and around methylic side chains. However, this behavior does not seem to affect the differential conformational stability / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-05Bitstream added on 2014-06-13T18:40:25Z : No. of bitstreams: 1 000758137.pdf: 2416656 bytes, checksum: 89bb5e8254e1666f93f5d7e8ebf6d77e (MD5) / A degradação hidrolítica da interface adesiva é o fator mais crítico na longevidade dos procedimentos restauradores. O objetivo deste estudo, in vitro, foi avaliar, por meio do teste de microtração, a resistência de união do sistema adesivo Scotchbond Universal (SU, 3M ESPE) à dentina humana, submetida à simulação da pressão pulpar e ao armazenamento em água deionizada ou etanol 75% por 1 dia, 10 dias e 30 dias. O sistema adesivo foi aplicado de acordo com a técnica do condicionamento total e sob a simulação de 0 ou 15 cm de H2O de pressão pulpar (durante todo o procedimento restaurador). Foram utilizados 60 terceiros molares humanos divididos em 4 grupos: G1) SU aplicado sem simulação da pressão pulpar (0 cm H2O) e armazenado em água deionizada; G2) SU aplicado sem simulação da pressão pulpar (0 cm H2O) e armazenado em etanol 75%; G3) SU aplicado com simulação da pressão pulpar (15 cm H2O) e armazenado em água deionizada; G4) SU aplicado com simulação da pressão pulpar (15 cm H2O) e armazenado em etanol 75%. Os espécimes foram restaurados com a resina composta Filtek Z350 XT (3M ESPE). Após 48 h em água deionizada a 37ºC, os espécimes foram seccionados para a obtenção de palitos com área adesiva de aproximadamente 1 mm2, que foram submetidos ao teste de microtração após mais 1 dia, 10 dias ou 30 dias de armazenamento em água deionizada ou etanol 75%. A variação da resistência de união foi analisada pelos testes estatísticos ANOVA 3-fatores e Tukey (5% de significância). Todas as variáveis experimentais – pressão pulpar (p=0,0007), meio de armazenamento (p=0,0006) e tempo (p=0,0033) – tiveram influência estatisticamente significante sobre a resistência adesiva (p<0,05). O grupo restaurado sem pressão pulpar e armazenado em água por 1 dia apresentou a maior média (35,26  4,63 A), que diferiu estatisticamente dos grupos restaurado... / The hydrolytic degradation of adhesive interface is the most critical factor affecting the longevity of restorative procedures. The aim of this in vitro study was to evaluate the microtensile bond strength of Scotchbond Universal Adhesive (SU, 3M ESPE) to human dentin, submitted to simulated pulpal pressure and stored in either deionized water or 75% ethanol for 1 day, 10 days and 30 days. The adhesive system was applied according to the total-etch technique and under the simulation of either 0 or 15 cm of H2O pressure (during all the restorative procedure). Sixty human third molars were used and divided into 4 groups: G1) SU applied without pulpal pressure (0 cm H2O) and stored into deionized water; G2) SU applied without pulpal pressure (0 cm H2O) and stored into 75% ethanol; G3) SU applied with pulpal pressure (15 cm H2O) and stored into deionized water; G4) SU applied with pulpal pressure (15 cm H2O) and stored into 75% ethanol. The specimens were restored with Filtek Z350 XT composite resin (3M ESPE). After 48 h in deionized water at 37ºC, the specimens were sectioned into dentin-resin beams with 1 mm2 of bonding area, which were submitted to the microtensile bond strength test after 1 day, 10 days or 30 days of storage in either deionized water or 75% ethanol. The variation of bond strength was determined by using 3-way ANOVA and Tukey’s test (5% level of significance) analyses. All experimental variables – pulpal pressure (p=0.0007), storage media (p=0.0006) and time (p=0.0033) – had a statistically significant influence on the bond strength (p<0.05). The group restored without pulpal pressure and stored in water for 1 day showed the highest mean (35.26  4.63 A). This group was significantly different from groups restored with pulpal pressure and stored in water for 30 days (25.21  4.80 B) and ethanol for 10 days (24.63  3.18 B) and 30 days (23.31  6.25 B). Therefore, the ....

Nos últimos anos, é crescente a busca por tecnologias que permitam que a produção de álcool gerado a partir de fontes renováveis substitua os principais combustíveis utilizados atualmente, que são provenientes do petróleo. A utilização dos resíduos gerados a partir dos processos agrícolas, que são ricos em açúcares, é uma alternativa para a produção de bioetanol pela levedura Saccharomyces cerevisiae. Os processos utilizados com esse fim, como a hidrólise ácida diluída, geram uma diversidade de açúcares (pentoses e hexoses), como glicose, manose, xilose e arabinose. Além dos açúcares, ocorre a geração de compostos tóxicos às células, como furfural, 5-hidroximetilfurfural (HMF), compostos fenólicos e ácidos orgânicos, e também alta pressão osmótica. Além disso, S. cerevisiae não é capaz de utilizar pentoses como fonte de carbono para fermentação, e a viabilidade econômica desse processo depende da conversão quase total de todos os açúcares a etanol. Com isso é necessário o uso de linhagens fermentadoras de pentoses e hexoses que sejam resistentes às toxinas geradas, para que o hidrolisado seja utilizado sem um processo prévio de destoxificação. Nesse trabalho, foi obtida por engenharia evolutiva uma linhagem de de S. cerevisiae resistente ao HMF, nomeada P6H9. Foi avaliada a indução da expressão gênica na presença de HMF e observou-se que os genes ADH7 E ARI1 são responsáveis pela resistência a esse composto. Também foi possível observar que as mudanças no metabolismo dessa levedura para destoxificação do meio não possibilitam o aumento na produção de etanol. Também foi obtida uma linhagem da levedura fermentadora de pentoses Wickerhamomyces anomalus resistente a furfural e HMF, nomeada WA-HF5,5. Foi possível definir a grande importância das enzimas álcool desidrogenases na destoxificação desses compostos. Finalmente, essas duas leveduras foram avaliadas quanto à capacidade de produção de etanol em hidrolisados lignocelulósicos de casca de soja e casca de arroz, isoladamente, ou em sistemas de co-cultivos em frascos agitados. As melhores produtividades em etanol foram apresentadas em hidrolisado de casca de arroz, e os cultivos foram escalonados para sistemas de biorreatores. Foi observado que o sistema de co-cultivo possui vantagens e grande potencial para a produção de etanol de segunda geração. / In recent years, there is a crescent interest for technologies that enable the production of alcohol originated from renewable sources, in replacement of the fossil fuels. The use of waste generated from agricultural processes, which are rich in sugars, is an alternative for the production of bioethanol by the yeast Saccharomyces cerevisiae. The processes used for this purpose, such as dilute acid hydrolysis, releases a diversity of sugars (pentoses and hexoses), such as glucose, mannose, xylose and arabinose. In addition to sugars, toxic compounds to cells are also generated, such as furfural, 5-hydroxymethylfurfural (HMF), phenolic compounds, organic acids, and also high osmotic pressure. The economic feasibility of the process depends of the complete conversion of major sugars present ih the medium to ethanol. As S. cerevisiae is not able to metabolize pentoses, it is necessary to use strains that ferment pentoses and hexoses to ethanol, which are resistant to the toxins formed, in order to the hydrolyzate be fermented without previous detoxification processes.In this work, a strain of S. cerevisiae resistant to HMF, named P6H9, was obtained by evolutionary engineering. It was observed that the ARI1 and ADH7 genes are responsible for HMF resistance. It was also observed that the detoxification process causes changes in the metabolism of this yeast. Because of that, it is not possible increase the ethanol production. A strain of the fermenting pentoses yeast Wickerhamomyces anomalus was also obtained by evolutionary engineering, that is resistant to furfural and HMF. This strain is named WA-HF5, 5. On physiological evaluations, it was clear that alcohol dehydrogenase activity possesses importance in furaldehydes detoxification. Finally, the ability of these two strains produce ethanol in lignocellulosic hydrolysates was investigated. Best yields of ethanol were presented in rice hull hydrolysate. It was observed that the co-culture system shows advantages and have potential for the production of second generation ethanol.

Resíduos lignocelulósicos agroindustriais são fontes abundantes e de baixo custo para produção biotecnológica de compostos de alto valor agregado, como xilitol e etanol. O presente trabalho teve como objetivo ampliar os conhecimentos sobre a produção biotecnológica de etanol e xilitol mediante o cultivo de Candida guilliermondii e Spathaspora arborariae sobre hidrolisado de casca de soja (HCS). S. arborariae foi cultivada em biorreatores submersos sobre meio sintético e HCS, em condições anaeróbias (150 rpm) e microaerófilas (180 rpm e 0,33 vvm). Em meio sintético a cepa apresentou maior produtividade em etanol (0,22 g L-1 h-1) sob microaerofilia. Porém, quando cultivada sobre HCS o metabolismo foi altamente afetado. Verificou-se que a adição de cloreto de alumínio ao meio sintético não afetou a produção de biomassa e viabilidade celular. No entanto, há inibição celular com o aumento da pressão osmótica dos meios, sendo a sua tolerância máxima de 1390 mOsm kg-1. Em relação a C. guilliermondii, foi realizado o planejamento Plackett-Burman para determinar o efeito da suplementação do HCS sobre a produção de etanol. A suplementação do hidrolisado não se mostrou necessária. Um segundo planejamento experimental foi realizado para otimizar as condições de fermentação de temperatura, pH e concentração de inóculo. O ponto máximo de resposta foi em 28 °C, pH 5,0 e 109 UFC mL-1, respectivamente. Após foram realizados cultivos sobre HCS ácido-enzimático nas condições otimizadas, resultando em alta produtividade em etanol (1,4 g L- 1 h-1) com rendimento de 0,41 g g-1, representando 80,4 % de eficiência quando comparado com o rendimento teórico. / Lignocellulosic agro-industrial residues are abundant supplies of carbohydrates and a low cost substrate for the biotechnological production of compounds of high added value such as xylitol and ethanol. This study aimed at the investigation on the biotechnological production of ethanol and xylitol by cultivation of Candida guilliermondii and Spathaspora arborariae in soybean hull hydrolyzate (SHH). S. arborariae was cultivated in submerged bioreactors on SHH and semi-synthetic medium under anaerobiosis (150 rpm) and microaerobiosis conditions (0.33 vvm and 180 rpm). On semi-synthetic medium, the strain showed higher ethanol productivity (0.22 g L-1 h-1) under microaerobiosis. However, when grown on hydrolyzate metabolism was highly affected. It was found that concentrations up to 300 mg L-1 of aluminum chloride in semi-synthetic medium did not affect biomass production and cell viability. But increasing the osmotic pressure of the medium caused cellular inhibition, with maximum yeast tolerance of 1390 mOsm kg-1. Plackett-Burman design was performed to determine the effect of supplementation on the production of ethanol by C. guilliermondii on SHH. It was found that supplementation was not necessary. A second experimental design was carried out to optimize the fermentation conditions of temperature, pH and inoculum size. The best conditions were 28 °C, pH 5.0 and 109 CFU mL-1, respectively. Finally, cultivations in acid-enzymatic SHH under the optimized conditions were run, resulting in high volumetric productivity (1.4 L g-1 h-1), with ethanol yield of 0.41 g g-1, representing 80.4 % efficiency compared with the theoretical yield.

Na busca por matérias-primas alternativas à produção de etanol no Brasil, a batata-doce surge como opção promissora, principalmente no estado do Rio Grande do Sul, maior produtor nacional da raiz e que importa, em média, 98% do etanol hidratado combustível que consome. A viabilidade econômica da produção de etanol a partir da batata-doce passa pela necessidade de otimização do processo. Esta dissertação foca no pré-processamento da matéria-prima e na hidrólise do amido, duas etapas fundamentais para viabilizar economicamente o processo. São comparadas as produções de açúcares redutores de experiências de hidrólise enzimática conduzidas com a batata-doce in natura triturada e com farinhas preparadas através de seis diferentes métodos de secagem (liofilização, ar quente a 60°C, estufa a 60°C e a 105°C com convecção natural do ar, com microondas e solar). A mistura comercial de enzimas STARGEN 002 foi utilizada inicialmente na concentração de 68 μL/g farinha. Os resultados mostram um rendimento maior obtido nos ensaios com matéria-prima seca em comparação a in natura, independentemente do método de secagem empregado. São comparados os custos acrescentados ao processo devido à inclusão da etapa de secagem com o retorno financeiro em função do aumento da eficiência da etapa de hidrólise. A utilização de micro-ondas apresentou, em comparação às demais técnicas de desidratação, além da maior concentração de açúcares redutores, um balanço econômico promissor, sendo então, selecionada como pré-processamento para os próximos experimentos da pesquisa. Através de um planejamento experimental se verificou que na etapa de hidrólise enzimática, a utilização da Pectinase, enzima complementar ao processo, não trouxe benefícios estatisticamente significativos. Dentro do mesmo estudo, a conversão máxima de 93,9% do amido foi alcançada com concentração inicial de matéria-prima de 110 g/L e de STARGEN 002 igual a 7,5 μL/g farinha, com possibilidade de utilizar níveis ainda mais baixos de enzima e mais altos de farinha conforme análise das superfícies de respostas. Na sequência, o trabalho traz resultados do processo de hidrólise e fermentação simultâneas com pré-tratamento realizado por 2 horas a 52°C. É obtido o valor de 72,2% ± 1,6% de eficiência na etapa de fermentação com 140 g/L de matéria-prima e 3 μL de enzima por grama de farinha. A análise econômica, feita a partir dos resultados apresentados nessa pesquisa, resulta no custo de R$ 1,35 por litro de EHC. / In the search for alternative feedstocks for ethanol production in Brazil, the sweet potato emerges as a promising option, particularly in the state of Rio Grande do Sul, the main national producer of the root and has imported, on average, 98% hydrated ethanol fuel it consumes. To obtain the economic feasibility of ethanol from sweet potato the process optimization is necessary. This work focuses on the pre-processing of the raw material and the hydrolysis of starch, two fundamental steps to make the process economically viable. The reducing sugars production by the enzymatic hydrolysis experiments conducted with the fresh and triturated sweet potato is compared with the use of flour prepared by six different drying methods (lyophilization, hot air at 60°C, oven with air natural convection at 60°C and 105°C , microwave and solar). The commercial mixture of enzymes STARGEN 002 was initially used at a concentration of 68 μL/g flour. The results show a higher yield in tests of dry feedstock, regardless of the employed drying method. The added costs to the process due the inclusion of the drying step are compared with the financial return of this procedure. In comparison to other techniques of dehydration, the use of microwave resulted in the largest concentration of reducing sugars and a promising economic balance, so the microwave drying was selected as preprocessing for the next experiments of research. Through an experimental design, the use of Pectinase, a complementary enzyme of process, showed to be statistically insignificant in the enzymatic hydrolysis step. In the same study, the starch conversion of 93.9% was achieved with an initial concentration of 110 g/L of dried sweet potato and STARGEN 002 equal to 7.5 mL/g flour, with possibility to use lower levels of enzyme and higher of flour according to response surface analysis. Furthermore, are presented the results of simultaneous hydrolysis and fermentation with pretreatment process conducted for 2 hours at 52°C. The fermentation efficiency reached 72.2% ± 1.6% with 140 g/L of raw material and 3 mL of enzyme per gram of flour. The economic analysis, based on the results presented in this research, results in the cost of R$ 1.35 per liter of hydrated ethanol.

A necessidade de modificar a matriz energética, fortemente dependente de combustíveis fósseis, está impulsionando estudos que visam buscar alternativas mais sustentáveis. Uma alternativa promissora é a utilização de processos biotecnológicos para a conversão de resíduos lignocelulósicos agroindustriais ricos em celulose (casca de soja, casca de arroz, bagaço de cana-de-açúcar, entre outros) a açúcares fermentescíveis para uma posterior fermentação a etanol de segunda geração. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo estudar a capacidade de conversão dos açúcares provenientes de biomassas hidrolisadas por diferentes leveduras e avaliar a utilização de líquidos iônicos na dissolução de materiais lignocelulósicos. Desta forma, a capacidade de bioconversão dos açúcares contidos no hidrolisado de casca de arroz (RHH) e em meio sintético a etanol foi avaliada utilizando a levedura Candida shehatae e sua co-cultura com Saccharomyces cerevisiae. Este estudo foi realizado em agitador orbital e biorreator. Nos experimentos utilizando co-cultura e agitador orbital o rendimento de etanol (YP/S) foi de 0,42 e 0,51 g g-1 em meio sintético simulando a composição do hidrolisado e em RHH, respectivamente. Utilizando culturas puras de C. shehatae nas mesmas condições, o rendimento de etanol foi de 0,40 g g-1. Determinadas leveduras tem seu metabolismo alterado com a variação de oxigenação do meio. Com o intuito de realizar esta avaliação, experimentos em anaerobiose e com limitação de oxigênio foram realizados em biorreatores. Nestas condições e utilizando as leveduras em co-cultura foi possível obter rendimentos de etanol similares (0,50-0,51g g-1) em meio sintético, enquanto que em RHH, rendimentos de 0,48 e 0,44 g g-1 foram obtidos, respectivamente. Assim como o RHH, o hidrolisado de casca de soja também pode ser uma alternativa para este desenvolvimento. Foi investigada a capacidade de uma linhagem recentemente isolada de Candida guilliermondii converter hexoses e pentoses a partir de hidrolisado ácido/enzimático de casca de soja em etanol. As condições operacionais e suplementação do meio de cultivo foram otimizados utilizando planejamentos experimentais estatísticos (Plackett-Burman e CCD). Os resultados demonstraram que a C. guilliermondii BL 13 foi capaz de crescer em hidrolisado nãosuplementado, não-detoxificado, e as melhores condições de cultivo foram 28 °C, pH 5 e um tamanho de inóculo de 109 UFC ml-1. A produtividade do etanol atingiu um máximo de 1,4 g h-1 L-1e o rendimento de 0,41 g g-1. Para que os materiais lignocelulósicos sejam utilizados em processos destinados à produção de etanol, uma etapa de pré-tratamento é necessária a fim de desorganizar a estrutura deste material facilitando a sacarificação dos açúcares. Com esta finalidade e pensando na utilização de recursos renováveis, foram utilizados no pré-tratamento de casca de soja líquido iônico (LI) de acetato de 1-butil-3-metilimidazólio ([bmim][Ac]). Desta forma, a fim de otimizar o processo de dissolução da celulose, os efeitos da temperatura, tempo de incubação, da relação sólido/líquido (biomassa/IL) e a concentração de líquido iônico (mistura de IL-água) foram avaliadas utilizando um planejamento composto central (CCD). A biomassa regenerada foi analisada por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). A eficiência do pré-tratamento foi quantificada através da glicose liberada após hidrólise enzimática utilizando um complexo celulolítico produzido por Penicillium echinulatum em comparação a casca de soja não tratada (matriz celulolítica). O hidrolisado do ponto ótimo foi utilizado em processo fermentativo com C. shehatae HM 52,2. As condições ótimas foram de 75 °C, 165 minutos de tempo de incubação, 57 % (fração de massa) de [bmim] [Ac] e 12,5 % de carga sólida. As análises de FTIR demonstraram que a casca de soja teve uma perda na cristalinidade de sua estrutura. A utilização do complexo enzimático no processo de hidrólise da biomassa conseguiu liberar 92 % da glicose da matriz celulósica e foi obtido uma conversão de glicose em etanol com rendimento de 0,31 (g g-1). As alterações na estrutura da biomassa regenerada após tratamento com os líquidos iônicos cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio ([bmim][Cl]) ou acetato de 1-butil-3- metilimidazólio ([bmim][Ac]) também foram estudadas. A caracterização foi realizada por uma combinação de análise termogravimétrica (TGA), análise de espectroscopia de absorção no infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), difracção de raios X (XRD) e por microscopia electrônica de varredura (MEV). Os tratamentos foram estudados utilizando diferentes tempos de tratamento (2 h e 6 h), diferentes temperaturas (75 °C e 100 °C) e variações na concentração de LI (50 % e 100 %). Os resultados sugerem que a casca de soja apresenta uma maior perda da cristalinidade do que a casca de arroz. A alta recalcitrância da casca de arroz devido a sílica presente pode explicar a pequena redução na cristalinidade desta biomassa. Observou-se que a dissolução da biomassa lignocelulósica sofreu influencia do tipo de biomassa e LI utilizado, temperatura, tempo e proporção LI-água. / The necessity of changing energy matrix, which is highly dependent on fossil fuel, it is booking studies wich seek more sustainable alternatives. One promising alternative is the use of biotechnological processes from the conversion of lignocellulosic agroindustrial waste rich in cellulose (soybean hulls, rice hull, bagasse, etc.) to fermentable sugars for subsequent fermentation second-generation ethanol. In this context, the present work has the goal to study the capacity of the conversion sugars coming from biomass hydrolyze by different yeasts and evaluates the use of ionic liquids on the dissolution of lignocellulosic materials.Thus, the capacity of the sugars bioconversion contained in the rice hull hidrolisate (RHH) and in synthetic medium for ethanol was evaluated using the yeast Candida shehatae and their co-culture with Saccharomyces cerevisiae. This study was carried in an orbital shaker and bioreactor. In co-culture experiments using orbital shaker the ethanol yields (Y P/S) was 0.42 and 0.51 g g-1 in synthetic medium simulating the sugar composition of RHH and in RHH, respectively. By using pure cultures of C. shehatae in the same conditions the ethanol yield was 0.40 g g-1. Certain yeasts have their altered metabolism by varying the oxygenation of the medium. In order to accomplish this evaluation experiments under anaerobic conditions and with limited oxygen were performed in bioreactors. In those conditions and by using the yeast in co-culture, it was possible to obtain similar ethanol yields of (0.50 to 0.51 g g-1) in the synthetic medium, while in RHH, yields of 0.48 and 0.44 g g-1 were obtained respectively.The ability of a newly isolated strain of Candida guilliermondii BL13converting hexoses and pentoses from the soybean hull hydrolysate acid / enzyme in ethanol was investigated. The operating conditions and supplementation of the culture medium were optimized using statistical experimental design (Plackett-Burman and CCD). The results bring to us the conclusion that C. guilliermondii BL 13 was able to grow on non-supplemented and non-detoxified hydrolyzate, and best culture conditions were 28 °C, pH 5 and inoculum size of 109 CFU ml-1. The ethanol productivity reached a maximum of 1.4 g L-1 h-1, and the yield of 0.41 g g-1. For that lignocellulosic materials was used in processes for the production of ethanol, a pretreatment step is required in order to disrupt the structure of this material facilitating the saccharification of sugar. With this purpose, and considering the use of renewable resources were used in the pretreatment of soybean hulls with ionic liquid (IL) 1-butyl-3-methylimidazolium acetate ([bmim][Ac]). Thus, in order to optimize the dissolution of the cellulose process, the effects of temperature, incubation time, the solid / liquid ratio (biomass / IL), and the concentration of ionic liquid (IL-water mixture) were evaluated using a central composite design (CCD). The regenerated biomass was analyzed by Fourier transform infrared (FTIR) analysis. The effectiveness of the pretreatment was measured by glucose released after enzymatic hydrolysis using a cellulolytic complex produced by Penicillium echinulatum in untreated soybean hulls comparison (cellulolsic matrix). The hydrolyzate was used in optimum fermentation with C. shehatae HM 52.2. Optimal conditions were 75 °C, 165 minutes of incubation time, 57 % (mass fraction) of [bmim][Ac] and 12.5 % of solid. The FTIR analysis showed that soybean hulls had a loss in the crystallinity of its structure. The use of the enzyme complex in the biomass hydrolysis process achieved 92 % of the glucose release the cellulosic matrix was obtained and an ethanol conversion of glucose to yield 0.31 (g g-1).The changes in the structure of the regenerated biomass after treatment with ionic liquids 1-butyl-3-methylimidazolium chloride ([bmim][CI]) or 1-butyl-3- methylimidazolium acetate ([bmim][Ac]) were also studied. The characterization was done by a combination of thermogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared (FTIR) analysis, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The treatments were studied using different treatment times (2h and 6h), different temperatures (75 °C and 100 °C) and different IL concentration (50 % and 100 %). The results suggest that soybean hull has a higher loss of crystallinity than rice hull. The high recalcitrance of rice hull, due to silica present, may explain the low decrystallization this biomass. It was observed that the dissolution of the lignocellulosic biomass has undergone the influence of the type of biomass used and IL, temperature, time and ratio IL-water.

A gasolina comercial é formada por uma mistura de diversos hidrocarbonetos sendo que a fração aromática, conhecida como os BTX, e apresenta risco potencial a saúde humana. A gasolina comercial brasileira contém 24% de etanol, este aditivo pode interferir na degradação destes compostos que são mais recalcitrantes e tóxicos. Devido a característica hidrofóbica da gasolina os biossurfactantes, podem aumentar a disponibilidade destes poluentes, possibilitando maior taxa de biodegradação. O objetivo deste trabalho foi isolar e caracterizar uma população microbiana, isolada de locais contaminados por hidrocarbonetos, avaliando a produção de biossurfactantes e a degradação do etanol e fração BTX, presentes na gasolina comercial e gasolina pura. Foi realizado o isolamento e seleção preliminar dos microrganismos produtores de biossurfactantes (medidas de tensão superficial, IE 24% e teste colorimétrico) e avaliação do crescimento em gasolina e derivados (meio mineral e gasolina comercial, gasolina pura e fração BTX (P.A). A análise da degradação foi realizada por cromatografia gasosa. A produção de biossurfactantes foi verificada em diferentes meios de cultura e foi extraído e quantificado o ramnolipídeo produzido. Foram isolados 131 microrganismos, dois se destacaram dos demais. A cepa P. aeruginosa UFRGS38, produziu 5,9 g/L de ramnolipídeos, reduziu a medida de tensão superficial de 42,8 para 33,2 mN/m, obteve I.E 24% de 53 % e atingiu a CMC em 1,1 mg/L. O isolado B. vietnamiensis UFRGS62, degradou: 52% do etanol, 50% do benzeno, 48% do tolueno, 36% do m-xileno, 30% do p-xileno e 48% do o-xileno, em meio contendo, meio mineral, gasolina comercial e 0,2% de glicose. / The commercial gasoline is constituted by a mixture of many hydrocarbons, the aromatic fraction, known as BTX, presents risk to human health. The Brazilian commercial gasoline contains 24% of ethanol, this additive may interfere in the degradation of these compounds, that are recalcitrant and toxic. Due to gasoline hydrophobic characteristic, the biosurfactant can improve the biovailability of these pollutants, enhanced their biodegradation. The object of this research was to isolate and characterize the microbial population from hydrocarbon contaminated sites, making an assessment about the biosurfactant production and the degradation of ethanol and BTX fraction, components of commercial gasoline and regular gasoline. A screening was made to select biosurfactant producers (surface tension, IE 24% and colorimetric assay) and an assessment of the growing capacity in gasoline and derivates (mineral salts medium with commercial gasoline, regular gasoline and BTX (P.A). The degradation was determined by gas chromatography. Different culture mediums were screened for biosurfactant production. The rhamnolipid produced was extracted and quantified. From the 131 microorganisms obtained, two were chosen to the next experiments. P. aeruginosa UFRGS38 strain, showed yield of 5,9 g/L of rhamnolipid production, reduced the surface tension from 42,8 to 33,2 mN/m, the emulsifying capacity was 53 % and the CMC was 1,1 mg/L. B. vietnamiensis UFRGS62 strain degraded: 52% of the ethanol, 50% of the benzene, 48% of the toluene, 36% of the m-xylene, 30% of the p-xylene e 48% of the o-xylene, in mineral salts medium, containing commercial gasoline and 0,2% of glucose.

Nas últimas décadas, muitos países têm visto o uso automotivo de biocombustíveis como uma contribuição para soluções importantes, como aumento da eficiência energética, da flexibilidade e da diversificação das fontes de energia disponíveis; resposta à questão de segurança energética; promoção do uso de fontes energéticas renováveis e menos agressivas ao meio ambiente, especialmente com relação à necessidade de redução dos Gases de Efeito Estufa e aproveitamento das vantagens comparativas do país, com a promoção do desenvolvimento e da exportação de novas tecnologias e produtos. O Brasil é pioneiro na produção e utilização do etanol e, aliando-se ao aquecimento do mercado interno, existe a expectativa de aumento das exportações desse combustível, mantendo o Brasil como líder no mercado internacional. Este trabalho identifica e analisa os entraves que envolvem as perspectivas de exportação de etanol brasileiro, através do estudo dos potenciais mercados, seus programas de utilização do etanol combustível e suas barreiras tarifárias e não tarifárias, como as medidas protecionistas contra produtos estrangeiros, os subsídios aos produtores domésticos e as certificações, que podem retardar o estabelecimento do etanol como commodity e, ainda, impedir o seu crescimento no comércio internacional. / In recent decades, many countries have seen the use of biofuels in light vehicles as a contribution to important steps: to increase energy efficiency and the flexibility and diversification of available energy resources; to respond to the challenge of energy security; to promote the use of renewable and less environmentally harmful energy resources, especially with regard to the need to reduce GHG emissions and exploit the countrys comparative advantages; and to promote the development and export of new technologies and products. Brazil is a pioneer in the production and use of ethanol, and in addition to the expansion of its domestic market for this fuel, exports are expected to rise, so that Brazil will retain its leading position in the international market. This study identifies and analyzes future challenges to Brazilian ethanol exports by studying potential markets, their fuel ethanol programs, their tariff and non-tariff barriers, their protectionist measures against foreign products, their subsidies for domestic producers, and their certifications, which may delay the consolidation of ethanol as a commodity and impede its growth in international trade.