Orientador: Vicente Luiz Scalon / Banca: Alcides Padilha / Banca: Ismael de de Marchi Neto / Resumo: Atualmente a disponibilidade de energia é uma uma grande preocupação da humanidade, pois a maior porcentagem da energia consumida é oriunda da exploração de recursos naturais, como o carvão mineral, gás natural e petróleo. Neste cenário, as energias renováveis têm um papel muito importante. As hidroelétricas, biomassa, eólica, geotérmica, solar, entre outras são a solução da disponibilidade de energia para o futuro. Dentre tais energias, a energia solar merece um destaque pelo seu enorme potencial, porém muito ainda é preciso progredir para aumentar a eficiência destas fontes. Com esse intuito, este trabalho tem como foco estudar a influência na eficiência de coletores solares planos ao introduzir barreiras em sua cavidade interna, a fim de bloquear a livre circulação do ar, desta maneira, diminuindo a perda de calor pela convecção interna. Foi realizado testes experimentais com as mesmas características térmica e geométricas dos espaços de confinamento de ar. O fluxo de calor é introduzido através de resistências elétricas e acompanhamento de um controle eletrônico para garantir que a temperatura permaneça constante ao longo de toda a base (chapa de alumínio). Com a monitoração e coleta dos dados da potência elétrica dissipada e as temperaturas do volume de controle estudado, foi analizado o comportamento do coeficiente convective natural, possibilitando a análise ao variar o número de barreiras (cavidades) assim como sua inclinação, sendo possível notar uma redução do coeficiente convectivo com o uso de barreiras / Abstract: Currently the availability of energy is a major concern of humanity, for the largest percentage of energy consumed comes from the exploitation of natural resources, such as coal, natural gas and oil. In this scenario, renewable energies have a very important role. Hydroelectric, biomass, wind, geothermal, solar, among others are the solution to the because of its enormous potential, however much progress is still needed to increase the efficiency of these sources. To this end, this work focuses on studying the influence on the efficiency of solar collector plans to its internal cavity in order to block the free flow of air, thus, reducing heat loss by internal convection. Experimental testing was performed with the same thermal and geometrical characteristics of the air spaces of confinement. The heat flow is introduced through electrical and accompanied by an electronic control to ensure that the resistance temperature remains constant over the entire base (aluminum plate). With monitoring and data collection of dissipated electrical power and temperature control volume studied was verified behavior of the coefficient of the film, allowing the analysis to vary the number of barriers (wells) and the slope, which was noticeable reduction convective coefficient using barriers / Mestre

Resumo: Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia para a alocação dos custos dos produtos por uma mini-estação de tratamento de esgotos, com vistas a realizar a análise da viabilidade econômica do investimento necessário para a sua implantação, inclusive caracterizando-a como a melhor escolha a ser adotada na solução de saneamento básico em zonas rurais e em regiões de limitado poder aquisitivo, além de que tem potencial energético face à sua capacidade de transformar em eletricidadea energia contida no biogás gerado. Essa metodologia á aplicada ao sistema instalado no campus de Guaratinguetá da Faculdade de Engenharia da Universidade Estadual Paulista, tendo sido estabelecidas as condições iniciais a partir da realidade vivida no campus e sendo relacionadas as características termodinâmicas do sistema, a partir do seu diagrama de processo. As características associadas ao diagrama de processo possibilitam construir o diagrama funcional termoeconômico do sistema e determinar as equações referentes às funções exergéticas desse sistema e os respectivos valores das exergias associados. Após esses cálculos, elabora-se um modelo estrutural para avaliar os custos de seus produtos (biogás, biofertilizante, água em condições de re-uso e energia elétrica) e avaliar a viabilidade econômica em função do retorno de capital investido. A seguir, a mesma metodologia á aplicada a um sistema comercialmente disponível, com características de tratamento muito próximas às da mini-ETE. A partir dos resultados obtidos, é possível verificar que a mini-estação de tratamento de esgoto é uma alternativa viável e muito atraente sobre o ponto de vista técnico-econômico, pois além de apresentar auto-suficiência energética, possui um retorno de investimento de aproximadamente um terço do tempo do sistema comercialmente disponível com características semelhantes para tratamento. / Abstract: In this work a methodology that allows for the allocation of costs of the generated products for a small wastewater treatment station is developed, and used to perform an analysis of its economic feasibility, to justify the investment, beside its characterization as one of the best choice to be adopted as a basic sanitation solution in rural areas, and in areas characterized by low income population, together with a major energy potential because of its capability to transform the generated biogas into electric energy. For this purpose, the methodology is applied to a system established at Guaratinguetá Campus, School of Engineering, São Paulo State University. After establishing initial conditions based on site evaluation, the thermodynamics features of the system are related based on its process diagram. Such features, associated to process diagram, make it possible to build the thermoeconomi functional diagram for the system under analysis and, after words, the equations related to exergetic functions for the system are determined and the exergy values are calculated. After these calculations, a structural model is developed, in order to provide its products costs (biogas, biofertilizer, water in reuse conditions and electric energy). The economic viability is evaluated as a function of the estimated return on investment. The same methodology is then applied to a commercially available system, with characteristics close to a small wastewater treatment station. Based on the results of this work it is possible to verify that the small wastewater treatment station is a viable and attractive alternative in the technical and economic point of view, showing self-sufficiency in energy, and a pay-back period about one-third of estimated time of the commercial system referred to with similar features. / Orientador: José Luz Silveira / Coorientador: Giorgio Eugenio Oscare Giacaglia / Banca: Luiz Octavio Mattos dos Reis / Banca: Joaquim Antonio dos Reis / Banca: José Rui Camargo / Banca: Sebastião Cardoso / Doutor

Made available in DSpace on 2016-05-17T16:51:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-20. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-17T16:55:28Z : No. of bitstreams: 1 000864141.pdf: 2474920 bytes, checksum: 0df8cf23c83271ed498848b27a4c4cdc (MD5) / Com a motivação existente pela necessidade de crescimento das novas fontes de energia alternativas, bem como pelos avanços das tecnologias para os sistemas de conversão de energia, o presente estudo propõe a utilização do conversor integrado três estados Buck-Boost monofásico para o aproveitamento da energia proveniente dos sistemas solares fotovoltaicos. Os sistemas de painéis fotovoltaicos fornecem tensões contínuas, contudo, a grande maioria de aparelhos ou cargas de uso domiciliar necessita de tensões alternadas, com valores eficazes nominais de 127 V ou 220 V, no Brasil. Isso leva à necessidade do estudo de estruturas conversoras CC-CA, conhecidas como inversores. Considerando que as tensões alternadas fornecidas pelos inversores encontram-se dependentes do valor máximo da tensão de entrada, é indispensável a inclusão de um estágio elevador no sistema geral, antes de fornecer energia para as cargas, resultando, assim, em uma redução no rendimento, devido à quantidade de componentes, ao aumento de peso e ao volume. Nesta dissertação, o inversor estudado realiza, em uma única estrutura, a função do estágio elevador ou redutor, garantindo níveis reduzidos de distorção harmônica na corrente injetada e tensão de saída no modo ilhado, com um bom rendimento, fornecendo energia para cargas conectadas em modo de operação ilhado ou conectado à rede. Neste conversor, o sistema de chaveamento de três estados proporciona uma melhora das características dinâmicas. A adição do terceiro estado simplifica o controle por modo tensão, na medida em que elimina o zero presente no semiplano direito da função de transferência do conversor Buck-Boost convencional. Para o desenvolvimento das estratégias de controle, adotou-se o modelo matemático por valores médios instantâneos, em espaço de estados. Adicionalmente, foi realizada uma revisão e avaliação de alguns dos algoritmos de MPPT (Maximum Power Point... / The current motivation of growing need for new alternative energy sources, as well as by improvements in technologies for energy conversion systems, this study proposes the use of the single-phase tri-states Buck-Boost integrated converter for the use of energy from solar photovoltaic systems. Photovoltaic systems provide DC voltages and, on the other hand, the large majority of machines or domestic use loads require alternating voltage with RMS values of 127 V or 220 V in Brazil. This points out to the need to study of DC-AC converter structures, known as inverters. Due to the limitation that the alternating voltage supplied by the inverters are dependent on the maximum value of the input voltage, the inclusion of an elevator stage in the general system is necessary, before providing power to the load, thus resulting in a reduction in the performance by the number of components, increased weight and volume. In this dissertation, the studied inverter performs, in a single structure, the functions of the elevator stage or reducer stage, also performs the continues in alternating voltage conversion function, ensuring reduced levels of harmonic distortion in the current injected to the main grid and the output voltage in islanding mode, with an increase performance in the output voltage, and that should provide power to loads connected in both modes islanding or grid connected. In the presented converter, the switching system of three states has improved the behavior of dynamic characteristics due to the addition of the third estate, simplifying the control by eliminating the zero present in the right half-plane of the transfer function of Buck-Boost inverter, controlled in voltage mode. For the development of control strategies is adopted the mathematical model for instantaneous average values. The modeling of the structure is made by the mean values method in the state spaces. Additionally, is carried out a review and assessment of some ...

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-11Bitstream added on 2015-03-03T12:06:10Z : No. of bitstreams: 1 000800334.pdf: 1312816 bytes, checksum: 8b4c8150b35e885b4e6f39567fe2c6b6 (MD5) / A escassez dos bens naturais e os constantes aperfeiçoamentos na área de energias renováveis exigem cada vez mais a busca por melhores condições e tecnologias para melhor aproveitamento energético em processos de combustão. O conjunto denominado pré-aquecedor de ar pode ser considerado o mais importante para a melhoria do processo de combustão de caldeiras convencionais. Este trocador está diretamente ligado à recuperação da energia disponível nos gases de combustão por contato indireto. A incrustação de fuligem (mistura de cinza e sílica) inerente ao processo de combustão é um dos fatores que mais impactam no rendimento térmico do equipamento. O presente trabalho analisa de forma transiente o efeito da incrustação sobre a parede interna dos tubos deste trocador de calor. Para isso, dois métodos para análise de desempenho foram utilizados, sendo o método definido neste trabalho como convencional, e o método proposto pela ASME (Performance Test Code 4.3 | PTC 4.3). Os resultados mostraram que embora o método convencional tenha apresentado valor médio de desempenho de 35% e o método ASME valor médio de 40%, ambos possuem o mesmo perfil, validando assim o método convencional. Além das análises de desempenho, outros resultados foram obtidos a partir dos dados determinados experimentalmente. Para realização deste trabalho, uma caldeira de alta pressão foi utilizada, sendo os dados de vazão dos fluxos de ar e gases para o método convencional, obtidos com a utilização de tubos de Pitot e tudo de Venturi desenvolvido especialmente para esta aplicacão / The scarcity of natural resources and the constant improvements in the area of renewable energies are forcing increasingly to search for better conditions and better technologies for energy recovery from combustion processes. The set called air pre-heater can be considered the most important for improving the combustion process of conventional boilers. This heat exchanger is directly linked to the recovery of the available energy in the flue gas by indirect contact. The fouling of soot (mixture of ash and silica) inherent in the combustion process is one of the factors that most impact the thermal performance of the device. This study examines by transient form, the fouling effect on the inner wall of the heat exchanger tubes of this. For this, two methods for performance analysis were used, the method defined in this study as Conventional, and the method proposed by the ASME (Performance Test Code 4.3 | 4.3 PTC). The results showed that although the Conventional method has shown average performance of 35% and the method ASME average of 40%, both have the same profile, thus validating the Conventional method. Besides the analysis of performance, other results were obtained from data determined experimentally. For this study, a high-pressure boiler was used, and the data of air flow and gas flow to the conventional method obtained with the use of Pilot tubes and Venturi specially developed for this application

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-10Bitstream added on 2015-03-03T12:07:02Z : No. of bitstreams: 1 000800570.pdf: 1978237 bytes, checksum: 1385fb72b3720e3ea9077369b13be410 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Atualmente a disponibilidade de energia é uma uma grande preocupação da humanidade, pois a maior porcentagem da energia consumida é oriunda da exploração de recursos naturais, como o carvão mineral, gás natural e petróleo. Neste cenário, as energias renováveis têm um papel muito importante. As hidroelétricas, biomassa, eólica, geotérmica, solar, entre outras são a solução da disponibilidade de energia para o futuro. Dentre tais energias, a energia solar merece um destaque pelo seu enorme potencial, porém muito ainda é preciso progredir para aumentar a eficiência destas fontes. Com esse intuito, este trabalho tem como foco estudar a influência na eficiência de coletores solares planos ao introduzir barreiras em sua cavidade interna, a fim de bloquear a livre circulação do ar, desta maneira, diminuindo a perda de calor pela convecção interna. Foi realizado testes experimentais com as mesmas características térmica e geométricas dos espaços de confinamento de ar. O fluxo de calor é introduzido através de resistências elétricas e acompanhamento de um controle eletrônico para garantir que a temperatura permaneça constante ao longo de toda a base (chapa de alumínio). Com a monitoração e coleta dos dados da potência elétrica dissipada e as temperaturas do volume de controle estudado, foi analizado o comportamento do coeficiente convective natural, possibilitando a análise ao variar o número de barreiras (cavidades) assim como sua inclinação, sendo possível notar uma redução do coeficiente convectivo com o uso de barreiras / Currently the availability of energy is a major concern of humanity, for the largest percentage of energy consumed comes from the exploitation of natural resources, such as coal, natural gas and oil. In this scenario, renewable energies have a very important role. Hydroelectric, biomass, wind, geothermal, solar, among others are the solution to the because of its enormous potential, however much progress is still needed to increase the efficiency of these sources. To this end, this work focuses on studying the influence on the efficiency of solar collector plans to its internal cavity in order to block the free flow of air, thus, reducing heat loss by internal convection. Experimental testing was performed with the same thermal and geometrical characteristics of the air spaces of confinement. The heat flow is introduced through electrical and accompanied by an electronic control to ensure that the resistance temperature remains constant over the entire base (aluminum plate). With monitoring and data collection of dissipated electrical power and temperature control volume studied was verified behavior of the coefficient of the film, allowing the analysis to vary the number of barriers (wells) and the slope, which was noticeable reduction convective coefficient using barriers

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-19Bitstream added on 2015-03-03T12:06:58Z : No. of bitstreams: 1 000807542.pdf: 1263932 bytes, checksum: 2637784563c12a1f4e37ed4e73907115 (MD5) / Nesse trabalho de tese, estuda-se a produção de biodiesel utilizando óleo de canola, buscandose minimizar o custo deste biocombustível, pela integração do processo de reforma a vapor da glicerina para produzir hidrogênio. Inicialmente, é feita uma revisão bibliográfica da produção de biodiesel num âmbito geral, seguida de um estudo sobre os aspectos gerais da produção da glicerina e suas aplicações. Estuda-se o processo de reforma a vapor da glicerina e suas condições de operação. Logo após, desenvolve-se uma simulação, através do software computacional ASPEN ONE HYSYS V8.0, aplicada a uma planta que produz 122,4 ton/ano de hidrogênio e 8096 ton/ano de biodiesel. A planta utiliza como insumos Ácido Fosfórico, Hidróxido de Sódio, Metanol, Gás Natural e Óleo de Canola e consome como utilidades Vapor de Água e Eletricidade. Em estapa posterior é efetuada uma análise exergética, na qual são determinadas as exergias de entrada e saída em cada componente da planta, além das irreversibilidades e rendimentos exergéticos associados. A análise permite qualificar e quantificar o máximo valor de energia útil aproveitado em cada componente conversor de energia do processo integrado de produção de biodiesel e hidrogênio. Posteriormente é aplicada a metodologia de análise funcional termoeconômica, que permite determinar os incrementos exergéticos e custos marginais de produção de biodiesel e de hidrogênio. Em última etapa, é realizada análise ecológica da planta (com ciclo de carbono e sem ciclo do carbono), considerando as emissões de gases do efeito estufa produzidas desde o plantio da canola até a extração e uso do óleo na planta de produção de biodiesel e hidrogênio. Na análise, são determinadas as emissões de poluentes, o dióxido de carbono equivalente, o indicador de poluição e a eficiência ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / this fuel by incorporation the process of glycerol steam reforming to produce hydrogen. Initially, a scientific review of biodiesel production is performed in a general context, followed by a study on the general aspects of the production of glycerin and its applications. The study of the process of glycerine steam reforming and its operating conditions. After that, a simulation is developed through the computer software ASPEN ONE HYSYS V8.0, applied to a plant that produces 122.4 tons / year of hydrogen and 8096 tons / year of biodiesel. The plant uses as inputs Phosphoric Acid, Sodium Hydroxide, Methanol, Natural Gas and Canola Oil and consumes as utilities Electricity and Water Steam. In the next topic, one exergy analysis is performed, in which are determined the input and output exergies in each component of the plant and the associated exergetic irreversibilities and efficiency. The analysis allows to qualify and quantify the maximum amount of useful energy in each component of the process. In another step, a methodology for thermoeconomic functional analysis is applied, for determination the exergetic increments and marginal production costs of biodiesel and hydrogen. In the final step, the ecological analysis of the plant is performed (with and without Carbon Cycle) considering the emissions of greenhouse gases produced from the planting to the extraction of canola and the use of its oil in biodiesel and hydrogen production plant. In this case the pollutants emissions, the equivalent carbon dioxide, the indicator of pollution and ecological efficiency of the plant are determined. This efficiency value is determined using a mathematical model obtained from the equation developed by Cardu e Baica (1999). Finally, it is concluded that the incorporation of the process of hydrogen production in a biodiesel plant is technically, economically and ... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-01Bitstream added on 2015-03-03T12:06:58Z : No. of bitstreams: 1 000807535.pdf: 1339366 bytes, checksum: db8862ffb893926d0666fb564335eaa7 (MD5) / As sucessivas crises no setor energético e o aquecimento global têm incentivado pesquisadores a desenvolverem estudos em tecnologias eficientes, e em fontes renováveis, para a geração de energia limpa, que substituam as fontes tradicionais utilizadas atualmente. O hidrogênio é uma importante alternativa para a redução dos impactos ambientais causados pelas emissões de gases provenientes da utilização dos combustíveis de origem fóssil, desde que seja produzido de forma sustentável. Dentre os principais processos de produção de hidrogênio, encontram-se os processos eletrolíticos, fotolíticos e termoquímicos. Neste trabalho de tese foram realizados estudos técnicos, econômicos e ecológicos de processos de produção de hidrogênio, via reforma a vapor de etanol, gás natural e biogás, via eletrólise da água com energia proveniente de fontes renováveis (eólica, fotovoltaica e hidrelétrica) e a partir de algas. Em uma primeira etapa, são apresentadas as considerações iniciais e uma revisão bibliográfica dos processos. Em sequência, é feita a determinação das eficiências energéticas de cada processo de produção de hidrogênio, onde se evidencia, como mais eficiente, a eletrólise utilizando eletricidade de água vertida que seria vertida em hidrelétricas (80%), e menos eficiente, a eletrólise utilizando eletricidade de plantas fotovoltaicas (11,8%). Posteriormente, é realizada análise econômica da produção de hidrogênio e são determinados os custos, em US$/kWh, para cada processo. Neste caso, obteve-se que o processo mais viável é a reforma a vapor de etanol e o menos viável é a eletrólise utilizando eletricidade de plantas fotovoltaicas. Finaliza-se o trabalho de tese com o estudo de impactos ambientais, onde são determinadas as eficiências ecológicas ( ) dos diferentes processos estudados ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / The successive crisis in the energy sector and the global warming have instigated researchers to develop studies in efficient technologies and renewable sources for clean energy generation able to substitute the no-renewable energy sources used presently. The hydrogen as fuel is an important alternative for the reductions of the environmental impact caused by pollutant gas emissions from the no-renewable energy sources utilization; if is produced in a sustainable route. Among the major hydrogen productions process stand the electrolytic, photolytic and thermochemical processes. In this work are conducted technical, economic and ecological studies of the hydrogen production processes through route of steam reforming of ethanol, natural gas and biogas, through the water electrolysis with energy from renewable sources (eolic, photovoltaic and from hydroelectric) and finally through the hydrogen production by algae. Firstly are presented the initial considerations and a literature review regarding the process in study. Subsequently, a technical study for the determination of the energetic efficiency is developed for each hydrogen production process; where was determined as most efficient process, the water electrolysis with hydroelectric energy (80%) and least efficient, the water electrolysis with photovoltaic energy (11.8%). Afterwards was conducted an economical study of the hydrogen production and was determined the hydrogen production costs, in US$/kWh, for each process. As result was obtained that, the most viable process is the ethanol steam reforming and as least viable, the water electrolysis with photovoltaic energy. Finally, was conducted an ecological study, where were determined the ecological efficiencies ( ) of the processes. The biogas steam reforming and the photobiology process using the Chlamydomonas reinhardtii algae outstand as ... (Complete abstract click electronic access below)

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito para a obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / Células solares são dispositivos que convertem energia solar em elétrica por intermédio do efeito fotovoltaico, observado em semicondutores como a pirita (FeS2). Por seu band gap de 0,95 eV e sua coloração escura, que favorece a absorção de luz, esse mineral desperta o interesse de pesquisadores que buscam materiais semicondutores alternativos ao silício. Apesar de seu potencial como matéria-prima para diferentes segmentos da indústria, quando a pirita provém da mineração do carvão, é tratada como rejeito e sua disposição culmina em problemas ambientais para as regiões carboníferas. Diante desses fatos, elevar o grau de pureza do rejeito piritoso, objetivo deste trabalho, aumentando seu teor de dissulfeto de ferro, fortalece a possibilidade de transformá-lo em subproduto de maior valor agregado, inclusive para o setor de dispositivos fotovoltaicos. Considerando as análises das impurezas presentes na pirita da região sul catarinense, sugeriu-se uma rota de beneficiamento baseada em separação por densidade em bromofórmio e lixiviações sucessivas em água e solução de solvente orgânico. Aplicaram-se metodologias estatísticas para definição dos parâmetros de lixiviação e a eficiência do processo foi avaliada e comprovada por fluorescência de raios X (FRX), análise elementar (CHNS/O), difratometria de raios X (DRX) e espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Suas propriedades elétricas classificam as piritas in natura e concentrada como semicondutoras. O beneficiamento extraiu impurezas como calcita, quartzo, presente na fração argilosa e arenosa, e sulfato ferroso, elevando a condutividade do rejeito em aproximadamente uma ordem de grandeza. As metodologias propostas não removeram óxidos de ferro, que contribuíram para o band gap de 1,7 eV, dentro da faixa considerada ideal para células solares.

Título original: Remoção de lignina e hemicelulose influencia na acessibilidade à celulose e digestibilidade enzimática / Orientador: Michel Brienzo / Banca: Fernanda Perpetua Casciatori / Banca: Jonas Contiero / Resumo: A biomassa lignocelulósica, como a proveniente da cana-de-açúcar, é uma fonte abundante de resíduo que pode ser usado como matéria-prima na produção de energia. Para melhor aproveitar essa biomassa, moagem e pré-tratamentos podem ser usados para alterar a estrutura do material lignocelulósico, remover lignina e hemicelulose, expondo a celulose e assim aumentando sua acessibilidade. A acessibilidade à celulose tem sido indicada como uma das propriedades mais importantes para uma boa digestibilidade enzimática. Entretanto, as biomassas geradas da cana-de-açúcar possuem características físico-químicas diferentes, respondendo de modo diferente aos pré-tratamentos. Neste contexto, este estudo teve como objetivo verificar os efeitos da remoção de lignina e hemicelulose das biomassas da cana-de-açúcar (fração externa, entrenó, nó e folha) na acessibilidade à celulose. A cana-de-açúcar foi fracionada em fração externa, nó, entrenó e folha. Cada fração passou pelos pré-tratamentos ácido (5, 10, 20 %, m/m massa de ácido por massa de material, a 121°C/30 min), alcalino (5, 10, 20 e 30 % NaOH m/m) e oxidativo (0,5, 1, 2 e 3 horas com clorito de sódio 30 %). As amostras foram caracterizadas quanto ao seu conteúdo de celulose, hemicelulose e lignina. A determinação de acessibilidade foi realizada com corantes Direct, Orange (superfície específica externa), Direct Blue (superfície específica interna) e Vermelho Congo (superfície total). A hidrólise enzimática (15 FPU/g de material, Cellic C... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The lignocellulosic biomass, such as the provided by the sugarcane, is an abundant source of raw materials for energy production. In order to better use this biomass, milling and pretreatments can be employed to alter the structure of the materials, remove lignin and hemicellulose. This effect exposes the cellulose and raises its accessibility, which is is one of the most important property to ensure enzymatic digestibility. However, the biomass generated from the sugarcane have different physicochemical characteristics, giving different responses to the pretreatments. In this context, this study aimed to verify the effects of lignin and hemicellulose removal from the sugarcane biomass (external fraction, node, internode and leaf) on cellulose accessibility. The sugarcane was fractioned in external fraction, node, internode and leaf. Each fraction was pretreated with acid (5, 10, 20 % m/m acid mass per material mass, at 121°C/30 min), alkaline (5, 10, 20, 30 % NaOH m/m) oxidative (0,5, 1, 2,3 h charged with 30 % sodium chlorite). The chemical composition of the samples was determined based on cellulose, hemicellulose and lignin contents. Accessibility was determined by dye adsorption of Direct Orange (external specific surface), Direct Blue (internal specific surface) and Congo Red (total surface). Enzymatic hydrolysis (15 FPU/g of biomass, Cellic Ctec 2 - Novozymes) was used to verify the effects of pretreatments and cellulose accessibility on the glucose yield. All studied... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-05-30T13:27:50Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 796270 bytes, checksum: 7fff46a9d3a52c63d7b42f821ece99fa (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-30T13:27:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 796270 bytes, checksum: 7fff46a9d3a52c63d7b42f821ece99fa (MD5) Previous issue date: 2014-10-20 / A busca pela redução no custo de produção de biodiesel a partir de microalgas é um fator essencial para viabilizar a utilização desta fonte de energia na matriz energética mundial. Diante desta questão, verificou-se a possibilidade da utilização do gás ozônio na recuperação dos nutrientes assimilados pela microalga Scenedesmus obliquus BR003, durante seu cultivo em meio BG11 e posterior reuso em cultivo subsequente. O espectro de absorbância no visível da microalga durante a ozonização revelou que, a partir de 34 minutos de tratamento não ocorrem variações significativas nos valores de absorbância. Os picos de absorção encontrados foram de 436, 470 e 680 nm, que representam a clorofila a (436 e 680 nm) e os carotenóides (470 nm). Para os resultados de massa seca durante o processo de ozonização, o tempo de estabilização dos valores foi similar, durando cerca de 35 minutos. Após análise do perfil eletroforético em gel de poliacrilamida, foi possível identificar a oxidação das proteínas ao longo da ozonização. Para os nutrientes, os teores disponibilizados de amônio, nitrato e fosfato, após 50 minutos de ozonização, foram de 1,1, 5,7 e 1,2 mg L -1 , respectivamente, evidenciando a possibilidade de recuperação dos nutrientes presentes nas células de microalgas. O cultivo realizado somente com o extrato decorrente da ozonização de microalgas, obteve biomassa final de 0,64 g L -1 , resultado semelhante ao cultivo em meio BG11 suplementado com o mesmo extrato (0,66 g L -1 ) e três vezes superior ao meio BG11 sem suplementação (0,21 g L -1 ). De forma geral, os tratamentos em que o nitrogênio presente no meio BG11 não foi aplicado apresentaram maiores teores de lipídios. Outro indicador de estresse por falta de nitrogênio foram os teores de clorofila a, clorofila b e carotenoides totais, em que, os tratamentos com baixo teores de nitrogênio apresentaram menores concentrações destes pigmentos. O custo estimado de ozonização das microalgas para se obter um litro de lipídios ficou em R$ 5,75, contudo com o aumento da escala e melhorias na produtividade de lipídios este custo caiu para R$ 2,33. Ressalta-se que, o aumento da eficiência do processo de ozonização pode permitir a redução do custo destes valores. Os resultados obtidos neste trabalho indicam a possibilidade da utilização do gás ozônio, no processo de reaproveitamento de nutrientes a partir do cultivo da microalga Scenedesmus obliquus. / The need of reducing the cost of microalgae-based biodiesel production is a crucial factor to turn its adoption feasible in the world energy matrix. Faced with this issue, an experiment was set up to investigate the potential use of ozone gas on recovering nutrients assimilated by the microalgae Scenedesmus obliquus BR003 during its subsequent cultivation in BG11 medium. After 34 min of ozonization, analyzes of absorbance in the visible spectrum of the microalgae revealed that no significant variation in absorbance values was observed. Absorption peaks were found at 436, 470 and 680 nm, which represents chlorophyll a (436 and 680 nm), and carotenoids (470 nm). Moreover, assessment of dry mass weights during the ozonization process showed similar values for stabilization period of approximately 35 minutes. The polyacrylamide gel electrophoresis showed the oxidation in proteins bands along the process of ozonation. For nutrients, the levels of available ammonium, nitrate and phosphate, after 50 minutes of ozonization, were 1.1, 5.7 and 1.2 mg L -1 , respectively; therefore, indicating that nutrients present in the microalgae cells can be potentially recovered. The cultivation carried out solely with the extract obtained after microalgae ozonization resulted in 0.64 g L -1 of final biomass. Similar results were found when BG11 culture medium supplemented with the same extract were used (0.66 g L -1 ); however, values were three-fold higher when BG11 medium without supplementation was adopted (0.21 g L -1 ). Generally, the treatments with no nitrogen supplementation showed higher levels of lipids. Furthermore, other indicators of nitrogen deficiency such as low levels of chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoids were noticed. Accordingly, the treatment with low levels of nitrogen showed lower concentrations of these pigments. The estimated cost to produce one liter of lipids via microalgae ozonization was R$ 5.75, even though this cost decreased to R$ 2.33 per liter when large production scales and improvement of lipids yield was adopted. Consequently, increasing the efficiency of the ozonization process might enable further reduction of the costs previously calculated. The results obtained in this study, indicate the possibility of the use of ozone gas in the process of nutrient recycling, from the cultivation of microalgae Scenedesmus obliquus.