Neste trabalho foi estudadaaproduÃÃo de etanol por processos de SacarificaÃÃo e FermentaÃÃo SimultÃneas (SSF) usando o bagaÃo de caju prÃ-tratado com Ãcido-Ãlcali (CAB-OH) como matÃria-prima. Nos processos de SSF foi utilizada a levedura KluyveromycesmarxianusATCC36907e o complexo enzimÃtico Celluclast 1.5L (30 FPU.gcelulose-1). Os experimentos foram conduzidos em Erlenmeyers de 250 mL com 100 mL de meio SSF (tampÃo citrato de sÃdio 50 mMapH 4,8; suplementado com 1 g/L de extrato de levedura e 1 g/L de sulfato de amÃnio, e a carga de CAB-OH desejada em %m/V), a concentraÃÃo inicial de cÃlulas de 5 g/L, temperatura de 40ÂC e rotaÃÃo de 150 rpm. Primeiramente, um processo em batelada foi realizado para avaliar a necessidade de suplementaÃÃo com a enzima celobiase (NS50010âNovozymes) com atividade de 60 CBU/gcelulose-1. O processo SSF conduzido com a suplementaÃÃo decelobiaseobteveuma maior produÃÃo mÃxima de etanol (30 g/L) e maior eficiÃncia (93%) em relaÃÃo ao nÃo-suplementado, sendo os estudos posteriores conduzidos com as enzimas celulases e celobiases. Em seguida, realizou-se o estudo da avaliaÃÃo da carga de CAB-OH (7,5, 10, 15 e 20 %m/V), em processos sem prÃ-sacarificaÃÃo (SSF) e comprÃ-sacarificaÃÃo(PSSF). A maiorconcentraÃÃo de etanol (58 g/L)ocorreu nos processos SSF com carga de 15%, sendo esse tambÃm o de maior produtividade, e PSSF com carga de 20%, nÃo apresentando diferenÃa significativa na produÃÃo mÃxima de etanol entre os dois processos. No entanto, osprocessos SSF e PSSFusando 10% CAB-OH apresentaram a maioreficiÃncia (98%)e rendimento global em etanol do estudo (40gEtanol/KgCAB).Posteriormente, foram realizadas estratÃgias de alimentaÃÃo, em conjunto com processos SSF, de forma a eliminar efeitos inibitÃrios presentes em processos em batelada com elevadas cargas de sÃlidos. Foram avaliadas estratÃgias de alimentaÃÃo de substrato: duas com carga inicial de 10% e atingindo 20% (uma com duas alimentaÃÃes e outra com quatro) e uma com carga inicial de 15% e final de 25% (quatro alimentaÃÃes). Todos os processos, exceto os de carga de 7,5%, apresentaram %Vetanol/VsoluÃÃo acima de 4% e os processos em batelada alimentada atingiram a maior produÃÃo de etanol do estudo(68g/L). Os processos com carga inicial de 10 % e final de 20 % apresentaram uma maior eficiÃncia (81 %), porÃm o processo que apresentou maior produtividade foi com carga inicial de 15% e final de 25% (2,4 g/L.h), e tambÃm rendimento global em etanol elevado (32 gEtanol/KgCAB), de forma que esse foi o processo com melhores resultados do presente estudo. Com isso, o CAB-OH se mostrou um substrato promissor para a produÃÃo de etanol por processos SSF e PSSF, conduzidosem batelada e batelada alimentada, utilizando elevadas cargas de sÃlidos. / In this work was studied ethanol production from cashew apple bagasse after acid followed by alkali pretreatment (CAB-OH) using theSimultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) processes. In SSF process was utilized the yeast Kluyveromycesmarxianus ATCC36907and the enzymatic complex Celluclast1.5L (30 FPU.gcellulose-1). The assays were conducted in 250mL Erlenmeyer flasks with 100mL of culture medium (sodium citrate buffer 50mM pH 4.8, supplemented with yeast extract 1 g/L and ammonium sulfate 1 g/L and the desired bagasse concentration in %w/v), the initial cells concentration was 5 g/L, the temperature was 40ÂC and 150rpm of rotation. First, a batch process was performed to evaluate the enzymatic supplementation of culture medium with cellobiase (NS50010-Novozymes) with an activity of 60 CBU.gcellulose-1. The supplemented process with cellobiase had the highest ethanol production (30 g/L) and ethanol efficiency (93%) than the non-supplemented and the subsequent studies were performed with supplementation. After, was realized the evaluation of CAB-OH load (7.5, 10, 15 e 20%w/V) in processes with (PSSF) and without pre-saccharification (SSF). The highest ethanol production corresponded to SSF processes with bagasse load of 15%, this being also the highest productivity, and PSSF with bagasse concentration of 20% and these processes were statistic similar within the standard deviation of the samples in relation to ethanol production. However, the SSF and PSSF processes with 10% of dry matter had the highest efficiency (98%) and yield feedstock in ethanol of study (32gEthanol/KgCAB). After, feeding strategies with SSF processes have been made to eliminate inhibitory effects in batch processes with high loadings of solids. There were evaluated feeding strategies: two with initial CAB-OH load of 10% and 20% in the end (a strategy with two feeds and one with four) and another with initial load of 15% and final of 25% (with four feeds). All processes, with the exception of 7.5% load, had %VethanolVsolution-1 above 4% and the fed batch processes reached a similar ethanol production (68 g/L), towering in 17% the ethanol concentration compared to batch process with load of 20%. All processes, with the exception of 7.5 % load, had %Vethanol/Vsolution above 4% and the fed batch processes reached the highest ethanol production of study (68 g/L). The processes with initial load of 10 % and final of 20 % reached a higher efficiency (81 %), but the process that reached the highest productivity was the process with the initial load of 15 % and final of 25 % (2,4 g/L.h), and high ethanol global yield too (32 gEthanol/KgCAB), so this process achieved the best results of present study. Based on the results presented, CAB-OH showed a promising substrate for ethanol production by SSF and PSSF processes, conducted by batch and fed batch method, using high loadings of solids.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Este trabalho teve como objetivo estudar a utilizaÃÃo de glicerol oriundo da indÃstria do biodiesel (glicerol bruto) como substrato em ensaios fermentativos para a produÃÃo de etanol. Os ensaios foram realizados em mesa agitadora com velocidade de 200 rpm, nas temperaturas de 30 e 37 ÂC, respectivamente para os microrganismos Saccharomyces sp. 1238 e Escherichia coli 224 ATCC 25922. Nos experimentos realizados com a levedura Saccharomyces sp., variaram-se as concentraÃÃes de glicerol adicionado ao meio fermentativo em 0,5; 1,0 e 5,0 % v/v e fixou-se o volume de inÃculo em 1 % m/v. Observou-se que o microrganismo Saccharomyces sp. nÃo utilizou glicerol como fonte de carbono para produÃÃo de etanol, porÃm em ensaios teste com glicose P.A., observou-se que este substrato foi rapidamente consumido pelo microrganismo apresentando uma produÃÃo de etanol de 5,5 g/L. Nas fermentaÃÃes com a bactÃria Escherichia coli, variou-se a concentraÃÃo de glicerol adicionado ao meio fermentativo em: 1, 10, 15 e 20 g/L. Pela avaliaÃÃo da influÃncia da concentraÃÃo de substrato no meio atravÃs dos resultados obtidos, pode-se concluir que a melhor condiÃÃo para a produÃÃo de etanol com esse microrganismo foi a concentraÃÃo inicial de 10 g/L de glicerol. O consumo de glicerol pela bactÃria Escherichia coli foi afetado pela variaÃÃo deste substrato. Observou-se que o etanol foi produzido a partir de 8 h de cultivo nas fermentaÃÃes tanto com glicerol bruto quanto P.A. nas concentraÃÃes de 10, 15 e 20 g/L adicionado ao meio de cultivo. Observou-se tambÃm a formaÃÃo de Ãcido acÃtico nas primeiras horas da fermentaÃÃo. A produÃÃo de Ãcido acÃtico foi baixa, atingindo a concentraÃÃo de 0,15 g/L na fermentaÃÃo utilizando 10 g/L de glicerol bruto. Analisando os dois microrganismos estudados, verificou-se que apenas a bactÃria Escherichia coli 224 ATCC 25922 mostrou-se adequada ao objetivo desta pesquisa, jà que com a levedura nÃo foi produzido etanol em quantidade significativa. / The aim of this work was to investigate the use of glycerol from biodiesel industry (raw glycerol) as a substrate in fermentation assays for production of ethanol. The assays were performed in shaker with agitation of 200 rpm, at temperatures of 30 and 37 ÂC, respectively for the microorganisms Saccharomyces sp. 1238 and 224 Escherichia coli ATCC 25922. In experiments with yeast Saccharomyces sp., it was varied concentrations of glycerol from fermentation medium at 0.5, 1.0 and 5.0 % v/v and the inoculum was set to 1% w/v. It was observed that the microorganism Saccharomyces sp. could not use glycerol as carbon source for ethanol production, but in assays using glucose, this substrate was rapidly consumed by the microorganism achieving an ethanol production of 5.5 g/L. It was varied the concentration of glycerol added to the fermentation medium: 1, 10, 15 and 20 g/L when Escherichia coli was used. By analyzing the influence of substrate concentration in fermentations, it can be concluded that the best condition for ethanol production, with this microorganism, was initial concentration of glycerol of 10 g/L. The consumption of glycerol by Escherichia coli was affected by the change of substrate concentration. It was observed that ethanol was produced after 8 h of fermentation with both raw and PA glycerol at 10, 15 and 20 g/L. It also observed the formation of acetic acid in the first hours of fermentation. The production of acetic acid was low, reaching a concentration of 0.15 g/L in fermentation using 10 g/L of raw glycerol. Analyzing the two microorganisms studied, it was found that only 224 bacteria Escherichia coli ATCC 25922 was adequate to the aim of this research, since the yeast was not produced ethanol in significant amounts.

nÃo hà / Given the current situation in which it is the global energy sector, biofuels have been gaining more space, earning special attention the ethanol, which has shown growing demands. From this scenario, the objective of this work was to develop a bioprocess technically and economically practicable for ethanol production from cashew apple juice, using yeast Saccharomyces cerevisiae (CCA008) genetically modified containing a flocculent gene (FLO5α). The work was divided in 4 four stages that are linked throughout the study. In the first stage was evaluated the temperature influence (26, 30, 34, 38 and 42ÂC), the inoculum concentration (3, 5, 8 and 10 g.L-1) and the stirring speed (80, 150, 300, 490, 650 and 800 rpm), so it could be determined the best conditions to maximize ethanol production. It was observed that the temperature operating parameter, the initial cellular concentration, substrate concentration and stirring exerted influence on the alcoholic fermentation of the cashew apple juice. The best performance to the fermentative process (98,8 %) happened when the process was conducted at 34 ÂC, under 150 rpm stirring and 5 g.L-1 of initially cell concentration. The second stage was intended to describe the process efficiency in face of the operation parameters evaluated in fermentation. To this end, it was successfully used statistic models to describe the interaction between the initial substrate concentration, temperature, initial cell concentration, stirring and their possible effects on the yield. The model that best fit the experimental data was used to obtain the optimum conditions from the operating variables, indicating the following conditions as great: substrate concentration (S0) of 102 g.L-1, temperature (T) at 34ÂC, inoculum concentration (X0) of 5 g.L-1 and stirring (Agit) of 140 rpm, predicting a 98,80 % of efficiency. In the third stage was studied ethanol production in optimum conditions, being used to implement the scale up process, in which the data obtained in a 1L bioreactor batch were used to predict the fermentation behavior in a 14L bioreactor batch, using the volumetric power consumption as a parameter to scale-up. Using this factor as being of 10,67 kW/m3, it was possible to calculate the fermenter stirring power in a 14 times bigger volume, as well as foresee which stirring would be necessary so the fermentation can occur, similarly as in the lower volume fermenter. Results showed that yield from the 14L bioreactor were satisfactory, having a small difference (96,56 %  0,3 %) between yield from the 1L bioreactor (98,80 %  1,6 %). The fourth and last stage was rated the technical and economic viability of the process. Analyzing results, it is possible to say the industrial process here proponed has shown technical viability, since the value obtained for the process yield (68 L/ton), was close to sugar cane fermentation (61 â 72 L/ton). However, it did not show economic viability since the industrial unity provides negative cash flow (- R$ 93.840.874) in the end of 10 years that was analyzed. So, new studies must be conducted in order to make this process economically viable, this possibility being observed in various scenarios generated in analyzing the sensibility of process, which presents possible economically viable settings. / Diante da conjuntura atual em que se encontra o setor energÃtico mundial, os biocombustÃveis vÃm ganhando cada vez mais espaÃo, merecendo atenÃÃo especial o etanol, o qual apresenta demanda crescente. A partir desse cenÃrio, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver um bioprocesso tecnicamente e economicamente viÃvel para produÃÃo de etanol a partir do suco de caju, utilizando levedura Saccharomyces cerevisiae (CCA008) geneticamente modificada contendo gene floculante (FLO5α). O trabalho foi dividido em 4 quatro etapas que se interligam durante todo o estudo. Na primeira etapa foi avaliada a influÃncia da temperatura (26, 30, 34, 38 e 42ÂC), da concentraÃÃo de inÃculo (3, 5, 8 e 10 g.L-1) e da velocidade de agitaÃÃo (80, 150, 300, 490, 650 e 800 rpm) para que as condiÃÃes Ãtimas que maximizam a produÃÃo de etanol, fossem determinadas. Observou-se que os parÃmetros operacionais de temperatura, concentraÃÃo celular inicial, concentraÃÃo de substrato e agitaÃÃo exerceram influÃncia na fermentaÃÃo alcoÃlica do suco de caju. O melhor rendimento para o processo fermentativo (98,8 %) ocorreu quando o processo foi conduzido a 34 ÂC, sob agitaÃÃo de 150 rpm e contendo incialmente 5 g.L-1 de cÃlulas. Na segunda etapa, pretendeu-se descrever o rendimento do processo em funÃÃo dos parÃmetros operacionais avaliados na fermentaÃÃo. Para tanto, utilizaram-se, com sucesso, modelos estatÃsticos para descrever a interaÃÃo entre a concentraÃÃo inicial de substrato, temperatura, concentraÃÃo celular inicial, agitaÃÃo e seus possÃveis efeitos no rendimento. O modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais foi utilizado na obtenÃÃo das condiÃÃes Ãtimas das variÃveis operacionais, indicando as seguintes condiÃÃes como Ãtimas: concentraÃÃo de substrato (S0) de 100 g.L-1, temperatura (T) igual a 34 ÂC, concentraÃÃo de inÃculo (X0) igual a 5 g.L-1 e agitaÃÃo (Agit) de 140 rpm, predizendo um rendimento de 98,80 %. Na terceira etapa, realizou-se o estudo da produÃÃo de etanol nas condiÃÃes Ãtimas, sendo as mesmas utilizadas para implementar a ampliaÃÃo de escala do processo, na qual os dados obtidos em biorreator batelada de 1L foram utilizados para predizer o comportamento da fermentaÃÃo em biorreator batelada de 14L, utilizando a potÃncia por unidade de volume como parÃmetro de scale-up. Utilizando tal fator como sendo de 10,67 kW/m3, foi possÃvel calcular a potÃncia de agitaÃÃo do fermentador de volume 14 vezes maior, assim como prever qual agitaÃÃo seria necessÃria para que a fermentaÃÃo ocorresse de forma semelhante à ocorrida no fermentador de menor volume. Os resultados mostraram que o rendimento obtido no biorreator de 14L foi satisfatÃrio, apresentando uma pequena diferenÃa (96,56 %  0,3 %) para o biorreator de 14L em relaÃÃo ao rendimento obtido para o de 1L (98,80 %  1,6 %). Como quarta e ultima etapa, avaliou-se a viabilidade tÃcnica e econÃmica do processo. Analisando os resultados obtidos, à possÃvel afirmar que o processo industrial proposto apresentou viabilidade tÃcnica, uma vez que o valor obtido para o rendimento do processo (68 L/ton), foi prÃximo ao da fermentaÃÃo da cana-de-aÃÃcar (61 â 72 L/ton). Contudo, o mesmo nÃo apresentou viabilidade econÃmica, uma vez que a unidade industrial proporciona um fluxo de caixa negativo (- R$ 93.840.874) ao final dos 10 anos em que foi analisado. Assim, novos estudos devem ser realizados com o intuito de tornar tal processo economicamente viÃvel, sendo esta possibilidade observada nos vÃrios cenÃrios gerados na anÃlise de sensibilidade do processo, o qual apresenta possÃveis configuraÃÃes economicamente viÃveis.

AgÃncia Nacional do PetrÃleo / Neste trabalho, estudaram-se aspectos do prÃ-tratamento alcalino em microondas e hidrÃlise enzimÃtica da fibra do caju para produÃÃo de etanol. A primeira etapa do trabalho foi a caracterizaÃÃo da matÃria-prima, bagaÃo de caju, obtendo-se teores de 19,21%  0,35 de celulose, 12,05%  0,37 de hemicelulose e 38,11%  0,08 de lignina. O prÃ-tratamento do bagaÃo de caju, anteriormente imerso em soluÃÃo de hidrÃxido de sÃdio atà homogeneizaÃÃo, foi conduzido em aparelho de microondas domÃstico. Como nÃo foi possÃvel a extraÃÃo do hidrolisado por filtraÃÃo apÃs o prÃ-tratamento, uma alÃquota obtida da primeira lavagem para ajuste do pH foi injetada no HPLC, nÃo se identificando concentraÃÃo apreciÃvel de aÃÃcares. Diante disso, a anÃlise de aÃÃcares foi realizada por HPLC apÃs a hidrÃlise enzimÃtica do material prÃ-tratado. As condiÃÃes de hidrÃlise enzimÃtica foram fixadas em 2% (m/v) de concentraÃÃo de sÃlidos, atividade enzimÃtica de 15 FPU/g de fibra prÃ-tratada em microondas (CAB-M), pH 5 a 45ÂC e 150 rpm. Avaliou-se a influÃncia da concentraÃÃo do Ãlcali na geraÃÃo de glicose, apÃs a etapa de hidrÃlise enzimÃtica, acompanhando-se tambÃm os perfis de celobiose e xilose. Os maiores rendimentos de glicose, 76,4 e 72,9 mg.gCAB-M-1, foram obtidas em ambas concentraÃÃes de NaOH estudadas, 0,2 e 1,0 M, respectivamente. Neste caso, a digestibilidade de celulose alcanÃada foi de 33,89%  1,06 e 29,75%  3,10, respectivamente. As maiores concentraÃÃes de celobiose foram obtidas na maior concentraÃÃo de NaOH estudada (1,0 M). Em relaÃÃo aos nÃveis de celulose, hemicelulose e lignina, a concentraÃÃo de 1,0 M apresentou maior destaque pelo acrÃscimo na porcentagem de celulose (22,07%  1,03), e hemicelulose (14,36%  0,44) e reduÃÃo da porcentagem de lignina para 32,38%  1,86. Estudou-se tambÃm, mantendo-se a concentraÃÃo de NaOH em 1,0 M, a influÃncia da potÃncia das microondas (600 e 900 W) e do tempo de prÃ-tratamento (15 e 30 minutos). Nestes ensaios, observou-se que o aumento no valor destas variÃveis nÃo influenciou nas concentraÃÃes de glicose resultantes. Em seguida, realizaram-se ensaios visando o aumento nos teores de aÃÃcares com vistas à fermentaÃÃo do hidrolisado. As variÃveis estudadas foram a concentraÃÃo de sÃlidos (2 e 16% m/v) e atividade enzimÃtica (15 e 30 FPU.g-1CAB-M). Em relaÃÃo à concentraÃÃo de sÃlidos, observou-se um aumento na concentraÃÃo final de glicose, de 1,5 g.L-1 para 8,8 g.L-1, quando se aumentou o teor de 2 para 16% (m/v). Mantendo-se o teor de sÃlidos em 16% (m/v), avaliou-se o efeito do aumento na atividade enzimÃtica, obtendo-se uma concentraÃÃo de glicose 1,8 vezes maior, ou aproximadamente 15 g.L-1, quando se utilizaram 30 FPU/gCAB-M-1. ApÃs a hidrÃlise enzimÃtica, realizou-se filtraÃÃo do hidrolisado, ajuste do pH para 4,5-5,0 e esterilizaÃÃo para posterior etapa de fermentaÃÃo. A fermentaÃÃo do hidrolisado por Saccharomyces cerevisiae resultou, apÃs 4 horas de fermentaÃÃo, em concentraÃÃo de etanol e produtividade de 5,6 g.L-1 e 1,41 g.L.-1h-1 , respectivamente. Os resultados de eficiÃncia e rendimento foram de 93,44% e 0,48 gEtanol.gGlicose-1, respectivamente. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que o bagaÃo de caju à matÃria-prima interessante para produÃÃo de etanol, porÃm as variÃveis do prÃ-tratamento por microondas precisam ainda ser melhor estudadas visando o aumento da concentraÃÃo de glicose no hidrolisado obtido apÃs hidrÃlise enzimÃtica. / In this work, some aspects of microwave alkali (NaOH) pretreatment of CAB (cashew apple bagasse) and its enzymatic hydrolysis were studied to ethanol production. CAB was previously submerged in alkali solution, after that, it was treated in a domestic microwave oven. First, biomass composition of CAB was determined, and the percentage of cellulose, hemicellulose and lignin was, 19.21%  0.35, 12.05%  0.37 and 38.11%  0.08, respectively. After the pretreatment, a sample of the liquid fraction, after the first wash, was collected and analyzed by HPLC. However, no glucose, or any other sugar, was detected. Therefore, the sugars were accomplished after enzymatic hydrolysis of the pretreated material (CAB-M). The conditions of enzymatic hydrolysis were: 2% (m/v) of solid concentration, enzymatic activity of 15 FPU/gCAB-M-1, pH 5, 45ÂC and 150 rpm. The influence of alkali concentration on glucose production and the cellobiose and xylose profiles was evaluated. Results showed that, after enzymatic hydrolysis, alkali concentration exerted influence on glucose formation, and the best result was achieved in both concentrations studied (0.2 e 1.0 M), 76.4 and 72.9 mg.gCAB-M-1, respectively. In this case, the digestibilities of cellulose were 33.89%  1.06 and 29.75%  3.10, respectively. The highest cellobiose concentration was achieved when 1.0 M was used, and this condition resulted in the following biomass composition: 22.07%  1.03 of cellulose, 14.36%  0.44 of hemicellulose and 32.38%  1.86 of lignin. On the other hand, pretreatment time (15-30 minutes) and microwave power (600-900 W) exerted no significant effect on hydrolysis. During enzymatic hydrolysis, improvement on solid percentage (16% w/v) resulted in an increase of glucose concentration from 1.5 g.L-1 to 8.8 g.L-1. Increasing on enzyme loading (30 FPU.g-1CAB-M) at 16% w/v, increased glucose concentration to 15 g.L-1. After enzymatic hydrolysis, the liquid fraction was separated by filtration. The pH was adjusted to 4.5-5.0 and the liquid was sterilized for fermentation. The fermentation of the hydrolyzate by Saccharomyces cerevesiae resulted in ethanol concentration and productivity of 5.6 g.L-1 and 1.41 g.L-1.h-1, respectively. The results obtained of efficiency and ethanol yield were 93.44% and 0.48 g/g glucose, respectively. The results obtained in this work indicate that cashew apple bagasse is an interesting raw material for ethanol production; however some aspects of microwave alkali pretreatment have to be further investigated to increase glucose concentration after enzymatic hydrolysis.