A transferência de oxigênio é um fator limitante para grande parte dos cultivos em biorreatores que operam com organismos estritamente aeróbios devido à baixa solubilidade do oxigênio em meios de cultivo. A introdução de meios não convencionais, como polidimetilsiloxanos (PDMS), em biorreatores pode ser vista como uma melhoria para o ajuste desses processos. Este trabalho propõe uma investigação do emprego de polidimetilsiloxano fluido e emulsificado, usados como carreadores de oxigênio, em meios de cultivo na produção de lipases de Staphylococcus warneri EX17, cepa capaz de utilizar glicerol residual como substrato, visando melhorar a disponibilidade de oxigênio e aperfeiçoar a produtividade. Inicialmente, foram realizados estudos para selecionar o uso de glicerol residual, oriundo da síntese química de biodiesel como fonte de carbono. A atividade lipolítica foi semelhante com glicerol comercial e residual. Após a seleção do glicerol foram realizados experimentos em incubadora rotatória horizontal nas condições previamente otimizadas em trabalhos anteriores do grupo, adicionando PDMS. Dois tipos de PDMS foram testados, fluido e emulsificado. A produção de lipase foi significativamente maior no meio contendo PDMS. Assim, ferramentas de planejamento experimental, delineamento composto central (DCC) foram utilizadas para verificar a influencia do PDMS no coeficiente de transferência de oxigênio kLa em meio de cultivo produtor de lipase livre de células. O kLa aumentou significativamente no meio de cultivo contendo PDMS. Dois novos planejamentos foram desenhados, para otimizar a produção de lipase em meio de cultivo com células. Um para PDMS fluido e outro para PDMS emulsificado. No meio contendo PDMS fluido, a atividade lipolítica foi cinco vezes maior, enquanto que no meio contendo silicone emulsificado a atividade lipolítica foi três vezes maior. Este estudo demonstrou que a lipase de S. warneri EX17 pode ser produzida utilizando glicerol residual como fonte de carbono, e polidimetilsiloxanos como carreadores de oxigênio aumentando a transferência de oxigênio no meio e elevando a produção da enzima, que apresenta diversas possibilidades de aplicação, principalmente na indústria de alimentos. / The oxygen transfer is a limiting factor in many bioreactors cultivations, in which strictly aerobic organisms are grown due to the low solubility of oxygen in culture media. The introduction of unconventional media, such as polydimethylsiloxanes (PDMS) in bioreactors can be seen as a potential improvement for these processes. This work proposes an investigation of the use of polydimethylsiloxane in its two forms, fluid and emulsified, used as carriers of oxygen in culture media for the lipase production of Staphylococcus warneri EX17, strain capable of using glycerol as substrate, to improve the oxygen availability and improve enzyme productivity. Initially, studies were performed to select the use of residual glycerol, derived from the chemical synthesis of biodiesel as a source of carbon. The lipase activity was similar in both commercial and residual glycerol. Experiments were performed on orbital shaker, using conditions previously optimized in another work of the group, but with the addition of PDMS. Two types of PDMS were tested, the fluid and the emulsified. The lipase production was significantly higher in medium containing PDMS. Experimental design and central composite design (CCD) were used to evaluate the influence of PDMS on the oxygen transfer coefficient kLa in culture medium free of lipase-producing cells. The kLa increased significantly in the medium containing PDMS. Two new experimental plannings were designed to optimize the production of lipase in culture medium with cells. In the medium containing the PDMS fluid lipase activity was five times higher than medium without the oxygen carrier, while in the medium containing the emulsified silicone lipase activity was three times higher. This study showed that the lipase from S. warneri EX17 can be produced using residual glycerol as carbon source and that polydimethylsiloxanes works as interesting carrier of oxygen by increasing oxygen transfer rates, improving enzyme production, which has several possible applications, especially in the food industry.

Etanol é um dos combustíveis renováveis mais importantes e contribui com a redução dos impactos negativos causados pela utilização de combustíveis fósseis por todo o mundo. É obtido principalmente pela fermentação dos açúcares provenientes da cana-de-açúcar e do milho. O produto da fermentação possui aproximadamente 96,5% molar de água, e um dos desafios é a obtenção econômica de um produto com pureza acima dos 99% molar em etanol para a utilização no setor de transporte. O presente trabalho tem por objetivo a otimização do processo de destilação extrativa do etanol utilizando glicerol como agente extrator. Esse solvente é um subproduto no processo de produção do diesel renovável, e estudou-se sua viabilidade como substituto do solvente derivado de fontes naturais não-renováveis, etileno glicol. Vinte e duas diferentes configurações de colunas de destilação simples e complexas foram avaliadas nesta investigação. O recente modelo de coeficientes de atividade F-SAC foi ajustado para a melhor representação de dados de equilíbrio líquido-vapor e de coeficiente de atividade em diluição infinita coletados na literatura. A predição do modelo F-SAC foi superior comparando-se a outros modelos de atividade. A média na diferença absoluta, quando comparado ao modelo NRTL chegou a valores aproximadamente 47% menores. O modelo do processo foi construído em um simulador baseado em equações, onde balanços de massa e de energia são resolvidas simultaneamente, buscando possíveis alterações para a redução do consumo energético e aumento na produtividade. A influência dos principais parâmetros do processo foi avaliada via simulações e descobriu-se que uma configuração e operação ótimas do sistema por destilação extrativa podem gerar significativa redução no consumo energético do processo. A economia em termos energéticos pode atingir valores de até 10% quando comparados com a melhor configuração disponível na literatura. / Ethanol is one of the most important renewable fuels and contributes to reducing the negative impacts caused by the use of fossil fuels worldwide. It is mainly obtained by the fermentation of sugars from sugar cane and corn. The fermentation broth has approximately 96.5% of water molar, and an economic challenge is to obtain a product with purity above 99% of ethanol molar to use in the transportation sector. The present work aims at optimizing the process of extractive distillation of ethanol using glycerol as extracting agent. This solvent is a byproduct in the renewable diesel production and was then studied as an alternative for ethylene glycol, the curently used non-renewable solvent. Twenty-two different configurations of simple and complex column sequences were evaluated in this investigation. The recent F-SAC activity coefficient model was adjusted to the best representation of vapor-liquid equilibrium and infinite dilution activity coefficient data from the literature. The prediction of the F-SAC model was superior when compared with other activity coefficient models. The average absolute difference was up to 47% smaller when compared with the NRTL model. The process model was built on an equation-based simulator, where mass and energy balances are solved simultaneously, looking for possible changes to reduce the energy demands and raise the production. The influence of the main process parameters was evaluated via simulations and we have found that an optimal operation of the system by extractive distillation with glycerol can lead to significant reduction in the energy consumption of the process. The energy savings could reach values up to 10% when compared with the best configuration available in the literature using ethylene glycol as entrainer.

O glicerol é gerado em grandes quantidades durante a produção de biodiesel e tem se tornado um substrato potencialmente atrativo para a produção bacteriana de produtos de valor agregado, tais como 1,3-Propanodiol (1,3-PD), etanol, hidrogênio e outros. O presente trabalho teve como objetivo a produção de hidrogênio, 1,3-PD e etanol utilizando glicerol residual obtido da síntese do biodiesel. A primeira parte do trabalho visou à produção de hidrogênio utilizando glicerol residual. Nesta etapa, o consórcio microbiano ambiental foi submetido a diferentes tratamentos (ácido, básico, choque térmico, congelamento e descongelamento e dessecação). Os resultados mostraram que a maior produção de hidrogênio ocorreu com o consórcio tratado com dessecação e choque térmico, com produções de 34,2 % mol e 27,3 % mol, respectivamente. A otimização da produção de hidrogênio foi realizada utilizando planejamento experimental e alcançou uma produção máxima de 45 % mol. A próxima etapa do projeto foi isolar as bactérias presentes no consórcio microbiano ambiental. Experimentos em biorreatores foram realizados utilizando glicerol puro e glicerol residual e os resultados mostraram que houve a completa degradação do glicerol pelas bactérias do consórcio e também a produção de 1,3-PD, hidrogênio e ácidos. Nesta etapa, 32 bactérias foram isoladas e testadas para a produção de bioprodutos em experimentos em aerobiose e anaerobiose. Quatro bactérias foram selecionadas e o seqüenciamento do gene foi identificado por 16S rRNA identificou três dos isolados como Klebsiella pneumoniae e um isolado como Pantoea agglomerans. Dentre as quatro bactérias, uma cepa, nomeada como K. pneumoniae BLh-1, foi selecionada para os trabalhos posteriores. Para otimização das condições de cultivo, utilizou-se a seleção de variáveis através do delineamento experimental Plackett Burman (P-B) avaliando a produção de 1,3-PD. Sete variáveis foram estatisticamente significativas e um novo planejamento fracionário 27-3 foi realizado com a finalidade de otimizar o meio de produção. Experimentos em biorreatores mostraram que a produção em bioreator com pH controlado com o meio otimizado no planejamento alcançou uma produção máxima de 23,80 g/L de 1,3-PD com produção de 12,30 g/L de etanol. Os ensaios com alimentação de glicerol residual mostraram que altas taxas de alimentação causam acúmulo de glicerol e diminuem a produtividade de 1,3-PD e etanol. Os estudos utilizando fluorescência 2D e modelo quimiométrico foram aplicados para avaliar as mudanças metabólicas nos cultivos aeróbios e anaeróbios. Os resultados mostraram que houve diferença nas regiões de NADH e riboflavinas ambas associadas ao metabolismo do microorganismo. / Glycerol is generated in large amounts during biodiesel production and it is becoming a potentially attractive substrate for bacterial production for value-added products such as 1,3-propanediol (1,3-PD), ethanol, hydrogen, among others. This work aimed at studying the production of hydrogen, 1,3-PD and ethanol using the raw glycerol obtained by biodiesel synthesis. The first steps were to produce hydrogen using raw glycerol. At this step, the environmental microbial consortium was submitted to different pretreatments (acid, base, heat shock, dry heat and desiccation, freezing and thawing). The results showed that dry heat and desiccation had the higher hydrogen production followed by heat shock with production of 34.2 % mol and 27.3 % mol, respectively.The optimization of hydrogen production was performed using experimental design and had a maximum hydrogen production of 45 % mol. The next spet of this project was to isolate the bacteria present in an environmental microbial consortium. Experiments in bioreactors with the microbial consortium using raw and pure glycerol were carried out and the results showed that there was a complete glycerol degradation by microbial bacteria with productions of 1,3-PD, hydrogen and acids. In this step, 32 bacteria were isolated and tested separately for by-products production under aerobic and anaerobic conditions. Four bacteria were selected and sequence gene realized by 16 S rRNA, three of them were identified as Klebsiella pneumoniae and one isolate identified as Pantoea agglomerans. Among the four bacteria, the strain K. pneumoniae BLh-1 were selected for further experiments. Plackett Burman (P-B) experimental procedure was used for assessing the production of 1,3-PD. Seven variables were statistically significant and a new 27-3 fractional design was conducted with the aim of optimizing culture conditions. Bioreactors experiments using the optimized culture conditions showed that production in bioreactor with controlled pH reached a maximal 1,3-PD production of 23.80 g/L with 12.30 g/L of ethanol. The fed-batch experiments showed that high feeding rates caused glycerol to accumulated in the medium and the1,3-PD and ethanol productivity decreased. The 2D fluorescence metodology was applied in order to study the anaerobic-aerobic changes on K. pneumoniae metabolism. The results showed a significant difference on NADH and riboflavin fluorescence that are fluorescence regions associated to metabolism.

A oxidação fotocatalítica do glicerol (OFG) é uma possível alternativa para aproveitamento do excedente de glicerol proveniente do processo de produção do biodiesel, porém são poucos os registros desta reação na literatura. Neste trabalho, primeiramente foram testadas amostras comerciais de ZnO e TiO2, com o objetivo de identificar e quantificar os principais produtos de oxidação para cada semicondutor. Também foram realizados testes para determinação da influência dos parâmetros reacionais sobre a conversão e seletividade para gliceraldeído (GAD) e dihidroxiacetona (DHA), variando-se as condições experimentais tanto isoladamente quanto simultaneamente, através planejamento de experimentos. Por fim, foram sintetizadas amostras de ZnO visando-se obter uma amostra com melhores resultados em termos de conversão e seletividade para GAD e DHA que a amostra comercial. Os testes fotocatalíticos foram conduzidos em reator batelada (slurry) sob radiação ultravioleta, usando soluções aquosas de glicerol. Os produtos de oxidação foram analisados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Os catalisadores sintetizados foram caracterizados por MEV, área BET, DRX, espalhamento de raios X a baixo ângulo e medidas de Potencial Zeta. Os resultados mostraram que ZnO e TiO2 diferem significativamente quanto à seletividade. O ZnO apresentou maior seletividade para produtos de maior valor agregado, como o gliceraldeído (GAD) e a dihidroxiacetona (DHA), indicando maior contribuição da fotocatálise indireta. O TiO2 apresentou seletividade maior para produtos resultantes da quebra da molécula de glicerol, como o formaldeído e o glicolaldeído, o que indica maior contribuição da fotocatálise direta. Nos testes da influência dos parâmetros reacionais para o ZnO, determinou-se que a conversão é afetada principalmente pelo pH inicial e concentração de catalisador e que a seletividade é afetada principalmente pela temperatura de reação e pH inicial. Em relação às amostras de ZnO sintetizadas em laboratório, nenhuma foi mais fotoativa que a amostra comercial, porém a amostra ZnO-B foi a mais fotoativa dentre as sintetizadas e foi mais seletiva ao GAD do que o ZnO comercial. Pôde-se determinar que o potencial zeta foi a característica mais influente na fotoatividade destes catalisadores, sendo que quanto mais positivo este valor, mais fotoativo o catalisador. Finalmente, em relação às amostras de ZnO com diferentes proporções de planos polares, a amostra com baixa proporção foi cerca de 2 vezes mais fotoativa que a amostra com alta proporção destes planos, o que se opõe aos resultados encontrados na literatura sobre fotoatividade relacionada a planos cristalinos. / The photocatalytic oxidation of glycerol emerges as a potential alternative to contribute to the utilization of glycerol surplus from biodiesel production. However, there are few reports about this reaction in the literature. In this work, as a first approach, commercial samples of ZnO and TiO2 were tested in order to identify the main products for each semiconductor. Next, the influence of the reaction parameters on the conversion and selectivity to glyceraldehyde (GAD) and dihydroxyacetone (DHA) was studied through a design of experiments, using ZnO as catalyst. Finally, additional ZnO samples were synthesized as an attempt to obtain a catalyst with conversion and/or selectivity higher than the commercial sample. The photocatalytic tests were carried out in a batch reactor (slurry) under ultraviolet radiation, using aqueous solution of glycerol. The oxidation products were analysed by liquid chromatography (HPLC). The synthesized catalysts were characterized by SEM, BET surface area, XRD, SAXS and Zeta Potential measurements. The results showed that ZnO and TiO2 differ significantly in selectivity. ZnO was more selective to products with higher commercial value (GAD and DHA), indicating greater contribution from indirect photocatalysis. On the other hand, TiO2 showed higher selectivity to products from the cleavage of the glycerol molecule, such as formaldehyde and glycolaldehyde, which indicates greater contribution from direct photocatalysis. In reference to the tests about the influence of the reaction conditions using ZnO, it was found that conversion was affected mainly by the initial pH and catalyst concentration, whereas selectivity was affected mainly by the temperature and initial pH. Regarding the synthesized ZnO catalysts, none of them reached conversion higher than the commercial sample, yet the sample ZnO-B showed the highest selectivity to GAD, even higher than the commercial sample. It was also determined that the zeta potential was the most influential characteristic on the catalyst activity. Finally, regarding the ZnO catalysts with different proportions of polar planes, the sample with low proportion of polar planes was about 2 times more active than the sample with high proportion of polar planes, which contradicts the records found in the literature about this specific topic.

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-01-28T17:41:04Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Fernanda Fragoso Dissertação2.pdf: 10582231 bytes, checksum: 3fee39b60f2b52fe2e73e16f7dfe6de5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-28T17:41:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Fernanda Fragoso Dissertação2.pdf: 10582231 bytes, checksum: 3fee39b60f2b52fe2e73e16f7dfe6de5 (MD5) Previous issue date: 2015-04-13 / CNPq / A busca por combustíveis alternativos é crescente atualmente e, dentre eles, o biodiesel é um dos destaques nas pesquisas, significando grande oferta e baixa demanda de glicerina, um de seus coprodutos. Devido aos inúmeros incentivos governamentais que impulsionam a produção de biodiesel no Brasil, tal combustível está sendo produzido largamente, e um fator preocupante frente a este exacerbado crescimento, é o destino do glicerol excedente. Para cada tonelada de biodiesel obtido são gerados 100 kg de glicerol, dentro deste contexto, a reforma a vapor é um dos meios para utilização desse excedente de glicerol com a finalidade de produzir hidrogênio. Neste trabalho para realizar a reforma a vapor do glicerol para a produção de hidrogênio foi utilizado um reator de leito fixo, alimentado com glicerol e água disperso pelo Argônio tendo como catalisador de níquel a 5% em massa suportado em γ- alumina. Este catalisador foi preparado por impregnação úmida e foi caracterizado utilizando-se os métodos: Determinação da área específica, volume e diâmetro do poro pelo método B.E.T, Difratometria de Raio-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS). Uma massa de catalisador de 5g foi posta em contato com o vapor de glicerol a 0,2 ml/min diluído em Argônio a 20 L/h. Operações nas temperaturas de 673, 773 e 873K sob pressão atmosférica forneceram resultados de concentrações do Glicerol os quais foram modelados segundo a formulação de Langmuir-Hinshelwood- Hougen-Watson (LHHW), as modelagens indicaram ajustes satisfatórios entre os dados e o modelo em todas as temperaturas investigadas. Relativo às etapas catalíticas da síntese direta do glicerol, foram obtidas porcentagens em seletividade, rendimento e conversão da reação de reforma a vapor do Glicerol, foi observado as maiores porcentagens a temperatura de 873K. A partir da quantificação dos parâmetros cinéticos e de equilíbrio foi possível realizar uma simulação para descrever o comportamento das reações em um reator de leito fixo com comprimento de leito igual 50,0 cm. / The search for alternative fuels is currently growing and, among them, biodiesel is one of the highlights in the polls, meaning large supply and low demand of glycerin, one of his co-products. Because of the numerous government incentives that drive the production of biodiesel in Brazil, such fuel is being produced widely, and a worrying front of this exaggerated growth factor, is the fate of surplus glycerol. For each ton of biodiesel obtained are generated 100 kg glycerol, in this context, the steam reforming is a means for use of excess glycerol in order to produce hydrogen and synthesis gas. In this study to conduct the glycerol steam reforming for hydrogen production, it used a fixed bed reactor, fed with glycerol and water with Argon as the dispersed nickel catalyst supported 5% by weight of γ- alumina. This catalyst was prepared by wet impregnation and was characterized using the methods: Determination of specific area, volume and pore diameter by BET method, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Energy Spectroscopy dispersive (EDS). A 5g catalyst mass was brought into contact with the glycerol vapor at 0.2 ml / min diluted with argon at 20 L / hr. Operations at temperatures of 673, 773 and 873K at atmospheric pressure results provided Glycerol concentrations which were modeled on the formulation Langmuir-Hinshelwood- Hougen-Watson (LHHW), the modeling indicated satisfactory fit between the model data and in all the investigated temperatures. On the steps of the catalytic direct synthesis of glycerol, percentages were obtained in selectivity, yield and conversion of glycerol steam reforming reaction, it was observed higher percentages to 873K temperature. From the quantification of equilibrium and kinetic parameters it was possible to perform a simulation for describing the behavior of reactions in a fixed bed reactor bed length 50.0 cm. .

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2017-03-23T12:53:05Z No. of bitstreams: 1 Caio Alves da Costa.pdf: 1515656 bytes, checksum: b789864529866bd6f092b1ae984cdf80 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-23T12:53:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caio Alves da Costa.pdf: 1515656 bytes, checksum: b789864529866bd6f092b1ae984cdf80 (MD5) Previous issue date: 2015-08-26 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The objective was to evaluate the effect of increasing levels (0; 6; 12; 18 %) of crude glycerin replacing corn in the diet of lambs on the quantitative characteristics of the carcass. We used 40 lambs without racial pattern defined, males, with four months of age and average initial weight of 21.0 ± 0.8 kg, randomly distributed to four treatments and ten repetitions. For carcass characteristics, was not effect between treatments, only for body weight at slaughter (35.21 kg), weight fasting (5.78 %), empty body weight (30.17 kg), cold carcass weight (16.53 kg) and final pH (5.38). Was not checked statistical effect of variables for meat cuts and morphometric measurements of carcasses, except the linear effect for perimeter of the chest (70.10 cm) and carcass compactness index (0.26 kg/cm). In the subjectives evaluations of conformation and finish was not checked statistical effect, but in the evaluation of pelvic-renal fat (2.67) was checked quadratic effect. It is concluded that crude glycerin (80.5 % glycerol) can replace corn without promoting changes in the main carcass characteristics of lambs. / Objetivou-se avaliar os efeitos da inclusão de níveis crescentes (0; 6; 12; 18 %) de glicerina bruta em substituição ao milho na alimentação de cordeiros, sobre as características quantitativas da carcaça. Foram utilizados 40 cordeiros sem padrão racial definido, machos, com quatro meses de idade e peso médio inicial de 21,0 ± 0,8 kg, distribuídos casualmente em quatro tratamentos e dez repetições. Para as características de carcaça, houve efeito entre os tratamentos apenas para peso corporal ao abate (35,21 kg), peso em jejum (5,78 %), peso corporal vazio (30,17 kg), peso da carcaça fria (16,53 kg) e pH final (5,38). Não houve efeito estatístico das variáveis para os cortes cárneos e medidas morfométricas da carcaça, com exceção do efeito linear para perímetro do tórax (70,10 cm) e índice de compacidade da carcaça (0,26 kg/cm). Nas avaliações subjetivas de conformação e acabamento não houve efeito estatístico, porém, na avaliação de gordura pélvico-renal (2,67) houve efeito quadrático. Conclui-se que a glicerina bruta (80,5 % de glicerol) pode substituir o milho sem que promova alterações nas principais características de carcaça de cordeiros.

A crescente demanda por combustíveis provenientes de fontes renováveis, em função de questões ambientais e possível escassez dos derivados de petróleo, juntamente com a obrigatoriedade de sua adição no óleo diesel empregado atualmente, levou a uma \"explosão\" do número de empresas que produzem biodiesel. Este produto é obtido pela transesterificação de gorduras animais e óleos vegetais na presença de catalisador, processo que resulta um único sub-produto, a glicerina, a qual teve um aumento de produção na medida do aumento de produção do biodiesel. Uma forma de contribuir para diminuir os problemas advindos do acúmulo da glicerina é utilizá-la como base para formular meios de fermentação e obter produtos de interesse sócio-econômico. Um exemplo é o bioinseticida produzido pela bactéria Bacillus thuringiensis para o controle do mosquito transmissor do vírus da dengue. Este produto apresenta várias vantagens quando comparado aos inseticidas químicos, pois impede que os insetos adquiram resistência, não polui e é seletivo, não oferecendo riscos de intoxicação para os insetos benéficos e animais vertebrados. Cabe salientar que as toxinas produzidas por esta bactéria são letais também para larvas dos mosquitos transmissores da malária e da elefantíase. Assim, no presente trabalho propõe-se obter um bioinseticida com princípio ativo produzido por Bacillus thuringiensis var. israelensis, empregando o resíduo da fabricação de biodiesel a partir de óleo vegetal. Para tanto, o trabalho compreendeu três fases: 1. Definição de um tratamento para o resíduo que proporcionasse o crescimento da bactéria e a produção de toxina. 2- Estudo do processo fermentativo com o objetivo aumentar a atividade larvicida do meio fermentado em frascos (definição da composição do meio e de condições de fermentação) e 3. Estudo da transferância de oxigênio em diferentes fases do desenvolvimento da bactéria, em biorreator. O estudo em frasco foi realizado em Erlenmeyer de 1.000 mL, provido ou não de chicanas, com 200 mL de meio. O estudo da transferência de oxigênio foi realizado em fermentador Bioflo III, (New Brunswick Sci. Co.) de 1,25 L. Com os resultados obtidos, foi possível concluir que o melhor tratamento para o resíduo em estudo, consistiu do abaixamento do pH até 4 com ácido fosfórico, seguido de decantação por 24 horas. Com este tratamento foi possível obter uma fonte de carbono mais viável enocomicamente e, pelos estudos de otimização de processo, foi possível determinar a melhor composição de meio de cultura (10 g/L de glicerina tratada, 6 g/L de extrato de levedura, 3 g/L de (NH4)2SO4, 0,12 g/L de CaCl2.2H2O, 1,5 g/L de MgSO4.72H2O, 0,09 g/L de MnSO4, 1,5 g/L de K2HPO4 e 1,5 g/L de KH2PO4) e a melhor condição de aeração (manter a concentração de oxigênio dissolvido em 45% da saturação durante todas as fases do desenvolvimento da bactéria). Desta forma, foi possível produzir um meio fermentado 583 vezes mais potente que o ensaio controle empregando glicerol PA. / The increasing demand for fuels originated from renewable sources, due to environmental issues and possible scarce of petroleum products, together with the mandatory of its inclusion in diesel oil currently used, generated a significant increase in the number of biodiesel producting companies. This product is obtained through transesterification reaction of animal fat and vegetable oils in the presence of a catalyzer, process that results in a single by-product, the glycerin, which had an increase of its production as biodiesel production increases. A way to contribute for the reduction of problems generated by the excess of glycerin is to use it in the composition of fermentation medium and obtain products that are demanded by society. An example is the bioinsecticides produced by the bacteria named Bacillus thuringiensis, used in the controlling of mosquito vectors of the dengue viruses. This product presents several advantages when compared to chemical insecticides because it prevents insects resistance, it does not pollute the environment and it is selective, which means it does not create risks of intoxication for other insects and vertebrate animals. It is important to mention that toxins produced by these bacteria are lethal as well to the larvae of malaria and elephantiasis mosquito vectors. Thus, in this work it is intended to obtain a bioinsecticide containing active ingredient from Bacillus thuringiensis var. israelensis by using the biodiesel production waste from vegetable oils. In order to achieve that, this work consisted of three steps: 1. Definition of a treatment for the waste of biodiesel to provide the growth of Bacillus thuringiensis and its toxin production; 2. Study of the fermentative process to increase larvicidal activity of the fermentation broth in flasks (definition of the medium composition and the fermentative conditions) and 3. Study of the oxygen transference in bioreactor in diferent development phases of the bacteria. The study in flask was made in a 1000 mL Erlenmeyer flask, with and without baffles, and 200 mL of medium. The study of oxygen transference was realized in a 1,25 L bench fermentor (New Brunswick Sci. Co./Bioflo III). With the results obtained it was possible to conclude that the best treatment to the waste of biodiesel consisted of decreasing pH until 4 with phophoric acid, followed by 24 hours of decantation. With this treatment it was possible to obtain a promising carbon source more and, by the process optimization studies, it was possible to determine the best composition of culture medium (10 g/L of treated glycerin; 6 g/L of yeast extract; 3 g/L of (NH4)2SO4; 0,12 g/L of CaCl2.2H2O; 1,5 g/L of MgSO4.7H2O; 0,09 g/L of MnSO4; 1,5 g/L of K2HPO4 and 1,5 g/L of KH2PO4) and the best aeration condition (mantaining the oxygen concentration at 45% of saturation during all phases of bacterial development). So, it was possible to obtain a fermented broth 583 times more potent than the control test using pure glycerol.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2016-07-28T17:14:49Z No. of bitstreams: 3 Dissertação - Renan de Souza Soares - 2016.pdf: 2502594 bytes, checksum: 2dae7b4f7af76a4698d39fc4ea08825a (MD5) Ata de Defesa - Renan de Souza Soares - 2016.pdf: 330507 bytes, checksum: b57a08eefa69dbf9cf9a54ec8781a3f7 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-08-01T13:05:12Z (GMT) No. of bitstreams: 3 Dissertação - Renan de Souza Soares - 2016.pdf: 2502594 bytes, checksum: 2dae7b4f7af76a4698d39fc4ea08825a (MD5) Ata de Defesa - Renan de Souza Soares - 2016.pdf: 330507 bytes, checksum: b57a08eefa69dbf9cf9a54ec8781a3f7 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-01T13:05:12Z (GMT). No. of bitstreams: 3 Dissertação - Renan de Souza Soares - 2016.pdf: 2502594 bytes, checksum: 2dae7b4f7af76a4698d39fc4ea08825a (MD5) Ata de Defesa - Renan de Souza Soares - 2016.pdf: 330507 bytes, checksum: b57a08eefa69dbf9cf9a54ec8781a3f7 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-05-23 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / The coproducts production is one of the main setbacks in the biodiesel’s productive chain. One of these coproducts, the most representative is the glycerol. In this aspect, this study aim to contextualize the use and production of fossil fuels and biofuels, mostly biodiesel, and to investigate the biotechnological potencial of lettuce’s (Lactuca sativa) rhizobacteria on glycerol bioconversion into value-added products. For such purpose, it was conducted a literature search about the use of fossil fuels and the biofuels market development, besides the biotechnological potential of the use of glycerol in fermentative processes. From rhizosphere soil samples, it was bioprospected micro-organisms with the ability to utilize glycerol as the sole carbon source and in bioconvert 2,3-butanediol and 1,3-propanediol. In order to preserve the maintenance and development of urban activities a change in the energy matrix is necessary since fossil fuels are a finite resource and shown to be unsustainable or cause impacts in environment and human health. Through the implementation of policies that aimed to invest in research and production of biodiesel Brazil stands out as a major producer of the compound. In the experimental segment, among the sampled and identified microorganisms, the family Enterobacteriaceae was highlighted. All isolated presented biochemical / physiological profile heterogeneous and belonging to genera notedly used in the glycerol bioconversion. Three samples were identified as simultaneous producers of compounds of interest, simultaneously AG3 was the best producer of 2,3-BD and 1,3-PD, 0522 g.L-1 and 0.735 g.L-1, respectively. AG6 stood out in the production of 1,3-PD, 0842 g.L-1. Therefore, the sustainability provided by biofuels, highlighting biodiesel, brings a promising perspective to future and the use of co-products generated by the biodiesel production chain can contribute to the appreciation of biodiesel. Lactuca sativa’s rhizobacteria have the biotechnological potential for bioconversion of glycerol, promising discovery for the development of biodiesel and biorefinery sector. / A produção de coprodutos é um dos principais contratempos da cadeia produtiva do biodiesel. Um dos coprodutos de produção mais representativa é o glicerol. Nesse aspecto, o presente estudo possui o objetivo de contextualizar o uso e produção de combustíveis fósseis e biocombustíveis, com destaque o biodiesel, e investigar o potencial biotecnológico de rizobactérias de alface (Lactuca sativa) na bioconversão do glicerol em produtos de valor agregado. Para esse fim, foi realizado um levantamento bibliográfico acerca do uso de combustíveis fósseis e desenvolvimento do mercado do biocombustível, além das potencialidades biotecnológicas da utilização do glicerol em processos fermentativos e, a partir de amostras de solo rizosferico, foi realizado a bioprospecção de micro-organismos com a capacidade de utilizar glicerol como fonte única de carbono e o bioconverter em 2,3-Butanodiol e 1,3-Propanodiol. Como forma de preservar a manutenção e o desenvolvimento das atividades urbanas é necessária uma mudança na matriz energética, uma vez que os combustíveis fósseis se mostram insustentáveis a longo prazo, seja por ser um recurso finito ou por ocasionar impactos ambientais e na saúde humana. Por meio da implementação de políticas que visaram investir na pesquisa e produção de biodiesel o Brasil se destaca como grande produtor do composto. No segmento experimental, dentre os micro-organismos amostrados e identificados houve destaque à família Enterobacteriaceae. Todos os isolados apresentaram perfil bioquímico/fisiológico heterogêneo e pertencentes a gêneros notadamente empregados em pesquisas na bioconversão do glicerol. Três amostras foram identificadas como produtoras simultâneas dos compostos de interesse, AG3 foi o melhor produtor simultâneo de 2,3-BD e 1,3-PD, 0.522 g.L-1 e 0.735 g.L-1 respectivamente. AG6 destacou-se na produção de 1,3-PD, 0.842 g.L-1. Portanto, a sustentabilidade proporcionada pelos biocombustíveis, em destaque o biodiesel, traz uma perspectiva promissora ao futuro energético e a utilização de coprodutos gerados pela cadeia produtiva do biodiesel pode contribuir na valorização do biodiesel. Rizobactérias de Lactuca sativa possuem potencialidade biotecnológica para bioconversão do glicerol, constatação promissora para o desenvolvimento do setor de biodiesel e biorrefinarias.

AgÃncia Nacional do PetrÃleo / Devido à futura escassez dos recursos oriundos do petrÃleo e o aumento da poluiÃÃo do ambiente, diversas universidades e empresas estÃo em busca de fontes renovÃveis de energia que possuam um baixo custo. O etanol à um bicombustÃvel renovÃvel em curto prazo e em alguns casos, para sua produÃÃo, sÃo utilizados resÃduos indÃstriais, valorizando ainda mais as qualidades do etanol produzido. Devido as inÃmeras vantagens que esse biocombustÃvel pode apresentar frente aos combustÃveis fosseis faz com que atualmente haja diversas pesquisas para encontrar novas formas baratas para sua produÃÃo, assim, a utilizaÃÃo de matÃrias primas nÃo convencionais vem como um atrativo a mais na produÃÃo de etanol. Neste trabalho utilizou-se glicerol bruto, oriundo da produÃÃo de biodiesel, como fonte de carbono com o objetivo de dar valor agregado a este resÃduo industrial. O glicerol à uma Ãtima fonte de carbono para fermentaÃÃo alcoÃlica, ele possui alto grau de reduÃÃo e um baixo custo, devido principalmente a crescente oferta no mercado mundial. O glicerol à um subproduto da reaÃÃo de transterificaÃÃo de Ãleos vegetais. A cada 10 kg de biodiesel produzidos obtÃm-se 1 kg de glicerol. A produÃÃo de biodiesel esta em constante crescimento devido a crescente demanda por combustÃvel, o que acarreta o crescimento da produÃÃo de glicerol. Para produÃÃo de etanol utilizando este glicerol, realizou-se um estudo com dois microrganismos. Os microrganismos estudados foram uma levedura e uma bactÃria, Saccharomyces sp.1201 e Klebsiella pneumonia ATCC 29665, respectivamente. Nesta dissertaÃÃo, utilizou-se diferentes concentraÃÃes de inÃculo para os cultivos utilizando Saccharomyces sp.1201 e difeentes concentraÃÃes de glicerol para os cultivos que utilizaram Klebsiella pneumonia ATCC 29665. Os resultados com a levedura nÃo foram satisfatÃrios, pois esta levedura nÃo foi capaz de produzir etanol utilizando glicerol como substrato. Jà à bactÃria estudada teve uma boa produÃÃo de etanol e foi capaz de metabolizar o glicerol do meio fermentativo, chegando a produzir cerca de 1,4 g/L de etanol. AlÃm da produÃÃo de etanol, nos ensaios usando a bactÃria Klebsiella pneumonia ATCC 29665, foram obtidos outros dois produtos de valor agregado, 1,3 propanodiol e Ãcido acÃtico. AlÃm do trabalho experiemental, foram realizadas simulaÃÃes da fermentaÃÃo utilizando K. pneumonia, para analisar o seu comportamento da fermentaÃÃo baseado nas variaÃÃes concentraÃÃo de glicerol, concentraÃÃo de inÃculo, bypass e zona morta dentro de reator real. Estas simulaÃÃes visavam analisar as condiÃÃes de operaÃÃo numa futura ampliaÃÃo de escala do processo em escala de laboratÃrio aqui estudado para implantaÃÃo de uma biorrefinaria. O modelo foi ajustado usando valores Ãtimos de volume de reator de 1.500 L e bypass de 0.1 / Due to shortage of energy sources and increasing environmental pollution, many universities and companies are in search to renewable energy. Ethanol can be a renewable biofuel in the short term. Besides the numerous advantages of ethanol over fossil fuels, it can be produced from industrial waste. In this work, it was used glycerol as carbon source in order to give value to this waste. Glycerol can be a good carbon source for fermentation, it has a high degree of reduction and a low cost. There is a large supply of glycerol in the world market, because it is a byproduct of the transterification reaction of vegetable oils, 10 kg biodiesel produced have 1 kg of glycerol. It is known that the production of biodiesel is in constant growth which results in the growth of the production of glycerol. To produce ethanol using glycerol was carried out a study of two microorganisms. The microorganisms studied were a bacterium and a yeast, Saccharomyces sp.1201 and Klebsiella pneumoniae ATCC 29,665 respectively. For this study, it was used different concentrations of inoculum for the runs using Saccharomyces sp.1201 and different concentrations of glycerol for the runs using Klebsiella pneumoniae ATCC 29,665. The results obtained with yeast have not been satisfactory, this yeast was not able to produce ethanol using glycerol as substrate, however, the bacteria studied presented good production of ethanol and was able to metabolize fermentation media with glycerol, up to produce about 1, 4 g / L of ethanol, also obtained as the reaction product of 1.3-propanediol and acetic acid. We also carried out a simulation of fermentation using Klebsiella pneumonia, and analyzed the behavior of the fermentation process based on the following changes of glycerol concentration, inoculum concentration, bypass and the dead zone inside the reactor. With the simulations it was possible to see how the dead zone and very influential on the reactor performance.

Sistemas de análises em fluxo com minibombas solenoide foram desenvolvidos para a determinação de glicerol livre e total em biodiesel e manganês em águas. Em um primeiro trabalho, glicerol livre foi determinado por espectrofotometria após oxidação com periodato, levando à formação de formaldeído, que reagiu com acetilacetona, formando o composto 3,5-diacetil-1,4-dihidrolutidina (DDL). O analito foi extraído com água, em substituição à extração utilizando solventes orgânicos. Resposta linear foi observada de 5 a 50 mg L-1, com limite de detecção estimado em 1 mg L-1 (99,7% de confiança), equivalente a 0,0004% em massa de biodiesel, valor 50 vezes menor que o limite estabelecido pelas legislações Brasileira, Norte americana e Europeia. O coeficiente de variação foi inferior a 1,5% (n = 10) e a frequência de amostragem foi estimada em 34 amostras h-1, com consumo de 340 µg de KIO4 e 15 mg de acetilacetona por determinação. A mesma reação foi explorada para detecção fluorimétrica de glicerol livre e total em biodiesel, sendo essa espécie quantificada após reação de saponificação dos mono-, di- e triglicerídeos remanescentes no biodiesel. Para a determinação de glicerol livre, resposta linear foi observada no intervalo de 5 - 70 mg L-1, com limite de detecção estimado em 0,5 mg L-1, equivalente a 0,0002% (m/m) de biodiesel, com coeficiente de variação menor que 1,0 % (n = 20). Na determinação de glicerol total, faixa linear foi observada no intervalo de 25 - 300 mg L-1, com limite de detecção de 1,5 mg L-1 e coeficiente de variação de 1,4% (n = 10). As frequências de amostragem foram de 35 e 30 amostras h-1, para glicerol livre e total, respectivamente, consumindo 190 µg de KIO4 e 13 mg de acetilacetona por determinação. Os resultados obtidos para as análises de biodiesel foram concordantes com os procedimentos de referência. A formação do complexo Mn(III)/EDTA foi explorada para a determinação de manganês em amostras de águas. Mn(II) foi oxidado em linha em um reator contendo dióxido de chumbo imobilizado em um poliéster. Espectrofotometria com longo caminho óptico foi empregada para aumento de sensibilidade, visando atender o limite máximo tolerado deste metal, estabelecido pelas legislações ambientais vigentes. Resposta linear foi observada no intervalo de 25 a 1500 µg L-1, com limite de detecção estimado em 6 µg L-1 (99,7% de confiança). Frequência de amostragem e coeficiente de variação foram estimados em 36 amostras h-1 e 2,6 % (n = 10), respectivamente, consumindo 500¨µg de EDTA por determinação. A quantidade de chumbo no resíduo corresponde a 250 µg por determinação e, com o reator empregado, é possível realizar até 1600 determinações. Interferências causadas por matéria orgânica nas amostras foram observadas e carvão ativo foi usado para remoção destes interferentes. Os resultados obtidos pelo procedimento proposto e por GF AAS foram concordantes (99,7 % de confiança). / Flow injection procedures based on solenoid micro pump were developed for free and total glycerol determination in biodiesel samples and manganese in fresh water. In a first work, free glycerol was determined by spectrophotometry, after glycerol oxidation by periodate, yielding formaldehyde, followed by formation of the colored product 3,5-diacetil-1,4-dihidrolutidine (DDL) upon reaction with acetylacetone. The analyte was extracted with water in replacement of organic solvents. A linear response was observed from 5 to 50 mg L-1, and detection limit was estimated as 1 mg L-1 (99.7% confidence level) equivalent to 0.0004% (w/w), 50 times lower than the threshold value established by Brazilian, European and American regulations. The coefficient of variation was lower than 1.5% (n=10) and sampling rate was estimated at 34 samples h-1, consuming 340 µg of KIO4 and 15 mg of acetylacetone per determination. The same reaction was exploited for fluorimetric detection of free and total glycerol in biodiesel, and glycerol total was quantified after saponification of mono-, di- and triglycerides remaining in biodiesel. To free glycerol determination a linear response was observed from 5 to 70 mg L-1, with a detection limit of 0.5 mg L-1, which corresponds to 0.0002% (w/w) in biodiesel, and coefficient of variation was lower than 1.0% (n=10). To total glycerol determination, a linear response was observed from 25 to 300 mg L-1, with a detection limit of 1.5 mg L-1, and coefficient of variation of 1.4% (n=10). The sampling rate was estimated at 35 and 30 samples h-1, to free and total glycerol, respectively. The results obtained to biodiesel samples agreed at the 95% confidence level with reference procedures. The formation of the Mn(III)/EDTA complex was exploited for manganese determination in water. Mn(II) was oxidized in a reactor containing lead dioxide immobilized on polyester. Long pathlength spectrometry was exploited to increase sensitivity, aiming to reach the threshold limit established by environmental legislation. A linear response was observed from 25 to 1500 µg L-1, with a detection limit of 6 µg L-1(99.7% confidence level). Sample throughput and coefficient of variation were 36 samples h-1 and 2.6% (n=10), respectively, consuming 500 µg of EDTA. The amount of lead in the residue corresponds to 250 µg per determination, and it is possible to perform up to 1600 measurements. Interferences by organic matter were observed and active charcoal was employed to remove the interfering species. Results were in agreement with those attained by GF AAS at the 95% confidence level.