Compared to conventional fibers, carbon nanotubes possess several significant properties, which make them as an excellent alternative reinforcement in multi-functional material industry. In this study, the possibility of dispersion of the multi-wall carbon nanotube (MWCNTs) in a thermoset bio-based resin (synthesized based on end-functionalized glycerol-lactic acid oligomers, GLA, at university of Borås) was investigated. Furthermore, the addition of the MWCNTs as reinforcement to improve the mechanical and thermal properties of was investigated. The nanocomposites were prepared in three different concentrations of MWCNTs, 0.3 wt.%, 1.0 wt.%, and 2.0 wt.%, and each sample was prepared using three different dispersion methods such as the high speed mixer(HSM), the ultra-sonication (US), and a combined method of HSM & US. The mechanical and thermal properties were analyzed by flexural test, thermogravimetric analysis (TGA), and differential scanning calorimetry (DSC). The results confirm that the nanotubes can be dispersed in GLA but the cured nanocomposite didn’t exhibit any considerable improvement in their thermal properties. Considering to the mechanical properties, the addition of 0.3 wt. % MWCNTs to the GLA increased the flexural strength a little but increasing the nanotubes to 1.0 wt. % decreases the flexural strength to almost 50%. This is mainly due to increase in the brittleness of the produced nanocomposites. Both the distribution methods dispersed the nanomaterials in the matrix initially but they are not efficient enough to stop the re-agglomeration which leads to undesired curing dynamics and low efficiency. Thus, these dispersion methods need to be optimized for improvement of nanocomposites’ properties.

The price of crude glycerol has significantly decreased worldwide because of its oversupply. Many chemical and biological processes have been proposed to transform glycerol into numerous value-added products, such as glycolic acid, 1,3-propanediol (1,3-PDO), 1,2-propanediol (1,2-PDO), glyceric acid, and lactic acid. However, these processes suffer from several drawbacks, including high production cost. Therefore, in this study, a simple and robust electrochemical synthesiswas developed to convert glycerol into various value-added compounds. This study reports for the first time the use of Amberlyst-15 as a reaction mediumand redox catalyst for electrochemical conversion of glycerol. In the first part, the electrochemical performance of Amberlyst-15 over platinum (Pt)electrode was compared with that of conventional acidic (H2SO4) and alkaline (NaOH) media. Other parameters such as reaction temperature [room temperature (27°C) to 80 °C] and applied current (1.0 A to 3.0 A) were also examined. Under the optimized experimental condition, this novel electrocatalytic method successfully converted glycerol into glycolic acid after 8 h of electrolysis, with a yield of 45% and selectivity of 65%, as well as to glyceric acid after 3 h of electrolysis, with a yield of 27% and selectivity of 38%. In the second part of this study, two types of cathode electrodes, namely, activated carbon composite(ACC) and carbon black diamond (CBD) electrodes, were used in electrochemical conversion of glycerol. To the best of our knowledge, electrochemical studies of glycerol conversion using these electrodes have not been reported yet. Glycerol was also successfully reduced to lactic acid, 1,2-PDO, and 1,3-PDO, in addition to oxidation compounds (e.g. glycolic acid). Three operating parameters, namely, catalyst amount (6.4% to 12.8% w/v), reaction temperature [room temperature (27 °C) to 80 °C], and applied current (1.0 A to 3.0 A), were tested. In the presence of 9.6% w/v Amberlyst-15 at 2.0 A and 80 °C, the selectivity of glycolic acid can reach 72% and 68% (with yield of 66% and 58%) for ACC and CBD electrodes, respectively. Lactic acid was obtained as the second largest compound, withselectivity of 16% and yield of 15% for the ACC electrode and 27% selectivity and 21% yield for the CBD electrode. Finally, electro-oxidation and electroreduction of glycerol were performed in a two-compartment cell separated by a cation exchange membrane (Nafion 117). This study only focused on the electroreduction region. Three cathode electrodes (Pt, ACC, and CBD) were evaluated under the following conditions: 2.0 A, 80 °C, and 9.6% w/v Amberlyst-15. ACC demonstrated excellent performance in the electroreduction study and successfully reduced glycerol to 1,2-PDO, with a high selectivity of 85%. The selectivity of 1,2-PDO on Pt and CBD was 61% and 68%, respectively. Acetol and diethylene glycol were also obtained. The reaction mechanisms underlying the formation of these products are then proposed.

Orientador: Celso Valentim Santilli / Banca: Cecílio Sadao Fugivara / Banca: Léo Ricardo Bedore dos Santos / Resumo: Nesse trabalho desenvolveu-se um método de síntese baseado na rota sol-gel para preparar materiais híbridos orgânico-inorgânicos formados por poliuretano e siloxano. Na síntese do poliuretano foi utilizado o 4,4'-metileno bis(isocianato de fenila) (4,4'-MDI), um diisocianato que contem dois anéis aromáticos em sua estrutura e o glicerol, um poliol derivado da produção do biodiesel que contém três grupos hidroxilas em sua estrutura. Utilizou-se também o (3-Aminopropil) trietoxisilano (APTES), um organo silano que interliga o poliuretano e tetraetoxisilano (TEOS) promovendo a ligação covalente entre as fases orgânica e inorgânica do material. Avaliou-se o efeito da razão entre as fases orgânica e inorgânica a partir da variação da proporção de APTES + TEOS em relação aos demais reagentes. Para caracterizar a eficiência da rota de síntese na obtenção do material hibrido com cadeias reticuladas de poliuretano, utilizou-se a espectroscopia vibracional no infra-vermelho por transformada de Fourier (FTIR), ressonância magnética nuclear (RMN), difração de raios X (DRX) e o espalhamento de raios X a baixo ângulo (SAXS). Para avaliar as propriedades térmicas, macroestruturais e de barreira dos materiais realizou-se análises de termogravimetria (TG), microscopia óptica, molhabilidade, microscopia de forças atômicas (AFM) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). Com base nas técnicas de FTIR, RMN, DRX, SAXS, foi confirmada a formação das cadeias polimérica reticuladas de PU e ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work a synthesis method based on the sol-gel route was developed to prepare hybrid organic-inorganic materials formed by polyurethane and siloxane. In the synthesis of the polyurethane, 4,4'-methylene bis (phenyl isocyanate) (4,4'-MDI) was used, a diisocyanate containing two aromatic rings in its structure and glycerol, a polyol derived from the production of biodiesel that Contains three hydroxyl groups in its structure. Was also used (3-Aminopropyl) triethoxysilane (APTES), an organosilane interleaving the polyurethane and tetraethoxysilane (TEOS) promoting covalent attachment between the organic and inorganic phases of the material. The effect of the ratio between the organic and inorganic phases was evaluated from the variation of the APTES + TEOS ratio in relation to the other reagents. To characterize the efficiency of the synthesis route in obtaining hybrid material with polyurethane crosslinked chains, was used, Fourier transform infra-red spectroscopy (FTIR), nuclear magnetic resonance (NMR), X-ray diffraction (XRD) and low angle X-ray scattering (SAXS). The thermogravimetry (TG), optical microscopy, wettability, atomic force microscopy (AFM) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) analyzes were performed to evaluate the thermal, macrostructural and barrier properties of the materials. Based on the techniques of FTIR, NMR, XRD, SAXS, the formation of the crosslinked polymer chain of PU and silicon conjugation was confirmed. From TG the good thermal s... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Vilmar Baldissera / Resumo: A organização das variáveis do exercício resistido altera respostas do estresse psicobiológico, da demanda energética, predominância do substrato energético utilizado durante a prática do exercício e também de lipólise. Desta maneira é fundamental estudar os efeitos das variáveis do exercício resistido sobre as respostas citadas. Os estudos sobre as respostas ao estresse provocado pelo exercício resistido estão voltados, principalmente, para o volume e intensidade. Outra variável pode influenciar sobre estas respostas, a duração da carga. Assim os objetivos deste estudo são: a) Verificar a influência da duração da carga sobre o estresse psicobiológico; b) Avaliar as respostas da demanda energética a diferente duração de carga; c) Determinar o substrato energético predominante durante a execução dos protocolos; d) Investigar o efeito da duração da carga sobre a lipólise. Participaram da pesquisa 16 voluntários do sexo masculino com mais de três meses de pratica em musculação, portanto familiarizados com os exercícios convencionais de academias propostos neste trabalho, com idade média de 29,31 ± 5,26 anos, saudáveis, sem diagnósticos de doenças que impossibilitem a prática de atividade física. Os participantes visitaram o laboratório em cinco ocasiões: na primeira assinaram o TCLE, ocorreu a aplicação do PAR-Q e teste de 1RM em todos exercícios que constituem as sessões. Na segunda visita foi realizada a familiarização com os procedimentos experimentais. Na terceira e quarta v... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The organization of the variables of the resistance exercise changes the responses of psychobiological stress, energy expenditure, predominance of the energy substrate used during exercise and lipolysis. In this way it is fundamental to study the effects of the variables of the resistance exercise on the cited answers. Studies on the responses to stress caused by resistance exercise are mainly focused on volume and intensity. Another variable can influence on these responses is the time under load. Thus the purpose of this study was: a) To verify the influence of the time under load on the psychobiological stress; b) Evaluate the responses of the energy expenditure to different time under load; c) Determine the predominant energy substrate during the execution of the protocols; d) Investigate the effect of the time under load on lipolysis. Sixteen male subjects with more than three months of practice in bodybuilding participated in the study, so they were familiar with the conventional exercises of academies proposed in this project, with a mean age of 29.31 ± 5.26 years, healthy, without diagnoses of diseases that make it impossible the practice of physical activity. The subjects visited the laboratory on five occasions: the first one signed the informed consent, the application of the PAR-Q and the 1RM test occurred in all exercises that constitute the sessions. During the second visit, familiarization with the experimental procedures was performed. In the third and fourth ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Este projeto teve como objetivo a produção de 1,3-propanodiol (1,3-PDO) utilizando glicerol como matéria prima, que pode ser proveniente da indústria de biodiesel. O 1,3-PDO é um produto de interesse na indústria biotecnológica, como precursor para diversos processos. Sua maior aplicação é na produção do bioplástico Politrimetileno Tereftalato (PTT), um termoplástico reciclável não biodegradável com qualidades superiores a do Polietileno Tereftalato (PET). Atualmente, o 1,3-PDO é produzido principalmente por síntese química, utilizando derivados do petróleo, mas a alternativa por microrganismos é vantajosa, pois gera menor emissão de poluentes, usa recursos renováveis e tem menor custo de produção. As bactérias apresentadas nesse trabalho são Escherichia coli recombinantes com genes da bactéria naturalmente produtora de 1,3-PDO Klebsiella pneumoniae. Analisando os dados da literatura, as Análises de Balanço de Fluxo (FBA) e dados experimentais, este projeto teve como objetivo eliminar total ou parcialmente os subprodutos lactato e acetato de E. coli recombinantes e analisar o impacto no metabolismo da bactéria e na produção de 1,3-PDO. Também foi o objetivo analisar o papel do gene yqhD na produção, combinando as mutações que produziam mais com as já obtidas, num esforço de melhorar o processo de produção estabelecido. Foram obtidas 4 linhagens da E. coli modificadas geneticamente, nas quais os seguintes genes foram alvos de estudo: ackA, ldhA, poxB, pta e yqhD. Também foram feitas combinações destas linhagens com uma cepa de E. coli já obtida com mutação na enzima Isocitrato Desidrogenase, na qual a especificidade por coenzimas foi alterada (NADP+ para NAD+), o que gerou mais 6 linhagens para estudo. Todos os genes propostos foram deletados e as linhagens tiveram a produção analisada. Com base em resultados preliminares foram construídas novas linhagens combinando as modificações, e todas tiveram a produção testada. A melhor das linhagens foi uma E. coli icdNAD+ΔyqhD, cultivada em biorreator. Foram observados aumentos no fator de conversão (até 0,489 molPDO/molglicerol) e produtividade (até 0,312gPDO.L-1.h-1). Mutantes derivadas desta, para produzir menos acetato, foram construídas e cultivadas em biorreator. Na tentativa de criar uma linhagem com potencial de ser usada na indústria, um gene essencial foi clonado no plasmídeo de produção, na tentativa de resolver problemas de larga escala. Esse novo plasmídeo, quando usado em uma linhagem específica, elimina a necessidade de usar antibiótico no meio e mantém o elevado número de cópias dos genes de interesse. Novos incrementos poderão ser obtidos explorando diferentes condições de oferta de oxigênio. Os objetivos iniciais foram alcançados: construir linhagens mais produtivas de 1,3-PDO e começar a estudar os efeitos da eliminação de genes responsáveis por alguns subprodutos na produção. Os resultados aqui obtidos ainda puderam indicar a importância de alguns genes, e agora perguntas mais específicas podem ser feitas, bem como hipóteses testadas. / This project aimed at producing 1,3-propanediol (1,3-PD) using glycerol as carbon source, which can be proven from the biodiesel industry. 1,3-PD is a significant product in biotechnology as a precursor to several processes. Its main application is as monomer of the bioplastic Polytrimethylene Terephthalate (PTT), a non-biodegradable recyclable thermoplastic with superior qualities over Polyethylene Terephthalate (PET). 1,3-PD is produced mostly by chemical synthesis from petroleum derivatives. The alternative produced by microorganisms is more advantageous due to the use of renewable raw material and the lower cost of production. The bacteria presented here are recombinant strains of Escherichia coli, harboring genes from the natural producer of 1,3-PD, Klebsiella pneumoniae. Reviewing the literature, simulations of Flux Balance Analysis (FBA) and experimental observations, this project aimed at eliminating partially or completely the lactate and acetate byproducts in strains of E. coli, and at understanding the effects of the mutations in production and growing. We also analyzed the role of the yqhD gene in the production of 1,3-PD, combining the mutations that produced more 1,3-PD with each other, to improve the current production process. Four recombinant strains of E. coli were first obtained in a first experimentation, in which the following genes were analyzed: ackA, ldhA, poxB, pta e yqhD. Combinations of these strains was also made with one previously obtained E. coli with mutation at the Isocitrate dehydrogenase enzyme, with specificity altered by coenzymes (NAD+ instead NADP+), resulting in 6 more strains. All genes of interest were deleted, and the mutants had the production evaluated. Based on preliminary results, new strains were constructed combining the modifications, all tested in shake flasks. The best strain for production was an E. coli icdNAD+ΔyqhD, cultivated in bioreactor. It was observed an increase in the yield (up to 0.489 molPDO/molglycerol) and productivity (up to 0.312 gPDO.L-1.h-1). Mutants lacking genes responsible for acetate formation were obtained from the best strain, in order to reduce acetate at batch. At last, in an attempt to create a strain with potential to be used in industry, an essential gene was cloned in the production plasmid, trying to solve some large-scale problems. This new plasmid used in a specific strain eliminate the use of antibiotics, and still preserve the high copy number of the genes of interest. Further improvements could be achieved by exploring different oxygen supply conditions. The initial objectives were achieved: to construct more productive strains of 1,3-PD and study the effect of the deletion of genes responsible of byproducts. Furthermore, the results obtained in this research could reveal the importance of some genes, and from here, more specific questions and hypothesis can be investigated.

O presente estudo tem como objetivo avaliar o processo de purificação do biodiesel por adsorção, utilizando adsorventes alternativos de baixo custo, comparando a eficiência dos adsorventes selecionados com o método de purificação convencional (lavagem aquosa). Para tanto, foram realizados testes de triagem de materiais provenientes de resíduos industriais, avaliando a capacidade desses materiais na remoção de glicerol e recuperação mássica. Dentre os adsorventes testados, a cinza da casca de arroz e a argila chamo-te apresentaram melhores resultados, juntamente com a resina comercial Amberlite BD10DRY, utilizada como parâmetro de comparação nos ensaios de purificação por via seca. Por meio de planejamento experimental composto de face centrada 22, foi avaliado o efeito da concentração de cada adsorvente selecionado (2, 5 e 8% m/v) e a temperatura (30, 40 e 50 °C) nas variáveis respostas: percentuais de recuperação mássica e adsorção de glicerol. De acordo com a análise estatística foi possível estabelecer as condições operacionais para cada adsorvente que maximizam as variáveis respostas. As condições ótimas estabelecidas foram: concentração de adsorventes (3,7; 2,4 e 2,1% m/v) e temperatura (30, 45 e 30 °C) para a resina Amberlite BD10DRY, argila chamote e cinza de casca de arroz, respectivamente. Tais condições maximizaram a remoção de glicerol (entre 76 - 80%) sem ocasionar perdas elevadas de massa do adsorvato (3,0 - 6,5%). Para validar a metodologia de purificação por via seca, o procedimento foi testado em amostra de biodiesel etílico obtido em escala de laboratório, a partir de óleo de palmiste utilizando como catalisador óxido de nióbio impregnado com sódio. A purificação do biodiesel por adsorção foi realizada adotando as condições otimizadas, adotando a técnica de lavagem aquosa como método de comparação. Todos os métodos de purificação foram eficientes quanto à remoção de glicerol (abaixo do limite estipulado de 0,02% em massa) e todas as amostras purificadas apresentaram elevados teores de ésteres etílicos (EE%) variando entre 99,18% e 99,71% e valores de viscosidade cinemática (3,0-6,0 mm2/s) e densidade (850-900 kg/m3) dentro dos limites especificados pelas normas de qualidade estabelecidas pela Agência Nacional do Petróleo, Gás natural e Biocombustíveis (ANP) Resolução 45/2014. Entretanto, apenas as amostras purificadas por via seca utilizando argila chamote e cinza de casca de arroz apresentaram teores de monoacilglicerol e diacilglicerol dentro dos valores estipulados (0,70% para MAG e 0,20% para DAG). Estudos complementares da estrutura e composição dos adsorventes Cinza de casca de arroz e Argila Chamote foram efetuados para melhor compreender suas propriedades como agentes de adsorção. A capacidade de adsorção desses materiais está relacionada com o elevado conteúdo de sílica, como demonstrado pela difração de raios-x e análises de espectroscopia no infravermelho. Desta forma, resíduos de baixo custo e de elevada disponibilidade como argila chamote e cinza de casca de arroz, podem ser considerados como materiais promissores para serem usados em processos de purificação de biodiesel por via seca. / The present study aims at assessing the purification of ethyl biodiesel by dry washing using alternative low-cost sorbents, taking the efficiency demonstrated by a conventional purification method (wet washing) as a control parameter. Screening tests carried out with different sorbents (commercial and industrial wastes) revealed that rice husk ash and chamotte clay showed better results, along with the commercial resin Amberlite BD10DRY, used here as standard sorbent for dry washing. For the selected sorbents, a combined effect of sorbent concentration (2, 5, and 8 wt%) and temperature (30, 40 and 50° C) on the mass recovered and glycerol removal was studied using the response surface methodology. A 22 full-factorial central composite design was employed for the experimental design and analysis of the results. According to the statistical analysis it was possible to establish the operating conditions for each sorbent that maximize both responses. The optimum conditions were established at: concentration of sorbent (3.7; 2.4 and 2.1% m/v) and temperature (30, 45 and 30° C) for the resin Amberlite BD10DRY, chamotte clay and rice husk ash, respectively. Such conditions maximized the removal of glycerol (between 76-80%) and minimized the loss of the adsorbate mass (3.0-6.5%). Under optimal conditions, the sorbents were used for purifying ethyl biodiesel samples obtaining at laboratory scale from palm kernel oil using as catalyst niobium oxide impregnated with sodium. Both procedures (dry and wet washing) were quite efficient in removing glycerol (below the required limit of 0.02%) and all the purified samples showed high percentages of ethyl esters (EE%) ranging from 99.18% and 99.71% and values of kinematic viscosity (3.0-6.0 mm2/s) and density (850-900 kg/m3) within the limits specified by the quality standards established by the National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP) Resolution 45/2014. However, only the alternatives sorbents (chamotte clay and rice husk ash) were also able to remove monoacylglycerols (MG) and diacylglycerols (DG), thus their structures and compositions were further analyzed to better understand their properties as sorbents. The adsorption capacity of these sorbents is related to their high silica contents, as it was demonstrated by the X-ray diffraction and infrared spectroscopy analyses. Thus low-cost wastes such as chamotte clay and rice husk ash with high-availability features can be considered as a promising materials to be used in biodiesel purification processes by wet washing.

Bacillus thuringiensis é uma bactéria do solo, gram-positiva, que se destaca pela capacidade de sintetizar um cristal protéico, adjacente ao esporo, responsável pela ação tóxica contra diversas espécies de dípteros, como a larva do mosquito Aedes aegypti, o qual é o principal vetor da dengue. A dengue hoje é uma das doenças de maior preocupação para as agências de saúde brasileiras, uma vez que o Brasil possui temperatura e condições socio-econômicas que favorecem proliferação do mosquito transmissor. O Brasil se destaca por desenvolver combustíveis alternativos aos combustíveis de origem petrolífera, como etanol e biodiesel. Porém, durante a reação de transesterificação de óleos/gorduras para a produção de biodiesel é gerado também glicerina e, por não haver uma demanda deste sub-produto no mercado mundial, seu destino se tornou um problema e um desafio para as indústrias de biodiesel. Logo, desenvolver um bioinseticida para o combate da dengue empregando a glicerina como fonte de carbono é uma forma de encontrar novas aplicações para a glicerina e contribuir para o controle de uma doença de impacto nacional. Estudos realizados comprovaram que o ácido acético é um composto produzido e consumido pelas células de Bacillus thuringiensis durante seu crescimento. Além disso, apresenta papel fundamental para a produção de um composto chamado poli-?-hidroxibutirato (PHB), que é fundamental no fornecimento de energia para a síntese da toxina. No presente trabalho estudou-se o efeito do ácido acético sobre o crescimento de Bacillus thuringiensis e sobre a atividade larvicida do meio fermentado contra larvas de Aedes aegypti. Foram avaliadas as concentrações de 1 g/L, 3 g/L e 5 g/L de ácido acético nas seguintes fases: (i) início da fermentação, (ii) ponto de valor mínimo de pH e (iii) ponto de desaceleração do aumento do pH. Os ensaios foram realizados em frascos Erlenmeyer de 1000 mL em incubadora de movimento recíproco. Os resultados obtidos demonstraram que a adição de ácido acético no início e no tempo igual a 10 horas de fermentação favorece o crescimento celular e a produção de toxinas. O resultado mais expressivo de produção de toxinas foi obtido com adição de 5 g/L de ácido no início da fermentação. Neste ensaio o resultado de porcentagem de morte de larvas foi 8 superior ao resultado encontrado no ensaio sem adição de ácido (ensaio controle). Já no ensaio com adição de ácido com 20 horas de fermentação foi observada a maior concentração celular máxima, porém, obteve-se uma menor atividade larvicida do meio fermentado, comparado com o ensaio controle. / Bacillus thuringiensis is a gram-positive soil bacterium that is distinguished by the ability of synthesizing a protein crystal adjacent to the spore. This protein is responsible for the toxic action against several species of Diptera, as the larvae of the Aedes aegypti mosquito, which is the main vector of dengue. As Brazil possesses temperature and socioeconomic conditions that favors proliferation of the dengue transmitting mosquito, it is one of the major concerns to health agencies in Brazil. Brazil stands out for developing alternative fuel sources to petroleum fuels such as ethanol and biodiesel. However, during the transesterification reaction of oils/fats for the production of biodiesel glycerin is also generated. As there is no demand for this sub-product in the global market, its fate has become a problem and a challenge for the biodiesel industry. Therefore the development of an insecticide for fighting dengue using glycerol as the carbon source is a way to find new applications for glycerin and to contribute to the control of a disease with nationwide impact, considered a public health problem. Studies have shown that acetic acid is a compound produced and consumed by Bacillus thuringiensis\' cells during their growth. Moreover, it presents a major role in the production of a compound called poly-?-hydroxybutyrate (PHB), which is critical for providing energy for the toxin synthesis. In the present study, it was studied the effect of acetic acid on the growth of Bacillus thuringiensis and on the larvicidal activity of the fermented broth on the larvae of Aedes aegypti. The concentrations tested were 1 g/L, 3 g/L and 5 g/L of acetic acid, added in the following stages: (i) beginning of the fermentation, (ii) time of minimum pH value and (iii) time of deceleration of the increasing pH value. The assays were performed in 1000 mL Erlenmeyer flasks in a reciprocating motion shaker. The results showed that the addition of acetic acid at the beginning and at 10 hours of fermentation improves cell growth and toxin production. The most significant result regarding toxin production was achieved with the addition of 5 g/L of acid at the beginning of the fermentation. In this assay the net percentage of killing of the larvae was eight times higher than the results found in the test without the addition of acid (control test). For the test in which acetic acid was added at 20 hours of fermentation it was observed a higher cellular concentration, however, there was a lower larvicidal activity of the fermented broth, compared to the control test.

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.

Atualmente há uma busca crescente por fontes energéticas renováveis motivada principalmente por razões ambientais e estratégicas, tais como o acúmulo de poluentes na atmosfera decorrente do uso de combustíveis fósseis e a diminuição de suas reservas. O biodiesel tem atraído atenção cada vez maior por sua capacidade em substituir o diesel do petróleo. A maior parte do biodiesel produzido utiliza como matéria-prima os óleos vegetais, os quais apresentam como principais desvantagens a sazonalidade na produção devido aos períodos de safra e a competição no uso de terras agrícolas com a produção de alimentos. Uma alternativa capaz de possibilitar a redução do uso de óleos vegetais são os óleos microbianos, como os produzidos por microalgas, fungos e leveduras. Os lipídeos produzidos por leveduras constituem uma fonte interessante de matéria-prima renovável para a produção de biocombustíveis, pois é independente das mudanças climáticas e sazonalidade, como as culturas vegetais. Desta forma, o presente trabalho tem por objetivo contribuir para o desenvolvimento de tecnologias voltadas para produção de óleos microbianos em cultivos heterotróficos. Neste sentido foram desenvolvidos estudos buscando selecionar leveduras capazes de produzir lipídeos tendo glicerol como substrato, bem como estabelecer as condições de cultivo mais favoráveis para a produção e acúmulo de lipídeos pela levedura selecionada. Para a seleção de microrganismos foram realizados ensaios visando comparar cinco diferentes leveduras (Cryptococcus curvatus Y -1511, Lipomyces starkeyi Y-27493, Rhodotorula glutinis Y- 12905, Rhodosporidium toruloides Y-1091 e Rhodotorula mucilaginosa Y-27053), neste estudo verificou-se que as cinco leveduras avaliadas foram capazes de consumir substrato, crescer e produzir lipídeos durante os cultivos. Dentre as leveduras avaliadas a Rhodotorula glutinis Y- 12905 e Cryptococcus curvatus Y -1511 foram as que apresentaram as maiores produtividades volumétricas em lipídeos, alcançando valores entre 0,20 e 0,23 g/L.dia, respectivamente. Quanto à capacidade de consumo de substrato a R. glutinis se destacou em relação as demais leveduras tendo sido capaz de consumir cerca de 59% do glicerol após 120 horas de cultivo, consumo este que representa quase duas vezes o valor alcançado pela C. curvatus, que apresentou o segundo maior consumo de substrato. Devido a sua elevada capacidade de assimilação de glicerol e apresentando uma das maiores produtividades volumétricas de lipídeos entre as leveduras avaliadas a levedura Rhodotorula glutinis foi considerada como uma das mais promissoras para a obtenção de óleos microbianos empregando glicerol como substrato. Nos ensaios realizados com diferentes agitações e razões de volume de frasco por volume de meio verificou-se que quanto maior a disponibilidade de oxigênio, maior foi o acúmulo de lipídeos, o crescimento celular e o consumo de glicerol. Quanto à avaliação da composição nutricional a presença de fontes de nitrogênio orgânico, tais como extrato de levedura e peptona mostraram-se fundamentais para o processo de produção de óleos microbianos juntamente com MgSO4.7H2O. Quando estes nutrientes estavam presentes de forma combinada foram obtidas concentrações de até 4,4 g/L de lipídeos e produtividades de 0,43 g/L.dia. Na avaliação da influência do pH inicial e da razão carbono/nitrogênio (C:N), verificou-se que o acúmulo de lipídeos pela levedura é favorecido para cultivos realizados em pH inicial entre 6 e 7, e com razão C:N entre 30:1 e 50:1. Em tais condições a levedura foi capaz de acumular até 8 g/L de lipídeos com produtividade de até 0,82 g/L.dia. A composição do óleo microbiano obtido pela levedura revelou elevados teores dos ácidos graxos palmítico (C16:0), esteárico (C18:0), oleico (C18:1) e linoleico (C18:2), os quais correspondem a 99% de sua composição. O óleo apresentou um comportamento de fluido newtoniano com viscosidade de 39,3 cP à 50ºC, tendo um índice de acidez de 5,8±0,2 mgKOH/góleo e teor de ácido graxos de 1,93±0,08 %. / Currently, there is a search for renewable energy sources motivated mainly by environmental and strategic reasons, such as the concept of solutions for the development of fossil fuel use and a decrease of its reserves. Biodiesel has attracted increasing attention for its ability to replace diesel oil. Most of the biodiesel produced uses vegetable oils as raw material, which has as main disadvantages the seasonality and a competition in the use of agricultural land with a food production. An alternative capable of reducing the use of vegetable oils is the use of microbial oils, such as those produced by microalgae, fungi and yeasts. The lipids produced by yeasts are an interesting source of renewable raw material for biofuel production, because it is independent of climatic changes and seasonality, such as vegetable crops. In this way, the present study aims to contribute to the development of technologies of microbial oils production in heterotrophic cultures. In this sense, studies were developed to select yeasts capable of producing lipids having glycerol as substrate, as well as to establish the culture conditions more favorable for the production and accumulation of lipids by the selected yeast. For a selection of microorganisms assays were carried out aiming to compare five different yeasts (Cryptococcus curvatus Y-1511, Lipomyces starkeyi Y-27493, Rhodotorula glutinis Y-12905, Rhodosporidium toruloides Y-1091 and Rhodotorula mucilaginosa Y-27053). In this step it was verified that the five yeasts evaluated were able to consume substrate, grow and produce lipids during the cultures. Among the evaluated yeasts, Rhodotorula glutinis Y-12905 and Cryptococcus curvatus Y-1511 has presented the highest volumetric lipid yields, reaching values between 0.20 and 0.23 g/L.day, respectively. Regarding the substrate consumption capacity, R. glutinis stood out in relation to other yeasts, being able to consume about 59% of glycerol after 120 hours of cultivation. Due to its high capacity for assimilation of glycerol and presenting one of the highest volumetric productivities of lipids among evaluated yeasts, Rhodotorula glutinis was considered as one of the most promising for the obtaining of microbial oils from glycerol as substrate. In the assays performed with different oxygenation levels, it was verified that higher oxygen availability higher the volume of lipids, cell growth and glycerol consumption. In the nutritional composition evaluation it was observed that the organic nitrogen source, such as yeast extract and peptone are essential for the production process of microbial oils together with MgSO4.7H2O. When these nutrients were presents in combination, concentrations of 4.4 g/L lipids and productivity of 0.43 g/L.day were obtained. In the evaluation of the influence of the initial pH and the carbon/nitrogen ratio (C:N), it was verified that the accumulation of lipids by yeast is favored for the cultures at initial pH between 6 and 7, and with C:N ratio between 30:1 and 50:1. In such conditions, it was obtained by yeast 8 g/L of lipids and volumetric productivity of 0.82 g/day. The composition of the microbial oil obtained by the yeast revealed high levels of palmitic (C16:0), stearic (C18:0), oleic (C18:1) and linoleic (C18:2) fatty acids, which correspond to 99% of composition. The oil exhibited a Newtonian fluid behavior and a viscosity of 39.3 cP at 50 °C, having an acid number of 5.8 ± 0.2 mgKOH/goil and a fatty acid content of 1.93 ± 0.08%.

Catalisadores de Ni (10% em massa) suportado em matrizes mistas MgO-SiO2 foram aplicados na reação de reforma a vapor de glicerol. Os efeitos do teor de MgO como aditivo e do método de preparação foram avaliados frente às propriedades físico-químicas e texturais dos materiais; assim como à atividade, seletividade, estabilidade e formação de carbono na reforma a vapor do glicerol. Os catalisadores foram preparados com diferentes teores mássicos de MgO (10%, 30% e 50%) sobre SiO2 comercial, utilizando processo via seca (mistura física) e via úmida (impregnação sequencial com diferentes solventes: água, etanol e acetona). Foram utilizadas as técnicas de caracterização de espectroscopia de energia dispersiva de raios X, fisissorção de nitrogênio, difratometria de raios X, termogravimetria, difratometria de raios X in situ com O2, redução a temperatura programada com H2, difratometria de raios X in situ com H2, dessorção a temperatura programada com H2 e microscopia eletrônica de varredura. Foi observado que o Ni(II) interage de forma variada com os suportes com diferentes teores de MgO, e que a polaridade do solvente de impregnação utilizado no processo de preparação influencia as propriedades dos catalisadores. A fim de verificar a atividade, seletividade e deposição de carbono; os catalisadores foram testados na reação de reforma a vapor de glicerol a 600oC, por um período de 5h e razão molar água:glicerol de 12:1. Após as reações, os catalisadores foram novamente submetidos às análises de termogravimetria, difratometria de raios X e microscopia eletrônica de varredura, visando a caracterização dos depósitos de carbono obtidos durante o processo catalítico. Os catalisadores de matrizes mistas se mostraram ativos e apresentaram seletividades similares para os produtos gasosos CH4, CO e CO2, além de um alto rendimento em H2. Observou-se que a adição de MgO no suporte, aumentou a dispersão do Ni(II) no material, que por sua vez, influenciou na quantidade de carbono depositado ao longo da reação. A polaridade do solvente de impregnação também teve influência na dispersão metálica, sendo que, quanto menor a polaridade do solvente, maior foi a dispersão obtida no catalisador, e menor a deposição de carbono na reação. O material que apresentou o melhor desempenho catalítico frente ao rendimento de H2 e à deposição de carbono, foi o catalisador preparado com 30% de MgO com etanol como solvente de impregnação. / Ni catalysts (10wt%) supported on MgO-SiO2 were assessed in glycerol steam reforming reaction. The effects of MgO as additive and preparation method were evaluated on physico-chemical and textural materials properties; as their activity, selectivity, stability and carbon formation in glycerol steam reforming. The catalysts were prepared with different amounts of MgO (10wt%, 30wt% and 50wt%) on commercial SiO2 by dry process (physical mixture) and wet process (sequential impregnation with water, ethanol and acetone as solvents). Samples were characterized by energy dispersive X-ray spectroscopy, nitrogen physisorption, X-ray diffraction, thermogravimetry, in situ X-ray diffraction with O2, temperature programmed reduction with H2, in situ X-ray diffraction with H2, temperature programmed desorption with H2 and scanning electron microscopy. It was observed that the Ni(II) interacts differently with supports with different MgO content, and the polarity of impregnation solvent used in preparation process influences on catalysts properties. In order to evaluated the activity, selectivity and carbon deposition, the catalysts were tested in glycerol steam reforming reaction at 600oC for 5h and water:glycerol molar ratio of 12:1. After reaction, carbon deposits obtained during the catalytic process were characterized by thermogravimetry, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Mixed matrices catalysts were active in glycerol steam reforming and showed similar selectivity for the gaseous products (H2, CH4, CO and CO2), with a high H2 yield. It was observed that the addition of MgO increased Ni(II) dispersion on material, which influenced on the quantity of carbon deposited during reaction. Polarity of impregnation solvent had also influence on metallic dispersion, and smaller the solvent polarity, higher the dispersion obtained in the catalyst, and lower the carbon deposition on reaction. The material that showed the best catalytic performance in H2 yield and carbon deposition, was the catalyst prepared with 30wt% of MgO with ethanol as impregnation solvent.