Este trabalho teve como objetivo a utilização de glicerol, principal subproduto da produção de biodiesel, como fonte de carbono para a produção de biomassa e ribonucleotídeos de leveduras. Com este propósito, foi realizado um screening de leveduras para identificar aquelas cepas com maior capacidade de crescimento em glicerol. As leveduras Hansenula anomala CCT 2648 e Kluyveromyces marxianus var. lactis CCT 4086 apresentaram os maiores valores de fator de conversão (YX/S) e produtividade volumétrica em células (QX) sob condições fixas de glicerol (30 g/L), temperatura (30 oC) e pH (5,5). Foi também detectada a produção de etanol e ácidos orgânicos, por algumas das leveduras estudadas em meios contendo glicerol. Com base no potencial de produção de biomassa das cepas selecionadas na etapa anterior, foram realizados estudos para avaliar a influência da concentração de glicerol (10 - 50 g/L), extrato de levedura (1 - 3 g/L), pH(4,5 - 6,5) e temperatura (28 - 40oC) no crescimento destas linhagens, utilizando planejamento experimental 24. De acordo com os resultados, a levedura Hansenula anomala CCT 2648 foi selecionada para a produção de biomassa e ribonucleotídeos em experimentos conduzidos em bioreator por apresentar maior concentração de biomassa (4,59 g/L) quando comparada com a levedura Kluyveromyces marxianus var lactis CCT 4086 (3,37 g/L). Nesta fase, foi avaliada a influência da agitação (300 - 700 rpm), aeração (0,5 - 2 vvm) e concentração de glicerol (10 - 50 g/L) com o objetivo de estabelecer as melhores condições de processo, por meio de planejamento 23. Os maiores valores de YX/S (0,57- 0,60 g/g) foram obtidos nos ensaios conduzidos sob a menor concentração de glicerol (10 g/L), entretanto, o maiores valores de QX (0,44 - 0,62) foram obtidos em cultivos quando se utilizou valores de agitação superiores a 500 rpm. A análise estatística confirmou a significância das variáveis, concentração de glicerol e agitação, e permitiu estabelecer os modelos matemáticos representativos da influência destas variáveis na produção de biomassa e ribonucleotídeos por Hansenula anomala CCT 2648. Os resultados obtidos neste trabalho demonstraram o potencial de utilização do glicerol derivado da fabricação de biodiesel como fonte de carbono de baixo custo para a produção de biomassa e biomoléculas, como por exemplo os ribonucleotídeos. / Glycerol is considered to be the principle sub-product derived from biodiesel production process. In this work, glycerol was used as the only carbon source for biomass accumulation and ribonucleotides production. For this purpose screening of different strains was achieved, where the yeasts defined as Hansenula anomala CCT 2648 and Kluyveromyces marxianus var. lactis CCT 4086 showed high biomass yield (Y X/S) and productivity (QX) as well as better ribonucleotides production, using an initial concentration of glycerol of 30 g/L, temperature of 30oC and pH of 5,5. In addition, ethanol and organic acids were detected during glycerol assimilation by these two studied yeasts. Since these two selected yeast showed a promising potential in biomass and ribonucleotides production, a 24 complete factorial design was employed in order to study the influence of different parameters: glycerol initial concentration (10 - 50 g/L), yeast extract initial concentration (1-3 g/L), pH (4,5 - 6,5) and temperature (28 - 40oC) on the fermentation yield and productivity. According to the obtained results, the yeast Hansenula anomala CCT 2648 achieved higher biomass production (4,59 g/L) when compared to Kluyveromyces marxianus var lactis CCT 4086 (3,37 g/L). Such fact lead to the selection of Hansenula anomala CCT 2648 for a scale-up production of ribonucleotides using a stirred stank bioreactor, where the influence of the following fermentation parameters were studied: agitation (300 - 500 rpm), air input (0,5 - 2 vvm) and glycerol initial concentration (10 - 50 g/L) using a 23 full factorial design. High values of YX/S (0,57 - 0,6 g/g) were observed when the experiments were carried out at lower glycerol concentration (10 g/L), while high values of QX (0,44 - 0,62 g/L.h) were observed at high agitation rates of 500 rpm and above. Mathematical models were also created to confirm this influence of glycerol initial concentration and bioreactor stirring on biomass and ribonucleotides production by Hansenula anomala CCT 2648. Obtained results in this work demonstrated the feasibility of using glycerol derived from biodiesel production as a promising low-value carbon source for biomass and ribonucleotides accumulation.

Submitted by admin tede (tede@pucgoias.edu.br) on 2017-08-21T12:12:23Z No. of bitstreams: 1 LUCAS CAMILO SILVA.pdf: 1027283 bytes, checksum: 4d040e2a5bb41a7711feb0c0686ea851 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-21T12:12:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LUCAS CAMILO SILVA.pdf: 1027283 bytes, checksum: 4d040e2a5bb41a7711feb0c0686ea851 (MD5) Previous issue date: 2017-03-10 / The complexity of biodiesel production processes through alkaline transesterification generates undesirable components to the process and increases the cost of quality control. The objective of this study is to analyze the biodiesel production process throughout the intermediate stages and propose analytical methodologies based on Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and spectroscopy since these demanding less time for analysis and provide reliable information on various parameters without requiring large laboratory structure. The residual fatty acids and glycerol produced during transesterification of oils to biodiesel production can be raw material for glycerides synthesis by esterification reaction, an alternative technology to aggregate the biodiesel market. This paper presents an alternative to add value to these two byproducts under reaction conditions to easy control. It was used glycerol and fatty acids derived from the production of biodiesel and pure soybean fatty acid and glycerol pharmaceutical standard for evaluation of esterification with glycerol of fatty acids. For analysis of the NMR results was used factorial experimental design where was confirmed the gradually increasing concentration of glycerides in all batches getting to have 94.65% of glycerides formation when the catalyst used Methanesulfonic acid (M.S.A.) for reaction between Soybean distilled fatty acids (A.G.D.S.) and pharmaceutical standard glycerol. Was evaluated the esterification of Methyl Esters (ME) present in olein where it was found that the use of glycerol and standard pharmaceutical M.S.A. was the best reaction route where only 16.50% of the ME was not consume to generate glycerides. There was evaluation of the stages of the biodiesel production process and analysis of quality parameters by NMR where was possible to find contaminants in the raw material and determine the biodiesel quality results. Was make analysis of the standard glycerol pharmaceutical by xiv spectroscopy. For the treatment of the spectroscopy data, the PLSR model assembled and the results verified by the RMSEP calculation. It verified that the use of 20 components to construct the model showed RMSEP values ranging from the highest value referring to Color parameter and the lowest for the acidity analysis being 0.5659 and 0.00115 respectively, low values indicating that the model was satisfactory for predicting the quality results. It concluded that the synthesis of glycerides through reaction between glycerol and fatty acids occurred significantly. NMR and Spectroscopy techniques present potential for quality evaluation and reaction route for biodiesel production and synthesis of glycerides through esterification of esters and fatty acids as well as for quality control analyzes of glycerol pharmaceutical standard. / A complexidade de processos de produção de biodiesel através de transesterificação alcalina gera compostos indesejáveis. O objetivo deste trabalho é analisar o processo de produção de biodiesel ao longo das etapas e propor metodologias analíticas baseadas em Ressonância Magnética Nuclear (NMR) e espectroscopia visto que estas demandam menor tempo para análise e forneçam informações confiáveis de vários parâmetros. Ácidos graxos residuais e glicerol produzido durante a transesterificação de óleos para produção de biodiesel podem ser matérias-primas para síntese de glicerídeos através de reação de esterificação, uma alternativa tecnológica para agregar valor ao biodiesel no mercado. Este trabalho apresenta uma condição reacional de fácil controle para síntese de glicerídeos. Utilizou-se glicerol e ácidos graxos oriundos da produção de biodiesel e ácido graxos puros de soja e glicerol padrão farmacêutico para avaliação da esterificação de ácidos graxos com glicerol. Para análise dos resultados de NMR fez-se planejamento fatorial onde confirmou-se aumento gradativo de concentração de glicerídeos em todas bateladas chegando a ter-se um total de 94,65% de formação de glicerídeos. Avaliou-se a esterificação de metilésteres (ME) presentes na oleína onde verificou-se que a utilização de glicerol padrão farmacêutico e Ácido Metatoluenosulfônico M.S.A. foi a melhor rota reacional onde apenas 16,50% do ME não foi consumido para geração de glicerídeos. Fez-se avaliação das etapas do processo de produção de biodiesel e análise de parâmetros de qualidade através de NMR onde foi possível encontrar contaminantes na matériaprima e determinar resultados de qualidade do biodiesel. Fez ainda análise de glicerol padrão farmacêutico por espectroscopia. Para tratamento dos dados de espectroscopia, montou-se modelo de Regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLSR) e verificou-se os resultados através do cálculo do Erro Médio Quadrático de Previsão xii (RMSEP).Verificou-se que a utilização de 20 componentes para construção do modelo observou-se valores de RMSEP variando entre o maior valor referente ao parâmetro cor e o menor para a análise de acidez sendo 0,5659 e 0,00115 respectivamente, valores baixos que indicam que o modelo apresentou-se satisfatório para predição dos resultados de qualidade. Concluiu-se que a síntese de glicerídeos através de reação entre o glicerol e ácidos graxos ocorreram de maneira significativa. Técnicas de NMR e Espectroscopia apresentam potencial para avaliação de qualidade e rota reacional para produção de biodiesel e síntese de glicerídeos através de esterificação de ésteres e ácidos graxos assim como para análises de controle de qualidade de glicerol padrão farmacêutico.

O biodiesel é um biocombustível proveniente de fontes renováveis, que pode ser obtido a partir da transesterificação de óleos vegetais e/ou gordura animal, produzindo alquil-ésteres de ácidos graxos e um importante resíduo, o glicerol. Este coproduto deve ser removido para a comercialização do biocombustível, pois concentrações altas podem causar danos aos motores de ciclo diesel, além da produção de gases altamente tóxicos durante a combustão. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um procedimento analítico empregando um sistema de fase única para a determinação in situ de glicerol livre em biodiesel. Procedimentos analíticos para análises in situ trazem vantagens, tais como rapidez na resposta ao monitoramento de um processo industrial, evitando trabalhos de reprocessamento, ou no screening de amostras durante fiscalizações em campo, permitindo não só tomadas de decisões imediatas, como também no encaminhamento de apenas amostras duvidosas para análises laboratoriais mais detalhadas. As análises in situ devem ter como principais características a praticidade, rapidez, robustez, uso de reagentes estáveis e pouco tóxicos e possibilidade de emprego de instrumentos portáteis. O procedimento desenvolvido é baseado na oxidação do glicerol por periodato gerando formaldeído, ácido fórmico e iodato. O formaldeído reage com acetilacetona, em meio amoniacal, formando o composto 3,5-diacetil-1,4-dihidrolutidina (reação de Hantzsch). Este composto apresenta máximo de absorção em 410 nm e pode ser quantificado por espectrofotometria. A extração do analito, geralmente empregada nos procedimentos propostos na literatura, foi evitada. As amostras de biodiesel foram diluídas 10 vezes em etanol anidro. Aquecimento a 50ºC por 10 minutos foi empregado para acelerar a reação. A solução final deve conter, no mínimo, 75% de etanol para garantir a formação de uma única fase para que possa ser realizada a medida espectrofotométrica. Resposta linear foi observada entre 40 e 400 mg kg-1 de glicerol, sendo a curva analítica representada pela equação: A = 0,0018C + 0,0204, r2 = 0,999, em que C é a concentração de glicerol em mg kg-1. O limite de detecção foi estimado em 2,0 mg kg-1 (99,7% de nível de confiança; n = 10) e o coeficiente de variação em 2,1% (n=10). O procedimento proposto foi aplicado a amostras de biodiesel de diferentes fontes oleaginosas, com resultados concordantes com o procedimento de referência em nível de confiança de 95%. / Biodisel can be obtained from renewable sources by trans-esterification of vegetable oils or animal fats, producing alkyl esters of fatty acids and glycerol as side product. Glycerol need to be removed for commercialization of the biofuel, because high concentrations can damage motors, and produce highly toxic gases during combustion. The objective of this study was to develop a procedure for in situ analysis of free glycerol in biodiesel samples employing a single-phase system. Procedures for in situ analysis show advantages such as fast response in monitoring of industrial processes, avoiding the need for reprocessing of a production batch, or for screening of samples during field inspections, thus allowing fast decisions as well as reduction of the number of samples sent to a more detailed laboratory analysis. The in situ analysis requires practical, fast, and robust procedures, which uses stable and low toxicity reagents, and presents potential for use of portable instruments. The developed procedure is based on glycerol oxidation by periodate, which yields formaldehyde, formic acid and iodate. Formaldehyde reacts with acetylacetone in an ammoniacal medium, forming the 3,5-diacetyl-1,4-dihydrolutidine (Hantzsch\'s reaction). This compound can be quantified by spectrophotometry with maximum absorption at 410 nm. The analyte extraction, usually employed in previously proposed procedures, was avoided. The biodiesel samples were 10-fold diluted in anhydrous ethanol. In order to accelerate the reaction, the flasks were heated at 50 °C for 10 minutes. The final solution should contain at least 75% ethanol to ensure the formation of a single phase before the spectrophotometric measurements. A linear response was observed from 40 to 400 mg kg-1 of glycerol (A = 0.0018 C + 0.0204, r2 = 0.999, in which C is the concentration of glycerol in mg kg-1). The detection limit was estimated at 2.0 mg kg-1 (99.7% confidence level, n = 10)and the coefficient of variation was 2.1% (n = 10). The proposed procedure was applied to biodiesel samples from different oil sources and the results agreed with the reference procedure at the 95% confidence level.

Pesquisas com células tronco têm demonstrado que essa alternativa terapêutica tem grande potencial em diversas patologias. Contudo, muito ainda precisa ser elucidado quanto aos mecanismos de ação, dose e melhores vias de aplicação, para que essa alternativa terapêutica seja efetivamente incorporada às outras. Neste contexto, a via de aplicação se torna crucial na efetividade do tratamento. O objetivo do presente estudo foi avaliar no modelo de necrose tubular aguda (NTA) induzido pelo glicerol o potencial de migração das células tronco mesenquimais derivadas de polpa dentária humana, utilizando as vias intraperitoneal e a via intravenosa. Os nossos resultados demonstraram que neste modelo, não há diferença na migração das células para o órgão alvo, o rim. Contudo, a via intravenosa proporcionou uma melhora da função renal mais significativa do que quando comparada a via intraperitoneal. / Stem cell research have demonstrated that this alternative therapy has great potential in various diseases. However, much remains to be elucidated about the mechanisms of action, dosage and best means of implementation, so that alternative therapy may be incorporated other. In this context, the route of application becomes crucial in the effectiveness of treatment. The aim of this study was to evaluate the model of acute tubular necrosis (NTA) induced by glycerol the potential for migration of mesenchymal stem cells derived from human dental pulp, using the intraperitoneal and intravenous route. Our results demonstrate that this model, there is no difference in cell migration to the target organ, the kidney. However, the intravenous route provided an improvement in renal function more significantly than when compared to the intraperitoneal route.

A utilização de combustíveis renováveis tem se destacado nos últimos anos, principalmente devido aos impactos ambientais gerados pelo uso de combustíveis fósseis e escassez dos mesmos. Dentre os combustíveis renováveis destaca-se o biodiesel, cujo processo produtivo apresenta como principal subproduto o glicerol bruto, que tem instigado nos últimos anos intensas discussões sobre a problemática de sua destinação e disposição final. Apesar de ser utilizado na indústria química, o seu teor de impurezas limita o seu processamento industrial. Buscando agregar valor a esse resíduo bruto e contribuir para a produção de bioenergia, este trabalho teve por intuito avaliar a produção dos biocombustíveis hidrogênio e metano, assim como de intermediários químicos a partir de glicerol bruto como substrato em reatores anaeróbios de leito fluidificado (RALF), mesofílicos (30°C), utilizando inóculo de cultura mista. O RALF-H2, com o objetivo de produzir hidrogênio e metabólitos solúveis, foi submetido à concentração de 10 g.L-1 de glicerol e variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) de 8, 6, 4, 2, 1 e 0,5 h. Já o RALF-CH4, com intuito de produzir metano, operou sob TDH fixo de 24 h, submetido à variação da concentração de glicerol de 1, 2, 3, 4, 5 e 7 g.L-1, e portanto, da taxa de carregamento orgânico (TCO) de 1, 2, 3, 4, 5 e 7 kgDQO.m-3.d-1, respectivamente. No RALF-H2, os valores máximos de conteúdo de hidrogênio no biogás (69,2 %), produtividade volumétrica de hidrogênio (1,90 L.h-1.L-1) e rendimento de hidrogênio (0,28 molH2.mol-1glicerolconsumido) foram verificados no TDH de 0,5 h. O 1,3-propanodiol se destacou entre os metabólitos produzidos, com rendimento máximo de 0,57 mol1,3-PDO.mol-1glicerolconsumido, alcançado no TDH de 8 h. No RALF-CH4, o máximo conteúdo de metano no biogás (83,0%) foi verificado na TCO de 1 kgDQO.m-3.d-1, a maior produtividade volumétrica de metano (2,26 L.d-1.L-1) na TCO de 5 kgDQO.m-3.d-1 e o máximo rendimento (0,19 m3H4.kg-1DQOaplicada ou 0,77 molCH4.mol-1glicerolconsumido) na TCO de 4 kgDQO.m-3.d-1. Portanto, os resultados evidenciaram a possibilidade de produção de biocombustíveis e metabólitos de valor agregado utilizando glicerol bruto como substrato no processo da digestão anaeróbia. / The use of renewable fuels has been highlighted in recent years, mainly due to the environmental impacts generated by the use of fossil fuels and their scarcity. Among the renewable fuels highlights the biodiesel, whose production process displays as the main byproduct crude glycerol, which has instigated in recent years, intense debates about a problem of its destination and final disposal. Although it is used in the chemical industry, its impurities content limits its industrial processing. In order to add value to this crude residue and to contribute to the production of bioenergy, this work aimed to evaluate the production of biofuels hydrogen and methane, as well as chemical intermediates from crude glycerol as substrate in anaerobic fluidized bed reactors (AFBR), mesophilic (30°C), using mixed culture inoculum. The AFBR-H2, with the objective of producing hydrogen and soluble metabolites, was submitted to a concentration of 10 g.L-1 of glycerol and a variation of the hydraulic retention time (HRT) of 8, 6, 4, 2, 1 and 0.5 h. The AFBR-CH4, with the intention of producing methane, operated under fixed HRT of 24 h, subjected to the variation of the glycerol concentration of 1, 2, 3, 4, 5 and 7 g.L-1 and, therefore, of the organic loading rate (OLR) of 1, 2, 3, 4, 5 and 7 kgCOD.m-3d-1, respectively. In the AFBR-H2, the maximum values of hydrogen content in the biogas (69.2%), hydrogen volumetric productivity (1.90 L.h-1.L-1) and hydrogen yield (0.28 molH2.mol-1glycerolconsumed) were verified in the HRT of 0.5 h. The 1,3-propanediol was highlighted among the metabolites produced, with a maximum yield of 0.57 mol1,3-PDO.mol-1glycerolconsumed, reached in the TDH of 8 h. In the AFBR-CH4, the higher methane content in the biogas (83.0%) was detected in the OLR of 1 kgCOD.m-3.d-1, a higher volumetric productivity of methane (2.26 L.d-1.L-1) in the OLR of 5 kgCOD.m-3.d-1 and the maximum yield (0.19 m3CH4.kg-1CODapplied or 0.77 molCH4.mol-1glycerolconsumed) in the OLR of 4 kgCOD.m-3d-1. Therefore, the results evidenced the possibility of producing biofuels and value-added metabolites using crude glycerol as a substrate at the anaerobic digestion process.

O biodiesel é um biocombustível proveniente de fontes renováveis, que pode ser obtido a partir da transesterificação de óleos vegetais e/ou gordura animal, produzindo alquil-ésteres de ácidos graxos e um importante resíduo, o glicerol. Este coproduto deve ser removido para a comercialização do biocombustível, pois concentrações altas podem causar danos aos motores de ciclo diesel, além da produção de gases altamente tóxicos durante a combustão. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um procedimento analítico empregando um sistema de fase única para a determinação in situ de glicerol livre em biodiesel. Procedimentos analíticos para análises in situ trazem vantagens, tais como rapidez na resposta ao monitoramento de um processo industrial, evitando trabalhos de reprocessamento, ou no screening de amostras durante fiscalizações em campo, permitindo não só tomadas de decisões imediatas, como também no encaminhamento de apenas amostras duvidosas para análises laboratoriais mais detalhadas. As análises in situ devem ter como principais características a praticidade, rapidez, robustez, uso de reagentes estáveis e pouco tóxicos e possibilidade de emprego de instrumentos portáteis. O procedimento desenvolvido é baseado na oxidação do glicerol por periodato gerando formaldeído, ácido fórmico e iodato. O formaldeído reage com acetilacetona, em meio amoniacal, formando o composto 3,5-diacetil-1,4-dihidrolutidina (reação de Hantzsch). Este composto apresenta máximo de absorção em 410 nm e pode ser quantificado por espectrofotometria. A extração do analito, geralmente empregada nos procedimentos propostos na literatura, foi evitada. As amostras de biodiesel foram diluídas 10 vezes em etanol anidro. Aquecimento a 50ºC por 10 minutos foi empregado para acelerar a reação. A solução final deve conter, no mínimo, 75% de etanol para garantir a formação de uma única fase para que possa ser realizada a medida espectrofotométrica. Resposta linear foi observada entre 40 e 400 mg kg-1 de glicerol, sendo a curva analítica representada pela equação: A = 0,0018C + 0,0204, r2 = 0,999, em que C é a concentração de glicerol em mg kg-1. O limite de detecção foi estimado em 2,0 mg kg-1 (99,7% de nível de confiança; n = 10) e o coeficiente de variação em 2,1% (n=10). O procedimento proposto foi aplicado a amostras de biodiesel de diferentes fontes oleaginosas, com resultados concordantes com o procedimento de referência em nível de confiança de 95%. / Biodisel can be obtained from renewable sources by trans-esterification of vegetable oils or animal fats, producing alkyl esters of fatty acids and glycerol as side product. Glycerol need to be removed for commercialization of the biofuel, because high concentrations can damage motors, and produce highly toxic gases during combustion. The objective of this study was to develop a procedure for in situ analysis of free glycerol in biodiesel samples employing a single-phase system. Procedures for in situ analysis show advantages such as fast response in monitoring of industrial processes, avoiding the need for reprocessing of a production batch, or for screening of samples during field inspections, thus allowing fast decisions as well as reduction of the number of samples sent to a more detailed laboratory analysis. The in situ analysis requires practical, fast, and robust procedures, which uses stable and low toxicity reagents, and presents potential for use of portable instruments. The developed procedure is based on glycerol oxidation by periodate, which yields formaldehyde, formic acid and iodate. Formaldehyde reacts with acetylacetone in an ammoniacal medium, forming the 3,5-diacetyl-1,4-dihydrolutidine (Hantzsch\'s reaction). This compound can be quantified by spectrophotometry with maximum absorption at 410 nm. The analyte extraction, usually employed in previously proposed procedures, was avoided. The biodiesel samples were 10-fold diluted in anhydrous ethanol. In order to accelerate the reaction, the flasks were heated at 50 °C for 10 minutes. The final solution should contain at least 75% ethanol to ensure the formation of a single phase before the spectrophotometric measurements. A linear response was observed from 40 to 400 mg kg-1 of glycerol (A = 0.0018 C + 0.0204, r2 = 0.999, in which C is the concentration of glycerol in mg kg-1). The detection limit was estimated at 2.0 mg kg-1 (99.7% confidence level, n = 10)and the coefficient of variation was 2.1% (n = 10). The proposed procedure was applied to biodiesel samples from different oil sources and the results agreed with the reference procedure at the 95% confidence level.

O glicerol, 1,2,3-propanotriol, é o principal subproduto da indústria do biodiesel, cerca de 10% em massa. Apesar das inúmeras aplicações que o glicerol tem na indústria, a oferta desse poliálcool, devido ao grande aumento da produção de biodiesel nos últimos anos, tem crescido tanto que o produto tem se acumulado nas usinas, levando a um desequilíbrio entre produção e consumo. Dessa forma, muita pesquisa vem sendo feita na tentativa de utilizar essa abundante, barata e não tóxica matéria prima como base para a obtenção de energia e outros produtos de maior valor agregado. Dentre os vários processos para a conversão do glicerol, a eletro-oxidação recebe atenção especial devido à sua versatilidade, simplicidade e baixo custo. Neste trabalho, utilizou-se a voltametria cíclica para a análise do comportamento eletroquímico do glicerol e dos possíveis produtos obtidos pela sua eletro-oxidação sobre diversos eletrodos e a influência de variáveis experimentais, tais como, solvente, eletrólito de suporte, concentrações de substrato e eletrólito de suporte, na atividade eletrocatalítica do sistema. As técnicas de eletroforese capilar, coulometria e voltametria cíclica foram utilizadas para a determinação da taxa de conversão e análise quantitativa do glicerol e dos produtos obtidos por meio de eletrólise exaustiva e como esses parâmetros são influenciados pelas variáveis experimentais. Além disso, é importante citar que o método analítico baseado na técnica de eletroforese capilar com detecção condutométrica sem contato foi desenvolvido e otimizado durante o projeto de mestrado e tem grande relevância para este trabalho / Glycerol, 1,2,3-propanetriol, is the main by-product of biodiesel industry, around 10% w/w. Despite of several glycerol applications in industry, the offer of this polyalcohol has increased so much in the last years that it has accumulated in the mills, leading to an unbalance between its production and consumption. Thus, a lot of research has been done trying to use this abundant, cheap and non-toxic raw material as the basis for energy production and synthesis of other more value-added compounds. Among the several conversion processes, the electrooxidation has drawn attention due to its versatility, simplicity and low cost. Cyclic voltammetry is used for analyzing the electrochemical behavior of glycerol and the possible electroconversion products on several electrodes, as well as the influence of experimental variables, such as, solvent, supporting electrolyte and its concentration, substrate concentration on the electrocatalytic activity of the system. Capillary electrophoresis, coulometry and cyclic voltammetry were used for determination of rate conversion and quantitative analyses of glycerol and the obtained products through bulk electrolysis and how these parameters are influenced by experimental conditions. Besides, it is noteworthy that the analytical method based on capillary electrophoresis technique with contactless conductometric detection was developed and optimized along this Master project and it has large relevance for this work.

Este trabalho teve como objetivo a utilização de glicerol, principal subproduto da produção de biodiesel, como fonte de carbono para a produção de biomassa e ribonucleotídeos de leveduras. Com este propósito, foi realizado um screening de leveduras para identificar aquelas cepas com maior capacidade de crescimento em glicerol. As leveduras Hansenula anomala CCT 2648 e Kluyveromyces marxianus var. lactis CCT 4086 apresentaram os maiores valores de fator de conversão (YX/S) e produtividade volumétrica em células (QX) sob condições fixas de glicerol (30 g/L), temperatura (30 oC) e pH (5,5). Foi também detectada a produção de etanol e ácidos orgânicos, por algumas das leveduras estudadas em meios contendo glicerol. Com base no potencial de produção de biomassa das cepas selecionadas na etapa anterior, foram realizados estudos para avaliar a influência da concentração de glicerol (10 - 50 g/L), extrato de levedura (1 - 3 g/L), pH(4,5 - 6,5) e temperatura (28 - 40oC) no crescimento destas linhagens, utilizando planejamento experimental 24. De acordo com os resultados, a levedura Hansenula anomala CCT 2648 foi selecionada para a produção de biomassa e ribonucleotídeos em experimentos conduzidos em bioreator por apresentar maior concentração de biomassa (4,59 g/L) quando comparada com a levedura Kluyveromyces marxianus var lactis CCT 4086 (3,37 g/L). Nesta fase, foi avaliada a influência da agitação (300 - 700 rpm), aeração (0,5 - 2 vvm) e concentração de glicerol (10 - 50 g/L) com o objetivo de estabelecer as melhores condições de processo, por meio de planejamento 23. Os maiores valores de YX/S (0,57- 0,60 g/g) foram obtidos nos ensaios conduzidos sob a menor concentração de glicerol (10 g/L), entretanto, o maiores valores de QX (0,44 - 0,62) foram obtidos em cultivos quando se utilizou valores de agitação superiores a 500 rpm. A análise estatística confirmou a significância das variáveis, concentração de glicerol e agitação, e permitiu estabelecer os modelos matemáticos representativos da influência destas variáveis na produção de biomassa e ribonucleotídeos por Hansenula anomala CCT 2648. Os resultados obtidos neste trabalho demonstraram o potencial de utilização do glicerol derivado da fabricação de biodiesel como fonte de carbono de baixo custo para a produção de biomassa e biomoléculas, como por exemplo os ribonucleotídeos. / Glycerol is considered to be the principle sub-product derived from biodiesel production process. In this work, glycerol was used as the only carbon source for biomass accumulation and ribonucleotides production. For this purpose screening of different strains was achieved, where the yeasts defined as Hansenula anomala CCT 2648 and Kluyveromyces marxianus var. lactis CCT 4086 showed high biomass yield (Y X/S) and productivity (QX) as well as better ribonucleotides production, using an initial concentration of glycerol of 30 g/L, temperature of 30oC and pH of 5,5. In addition, ethanol and organic acids were detected during glycerol assimilation by these two studied yeasts. Since these two selected yeast showed a promising potential in biomass and ribonucleotides production, a 24 complete factorial design was employed in order to study the influence of different parameters: glycerol initial concentration (10 - 50 g/L), yeast extract initial concentration (1-3 g/L), pH (4,5 - 6,5) and temperature (28 - 40oC) on the fermentation yield and productivity. According to the obtained results, the yeast Hansenula anomala CCT 2648 achieved higher biomass production (4,59 g/L) when compared to Kluyveromyces marxianus var lactis CCT 4086 (3,37 g/L). Such fact lead to the selection of Hansenula anomala CCT 2648 for a scale-up production of ribonucleotides using a stirred stank bioreactor, where the influence of the following fermentation parameters were studied: agitation (300 - 500 rpm), air input (0,5 - 2 vvm) and glycerol initial concentration (10 - 50 g/L) using a 23 full factorial design. High values of YX/S (0,57 - 0,6 g/g) were observed when the experiments were carried out at lower glycerol concentration (10 g/L), while high values of QX (0,44 - 0,62 g/L.h) were observed at high agitation rates of 500 rpm and above. Mathematical models were also created to confirm this influence of glycerol initial concentration and bioreactor stirring on biomass and ribonucleotides production by Hansenula anomala CCT 2648. Obtained results in this work demonstrated the feasibility of using glycerol derived from biodiesel production as a promising low-value carbon source for biomass and ribonucleotides accumulation.

Submitted by Daniella Santos (daniella.santos@ufma.br) on 2017-11-17T19:21:39Z No. of bitstreams: 1 LeilaSilva.pdf: 1492880 bytes, checksum: c148829492dd872495deb962291e5381 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-17T19:21:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LeilaSilva.pdf: 1492880 bytes, checksum: c148829492dd872495deb962291e5381 (MD5) Previous issue date: 2017-06-22 / PRH 39-ANP/UFMA / The present work proposes the evaluation of electrochemical procedures for the monitoring of the conversion of babassu oil to biodiesel through glycerol analysis. Firstly, a study was carried out to evaluate the best biodiesel / water ratio for the extraction of glycerol in order to verify if the variation in biodiesel and water ratios directly influence the voltammetric response of glycerol. Subsequently, a study on the oxidation of glycerol was carried out. The electrochemical measurements were performed in a potentiostat/Autolab PGSTAT12 galvanostat coupled to a three electrode electrochemical cell: platinum disk (working electrode), a platinum wire (auxiliary electrode) and Ag/AgClSat (reference electrode). The electrochemical behavior of the glycerol oxidation was evaluated in different electrolytes by means of cyclic voltammetry, with the best conditions being established for analysis in 0.1 mol L-1 BR buffer medium (pH 12). In this medium, the glycerol had an oxidation peak around -200 mV. The analytical feasibility of the determination of glycerol in biodiesel samples was studied by means of differential pulse voltammetry and in this technique some operational parameters were optimized: deposition time (30s), deposition potential (-500 mV) and pulse amplitude (150 mV), whose values provided good electroanalytical results. After 20 minutes of reaction (time chosen as sufficient for the formation of glycerol), the analyte was extracted into the aqueous phase, as determined by the optimized voltammetric procedure. An analytical and statistical evaluation showed good linearity (r = 0.996), sensitivity (3.03 μA/mol L-1), precision (1.02% to 3.16%), detection limit (0.01 mmol L-1) and quantification limit (0.04 mmol L-1). The accuracy of the procedure was evaluated by the percentage recovery of glycerol, whose recovery values varied between 99 and 113% and indicate that the proposed method is accurate and suitable for glycerol analysis during the transesterification process. / O presente trabalho propõe a avaliação de procedimentos eletroquímicos para o monitoramento da conversão do óleo de babaçu em biodiesel através da análise de glicerol. Primeiramente, foi realizado um estudo para avaliar a melhor proporção biodiesel/água para extração do glicerol com intuito de verificar se a variação na proporção de biodiesel e água influenciam diretamente na resposta voltamétrica do glicerol. Posteriormente, realizou-se um estudo sobre a oxidação do glicerol. As medidas eletroquímicas foram realizadas em um potenciostato/galvanostato Autolab PGSTAT12 acoplado a uma célula eletroquímica de três eletrodos: disco de platina (eletrodo de trabalho), um fio de platina (eletrodo auxiliar) e Ag/AgClSat (eletrodo de referência). O comportamento eletroquímico da oxidação do glicerol foi avaliado em diferentes eletrólitos por meio da voltametria cíclica, sendo as melhores condições estabelecidas para análise em meio de tampão BR 0,1 mol L-1 (pH 12). Nesse meio, o glicerol apresentou um pico de oxidação em torno de – 200 mV. A viabilidade analítica da determinação do glicerol em amostras de biodiesel foi estudada por meio da voltametria de pulso diferencial e nesta técnica foram otimizados alguns parâmetros operacionais: tempo de deposição (30s), potencial de deposição (-500 mV) e amplitude de pulso (150 mV), cujos valores proporcionaram bons resultados eletroanalíticos. Após 20 minutos de reação (tempo escolhido como suficiente para a formação do glicerol), o analito foi extraído para a fase aquosa, sendo o mesmo determinado pelo procedimento voltamétrico otimizado. Uma avaliação analítica e estatística mostrou bons resultados de linearidade (r = 0,996), sensibilidade (3,03 μA/mol L-1), precisão (1,02% a 3,16%,), limite de detecção (0,01 mmol L-1) e limite de quantificação (0,04 mmol L-1). A exatidão do procedimento foi avaliada através da porcentagem de recuperação do glicerol, cujos valores de recuperação variaram entre 99 e 113% e indicam que o método proposto é exato e adequado para análise de glicerol durante o processo de transesterificação.

Made available in DSpace on 2017-07-10T15:14:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertacaoPauloCremonez.pdf: 2171148 bytes, checksum: 995ec964a2e225fff5ce8c4199d9738e (MD5) Previous issue date: 2015-02-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The increase in the generation and accumulation of solid residues mainly compounds for packaging, led to a search for development technologies of plastics and biodegradable films eligible for treatment by conventional processes used for organic materials. Currently, various plastics, expanded polystyrene and biodegradable films are produced from the most diverse forms. The present work aims to evaluate primarily anaerobic degradation of biodegradable polymers based on manioc starch. The dissertation is divided into two chapters, the first aims at assessing the anaerobic digestion of organic polymer based on manioc starch diluted in residual water of pigs in various concentrations. Meanwhile, the second chapter aims to compare the cassava-based biodegradable polymer with other material widely studied as an additive in the biodigestion process, the glycerol. The anaerobic biodigestion process proves to be effective in the degradation and stabilization of polymeric materials based on cassava and guarantee high rates of production of biogas, rich in methane that can be used for multiple purposes, ensuring energy savings in production processes. The polymer can still be considered interesting additive on digestion processes of other agro-industrial waste aimed at quickly increased production of biogas and showing superior results to other widely used additives as glycerol. Nevertheless, for easy and quick production material degradability of volatile acids, the addition of high concentrations of polymer is not indicated by the possibility of acidification of the reactors. / O aumento na geração e acúmulo de resíduos sólidos compostos principalmente por embalagens, acarretou uma busca por tecnologias de desenvolvimento de plásticos e filmes biodegradáveis passíveis de tratamento a partir de processos convencionais utilizados para materiais orgânicos. Atualmente, diversos plásticos, poliestireno expandido e filmes biodegradáveis, são produzidos das mais diversas formas, sendo que o presente trabalho visa avaliar principalmente a degradação anaeróbia de polímeros biodegradáveis à base de fécula de mandioca. A dissertação é dividida em dois capítulos sendo que o primeiro visa avaliar a digestão anaeróbia de polímero orgânico à base de fécula de mandioca diluído em água residual de suínos em diversas concentrações. Enquanto isso, o segundo capitulo tem por finalidade comparar o polímero biodegradável à base de mandioca com outro material largamente estudado como aditivo no processo de biodigestão, o glicerol. As utilizações de processos de biodigestão anaeróbia mostram-se eficientes na degradação e estabilização de materiais poliméricos a base de mandioca e garantem elevadas taxas de produção de biogás rico em metano, podendo ser utilizado com diversas finalidades energéticas, garantindo economia em processos produtivos. O polímero ainda pode ser considerado interessante aditivo em processos de digestão de outros resíduos agroindustriais visando-se rápido aumento da produção de biogás e apresentando resultados superiores a outros aditivos largamente empregados como o glicerol. Apesar disso, pela fácil degradabilidade do material e rápida produção de ácidos voláteis, a adição de altas concentrações de polímero não é indicada pela possibilidade de acidificação dos reatores