Orientador: Wesley Jorge Freire / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-03T23:55:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MesaValenciano_MarthadelCarmen_D.pdf: 5926517 bytes, checksum: c5fdeb8ea15fe2ab078f58e162b8797d (MD5) Previous issue date: 2004 / Doutorado / Construções Rurais e Ambiencia / Doutor em Engenharia Agrícola

Orientador: Luis Henrique Souza Guimarães / Banca: Daniela Alonso Bocchini / Banca: Valéria de Carvalho Santos Ebinuma / Resumo: A prospecção de enzimas fúngicas tem sido amplamente estudada nos ultimos anos, principalmente utilizando a Fermentação em Estado Sólido (FES). A procura por enzimas microbianas, principalmente de fungos filamentosos, capazes de degradar material lignocelulósico, tem despertado grande interesse para processos biotecnológicos como, por exemplo, na produção de bioetanol, a partir do bagaço de cana-de-açúcar. Fungos do gênero Aspergillus são reconhecidos como ótimos produtores de enzimas do complexo celulolítico e hemicelulolítico, e a busca por novas linhagens com potencial de produção destas torna-se um grande desafio. Aspergillus labruscus ITAL 22.223 é um fungo filamentoso recentemente isolado no sul do Brasil e, por este motivo, não há estudos na literatura sobre seu potencial de produzir enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas. Diante do exposto, este estudo visou a produção e quantificação de enzimas do complexo celulolítico (celulase total, endoglucanase e β-glicosidase) e hemicelulolítico (xilanase), a partir de fermentação em estado sólido utilizando resíduos/produtos agroindustriais como substratos. Neste contexto, a maior atividade enzimática de xilanase foi obtida na presença de farelo de trigo (74,83 U/g de substrato) e de β-glicosidase em farelo de aveia (6,35 U/g de substrato) como substratos/fontes de carbono. Sendo a produção de xilanase em FES a que mais se destacou, algumas características da enzima contida no extrato bruto foram determinadas. Apresentou te... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Prospecting of fungal enzymes has been largely studied in recent years, especially by means of Solid-State Fermentation (SSF). The search for microorganisms' enzymes able to degrade lignocellulosic material, mainly those of filamentous fungi, has attracted interest for application in biotechnological processes, such as in production of cellulosic ethanol from sugarcane bagasse. Aspergillus species are well known for their capability to produce cellulosic and hemicellulosic enzymes complex and the search for strains with this potential is an important challenge. Aspergillus labruscus ITAL 22.223 is a filamentous fungus recently isolated in south of Brazil with unknown potential to produce cellulolytic or hemicellulolytic enzymes. This study aimed the production and quantitation of enzymes of the complex cellulolytic (total cellulose, endoglucanase and and β-glucosidase) and hemicellulolytic (xylanse) obtained under solid-state fermentation using agroindustrial waste and product as substrates. According to this, the greatest enzymatic productions of xylanase (74.83 U/g of substrate) and β-glucosidase (6.35 U/g of substrate) were obtained using wheat bran and oat bran as substrates during SSF fermentation, respectively. Taking in account the best production of xylanase in SSF, some biochemical characteristics were determined for the enzyme contained in the crude extract. Optimal of temperature for enzyme activity was 55ºC and optimal pH was 5.5. Regarding its thermal stability, ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A incorporação de resíduos industriais ao concreto, tais como as pozolanas, é uma das soluções para o aproveitamento de subprodutos poluentes estando em acordo com os princípios da sustentabilidade. É objetivo do trabalho discutir e analisar a viabilidade da aplicação de um resíduo das termoelétricas da indústria de beneficiamento do arroz, a cinza da casca de arroz (CCA), como adição mineral em concretos duráveis. Com 88% de sílica em sua composição, a CCA tem grande potencial de utilização em concretos porque possibilita o aumento da resistência à compressão pelas suas características de alta pozolanicidade e grande finura. Misturas de argamassas padrão contendo 0, 5, 10 e 15% de CCA moídas apenas industrialmente e com moagem adicional de 1 hora, foram confeccionadas a fim de se avaliar o comportamento do aglomerante (CPV - ARI PLUS + CCA) em relação à resistência mecânica. Concretos com traços 1:3,5, 1:5 e 1:6,5, relação água-aglomerante igual a 0,45 e 15% de CCA foram ensaiados à compressão. Os ensaios mostraram que a CCA é predominantemente cristalina e tem alta pozolanicidade. Quanto às argamassas padrão e aos concretos, os resultados mostraram que a utilização da CCA em compósitos à base de cimento é viável, além de ser ecologicamente correta. / Industrial residues, such as pozzolan, can be incorporated in concretes as a solution for polluter refuses, according to sustainable principles. The objective of this work it is to discuss and analyze the use of rice thermoeletrical industry residue, the rice rusk ash (RHA), as mineral addition in durable concretes. The RHA can be used to increase the compression strength of concretes once it has high pozzolanicity and thinness, composed by 88% of silica. It was created mixtures of standard mortars containing 0, 5 10 and 15% of industrial grounded RHA and also with one hour of additional grind. The idea of those mixtures was to evaluate the mechanical strength of the agglomerate (pure Portland cement + RHA). Compression tests in poor, normal and rich concretes with water/agglomerate ratio of 0,45 and 15% of RHA were set too. The tests indicated that the RHA is predominant crystalline and it is a high pozzolanicity material. All the analyses showed that the material has suitable and competitive characteristics for application as agglomerate component.

Resumo: A agricultura possui grande potencial para a utilização de resíduos urbanos e industriais, como lodos de esgoto, lama cal e escória de aciaria. Seguindo critérios bem definidos para o manejo e evitando a contaminação por metais pesados, podem proporcionar melhorias no solo e favorecer o desenvolvimento das culturas, com mínimos efeitos danosos sobre o ambiente. Estes resultados foram observados após a aplicação superficial e sem incorporação daqueles resíduos, reaplicando-os na mesma área experimental com o objetivo de avaliar num período de até 25 meses as alterações químicas, físicas e microbiológicas ocorridas no solo, a absorção de nutrientes e metais pesados potencialmente tóxicos, e seus efeitos sobre o desenvolvimento das culturas de aveia preta e da soja cultivadas em solo sob Sistema Plantio Direto (SPD). O trabalho foi desenvolvido a campo, em um Latossolo Vermelho distrófico de Botucatu (SP), no período de 2005 a 2007. O delineamento experimental foi em blocos casualisados, em esquema fatorial 4x4+1, com quatro repetições. Os tratamentos foram constituídos por quatro resíduos, sendo dois lodos de esgoto, um centrifugado e tratado com cal virgem (LC) e um de biodigestor com adição de polieletrólitos (LB) e dois resíduos industriais, a escória de aciaria (E) e a lama cal (Lcal), nas doses de 0 (testemunha), 2, 4 e 8 Mg ha-1, e um tratamento adicional com calcário dolomítico na dose 2 Mg ha-1, aplicados na superfície em 2005. Os resíduos LC, Lcal e E podem ser utilizados como materiais alternativos ao calcário para a neutralização da acidez do solo, com efeitos sobre pH e V%. A aplicação superficial dos resíduos em SPD melhorou as propriedades químicas e microbiológicas do solo em até 25 meses após a aplicação, além de favorecer o desenvolvimento das culturas da aveia preta e da soja. Foram observados valores inexpressivos quanto à... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of urban and industrial residues in agriculture has great potential, like sewage sludge, aqueous lime and slag. Following defined criteria for the handling and avoiding heavy metals contamination, can provide soil improvements and better crop development, with minimum harmful effect on the environment. These results were observed after surface application and without residues incorporation, reapplying them in the same experimental area aiming to evaluate in a period of up to 25 months the chemical, physical and microbiological soil alterations, nutrients absorption and potentially toxic heavy metals, and its effects on the development of black oat and soybean crop in soil under notillage system. The work was developed in field conditions, in a distrophyc Rhodic Haplustox of Botucatu (SP), in the period from 2005 to 2007. The experimental design adopted was randomized blocks, in a factorial scheme 4x4 +1, with four replications. The treatments consisted of four residues, two sewage sludge, one centrifuged with virgin lime (CS) and one with biodigestor and polyelectrolytes addition (BS), and two industrial residues, slag (SL) and aqueous lime (AL), in the doses of 0 (control), 2, 4 and 8 Mg ha-1, and one additional treatment with dolomítico limestone and 2 Mg ha-1 dose, applied in the surface in 2005. The surface application of the residues in soil under no-tillage system improved the chemical and microbiological soil properties up to 25 months after application and promote the development of black oat and soybean. Inexpressive values were observed on the availability of toxic metals in soil and plants. / Orientador: Leonardo Theodoro Büll / Coorientador: Carlos Alexandre Costa Crusciol / Banca: Dirceu Maximino Fernandes / Banca: Francisco Maximino Fernandes / Banca: Takashi Muraoka / Banca: Juliano Corulli Corrêa / Doutor

O ácido y-poliglutâmico (y-PGA) é um biopolímero solúvel em água, aniônico, atóxico, biodegradável e biocompatível, produzido por Bacillus e que possui aplicações nas áreas química, médica, ambiental e de alimentos. Este trabalho tem como objetivo estudar o processo de produção do y-PGA a partir do cultivo de uma nova linhagem de Bacillus isolada de ambiente amazônico, o Bacillus subtilis BL53. Este estudo inclui a seleção de culturas, a otimização de condições de cultivo e a prospecção de substratos de produção alternativos. A habilidade de produção de y-PGA por linhagens de Bacillus isoladas na região amazônica foi investigada. A linhagem BL53 foi a linhagem selecionada, sendo identificada como Bacillus subtilis, através da análise da seqüência do gene 16S DNAr e de suas características bioquímicas. A avaliação das condições de cultivo submerso foi conduzida em agitador orbital mediante delineamento composto central rotacional (DCCR) que apontou como ponto ótimo de produção de y-PGA, a temperatura de 37 oC, o pH inicial de 6,9 e a concentração de 1,22 mM de Zn2+ suplementada ao Caldo E. Nas condições otimizadas, a produção de y-PGA foi igual a 10,4 g/L, cerca de três vezes maior que a obtida em condições convencionais de cultivo em Caldo E, utilizando a mesma linhagem. A influência da disponibilidade de oxigênio sobre a produção de y-PGA por B. subtilis BL53 foi avaliada em biorreator agitado de 5 L, com o emprego das velocidades de agitação de 500, 750 e 1000 rpm, sendo mantida fixa a taxa de aeração de 2 vvm. A produção de y-PGA mostrou-se altamente dependente da transferência de oxigênio, sendo que o teor de oxigênio dissolvido decaiu rapidamente nas primeiras 15 horas de cultivo, como resultado da elevada demanda de oxigênio pelas bactérias. O aumento na velocidade de agitação no biorreator possibilitou uma maior transferência de oxigênio e induziu o aumento na taxa de consumo de oxigênio pelas bactérias, conduzindo a maior produção e maior produtividade de y-PGA. A intensificação da agitação também influenciou os parâmetros cinéticos de crescimento do Bacillus subtilis BL53, provocando um aumento na velocidade específica de crescimento na fase logarítmica (max) sem provocar a perda da viabilidade celular. Com a utilização da velocidade de agitação de 1000 rpm em biorreator, o tempo de cultivo pode ser reduzido para menos de 48 h, cerca de 50% do tempo necessário para operação a 500 rpm. A investigação de substratos alternativos para produção de y-PGA mostrou o glicerol residual de biodiesel e o resíduo fibroso de soja como substratos promissores, apontando para a possibilidade de investigação em trabalhos futuros. / The poly-gamma-glutamic acid (y-PGA) is a water-soluble biopolymer, anionic, non toxic, biodegradable and biocompatible, it is produced by Bacillus and it has applications in chemical, medical, environmental and food industries. This work aims to study the process of production of y-PGA through cultivation of a new strain of Bacillus isolated from the Amazonian environment, Bacillus subtilis BL53. This study includes the screening of strains, the optimization of culture conditions and the investigation of alternative substrates. The ability of y-PGA production by Bacillus strains isolated from Amazonian environment was investigated. The BL53 strain was selected and identified as Bacillus subtilis, through analysis of 16S rDNA gene sequence and its biochemical characteristics. Evaluation of culture conditions in submerged cultivation was conducted in shaker using central composite design (CCD), which showed the temperature of 37 oC, the initial pH 6.9 and concentration of 1.22 mM Zn2+ in Medium E as the optimal conditions to y-PGA production. Under optimized conditions, the production of y-PGA was 10.4 g/L, about threefold what was obtained using this strain under conventional cultivation in Medium E. The influence of oxygen availability on the production of y-PGA by B. subitlis BL53 was evaluated in a 5 l stirred bioreactor with the use of stirring rates of 500, 750 and 1000 rpm, using a fixed aeration rate of 2 vvm. Production of y-PGA was highly dependent on oxygen transfer, and the dissolved oxygen content decreased rapidly in the first 15 hours of culture as a result of high oxygen demand by bacteria. The increase in stirring rate in the bioreactor allowed a better oxygen transfer and induced a rise in the oxygen uptake rate by bacteria, leading to higher production and higher productivity of y-PGA. The intensification of the stirring also influenced the kinetics growth parameters of Bacillus subtilis BL53, producing an increase in specific growth rate in the logarithmic phase (max) without causing reduction of cell viability. Using the stirring rate of 1000 rpm in a bioreactor, the cultivation time can be reduced to less than 48 h, about 50% of the time required for operation at 500 rpm. The investigation of alternative substrates for the production of y-PGA showed crude glycerol from biodiesel and soybean industrial fibrous residue as promising ones, pointing to research possibilities in future work.

O ácido y-poliglutâmico (y-PGA) é um biopolímero solúvel em água, aniônico, atóxico, biodegradável e biocompatível, produzido por Bacillus e que possui aplicações nas áreas química, médica, ambiental e de alimentos. Este trabalho tem como objetivo estudar o processo de produção do y-PGA a partir do cultivo de uma nova linhagem de Bacillus isolada de ambiente amazônico, o Bacillus subtilis BL53. Este estudo inclui a seleção de culturas, a otimização de condições de cultivo e a prospecção de substratos de produção alternativos. A habilidade de produção de y-PGA por linhagens de Bacillus isoladas na região amazônica foi investigada. A linhagem BL53 foi a linhagem selecionada, sendo identificada como Bacillus subtilis, através da análise da seqüência do gene 16S DNAr e de suas características bioquímicas. A avaliação das condições de cultivo submerso foi conduzida em agitador orbital mediante delineamento composto central rotacional (DCCR) que apontou como ponto ótimo de produção de y-PGA, a temperatura de 37 oC, o pH inicial de 6,9 e a concentração de 1,22 mM de Zn2+ suplementada ao Caldo E. Nas condições otimizadas, a produção de y-PGA foi igual a 10,4 g/L, cerca de três vezes maior que a obtida em condições convencionais de cultivo em Caldo E, utilizando a mesma linhagem. A influência da disponibilidade de oxigênio sobre a produção de y-PGA por B. subtilis BL53 foi avaliada em biorreator agitado de 5 L, com o emprego das velocidades de agitação de 500, 750 e 1000 rpm, sendo mantida fixa a taxa de aeração de 2 vvm. A produção de y-PGA mostrou-se altamente dependente da transferência de oxigênio, sendo que o teor de oxigênio dissolvido decaiu rapidamente nas primeiras 15 horas de cultivo, como resultado da elevada demanda de oxigênio pelas bactérias. O aumento na velocidade de agitação no biorreator possibilitou uma maior transferência de oxigênio e induziu o aumento na taxa de consumo de oxigênio pelas bactérias, conduzindo a maior produção e maior produtividade de y-PGA. A intensificação da agitação também influenciou os parâmetros cinéticos de crescimento do Bacillus subtilis BL53, provocando um aumento na velocidade específica de crescimento na fase logarítmica (max) sem provocar a perda da viabilidade celular. Com a utilização da velocidade de agitação de 1000 rpm em biorreator, o tempo de cultivo pode ser reduzido para menos de 48 h, cerca de 50% do tempo necessário para operação a 500 rpm. A investigação de substratos alternativos para produção de y-PGA mostrou o glicerol residual de biodiesel e o resíduo fibroso de soja como substratos promissores, apontando para a possibilidade de investigação em trabalhos futuros. / The poly-gamma-glutamic acid (y-PGA) is a water-soluble biopolymer, anionic, non toxic, biodegradable and biocompatible, it is produced by Bacillus and it has applications in chemical, medical, environmental and food industries. This work aims to study the process of production of y-PGA through cultivation of a new strain of Bacillus isolated from the Amazonian environment, Bacillus subtilis BL53. This study includes the screening of strains, the optimization of culture conditions and the investigation of alternative substrates. The ability of y-PGA production by Bacillus strains isolated from Amazonian environment was investigated. The BL53 strain was selected and identified as Bacillus subtilis, through analysis of 16S rDNA gene sequence and its biochemical characteristics. Evaluation of culture conditions in submerged cultivation was conducted in shaker using central composite design (CCD), which showed the temperature of 37 oC, the initial pH 6.9 and concentration of 1.22 mM Zn2+ in Medium E as the optimal conditions to y-PGA production. Under optimized conditions, the production of y-PGA was 10.4 g/L, about threefold what was obtained using this strain under conventional cultivation in Medium E. The influence of oxygen availability on the production of y-PGA by B. subitlis BL53 was evaluated in a 5 l stirred bioreactor with the use of stirring rates of 500, 750 and 1000 rpm, using a fixed aeration rate of 2 vvm. Production of y-PGA was highly dependent on oxygen transfer, and the dissolved oxygen content decreased rapidly in the first 15 hours of culture as a result of high oxygen demand by bacteria. The increase in stirring rate in the bioreactor allowed a better oxygen transfer and induced a rise in the oxygen uptake rate by bacteria, leading to higher production and higher productivity of y-PGA. The intensification of the stirring also influenced the kinetics growth parameters of Bacillus subtilis BL53, producing an increase in specific growth rate in the logarithmic phase (max) without causing reduction of cell viability. Using the stirring rate of 1000 rpm in a bioreactor, the cultivation time can be reduced to less than 48 h, about 50% of the time required for operation at 500 rpm. The investigation of alternative substrates for the production of y-PGA showed crude glycerol from biodiesel and soybean industrial fibrous residue as promising ones, pointing to research possibilities in future work.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3971695 bytes, checksum: 7164e4a06c778dc9c0e90c74de8e25d1 (MD5) Previous issue date: 2005-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The generation of residues by the footwear s industry, especially E.V.A. residues (Ethilene Vinil Acetate), is calling specialist s attention for the elaboration of researches that make possible to recycle these residues for the Civil Construction Industry. It is known that such residues have as characteristics: low specific mass, good acoustic and thermal behavior, stability, inert, not susceptible to fungi, besides having good potential to be used as a of synthetic attaché for elaboration of light composites, being a substitute for part of the natural aggregates. This work presents results of a research about the use of these residues as a light aggregate for the fabrication of masonry blocks designated to the Civil Construction, using an alternative material and a new geometry (EVANG Block). The objective was to develop a new masonry block with increased dimensions, if compared to the traditional sizes, to be used as an alternative masonry reusing industrial residues, preserving the environment, considering its characteristics and the manual process of manufacture with a steel mold specified at the experiments. The results show that the block, with dimensions of 59,0 cm x 26,5 cm x 11,5 cm (determined by a modulated pattern of construction), is highly flexible with an average strength of 0,82 MPa, using 80% of residues on its composition to replace the natural aggregates. Therefore, it may be told that there are important contributions in this research, showing its technical viability: the possibility to recycle an industrial residue, the reduction of the need of natural aggregates and the increase of productivity for the masonry walls at the buildings / A geração de resíduos de E.V.A. (Etileno Acetato de Vinila) pela indústria calçadista tem se constituído num problema para o setor e, ao mesmo tempo, tem despertado a atenção de pesquisadores para a reciclagem desses resíduos pela construção civil. Sabe-se que tais resíduos têm baixa massa específica e características termo-acústicas favoráveis, não são susceptíveis a fungos e têm grande potencial, para serem empregados como agregados artificiais sintéticos, em substituição aos naturais, na elaboração de compósitos cimentícios. Neste trabalho, apresentam-se os resultados de uma ampla investigação sobre a utilização desse resíduo como agregado leve na confecção de vedações na construção civil, utilizando um bloco não convencional com nova geometria (bloco EVANG). O objetivo foi projetar um novo bloco de vedação com novas geometrias, diferentes dos convencionais para se utilizar como elemento de vedação alternativo aproveitando os resíduos industriais, preservando o meio ambiente, considerando as peculiaridades do compósito utilizado e o processo manual de confecção dos mesmos em forma metálica, estabelecido nos experimentos. Os resultados demonstraram que o bloco projetado, que resultou nas dimensões: 59,0 cm x 26,5 cm x 11,5 cm (conforme estudo de modulação), possui uma boa característica de ductilidade com resistênc ia média de 0,82 MPa, utilizando 80% de resíduo de E.V.A. em substituição aos agregados naturais. Portanto pode-se dizer que há contribuições importantes neste estudo, viabilizando tecnicamente a reciclagem de um resíduo, a redução do consumo de agregados naturais e o aumento na produtividade na execução de alvenarias nas construções Alvenarias; Blocos; E.V.A.; Materiais não convencionais; Reciclagem; Resíduos Industriais.

O ácido y-poliglutâmico (y-PGA) é um biopolímero solúvel em água, aniônico, atóxico, biodegradável e biocompatível, produzido por Bacillus e que possui aplicações nas áreas química, médica, ambiental e de alimentos. Este trabalho tem como objetivo estudar o processo de produção do y-PGA a partir do cultivo de uma nova linhagem de Bacillus isolada de ambiente amazônico, o Bacillus subtilis BL53. Este estudo inclui a seleção de culturas, a otimização de condições de cultivo e a prospecção de substratos de produção alternativos. A habilidade de produção de y-PGA por linhagens de Bacillus isoladas na região amazônica foi investigada. A linhagem BL53 foi a linhagem selecionada, sendo identificada como Bacillus subtilis, através da análise da seqüência do gene 16S DNAr e de suas características bioquímicas. A avaliação das condições de cultivo submerso foi conduzida em agitador orbital mediante delineamento composto central rotacional (DCCR) que apontou como ponto ótimo de produção de y-PGA, a temperatura de 37 oC, o pH inicial de 6,9 e a concentração de 1,22 mM de Zn2+ suplementada ao Caldo E. Nas condições otimizadas, a produção de y-PGA foi igual a 10,4 g/L, cerca de três vezes maior que a obtida em condições convencionais de cultivo em Caldo E, utilizando a mesma linhagem. A influência da disponibilidade de oxigênio sobre a produção de y-PGA por B. subtilis BL53 foi avaliada em biorreator agitado de 5 L, com o emprego das velocidades de agitação de 500, 750 e 1000 rpm, sendo mantida fixa a taxa de aeração de 2 vvm. A produção de y-PGA mostrou-se altamente dependente da transferência de oxigênio, sendo que o teor de oxigênio dissolvido decaiu rapidamente nas primeiras 15 horas de cultivo, como resultado da elevada demanda de oxigênio pelas bactérias. O aumento na velocidade de agitação no biorreator possibilitou uma maior transferência de oxigênio e induziu o aumento na taxa de consumo de oxigênio pelas bactérias, conduzindo a maior produção e maior produtividade de y-PGA. A intensificação da agitação também influenciou os parâmetros cinéticos de crescimento do Bacillus subtilis BL53, provocando um aumento na velocidade específica de crescimento na fase logarítmica (max) sem provocar a perda da viabilidade celular. Com a utilização da velocidade de agitação de 1000 rpm em biorreator, o tempo de cultivo pode ser reduzido para menos de 48 h, cerca de 50% do tempo necessário para operação a 500 rpm. A investigação de substratos alternativos para produção de y-PGA mostrou o glicerol residual de biodiesel e o resíduo fibroso de soja como substratos promissores, apontando para a possibilidade de investigação em trabalhos futuros. / The poly-gamma-glutamic acid (y-PGA) is a water-soluble biopolymer, anionic, non toxic, biodegradable and biocompatible, it is produced by Bacillus and it has applications in chemical, medical, environmental and food industries. This work aims to study the process of production of y-PGA through cultivation of a new strain of Bacillus isolated from the Amazonian environment, Bacillus subtilis BL53. This study includes the screening of strains, the optimization of culture conditions and the investigation of alternative substrates. The ability of y-PGA production by Bacillus strains isolated from Amazonian environment was investigated. The BL53 strain was selected and identified as Bacillus subtilis, through analysis of 16S rDNA gene sequence and its biochemical characteristics. Evaluation of culture conditions in submerged cultivation was conducted in shaker using central composite design (CCD), which showed the temperature of 37 oC, the initial pH 6.9 and concentration of 1.22 mM Zn2+ in Medium E as the optimal conditions to y-PGA production. Under optimized conditions, the production of y-PGA was 10.4 g/L, about threefold what was obtained using this strain under conventional cultivation in Medium E. The influence of oxygen availability on the production of y-PGA by B. subitlis BL53 was evaluated in a 5 l stirred bioreactor with the use of stirring rates of 500, 750 and 1000 rpm, using a fixed aeration rate of 2 vvm. Production of y-PGA was highly dependent on oxygen transfer, and the dissolved oxygen content decreased rapidly in the first 15 hours of culture as a result of high oxygen demand by bacteria. The increase in stirring rate in the bioreactor allowed a better oxygen transfer and induced a rise in the oxygen uptake rate by bacteria, leading to higher production and higher productivity of y-PGA. The intensification of the stirring also influenced the kinetics growth parameters of Bacillus subtilis BL53, producing an increase in specific growth rate in the logarithmic phase (max) without causing reduction of cell viability. Using the stirring rate of 1000 rpm in a bioreactor, the cultivation time can be reduced to less than 48 h, about 50% of the time required for operation at 500 rpm. The investigation of alternative substrates for the production of y-PGA showed crude glycerol from biodiesel and soybean industrial fibrous residue as promising ones, pointing to research possibilities in future work.

A incorporação de resíduos industriais ao concreto, tais como as pozolanas, é uma das soluções para o aproveitamento de subprodutos poluentes estando em acordo com os princípios da sustentabilidade. É objetivo do trabalho discutir e analisar a viabilidade da aplicação de um resíduo das termoelétricas da indústria de beneficiamento do arroz, a cinza da casca de arroz (CCA), como adição mineral em concretos duráveis. Com 88% de sílica em sua composição, a CCA tem grande potencial de utilização em concretos porque possibilita o aumento da resistência à compressão pelas suas características de alta pozolanicidade e grande finura. Misturas de argamassas padrão contendo 0, 5, 10 e 15% de CCA moídas apenas industrialmente e com moagem adicional de 1 hora, foram confeccionadas a fim de se avaliar o comportamento do aglomerante (CPV - ARI PLUS + CCA) em relação à resistência mecânica. Concretos com traços 1:3,5, 1:5 e 1:6,5, relação água-aglomerante igual a 0,45 e 15% de CCA foram ensaiados à compressão. Os ensaios mostraram que a CCA é predominantemente cristalina e tem alta pozolanicidade. Quanto às argamassas padrão e aos concretos, os resultados mostraram que a utilização da CCA em compósitos à base de cimento é viável, além de ser ecologicamente correta. / Industrial residues, such as pozzolan, can be incorporated in concretes as a solution for polluter refuses, according to sustainable principles. The objective of this work it is to discuss and analyze the use of rice thermoeletrical industry residue, the rice rusk ash (RHA), as mineral addition in durable concretes. The RHA can be used to increase the compression strength of concretes once it has high pozzolanicity and thinness, composed by 88% of silica. It was created mixtures of standard mortars containing 0, 5 10 and 15% of industrial grounded RHA and also with one hour of additional grind. The idea of those mixtures was to evaluate the mechanical strength of the agglomerate (pure Portland cement + RHA). Compression tests in poor, normal and rich concretes with water/agglomerate ratio of 0,45 and 15% of RHA were set too. The tests indicated that the RHA is predominant crystalline and it is a high pozzolanicity material. All the analyses showed that the material has suitable and competitive characteristics for application as agglomerate component.

Iron production accounts for substantial shares of global coal use and GHG emissions. LKAB is Europe’s largest iron company and Sweden’s fourth-largest emitter of GHGs. To reduce its emissions, LKAB might implement biomass in iron ore pelletisation. It is therefore important with information on how the biomass demand can be met and what the environmental implications may be, but available research focuses on contexts which are irrelevant for LKAB. This study aims to fill this knowledge gap by investigating the extent to which LKAB can replace coal with biomass in iron ore pelletisation by assessing the availability of biomass as well as its environmental and economic performance relative to coal.  The study includes slash, industrial residues, pellets, and willow. The biomass potential is assessed using statistics and calculations. The environmental performance is assessed based on an LCA combined with a qualitative sustainability assessment, covering land-use change (LUC), biodiversity, toxins, chemicals, eutrophication (toxic-chem-eut), and compliance with EU sustainability criteria. The economic performance is based on price statistics. In general, all assessed biomass sources can meet LKAB’s potential demand, but requires sourcing from different locations, at different prices, with different environmental impacts, and with different market effects. In northern Sweden (“Norrland”) slash is largely unused and has a very good potential to supply LKAB with biomass. Industrial residues have a good potential on the domestic level but lower potential regionally. The potential of domestically produced pellets is limited but the demand can be met by increased production or imports. Willow currently has a low potential, but there is good potential to increase domestic production. In general, the biomass fuels have substantially lower environmental impact than coal. The LCA indicates that slash and industrial residues have the lowest environmental impact, pellets has slightly higher, and willow has higher impact in most categories (also higher than coal in some categories, although lower in general). Slash, industrial residues, and pellets cause no impacts on LUC, biodiversity, and toxic-chem-eut. Industrial residues, pellets, and willow are compliant with EU sustainability criteria, but it is uncertain if slash complies due to a pending criteria revision. Willow has slightly positive impacts on biodiversity and toxic-chem-eut but slightly negative impacts on LUC. The cost for biomass relative to coal is uncertain due to price volatility. In 2020, coal had the lowest price, but its average price the past three years is twice the price for slash and industrial residues and on par with the price for pellets. If all fossil GHGs in iron production would be subjected to the EU emission trading scheme the economic competitiveness of biomass would increase. The study shows that increased use of biomass, both in LKAB and in general, can be achieved with reduced environmental impacts compared to coal. Future studies should map the effects of dynamic factors on environmental impact and costs, and quantify net environmental impacts, including spatial-specific changes. / <p>Betygsdatum 2023-07-07</p>