Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2015-10-14T15:23:31Z No. of bitstreams: 1 FabianoAvelinoGoncalves_TESE.pdf: 5166245 bytes, checksum: 9524f366a3b9abeb13a597b0952e3c5b (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Maia (aniolly@bczm.ufrn.br) on 2015-10-14T16:09:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FabianoAvelinoGoncalves_TESE.pdf: 5166245 bytes, checksum: 9524f366a3b9abeb13a597b0952e3c5b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-14T16:09:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FabianoAvelinoGoncalves_TESE.pdf: 5166245 bytes, checksum: 9524f366a3b9abeb13a597b0952e3c5b (MD5) Previous issue date: 2014-04-23 / O presente trabalho investigou o potencial de diferentes materiais lignocelul?sicos residuais gerados em regi?es rurais e urbanas (fibra de coco maduro, casca de coco verde e casca de coco maduro), al?m de vegetal cultivado em ambientes in?spitos (cacto) visando ? produ??o de etanol, sendo todos, materiais abundantes na regi?o Nordeste do Brasil. Esses materiais foram submetidos aos pr?-tratamentos com per?xido hidrog?nio alcalino seguido por hidr?xido de s?dio (PHA-PHS), autohidr?lise (PA), hidrot?rmico catalisado com hidr?xido de s?dio (PHCHS) e organosolv usando etanol alcalino (POEA). Os materiais pr?-tratados foram submetidos ? hidr?lise enzim?tica e as estrat?gias de fermenta??o e sacarifica??o simult?nea (SSF) e fermenta??o e sacarifica??o semi-simult?nea (SSSF), utilizando-se Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis e Zymomonas mobilis. Avaliou-se tamb?m, a presen?a de compostos inibit?rios (hidroximetilfurfural, furfural, ?cido ac?tico, ?cido f?rmico e ?cido levul?nico) e a ?gua marinha no meio de cultivo. Os materiais pr?-tratados por PHAPHS resultaram na deslignifica??o dos materiais em uma faixa entre 54,0 e 71,0%, contendo entre 51,80 e 54,91% de celulose, entre 17,65 e 28,36% de hemicelulose, entre 7,99 e 10,12% de lignina. As hidr?lises enzim?ticas proporcionaram convers?es dos materiais em glicose entre 68,0 e 76,0%. Os rendimentos em etanol utilizando SSF e SSSF para a fibra de coco maduro pr?-tratada variaram entre 0,40 e 0,43 g/g, 0,43 e 0,45 g/g, respectivamente. Os materiais pr?-tratados por PA apresentaram rendimentos de s?lidos entre 42,92 e 92,74%, contendo entre 30,65 e 51,61% de celulose e entre 21,34 a 41,28% de lignina. As hidr?lises enzim?ticas resultaram nas convers?es dos materiais em glicose entre 84,10 e 92,52%. Os rendimentos em etanol utilizando casca de coco verde pr?-tratada e as estrat?gias SSF e SSSF foram entre 0,43 e 0,45 g/g. A fibra de coco maduro pr?-tratada por PHCHS apresentou rendimentos de s?lidos entre 21,64 e 60,52%, com aumento de celulose entre 28,40 e 131,20%, redu??o de hemicelulose entre 43,22 e 69,04%, redu??o de lignina entre 8,27 e 89,13%. A hidr?lise enzim?tica resultou em convers?o do material em glicose de 90,72%. Os rendimentos em etanol utilizando SSF e SSSF foram 0,43 e 0,46 g/g, respectivamente. Os materiais pr?-tratados por POEA apresentaram redu??es de s?lido entre 10,75 e 43,18%, aumento de celulose em at? 121,67%, redu??o de hemicelulose em at? 77,09% e redu??o de lignina em at? 78,22%. As hidr?lises enzim?ticas resultaram nas convers?es dos materiais em glicose entre 77,54 e 84,27%. Os rendimentos em etanol utilizando cacto pr?-tratado e as estrat?gias SSF e SSSF foram entre 0,41 e 0,44 g/g, 0,43 e 0,46 g/g, respectivamente. As fermenta??es alco?licas realizadas em biorreator resultaram em rendimentos e produ??o de etanol entre 0,42 e 0,46 g/g, 7,62 e 12,42 g/L, respectivamente. Os compostos inibit?rios apresentaram efeitos sin?rgicos negativos nas fermenta??es realizadas por P. stipitis, Z. mobilis e S. cerevisiae. O ?cido f?rmico e o ?cido ac?tico apresentaram efeitos mais significativos entre os compostos inibit?rios, seguido pelo hidroximetilfurfural, furfural e ?cido levul?nico. As fermenta??es realizadas em meio de cultivo dilu?do com ?gua marinha apresentaram resultados promissores, especialmente quando se utilizou S. cerevisiae (0,50 g/g) e Z. mobilis (0,49 g/g). Os diversos resultados obtidos no presente trabalho indicam que, os materiais lignocelul?sicos, pr?-tratamentos, estrat?gias fermentativas e micro-organismos estudados merecem aten??o por parecerem promissores e pass?veis de serem utilizados no contexto de biorrefinaria visando ? produ??o de etanol. / The present work investigated the potential of different residual lignocellulosic materials generated in rural and urban areas (coconut fibre mature, green coconut shell and mature coconut shell), and vegetable cultivated in inhospitable environments (cactus) aimed at the production of ethanol, being all materials abundant in the Northeast region of Brazil. These materials were submitted to pretreatments with alkaline hydrogen peroxide followed by sodium hydroxide (AHP-SHP), autohydrolysis (AP), hydrothermal catalyzed with sodium hydroxide (HCSHP) and alkali ethanol organosolv (AEOP). These materials pretreated were submitted to enzymatic hydrolysis and strategies of simultaneous saccharification and fermentation (SSF) and saccharification and fermentation semi-simultaneous (SSSF) by Saccharomyces cerevisiae, Zymomonas mobilis and Pichia stipitis. It was also evaluated the presence of inhibitory compounds (hydroxymethylfurfural, furfural, acetic acid, formic acid and levulinic acid) and seawater during the fermentative process. Materials pretreated with AHP-SHP have resulted in delignification of the materials in a range between 54 and 71%, containing between 51.80 and 54.91% of cellulose, between 17.65 and 28.36% of hemicellulose, between 7.99 and 10.12% of lignin. Enzymatic hydrolysis resulted in the conversions in glucose between 68 and 76%. Conversion yields in ethanol using SSF and SSSF for coconut fibre mature pretreated ranged from 0.40 and 0.43 g/g, 0.43 and 0.45 g/g, respectively. Materials pretreated by AP showed yields of solids between 42.92 and 92.74%, containing between 30.65 and 51.61% of cellulose, 21.34 and 41.28% of lignin. Enzymatic hydrolysis resulted in glucose conversions between 84.10 and 92.52%. Proceeds from conversion into ethanol using green coconut shell pretreated, in strategy SSF and SSSF, were between 0.43 and 0.45 g/g. Coconut fibre mature pretreated by HCSHP presented solids yields between 21.64 and 60.52%, with increased in cellulose between 28.40 and 131.20%, reduction of hemicellulose between 43.22 and 69.04% and reduction in lignin between 8.27 and 89.13%. Enzymatic hydrolysis resulted in the conversion in glucose of 90.72%. Ethanol yields using the SSF and SSSF were 0.43 and 0.46 g/g, respectively. Materials pretreated by AEOP showed solid reductions between 10.75 and 43.18%, cellulose increase up to 121.67%, hemicellulose reduction up to 77.09% and lignin reduced up to 78.22%. Enzymatic hydrolysis resulted in the conversion of glucose between 77.54 and 84.27%. Yields conversion into ethanol using the SSF and SSSF with cactus pretreated ranged from 0.41 and 0.44 g/g, 0.43 and 0.46 g/g, respectively. Fermentations carried out in bioreactors resulted in yields and ethanol production form 0.42 and 0.46 g/g and 7.62 and 12.42 g/L, respectively. The inhibitory compounds showed negative synergistic effects in fermentations performed by P. stipitis, Z. mobilis and S. cerevisiae. Formic acid and acetic acid showed most significant effects among the inhibitory compounds, followed by hydroxymethylfurfural, furfural and levulinic acid. Fermentations carried out in culture medium diluted with seawater showed promising results, especially for S. cerevisiae (0.50 g/g) and Z. mobilis (0.49 g/g). The different results obtained in this study indicate that lignocellulosic materials, pretreatments, fermentative processes strategies and the microorganisms studied deserve attention because they are promising and capable of being used in the context of biorefinery, aiming the ethanol production.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O modelo atualmente utilizado no Brasil para a produção de etanol combustível está centrado em grandes unidades de produção, não contemplando a produção integrada de alimentos. É importante o estudo e desenvolvimento de modelos onde a produção de etanol combustível esteja associada à produção de alimentos. Um ponto importante para validar estes modelos é conhecer com detalhes os custos e receitas associados com a produção de etanol combustível e alimento, com a finalidade de minimizar custos operacionais, para que estes modelos possam ser viáveis economicamente e em sua operacionalização. Assim, o objetivo deste trabalho consistiu na apuração dos custos envolvidos na produção do etanol a partir do sorgo sacarino (sorghum bicolor l. moenca) e da cana-de-açúcar em uma pequena unidade de produção utilizando a Metodologia de Custeio Baseada em Atividades (ABC). O trabalho foi realizado em uma pequena unidade de produção de etanol, com capacidade de 1000 litros/dia, localizada no município de São Vicente, região central do Rio Grande do Sul. A abordagem proposta foi constituída de três grandes fases: Pré-Análise, Análise e Pós-Análise. A análise foi composta dos seguintes passos: definição dos objetivos e abrangência do estudo; mapeamento do processo produtivo; etapas do processo onde os custos serão avaliados; balanço de Massa; definição dos direcionadores de custos; determinação do custo total por atividade; determinação do custo de produção do produto e avaliação ambiental. A aplicação da sistemática proposta da metodologia de Custeio Baseada em Atividades aperfeiçoou o processo de alocação de custos e refletiu a real proporção destes custos consumidos pelas atividades produtivas. O custo total para produção de 1 litro de etanol hidratado a partir do sorgo sacarino ficou em R$ 0,92, sendo R$ 0,50 contribuição do processamento e R$ 0,42 contribuição da matéria-prima, que corresponde a 54,0% e 46,0%, respectivamente. Quando da utilização de cana-de-açúcar como matéria prima o custo total ficou em R$ 0,83, sendo R$ 0,44 contribuição do processamento e R$ 0,40 contribuição da matériaprima, que corresponde a 52,4% e 47,6%, respectivamente. A ordem de contribuição das atividades no custo final de processamento ficou na seguinte ordem: ensilagem (32,64%), destilação (19,31%), geração de vapor (13,87%), moagem (12,00%), corte (6,64%), transporte (5,37%), descarga (4,8%) e descarte da vinhaça (1,98%). Constata-se que o investimento necessário para remediar os impactos ambientais, em uma pequena unidade de produção, monta R$ 96.500,00, o que representa 16,4 % do investimento total.