Orientador: Marcos Franke Pinto / Coorientador: Cecílio Viega Soares Filho / Banca: Paulo Roberto de Lima Meirelles / Banca: Ulysses Cecato / Resumo: O presente trabalho tem por objetivo estudar a recuperação de pastagem degradada em diferentes formas de introdução de Estilosantes Campo Grande em pastagem de Brachiaria decumbens cv. Basilisk por meio de avaliações de produção de massa seca, composição bromatológica, reservas orgânicas, sistema radicular e atributos químicos do solo. Realizou-se um experimento na Agência Paulista de Tecnologias dos Agronegócios - Extremo Oeste, no município de Andradina/SP em fevereiro de 2011 a maio de 2012. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso em esquema de parcelas subdivididas (adubado com e sem fósforo), com quatro repetições e compostos pelos tratamentos: testemunha Brachiaria decumbens (TB); dessecação parcial com 1,5 L ha-1 de glifosato (DP); dessecação total com 3,0 L ha-1 de glifosato (DT); plantio direto (PD); escarificação do solo (E); gradagem rome (G) e aração + gradagem (AG). Nos tratamentos com G e AG a semeadura foi feita a lanço e os demais na forma de semeadura direta. Os maiores acúmulos de MS total foram encontrados nos tratamentos com DP, G, AG, e DT e menores para PD e TB. A composição bromatológica foi melhor na estação da primavera. As formas de introdução da leguminosa apresentaram diferenças significativas (P<0,05), apenas para N-total do sistema radicular. As características geométricas das raízes, biomassa radicular, micros e macronutrientes presentes no solo não apresentaram diferenças significativas entre os tratamentos (P>0,05). A adubação teve efeito significativo apenas para os teores de fósforo (P<0,05) / Abstract:The present work aims to study the recovery of degraded pasture at different ways of introducing Estilosantes Campo Grande on Brachiaria decumbens cv. Basilisk through evaluations of dry matter production, chemical composition, organic reserves, roots and soil chemical properties. We carried out an experiment in Paulista Technology Agency Agribusiness - Far West, in the city of Andradina / SP in February 2011 to May 2012. The experimental design was a randomized block with split plots (fertilized with and without phosphorus), with four replications and compounds: control treatment Brachiaria decumbens (TB), desiccation partial with 1,5 L ha-1 of glyphosate (DP); total desiccation with 3,0 L ha-1 of glyphosate (TD); tillage (T), soil scarification (S); harrowing rome (H) + plowing and disking (PD). In treatments H and PD were sown broadcast and the other in the form of direct seeding. The highest concentrations of total DM were found in treatments with DP, H, PD, and TD and lower for T and TB. The chemical composition was better in the springtime. The ways of introducing legumes showed significant differences (P <0,05) only for N-total root system. The geometric characteristics of the roots, root biomass, macro and micronutrients in the soil showed no significant differences between treatments (P>0,05). Fertilization had a significant effect only for phosphorus (P <0,05) / Mestre

Resumo: O Brasil é o maior produtor mundial de café, com uma produção estimada em 43,5 milhões de sacas beneficiadas na safra 2011, uma vez que, o processamento do café gera grandes quantidades de resíduos sólidos, e também, esses resíduos podem proporcionar problemas ambientais, torna-se de grande importância o estudo de alternativas de utilização desses materiais, sendo assim, objetivou-se nesse experimento caracterizar cinco tipos de resíduos do benefício de café e avaliar seu valor como fertilizante potássico, estudando a liberação do nutriente. O experimento foi realizado em colunas com solo, em casa de vegetação, na Faculdade de Ciências Agronômicas Botucatu (SP). Foi utilizada a camada superficial (0-20 cm) de um Latossolo Vermelho distroférrico de textura média. Os materiais estudados foram cinco tipos de resíduos do benefício de café, sendo eles, a casca do café cereja despolpado, casca do café "boia" separado no lavador, casca do café "natural" seco em coco sem passagem pelo lavador, casca de café um ano compostada e casca de café enriquecida e compostada por três anos. Os resíduos foram aplicadas sobre o solo das colunas em quatro doses baseadas no teor total de potássio de cada material com testemunhas sem e com aplicação de fertilizante potássico mineral em quantidade equivalente à 300 kg ha-1 de K2O. O experimento foi conduzido pelo período de 10 meses. A água percolada foi coletada semanalmente e foram analisados pH, condutividade elétrica e K. Ao término do ensaio foram coletadas amostras de solo e analisados os teores de K nas diferentes profundidades do solo das colunas. Paralelamente ao ensaio foram confeccionados sacos de nylon para avaliar as alterações dos cinco tipos de resíduos do benefício de café utilizando o método do litterbag. Foram realizadas amostragens dos sacos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brazil is the world's largest coffee producer. The estimated production in 2011 was 2.6 million tons of coffee beans, since the coffee processing generates large amounts of solid waste, and also, these residues can provide environmental problems, the study of coffee processing residues has great social, economic and environmental importance. The aim of the experiment was characterize five types of coffee processing residues and assess its value as a potassium fertilizer, studying the nutrient release. The experiment was carried out in columns with soil in a greenhouse at Agricultural Sciences College - UNESP - Botucatu - SP. The surface layer (0-20 cm) of a medium texture of an Oxisol was used. Five types of coffee processing residues were studied, which were the coffee cherry husk, the "float" coffee husk, the natural coffee husk, one year composted coffee husk and three years enriched and composted coffee husk. Four rates of residues were applied on the column's considering the total potassium content and two controls with and without mineral potassium were used. The experiment was conducted for 10 months. The leached was collected every week and pH, K, and EC was analyzed. Soil samples were collected in the end of the period and K was analyzed in four layers. In parallel were made litterbags to assess the changes of the five types of coffee processing residues during the 10 months. The husks were sampled at 15, 45, 90, 150, 210 and 300 days. The samples were analyzed to total potassium, water soluble potassium, total... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Ciro Antonio Rosolem / Coorientador: Chad Penn / Banca: Roberto Lyra Villas Boas / Banca: José Antonio Quaggio / Mestre

Orientador: Ciro Antonio Rosolem / Banca: Leonardo Theodoro Büll / Banca: Carlos Alexandre Crusciol / Banca: Luís Ignácio Prochnow / Banca: Eduardo Fávero Caires / Resumo: Estudou-se a substituição de fosfato solúvel por reativo em soja cultivada em semeadura direta. O experimento foi conduzido nos anos agrícolas de 2001/2002 e 2002/2003 em Latossolo Vermelho distroférrico, textura média, em um delineamento experimental em blocos casualizados com parcelas subdivididas, com quatro repetições. No mês de abril de 2001, foram aplicados nas parcelas, a lanço, em superfície, três tratamentos: 1) sem aplicação de P2O5; 2) aplicação de 80 kg ha-1 de P2O5 de superfosfato triplo e 3) aplicação de 80 kg ha-1 de P2O5 de fosfato natural Arad. Em seguida, semeou-se o triticale (X Triticosecale Wittmack) que foi conduzido até a colheita. Em setembro de 2001, após a colheita do triticale, semeou-se o milheto (Pennisetum glaucum (L.) R. Brown) com o objetivo de elevar a cobertura de palha do solo, sendo dessecado com herbicida no florescimento. No início de dezembro de 2001, após o dessecamento do milheto, foi instalada a cultura da soja (Glycine Max (L.) Merrill) aplicando-se combinações de fontes de fosfato solúvel e natural no sulco de semeadura. Em maio de 2002, após a colheita da soja, foi semeada a aveia preta (Avena strigosa Schreb), dessecada com herbicida no florescimento. No mês de agosto de 2002, foi semeado o milheto (Pennisetum glaucum (L.) R. Brown) sendo dessecado em dezembro de 2002, quando a soja foi novamente semeada. No primeiro ano, foram avaliadas as culturas do triticale, milheto e soja, enquanto que, no segundo, apenas a cultura da soja. As avaliações no primeiro ano constaram de: analise química de solo; produção de matéria seca de plantas e palha de cobertura; teor e quantidade de fósforo nas plantas de triticale e palha de cobertura de triticale, milheto e soja; teor e quantidade de fósforo nos grãos, densidade de plantas e produção de triticale e, teor e... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The substitution of soluble by natural phosphate in soybean cropped under no tillage was studied. The experiment was carried out in no tillage system for two seasons (2001/2002 and 2002/2003) in a Red Latosol dystropherric, medium texture, in a split-plot design in complete randomized blocks, with four replications. On April, 2001, phosphates were applied on the plots, broadcast on the soil surface, as follows: 1) without P2O5; 2) application of 80 kg ha-1 of P2O5 as triple superphosphate and 3) application of 80 kg ha-1 of P2O5 as Natural Phosphate Arad. Following it, triticale (X Triticosecale Wittmack) was planted and grown up to grain harvest. On September, 2001, after triticale harvest, pearl millet (Pennisetum glaucum (L.) R. Brown) was grown to raise the amount of straw on soil surface. It was chemically desiccated at flowering. At the beginning of December, 2001, after millet desiccation, soybean (Glycine max (L.) Merrill) was planted in the sub plots, using combinations of soluble and natural P sources, applied in the seed furrow. On May, 2002, after soybean harvest, black oat (Avena strigosa Schreb) was planted, grown up to flowering and chemically desiccated. On August, 2002, pearl millet was planted again and desiccated on December, 2002, when soybean was planted again. In the first year, triticale, millet and soybean were evaluated and in the second year, only soybean was evaluated. The evaluations in the first year consisted of: soil fertility, dry matter and straw production, phosphorus contents in the plants and straw in triticale, pearl millet and soybean; phosphorus contents in the grains, plant density, yield in triticale; and phosphorus contents in the grains, leaf diagnosis, yield components, plant population, and yield in soybean. In the second year, evaluations were, in soybeans: soil fertility, dry matter production and straw... (Complete abstract, click eletronic address below) / Doutor

O processamento da cana gera vários co-produtos tais como, o bagaço e a palha, sendo esta considerada um dos principais resíduos gerados devido à mecanização da colheita. Assim, a disponibilidade e a composição desse resíduo de cana-de-açúcar têm impulsionado muitas pesquisas para o desenvolvimento de tecnologias que proporcionem o seu aproveitamento efetivo. Este trabalho teve como objetivo a separação dos principais componentes da palha de cana-de-açúcar para a obtenção de insumos químicos com maior valor econômico, sendo proposta a obtenção, caracterização e modificação da celulose desta biomassa vegetal, a ser utilizada na síntese da carboximetilcelulose (CMC) partindo da celulose branqueada por meio da combinação do processo químico com o enzimático, utilizando xilanase. Foi também avaliada a influência nas propriedades mecânicas, termogravimétricas e morfológicas das poliuretanas, ao adicionar-se celulose a esses polímeros obtidos a partir de óleo de mamona (Ricinus communis L.). A palha de cana foi pré-tratada por explosão a vapor e submetida à deslignificação alcalina. Foi realizado, posteriormente, o tratamento utilizando-se xilanase e então, a polpa foi branqueada com peróxido de hidrogênio. A polpa branqueada obtida foi utilizada para obtenção de CMC. Foi determinado o ganho de massa após a reação de obtenção e o grau de substituição da CMC obtida. A polpa deslignificada (celulose) foi utilizada como reforço para obtenção de biocompósitos com poliuretana obtida a partir do óleo de mamona. Os biocompósitos obtidos foram analisados por calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TGA), foram determinadas as propriedades mecânicas, microscopia eletrônica de varredura e estudo de absorção de água. A adição de fibras de palha em matriz de PU de óleo de mamona melhorou as propriedades mecânicas comparado à matriz pura, e uma possível redução no custo sugere uma aplicação industrial do produto final. / The sugarcane processing generates various agricultural byproducts such as bagasse and straw, which is considered one of the main waste generated due to the mechanization of the harvest in Brazil. Thus, the availability and composition of sugarcane straw have driven a great effort to develop technologies that provide its effective utilization. This study aimed to separate the main components of sugarcane straw to obtain chemical products with higher economic value, and the proposed obtainment is the modification and characterization of cellulose biomass to be used in the synthesis of carboxymethylcellulose (CMC) based on the bleached pulp through a combination of chemical process with the enzyme, using xylanase. It was also studied the influence in mechanical, thermal and morphological properties of polyurethane obtained from castor oil (Ricinus Communis L.) reinforced composites. Sugarcane straw was pretreated by steam explosion, delignified, treated with xylanase and bleached with hydrogen peroxide. The bleached cellulose obtained was used to produce CMC. It was determined the mass gain and the degree of substitution of the obtained CMC. The delignified pulp (cellulose) was used as reinforcement in composites of polyurethane obtained from castor oil. The biocomposites were analysed by differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TGA), and it was also determined the mechanical properties, scanning electron microscopy (SEM) and water absorption. The incorporation of sugarcane straw fibers in the polyurethane matrix improved the mechanical properties compared with the pure matrix, and a possible reduction in the costs of production suggests a industrial application of the material.

A queimada da palha da cana-de-açúcar como método preparatório à colheita é prática bastante polêmica e combatida, que está amparada por vários atos legislativos e conta com o apoio de setores dos três poderes constituídos. Contudo, esta proteção legislativa específica não outorga a ela a licitude, que é a harmonia com os princípios legais e sociais e com a aprovação da sociedade, que devem nortear qualquer lei e é necessária à sua subsistência. Neste trabalho é examinada a licitude das queimadas da palha da cana-de-açúcar, considerando diversos impactos que elas provocam no meio ambiente (flora, fauna, saúde humana, ar, água, solo, clima e meio de trabalho) e na economia. São analisados os argumentos favoráveis e contrários às queimadas, expostos por juízes, promotores de justiça, doutrinadores, entidades ambientais, pesquisadores, usineiros, cortadores de cana e profissionais de diversas áreas de interesse à matéria. Com a análise é possível concluir que a queimada da palha da cana-de-açúcar, apesar de sua econômica e social, é prática nociva ao meio ambiente e contrária a princípios sociais e legais relevantes e, por isso, deve ser reputada ilícita e não pode continuar a ser praticada. / Burned sugar cane husk as a harvest preparatory method is a very polemic and combated practice, although it is being sustained by many law acts and is supported by departments of the three Powers. However, this specific legislative protection doesn\'t award to this action the necessary lawful, which means having the harmony of the legal and social principals and the society approval, guiders of any law and its necessary support. At the present work the lawful for burned sugar cane husk is discussed considering its impacts over the environment (animals, plants, human health, air, water, soil, climate and working space) and on the economy. The arguments forward and against the burned sugar cane husk are examined through judicial decisions, public prosecutors actions, environmental entities, doctrines, scientists, the sugar cane workers and others involved with the subject. The conclusion is that burned sugar cane husk as a harvest preparatory method, even considering its economic and social importance, is a harmful practice to the environment and opposing to relevant social and legal principals and, therefore, has to be considered unlawful and also to be extinguished as a practice.

Materiais lignocelulósicos, como a palha de cevada, são fontes de baixo custo com potenciais aplicações em bioprocessos. A fração hemicelulósica destes materiais pode ser hidrolisada usando-se ácidos minerais, para a liberação de seu principal açúcar componente, a xilose que é substrato para a bioprodução de xilitol. Já a fração celulósica pode ser deslignificada fazendo uso de álcalis e posteriormente hidrolisada com ácidos minerais para a liberação da glicose. O principal objetivo desta pesquisa foi avaliar economicamente a bioprodução de xilitol a partir da fração hemicelulósica da palha de cevada. A caracterização química da palha de cevada revelou a presença de 38,55% de celulose, 21,41% de hemicelulose e 19,90% de lignina. Após a etapa de caracterização a palha foi hidrolisada utilizando-se ácido sulfúrico para extração da xilose, empregando-se um planejamento fatorial 24-1. As melhores condições de hidrólise foram a uma temperatura de 120ºC, concentração ácida de 2,6%, tempo de reação de 20 minutos e relação sólido: líquido de 1:13,5. Nessas condições obteve-se um rendimento de extração de xilose da ordem de 84,38%. A celolignina resultante desse processo foi submetida a uma nova hidrólise de acordo com planejamento experimental 24-1 sendo que as melhores condições de hidrólise para a máxima eficiência de extração de glicose de 67,96% foi a uma temperatura de 179ºC, concentração ácida de 3%, tempo de reação de 30 minutos e relação sólido: líquido de 1:8. Após a realização das hidrólises, o hidrolisado hemicelulósico foi submetido à destoxificação para eliminação dos compostos inibitórios ao metabolismo microbiano e sua posterior fermentação com a levedura Candida guilliermondii enquanto o hidrolisado celulósico rico em glicose foi utilizado para suplementar o meio de fermentação constituído do hidrolisado hemicelulósico uma vez que a glicose foi um dos parâmetros nutricionais avaliados no planejamento fatorial 26-2 utilizado para as fermentações realizadas em frascos Erlenmeyer. Estes experimentos foram realizados por 72 horas e as melhores condições de cultivo determinadas pelo modelo foram: 3,0 g/L de sulfato de amônio, 1,0 g/L de cloreto de cálcio, 20,0 g/L de solução de extrato farelo de arroz e hidrolisado hemicelulósico contendo o teor de 60 g/L de xilose sendo que a concentração inicial de células em cada frasco foi de 1,0 g/L. Nestas condições obteve-se um consumo de xilose e eficiência de conversão de 96,59 e 59,98%, respectivamente, sendo a produtividade volumétrica de xilitol de 0,48 g/L.h. A fim de avaliar o efeito da disponibilidade de oxigênio sobre a bioconversão de xilose em xilitol foram realizadas fermentações empregando-se as melhores condições de cultivo obtidas em frascos agitados em reator de 1L onde os parâmetros agitação e aeração foram estudados segundo um planejamento fatorial 22. De acordo com os resultados os máximos valores de produção, produtividade volumétrica e fator de conversão de xilose em xilitol foram 51,28 g/L, 0,71 g/L.h e 0,88 g/g, respectivamente, quando a agitação foi de 200 rpm e aeração de 0,9 vvm (KLa&#8773;18h-1) em 72 horas de fermentação. As condições de fermentação estabelecidas durante a utilização de reator de 1 L foram então empregadas para avaliar o processo a partir de um reator de maior capacidade (16 L), utilizando como critério de ampliação o KLa. Os valores de produção, produtividade volumétrica e fator de conversão de xilose em xilitol foram respectivamente 55,63 g/L, 0,77 g/L.h e 0,91 g/g, correspondendo a eficiência de conversão de 99,23%. O caldo fermentado resultante desta fermentação foi submetido à centrifugação e posterior clarificação. Por fim foi realizado um estudo econômico em cada etapa do processo considerando os equipamentos, os meios de cultivo empregados e reagentes, consumo de energia elétrica e água utilizados no processo, bem como a depreciação dos equipamentos. Após este estudo constatou-se que o valor para o xilitol produzido por via biotecnológica a partir do hidrolisado hemicelulósico de palha de cevada é de R$ 1.389,05. / Lignocellulosic materials, such as barley straw, are sources of low cost and with potential applications in bioprocesses. The hemicellulosic fraction of these materials can be hydrolyzed using mineral acids to release xylose, its major sugar component, which is substrate to bioproduction of xylitol. The cellulosic fraction can be delignified using alkalis followed by treatment with mineral acids to release glucose. The main objective of this research was to evaluate the economic bioproduction of xylitol from hemicellulosic fraction of barley straw. Chemical characterization of barley straw revealed the presence of 38.55% cellulose, 21.41% hemicellulose and 19.90% lignin. After the characterization stage, the barley straw was hydrolyzed with sulphuric acid for the extraction of xylose using a 24-1 factorial design. The optimum condition was temperature 120ºC, acid concentration 2.6%, reaction time 20 min and solid:liquid ratio 1:13.5. Under this condition the xylose extraction yield was about 84.38%. The celolignin was then submitted to a new hydrolyze according to a 24-1 factorial design and the best condition for maximum glucose extraction yield (67.96%) was temperature 179ºC, acid concentration 3%, reaction time 30 min and solid:liquid ratio 1:8. After hydrolysis, the hemicellulosic hydrolysate was submitted to a detoxification step to eliminate the compounds inhibitory to the microbial metabolism and fermentation with the yeast Candida guilliermondii while the cellulosic hydrolysate, rich in glucose, was used to supplement the fermentation medium consisting of the hemicellulosic hydrolysate as glucose was one of the nutritional parameters evaluated in the factorial design 26-2 employed to the fermentations carried out in Erlenmeyer flasks. These experiments were conducted for 72 h and the best culture conditions determined by the model were: 3.0 g/L ammonium sulfate, 1.0 g/L calcium chloride, 20.0 g/L solution of rice straw and hemicellulosic hydrolysate containing 60 g/L xylose. The initial cell concentration in each flask was 1.0 g/L. Under this condition the xylose consumption and conversion efficiency was 96.59 and 59.98%, respectively. The volumetric productivity of xylitol was 0.48 g/L.h. To evaluate the effect of oxygen availability on the bioconversion of xylose into xylitol It was realized fermentations employing the best culture conditions obtaining under agitation in 1L reaction where the parameters agitation and aeration were studied using a 22 factorial design. According to the results the maximum values of production, volumetric productivity and the factor of xylose concentration into xylitol were 51,28 g/L, 0.71 g/L.h and 0.88 g/g, respectively, when the agitation was 200 rpm and aeration 0.9 vvm (KLa&#8773;18h-1) in 72 h fermentation. The fermentation conditions established during the utilization of 1 L reactor were then employed to evaluate the process from a reactor of higher capacity (16 L), and KLa was use as criteria to scale up. Production, volumetric productivity and the factor of xylose conversion into xylitol were 55.63 g/L, 0.77 g/L.h and 0.91 g/g, respectively, corresponding to a conversion efficiency of 99.23%. The fermented broth obtained from this fermentation was centrifuged and clarified. An economic study was realized for each stage of the process, considering equipment, reagents of the culture media, electric energy consumption and water utilized in the process, as well as equipment. It was found that the value of biotechnological produced xylitol from hemicellulosic hydrolysate of barley straw is R$ 1.389.05.

No campo da pesquisa em etanol de segunda geração (lignocelulósico), o Brasil mostra-se como um ator em potencial para a transformação e difusão da ciência em tecnologia. A produção em escala comercial - em especial na fronteira da inovação em etanol lignocelulósico e dos novos produtos oriundos desta conversão - requer alta tecnologia para o desenvolvimento de produtos e processos, matéria-prima disponível e viável, além de um ambiente institucional favorável. Esses fatores colocam o setor sucroenergético brasileiro em posição de destaque e justificam a questão central desta tese que é analisar - sob a perspectiva dos avanços científicos nacionais para o etanol de segunda geração e de seu potencial inovativo - o grau de desenvolvimento do Sistema Nacional de Inovação (SNI) com base na articulação existente entre as pesquisas realizadas por brasileiros em comparação com as realizadas por outros países e em específico os Estados Unidos. A abordagem teóricoconceitual e metodológica estrutura-se nos conceitos da economia evolucionista, subjacentes à formação de Redes de Inovação. Há robustas evidências que mostram que a colaboração científica em redes correlaciona-se positivamente com a difusão do conhecimento científico. As patentes ao assimilarem o conhecimento científico disponível permitem criar novos padrões tecnológicos, novos produtos e processos. Mas também, podem direcionar o fluxo de conhecimento criando uma trajetória tecnológica, ou seja, o caminho realizado para chegar-se em determinada patente. O conhecimento acumulado em determinada patente é representado pelas patentes que a originaram e que envolve diversos setores e atividades. Assim as Redes de Inovação na ótica evolucionista podem ser consideradas indicadores de inovação de determinada atividade ou produto, proxy, para o grau de desenvolvimento de um SNI. Neste cenário, são utilizados dois procedimentos metodológicos complementares, que permitem entender a dinâmica da produção científica e da inovação: a) Redes de Inovação em publicações para a colaboração científica entre países, instituições, KeyWord Plus e citações; e b) Redes de Inovação em patentes para as áreas de aplicação através do IPC8. Portanto, na ótica do desenvolvimento de um SNI, contam principalmente: o grau de colaboração científica, relevância e inserção. Apesar do SNI em etanol de segunda geração possuir elementos necessários para a transformação da ciência em tecnologia, observou-se baixo grau de desenvolvimento em reflexo às seguintes características: a) um baixo grau de colaboração científica internacional em comparação com os Estados Unidos e o Mundo; b) os esforços gerados não estão alinhados com o gargalo tecnológico do etanol de segunda geração; c) há apenas uma instituição representativa no cenário internacional, d) existe uma relação fraca entre universidade-governo-empresa; e) o potencial de difusão do conhecimento não é explorado, seja na forma de publicações científicas quanto na forma de patentes. Conclui-se que o SNI em etanol de segunda geração no Brasil está desenvolvendose, mas com baixa articulação com pesquisadores internacionais, além de uma baixa interação universidade-governo-empresa. Os esforços indicam que o Brasil irá especializar-se na fermentação, processo em que já possui conhecimento acumulado. / In the research area of second generation ethanol (lignocellulosic), Brazil has been shown as a potential actor for changing and spreading the science through technologies. The commercial scale of production - especially in the innovation frontier in lignocellulosic ethanol and new products from this conversion - requires high technology for products and processes development, available and feasible raw materials, plus a favorable institutional environment. These factors place the Brazilian sugarcane industry in a prominent position and justify the central question of this thesis which is to analyze - from the perspective of national scientific advances in second generation ethanol and its innovative potential - the development degree of a National Innovation System (NIS) based on the articulation between researches conducted by Brazilians in the comparison to researches made by other countries, specific by the United States. The theoretical-conceptual and methodological framework is based on evolutionary economics concepts, underlying the Innovation Networks formation. There is a robust evidence that shows the scientific collaboration though networks are positively correlated with the spread of scientific knowledge. Patents in the process of assimilating available scientific knowledge allow to create new technological standards, new products and processes. But also can direct the knowledge flow by creating a technological path, in other words, the path taken to arrive in certain patent. The accumulated knowledge in a particular patent is represented by patents which have originated and that involving different sectors and activities. Thus the Innovation Networks in an evolutionary perspective can be considered as measures of the innovation of a particular activity or product, indeed a proxy for the development degree of the NIS. In this scenario, it was used two complementary methodological procedures, which allow to understand the dynamics of scientific production and innovation: a) Innovation Networks in publications for the scientific collaboration between countries, institutions, KeyWord Plus and citations and b) Innovation Networks in patents for some application areas using IPC8 class. Therefore, in the sight of development of NIS rely mainly: the scientific collaboration degree, relevance and insertion. Despite the NIS in second generation ethanol has necessary elements to change the science and technology, it was observed a low development degree which reflects the following characteristics: a) low degree of international scientific collaboration in comparison with the United States and World; b) efforts generated are not aligned with the technological bottleneck in second generation ethanol; c) only one representative institution in the international scenario; d) weak relationship between university-government-enterprise, e) potential of conversion of knowledge is not exploited, either in the form of scientific publications and in the form of patents. It was concluded that the NIS on second generation ethanol in Brazil is developing, but with low articulation with international researchers, besides a low university-government-enterprise interaction. Efforts indicate that Brazil will specialize in the fermentation, process that has already accumulated knowledge.

O presente estudo teve como principal objetivo avaliar a capacidade de Saccharomyces cerevisiae em metabolizar os compostos tóxicos presentes em hidrolisados hemicelulósicos de palha de arroz (HHPA) e de poda de oliveira (HHPO), visando a obtenção de hidrolisados com menor grau de toxicidade para Pichia stipitis. Após determinada a composição dos hidrolisados (açúcares e compostos tóxicos) foi avaliado o nível de concentração do HHPA capaz de inibir o metabolismo de P. stipitis. Em seguida, foi avaliado o efeito do tempo, concentração de S. cerevisiae, pH e aeração sobre a composição destes hidrolisados, tendo como resposta a fermentabilidade de P. stipitis. Nas condições otimizadas do biotratamento, as fermentações de P. stipitis foram conduzidas em frascos agitados e em biorreator, e as respostas avaliadas foram o consumo de D-xilose, fator de conversão de substrato em etanol (YP/S) e produtividade volumétrica em etanol (QP). Os ensaios de biotransformação destes hidrolisados, assim como do meio sintético (MS), o qual mimetizou o teor de açúcares e compostos tóxicos presentes no HHPA, mostraram que as modificações na composição destes meios foram dependentes do tempo de tratamento. Durante o tratamento, a levedura S. cerevisiae foi capaz de consumir apenas a D-glicose com baixas produções de etanol glicerol e ácido acético. Além disso, no HHPA e MS o 5-HMF e furfural foram quase que totalmente assimilados (> 90%), com formação de baixos teores de ácido furóico. Nestes meios, S. cerevisiae converteu parcialmente os ácidos ferúlico (15%) e p-cumárico (20%), sendo observado apenas produto de conversão do ácido ferúlico (álcool vanilil). A vanilina foi completamente assimilada em MS, porém, em HHPA foi constatado um residual do composto (42%), sendo o álcool vanilil o principal produto de conversão. Em relação ao HHPO foi observada assimilação de 47% de furanos totais e 11% de fenólicos totais, não sendo identificados produtos de conversão. Os resultados da fermentação de P. stipitis em HHPA mostraram que o tratamento biológico por 6 horas favoreceu o consumo de D-xilose e a produção de etanol, indicando que este parâmetro é um importante fator a ser considerado. Nestas condições, o consumo de D-xilose foi de 57% com produção de 9 g/L de etanol (YP/S = 0,18 g/g e QP = 0,086 g/L.h). Os resultados da fermentação do HHPO apresentaram valores inferiores de YP/S (0,14 g/g) e QP (0,060 g/L.h) quando comparados ao HHPA, o que indica um maior grau de toxicidade deste hidrolisado. Em relação ao MS, verificou-se que o biotratamento favoreceu em aproximadamente 40% o consumo de D-xilose e a produção de etanol por P. stipitis, quando comparado com o MS não-tratado. As melhores condições de concentração de S. cerevisiae (5 g/L), pH (3,0) e fator de aeração (6,5) definidas no HHPA através de um planejamento experimental, proporcionou um consumo de 67% de D-xilose por P. stipitis, com produção de 13,5 g/L de etanol (YP/S = 0,24 g/g e QP = 0,15 g/L.h). Na fermentação em biorreator, P. stipitis foi capaz de consumir totalmente a D-xilose, produzindo 23 g/L de etanol, após 44 horas. Com base nestes resultados, pode-se concluir que o tratamento dos hidrolisado hemicelulósicos com S. cerevisiae é uma técnica promissora capaz de diminuir o grau de toxicidade destes meios com consequente melhoria em sua fermentabilidade, especialmente na velocidade de produção de etanol. / The aim of this work was to study the ability of Saccharomyces cerevisiae to metabolize a variety of toxic compounds found in rice straw (RSHH) and olive tree pruning (OTHH) hemicellulosic hydrolysates, in order to obtain hydrolysates with lower toxicity for Pichia stipitis. After determined the hydrolysate composition (sugar and toxic compounds) was evaluated the RSHH concentration level able to inhibit the P. stipitis metabolism. Then, the effect of time, S. cerevisiae concentration, pH and aeration on the hydrolysates composition was evaluated, and the fermentation was used as response. Under optimized conditions of biotreatment, P. stipitis fermentations were conducted in shake flasks and in bioreactor. In relation to the biotransformation assays of these hydrolysates, as well as synthetic medium (SM), with the same sugar and toxic compounds concentrations found in RSHH, the results showed that changes in the media compositions were dependent on the treatment time. During the treatment, S. cerevisiae consumed only D-glucose with low ethanol, glycerol, and acetic acid production. Furthermore, in SM and RSHH media, 5-HMF and furfural were almost completely assimilated (> 90 %), with low levels of furoic acid formation. In these media, S. cerevisiae partially converted ferulic acid (15%) and p-coumaric acid (20%), being observed only the conversion product of ferulic acid (vanillyl alcohol). Vanillin was totally assimilated in SM, however a residual of this compound (42%) was observed in RSHH, being vanillyl alcohol the main conversion product. Regarding OTHH was observed the assimilation of total furans (47%) and total phenolic (11%), and no conversion products were identified. The results from the P. stipitis fermentation in RSHH showed that biotreatment for 6 hours favored D-xylose consumption and ethanol production, indicating that this parameter is an important factor to be considered. In these conditions, D-xylose consumption was 57% with 9 g/L ethanol production (YP/S = 0.18 g/g QP = 0.086 g/Lh). The results of OTHH fermentation showed lower YP/S (0.14 g/g) and QP (0.060 g/L.h ) compared to RSHH, which indicates a higher degree of toxicity in OTHH. Regarding SM, the biotreatment increased D-xylose consumption and ethanol production by P. stipitis in approximately 40%, when compared with untreated-SM. The most suitable conditions of S. cerevisiae concentration (5 g/ L), pH (3.0) and the aeration factor (6.5) defined in RSHH through an experimental design, provided 67% of D-xylose consumption, and 13.5 g/L ethanol production by P. stipitis (YP/S = 0.24 g/g QP = 0.15 g/L.h). In bioreactor, P. stipitis was able to completely consume D-xylose, producing 23 g/L ethanol after 44 hours. Based on these results, it can be concluded that previous treatment of hemicellulose hydrolysates with S. cerevisiae is a promising technique capable of reducing the toxicity degree of RSHH and OTHH, with consequent improvement in their fermentability, especially on ethanol production rate.

Este trabalho tem por objetivo a caracterização comparativa do comportamento de degradação e/ou decomposição térmica da esponja sintética dupla face, base poliuretana (parte amarela e parte verde), e da palha de aço, a partir das técnicas termoanalíticas. As esponjas sintéticas para limpeza doméstica, em substituição à palha de aço, apesar da vantagem econômica, podem apresentar restrições de descartes para o meio ambiente ou expor o usuário a riscos de contaminação. Amostras de esponja sintética dupla face (verde e amarela) e de palha de aço foram caracterizadas por análise térmica (TG/DTG, DTA e DSC) empregando atmosfera dinâmica de ar e de N2. Essas amostras foram estudadas por métodos cinéticos por termogravimetria isotérmica e não isotérmica. Os parâmetros cinéticos obtidos permitiram estimar os tempos necessários para a decomposição de ambas as partes da amostra da esponja sintética e também da palha de aço sob atmosfera de ar. Os resultados evidenciaram claramente que a matriz polimétrica da esponja sintética para ser degradada completamente exige um tempo muito longo, acima de 20.000 anos. Por outro lado, os resultados indicaram comportamento similar entre as amostras de esponja sintética e de palha de aço considerando apenas o efeito temperatura e tipo de atmosfera. Contudo, no cotidiano sabe-se que a palha de aço se oxida muito facilmente sob atmosfera de ar na presença de umidade. / This work aims at a comparative characterization of degradation behavior and/or thermal decomposition of synthetic double-face sponge, polyurethane base (yellow part and green part), and steel wool, from thermoanalytical techniques. Synthetic sponges for household cleaning, replacing steel wool, despite the economic advantage, may have restrictions on discharges to the environment or expose the user to risks of contamination. Samples dual synthetic sponge face (green and yellow) and steel wool were characterized by thermal analysis (TG/DTG and DTA DSC) employing an atmosphere of air and N2. These samples were studied by kinetic methods isothermal and non-isothermal thermogravimetric analysis. The kinetic parameters obtained allowed the estimation necessary for decomposition of the sample both sides of the synthetic spomge and also of steel straw times under air atmosphere. The results clearly showed that polymetric matrix of synthetic sponge to be degraded completely requires a very long time, over 20,000 years. Moreover, the results showed similar behavior among synthetic sponge and steel wool sample considering only the effect of temperature and type of atmosphere. However, in daily life it is known that the steel wool oxidizes very easily under air atmosphere in the presence of moisture.

O presente estudo teve como principal objetivo avaliar a capacidade de Saccharomyces cerevisiae em metabolizar os compostos tóxicos presentes em hidrolisados hemicelulósicos de palha de arroz (HHPA) e de poda de oliveira (HHPO), visando a obtenção de hidrolisados com menor grau de toxicidade para Pichia stipitis. Após determinada a composição dos hidrolisados (açúcares e compostos tóxicos) foi avaliado o nível de concentração do HHPA capaz de inibir o metabolismo de P. stipitis. Em seguida, foi avaliado o efeito do tempo, concentração de S. cerevisiae, pH e aeração sobre a composição destes hidrolisados, tendo como resposta a fermentabilidade de P. stipitis. Nas condições otimizadas do biotratamento, as fermentações de P. stipitis foram conduzidas em frascos agitados e em biorreator, e as respostas avaliadas foram o consumo de D-xilose, fator de conversão de substrato em etanol (YP/S) e produtividade volumétrica em etanol (QP). Os ensaios de biotransformação destes hidrolisados, assim como do meio sintético (MS), o qual mimetizou o teor de açúcares e compostos tóxicos presentes no HHPA, mostraram que as modificações na composição destes meios foram dependentes do tempo de tratamento. Durante o tratamento, a levedura S. cerevisiae foi capaz de consumir apenas a D-glicose com baixas produções de etanol glicerol e ácido acético. Além disso, no HHPA e MS o 5-HMF e furfural foram quase que totalmente assimilados (> 90%), com formação de baixos teores de ácido furóico. Nestes meios, S. cerevisiae converteu parcialmente os ácidos ferúlico (15%) e p-cumárico (20%), sendo observado apenas produto de conversão do ácido ferúlico (álcool vanilil). A vanilina foi completamente assimilada em MS, porém, em HHPA foi constatado um residual do composto (42%), sendo o álcool vanilil o principal produto de conversão. Em relação ao HHPO foi observada assimilação de 47% de furanos totais e 11% de fenólicos totais, não sendo identificados produtos de conversão. Os resultados da fermentação de P. stipitis em HHPA mostraram que o tratamento biológico por 6 horas favoreceu o consumo de D-xilose e a produção de etanol, indicando que este parâmetro é um importante fator a ser considerado. Nestas condições, o consumo de D-xilose foi de 57% com produção de 9 g/L de etanol (YP/S = 0,18 g/g e QP = 0,086 g/L.h). Os resultados da fermentação do HHPO apresentaram valores inferiores de YP/S (0,14 g/g) e QP (0,060 g/L.h) quando comparados ao HHPA, o que indica um maior grau de toxicidade deste hidrolisado. Em relação ao MS, verificou-se que o biotratamento favoreceu em aproximadamente 40% o consumo de D-xilose e a produção de etanol por P. stipitis, quando comparado com o MS não-tratado. As melhores condições de concentração de S. cerevisiae (5 g/L), pH (3,0) e fator de aeração (6,5) definidas no HHPA através de um planejamento experimental, proporcionou um consumo de 67% de D-xilose por P. stipitis, com produção de 13,5 g/L de etanol (YP/S = 0,24 g/g e QP = 0,15 g/L.h). Na fermentação em biorreator, P. stipitis foi capaz de consumir totalmente a D-xilose, produzindo 23 g/L de etanol, após 44 horas. Com base nestes resultados, pode-se concluir que o tratamento dos hidrolisado hemicelulósicos com S. cerevisiae é uma técnica promissora capaz de diminuir o grau de toxicidade destes meios com consequente melhoria em sua fermentabilidade, especialmente na velocidade de produção de etanol. / The aim of this work was to study the ability of Saccharomyces cerevisiae to metabolize a variety of toxic compounds found in rice straw (RSHH) and olive tree pruning (OTHH) hemicellulosic hydrolysates, in order to obtain hydrolysates with lower toxicity for Pichia stipitis. After determined the hydrolysate composition (sugar and toxic compounds) was evaluated the RSHH concentration level able to inhibit the P. stipitis metabolism. Then, the effect of time, S. cerevisiae concentration, pH and aeration on the hydrolysates composition was evaluated, and the fermentation was used as response. Under optimized conditions of biotreatment, P. stipitis fermentations were conducted in shake flasks and in bioreactor. In relation to the biotransformation assays of these hydrolysates, as well as synthetic medium (SM), with the same sugar and toxic compounds concentrations found in RSHH, the results showed that changes in the media compositions were dependent on the treatment time. During the treatment, S. cerevisiae consumed only D-glucose with low ethanol, glycerol, and acetic acid production. Furthermore, in SM and RSHH media, 5-HMF and furfural were almost completely assimilated (> 90 %), with low levels of furoic acid formation. In these media, S. cerevisiae partially converted ferulic acid (15%) and p-coumaric acid (20%), being observed only the conversion product of ferulic acid (vanillyl alcohol). Vanillin was totally assimilated in SM, however a residual of this compound (42%) was observed in RSHH, being vanillyl alcohol the main conversion product. Regarding OTHH was observed the assimilation of total furans (47%) and total phenolic (11%), and no conversion products were identified. The results from the P. stipitis fermentation in RSHH showed that biotreatment for 6 hours favored D-xylose consumption and ethanol production, indicating that this parameter is an important factor to be considered. In these conditions, D-xylose consumption was 57% with 9 g/L ethanol production (YP/S = 0.18 g/g QP = 0.086 g/Lh). The results of OTHH fermentation showed lower YP/S (0.14 g/g) and QP (0.060 g/L.h ) compared to RSHH, which indicates a higher degree of toxicity in OTHH. Regarding SM, the biotreatment increased D-xylose consumption and ethanol production by P. stipitis in approximately 40%, when compared with untreated-SM. The most suitable conditions of S. cerevisiae concentration (5 g/ L), pH (3.0) and the aeration factor (6.5) defined in RSHH through an experimental design, provided 67% of D-xylose consumption, and 13.5 g/L ethanol production by P. stipitis (YP/S = 0.24 g/g QP = 0.15 g/L.h). In bioreactor, P. stipitis was able to completely consume D-xylose, producing 23 g/L ethanol after 44 hours. Based on these results, it can be concluded that previous treatment of hemicellulose hydrolysates with S. cerevisiae is a promising technique capable of reducing the toxicity degree of RSHH and OTHH, with consequent improvement in their fermentability, especially on ethanol production rate.