Orientadores: Sérgio Marangoni, Saulo Luis da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-10-31T14:37:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GasparJunior_PascoalJose_D.pdf: 6862970 bytes, checksum: 60c120eb2e9159656d5c493ee05eca1a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A triagem de fungos produtores de holocelulases é uma estratégia para a obtenção de enzimas capazes de hidrolisar o material lignocelulósico da biomassa vegetal, contribuindo para aumentar a viabilidade da produção de etanol celulósico Este trabalho avaliou o potencial enzimático dos fungos Penicillium corylophilum e Penicillium simplicissimum com relação às enzimas (endoglicanase, exoglicanase, ?-glicosidase, FPase, xilanase, pectinase e mananase) sobre substratos lignocelulósicos e comerciais como fonte de carbono. Além disso, avaliou-se também a influência da adição de diferentes fontes orgânicas e inorgânicas de nitrogênio sobre a atividade enzimática. Os fungos foram cultivados em triplicata em meio líquido suplementar com 1% de substrato lignocelulósico como fonte de carbono, em pH 7,0. A inoculação foi feita por suspensão de esporos (108 esporos/mL). O cultivo foi feito sob agitação a 120 rpm, a 28°C e os filtrados resultantes em 12, 24, 72 e 120 horas foram utilizados como fontes enzimáticas pelo método do DNS (ácido-3,5- dinitrosalicílico) em triplicata. De todas as atividades enzimáticas analisadas nas fontes lignocelulósicas, a atividade de xilanase do P. simplicissimum sobre a linhaça foi a mais expressiva (3,87 e 3,97 UI/ml), cultivados em 72 e 120 horas, respectivamente, e selecionada para os testes de purificação proteica. A atividade xilanásica específica aumentou consideravelmente após os passos cromatográficos de gel filtração e troca iônica (CTI), sendo inicialmente 3x10-3 atv/ µg de proteína no liofilizado e 19,2 atv/ µg de proteína na fração proveniente da CTI. Nos testes de pH, observou-se que a atividade de xilanase foi maior em pH=4,0 e temperatura de 50°C. Com relação à adição de substratos comerciais, a celulose microcristalina e a xilana apresentaram os resultados mais expressivos da indução da produção de xilanase, sendo que a concentração de 0,5% de xilana mostrou a melhor atividade enzimática em ambos os fungos estudados. A xilose apresentou uma concentração indutora mínima de 0,04% que foi suficiente para aumentar a atividade de xilanase do P. simplicissimum. Com relação à suplementação de fontes de nitrogênio no meio de cultivo para a produção de holocelulases, a adição de (NH4)2SO4 e caseína é uma alternativa importante para a potencialização das atividades de pectinase e de endoglicanase respectivamente pois foram fontes de nitrogênio que proporcionaram um aumento da atividade enzimática em ambos os fungos estudados como também nas duas fontes de carbono testadas. As frações contendo xilanases após cromatografia de gel filtração seguida de fase reversa, após análises por espectrometria de massas apresentam relação massa/carga de 18831,26 Da. A utilização do resíduo lignocelulósico da linhaça, como fonte de carbono para o cultivo submerso do Penicillium simplicissimum é uma opção ecologicamente correta, exequível e de baixo custo para a produção de xilanases. Diversas aplicações biotecnológicas como a utilização na ração animal, na indústria do papel e no etanol de segunda geração, dentre outros, possibilitam um acréscimo substancial do valor agregado desse substrato, permitindo uma ampliação da utilização da linhaça, além do aproveitamento do óleo, sem aumentar a área plantada / Abstract: Screening for producing fungi holocelulases is a strategy for obtaining enzymes that hydrolyze the lignocellulosic material from plant biomass, helping to increase the viability of cellulosic ethanol production This study evaluated the enzymatic potential of Penicillium simplicissimum and Penicillium corylophilum regarding enzymes (endoglicanase, exoglicanase, ?-glucosidase, FPase, xylanase, pectinase and mannanase) for commercial and lignocellulosic substrates as a carbon source. Furthermore, it was also evaluated the influence of the addition of different organic and inorganic nitrogen sources on enzyme activity. The fungus was grown in triplicate in a liquid medium supplement with 1% lignocellulosic substrate as carbon source, pH 7.0. The inoculation was done by the spore suspension (108 spores/ml). The cultivation was done with stirring at 120 rpm at 28 °C and the resulting filtered in 12, 24, 72 and 120 hours were used as enzyme sources for DNS (acid-3,5- dinitrosalicilic) method in triplicates. All enzymatic activities analyzed in lignocellulosic sources, the xylanase activity of P. simplicissimum about flaxseed was greater (3.87 and 3.97 IU/ml), grown at 72 and 120 h of cultivation, respectively, and selected for testing for protein purification. The specific xylanase activity increased considerably after the chromatographic steps of gel filtration and ion exchange (CTI), initially 3x10-3 atv/ mg of protein in lyophilized and 19.2 atv/ mg of protein in the fraction from the CTI. In pH testing, it was noted that the xylanase activity was higher at pH 4.0 and 50 °C. With respect to the addition of commercial substrates, microcrystalline cellulose and xylan showed the most significant results of induction of xylanase production, and the concentration of 0.5% xylan showed the best enzyme activity in both fungi studied. The xylose showed a minimal inducing concentration of 0.04% which was sufficient to increase the activity of xylanase from P. simplicissimum. With respect to supplemental nitrogen sources in the culture medium for the production of holocelulases, the addition of (NH4)2SO4 and casein can be an important tool for the enhancement of pectinase and endoglicanase activities respectively as alternative nitrogen sources that were provided an increase in enzyme activity in both fungi studied as well as the two carbon sources tested. The use of lignocellulosic residue of flaxseed as a source of carbon for submerged cultivation of Penicillium simplicissimum is an environmentally friendly, feasible and cost effective for the production of xylanases option. The fractions containing xylanases after gel filtration chromatography followed by reverse fase after analysis by mass spectrometry are related mass/charge of 18831 26 Da. The use of lignocellulosic waste of flaxseed as a source of carbon for submerged cultivation of Penicillium simplicissimum is an environmentally friendly, feasible and cost effective for the production of xylanases option. Various biotechnological applications such as use in animal feed, in the paper industry and in second generation ethanol, among others, allow a substantial increase in the value of this substrate, allowing an expansion of the use of flaxseed, plus the use of oil, without increasing acreage / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-17T11:51:55Z No. of bitstreams: 1 JOÃO ALVINO SAMPAIO DA SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2013.pdf: 8549821 bytes, checksum: 8d11d13bc0cf49c7310914618d846291 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-17T11:51:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOÃO ALVINO SAMPAIO DA SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2013.pdf: 8549821 bytes, checksum: 8d11d13bc0cf49c7310914618d846291 (MD5) Previous issue date: 2013-10-31 / O objetivo deste trabalho foi determinar e avaliar o comportamento anual do acúmulo de biomassa vegetal na Chapada do Araripe, a partir de dados do satélite Landsat 5-TM, com a combinação dos algoritmos SEBAL e CASA. Para a realização deste estudo foram obtidas 6 imagens, na órbita 217/ponto 65, nas datas de 30/07/2006, 18/08/2007, 21/09/2008, 24/09/2009, 13/10/2010, 29/08/2011 a que correspondem aos DJ de 211, 230, 264, 267, 286, 241, respectivamente. Avaliando a biomassa vegetal acumulada (Bio_Acum), obteve-se valores médios para a área de estudo iguais a 453,07 kg m-2, 486,50 kg m-2, 457,23 kg m-2, 571,82 kg m-2, 178,16 kg m-2 e 279,09 kg m-2, respectivamente para as referidas datas. Os elevados valores para a Bio_Acum na Chapada do Araripe, se deve ao fato de que a área com cobertura de árvores é responsável por aproximadamente 70% da biomassa estimada, onde o índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) é superior a 0,65. / The objective of this study was to determine and evaluate the annual performance of the accumulation of plant biomass in the Araripe, data from Landsat-5 TM, with the combination of algorithms SEBAL and CASA. For this study 6 images were obtained, in orbit 217/65 point, on the dates of 30/07/2006, 18/08/2007, 21/09/2008, 24/09/2009, 13/10/2010, 29/08/2011 corresponding to the DJ 211, 230, 264, 267, 286, 241, respectively. Evaluating plant biomass accumulated (Bio_Acum) gave average values for the area equal to 453.07 kg m-2 486.50 kg m-2 study, 457.23 kg m-2 571.82 kg m-2, 178.16 kg m-2 and 279.09 kg m-2, respectively, for these dates. The high values for the Bio_Acum Araripe, is due to the fact that the coverage area of trees is responsible for approximately 70% of the estimated biomass, where the vegetation index (NDVI) is greater than 0.65.

Orientador: Carlos Alfredo Joly / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-16T17:00:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Padgurschi_MairadeCamposGorgulho_M.pdf: 6382623 bytes, checksum: 66780bca7fbb49179066e427b90b20c9 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Composta pela Floresta Ombrófila Densa, Floresta Ombrófila Mista, Floresta Estacional Semidecídua e ecossistemas associados, a Mata Atlântica (MA) sofreu inúmeras pressões que resultaram em redução de sua área. Estudos revelam que restam entre 11,4% e 16% da sua cobertura original e, devido a perda de mais de 70% de sua área somado a presença de espécies endêmicas e biodiversidade, e considerada um hot spot. No Estado de São Paulo, sua proteção esta no Parque Estadual da Serra do Mar (PESM) considerado o maior remanescente continuo de MA e o maior parque estadual paulista. Em sua área de abrangência ocorrem diversas fisionomias vegetais que podem (dentre outras) ser classificadas pela altitude, como no caso das Florestas Montanas, local do presente estudo. Pouco ainda se sabe sobre a estrutura dessas florestas que possuem a presença quase constante de bambus (ou taquaras, como são conhecidos). Assim, este trabalho teve por objetivo verificar a correlação entre as taquaras e a estrutura e composição florística da Floresta Ombrófila Densa Montana do Núcleo Santa Virginia/PESM. Atuou em 1 hectare de floresta montana primaria (1100 m) no município de São Luiz do Paraitinga/SP. A área foi dividida em parcelas contiguas de 10 x 10 m e todas as arvores com perímetro a altura do peito PAP ? 15 cm (DAP ? 4,8 cm) foram plaqueadas, coletadas para identificação das espécies e tiveram suas alturas calculadas, posicionamento na parcela e perímetro medidos. Para as taquaras, a área ocupada e a distribuição das moitas e o total de colmos foram mensurados. A biomassa viva total acima do solo foi calculada tanto para as arvores quanto para as taquaras. As relações entre a riqueza e estrutura da floresta e a abundancia de taquaras resultaram da Analise de Componentes Principais (PCA). Foram encontrados 1974 indivíduos e 579 moitas de taquara da espécie Merostachys neesii Ruprecht (3813 colmos). No total de 42 famílias e 195 espécies, as famílias e os gêneros mais ricos foram Myrtaceae (50), Lauraceae (30), Monimiaceae (11) e Rubiaceae (9) e Ocotea (12), Mollinedia (10) e Eugenia (6). O valor do índice de diversidade de Shannon foi 3,73 nats/ind e a equabilidade de Pielou foi 0,7. A altura media das arvores foi 9,1 m e o dossel 20 m. A área basal total (arvores vivas) foi 41,4 m². Encontrou-se alta densidade de Euterpe edulis Mart. (562), porém não houve nenhuma relação entre este e a densidade de colmos e nem destes com a densidade, riqueza e área basal dos demais indivíduos arbóreos. Os resultados mostraram que a presença das taquaras não se correlaciona com a estrutura arbórea nem com a riqueza. Contudo, são necessários mais trabalhos para verificar se as taquaras não interferem nos demais estratos da floresta e também o papel desse grupo no funcionamento da MA. / Abstract: Formed by Ombrophilous Dense Forest, Mixed Ombrophilous Forest, Semidecidous Seasonal Forest and associated ecosystems, the Atlantic Forest had been suffered a lot of pressure which resulted in a reduction of most of its natural area. Surveys show that there are around 11.4% and 16% of its natural cover and for this reason plus the presence of endemic species this biome is a biodiversity hotspot. In Sao Paulo state, the preservation of part of this hotspot is in the Serra do Mar State Park (PESM, in portuguese), which is, nowadays, the major continuum remaining of Atlantic Forest and the greatest state park of Sao Paulo. In the PESM there are many physiognomies which can be classified by the altitude, as the Montane Forests where this study was conduct. Although some information is available, a little is known about the structure of these forests, where the bamboos (popularity known as taquaras) are abundant. In this perspective this study intended to verify if there is a correlation between the taquaras and the forest structure and richness in a Montane Ombrophilous Dense Forest of Nucleo Santa Virginia/PESM. 1-ha plot in a montane forest (1100 m) in Sao Luiz do Paraitinga municipality was studied. The area was divided into 100 subplots of 10 x 10 m and all trees with at least 15 cm of perimeter at breast height (DBH ? 4.8 cm) were marked and collected for species identification and their heights and perimeter were taken. For the bamboos, the area occupied, distribution of the clumps and a total of culms per subplot were taken. For both, trees and bamboos, the total aboveground live biomass (AGB) were calculated. The relations between the richness and structure of a patch of Atlantic Ombrophilous Dense Forest and the abundance of taquara were analyzed through Principal Component Analyzes (PCA). 1974 trees in the sampling criteria and 579 clumps of Merostachys neesii Ruprecht (or 3813 culms) were found. In a total of 42 botanical families and 195 species, the Myrtaceae (50), Lauraceae (30), Monimiaceae (11) and Rubiaceae (9) and Ocotea (12), Mollinedia (10) and Eugenia (6) were the richest families and genera. Shannon¿s diversity index was 3.73 nats/ind and Pielou¿s equability was 0.7. The average tree height was 9.1 m and the canopy was around 20 m. The basal area (live trees only) was 41.4 m².ha-1. There were a high density of Euterpe edulis Mart. palm (562), but no relation between this specie and bamboo culms were found neither between bamboos and richness, density or basal area of trees. These results showed that there are no relations between the taquaras and the forest structure and composition of trees. Nevertheless, more studies to check if these relations occur in another forest stratum and the role that taquaras play in the functioning of Atlantic Rain Forest are necessary. / Mestrado / Biologia Vegetal / Mestre em Biologia Vegetal

Orientador: Oscar Antonio Braunbeck / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-05T08:03:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Michelazzo_MarcioBeraldo_M.pdf: 766633 bytes, checksum: c822032d0a6d200120086d977866cf38 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A biomassa é uma fonte de energia renovável, disponível e alternativa. Quando a colheita é feita sem realização de queimada, a biomassa da cana-de-açúcar, na forma de palhiço, é uma das fontes de energia renovável com enorme potencial no Brasil. Todavia, o aproveitamento desses resíduos em larga escala é dificultado pelo alto custo de seu recolhimento, principalmente no que diz respeito ao recolhimento, adensamento e transporte. Este trabalho analisou tecnicamente algumas características envolvidas no recolhimento do palhiço, tais como massa específica final do palhiço e complexidade das máquinas envolvidas, juntamente com uma análise econômica, por meio de um modelo de cálculo de custo, por meio de simulação de eficiências e capacidades operacionais que compõem cada sistema de recolhimento do palhiço. De acordo com os resultados, o sistema colheita integral apresentou o menor custo de recolhimento do palhiço, tanto para distância pequenas como para grandes distâncias. Seguido pelos sistemas picado a granel, fardo cilíndrico, fardo algodoeiro, peletização e briquetagem / Abstract: Sugarcane is one of the energy sources most readily available in Brazil, mainly due to residues such as trash (tops, dry and green leaves). However, large scale use of these residues still faces high recovery costs related to gathering, baling, transportation, chopping and technology for residue utilization. An analysis was done of the mechanical principles involved in the packing processes. A model was defined to estimate the cost of trash recovery simulating the field capacity, oil consumption, depreciation, repair and maintenance and labor required for the field and transport operations. Six recovery systems were studied both from the technical and economical points of view. The results showed that handling billets and trash together, described as ¿Integral harvest¿, has the lowest cost for trash recovery, both for short and long distances, followed by bulk handling of chopped trash, the round bale, the giant bale and finally the pellet and briquette systems / Mestrado / Maquinas Agricolas / Mestre em Engenharia Agrícola

Orientador: Arnaldo Cesar da Silva Walter / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T20:09:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Serrano_DiegoMachadoCarrion_M.pdf: 3723453 bytes, checksum: 7b7e13e42962bface6ba8a38c221ba08 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O pellets é um bioenergético de uso relativamente difundido em países desenvolvidos de clima temperado, tendo sido nos últimos anos empregado de forma crescente como fonte de energia em aquecimento residencial e na geração de energia elétrica e térmica, em unidades "co-firing", principalmente na Europa, que é o maior mercado consumidor do produto. Nesse contexto, o Brasil, por possuir vocação florestal devido ao clima, disponibilidade de terras e ter segmento florestal bem estruturado, apresenta potencial para se inserir como supridor nesse mercado. Na elaboração desta dissertação, considerada a disponibilidade de biomassa, duas regiões foram identificadas como as mais promissoras para a produção de pellets a partir dos resíduos de madeira: as regiões Norte e Sul, sendo que a segunda tem significativa vantagem por possuir uma cadeia de produtos florestais fundamentada na silvicultura (florestas plantadas), enquanto na primeira haveria severas restrições devido à dificuldade de rastreamento da origem da biomassa. Foi feita a análise econômica de um empreendimento hipotético voltado à produção de pellets de madeira situado na região Sul do país, sob condições reais de mercado e logística. Os resultados indicam que, para uma planta pelletizadora com capacidade de 100.000 toneladas de pellets/ano, preço da biomassa em torno dos R$ 35,00/m3 e com preços de pellets a granel em porto na Europa (CIF) fixado em 140 ¿/tonelada, o empreendimento é viável, com TIR de 17% e VPL de R$ 3.6 milhões para taxa de desconto de 13%. O custo do frete marítimo é determinante na estrutura de custos, seguido do preço da matéria prima. / Abstract: Pellets is a solid biofuel that has been fairly used in developed countries of temperate climate. In recent years its consumption has increased for residential heating and electricity and thermal generation in co-firing plants, particularly in Europe, that is worldwide the largest pellets' market. Brazil has good potential to be a supplier in the emerging pellets market due to its forest tradition, adequate weather, land availability and a well-organized forestry segment. Based on the availability of biomass, it can be considered that there are two regions in Brazil that are promising for pellets production from wood waste: the North and South regions, but with a strong advantage of the second due to the supply chain of forest products based on commercial plantations; the production in the North region would suffer severe constraints due to the difficulty in tracking the sources of biomass. The assessment regarding the potential of pellets production for exporting is based on a hypothetical venture aiming at producing woodpellets in Paraná, considering real market conditions and logistics. The results indicate that a pellets plant with capacity to produce 100,000 t of pellets/year, biomass price turning around US$ 19.00/m3, and pellets price at European harbors (CIF value) as ¿ 140 per tonne, would be feasible, with an IRR of 17% or a NPV of US$ 1.7 million at a discount rate of 13%. The two main important factors in the final cost are the shipping cost from Brazil to Europe and the price of the raw material (i.e., its opportunity cost). As expected, the economic feasibility depends on the cost of raw material, as well as on the price paid for the product in European harbors. / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Kil Jin Park / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-15T02:46:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pighinelli_AnnaLeticiaMontenegroTurtelli_D.pdf: 8212491 bytes, checksum: c617ef5189c9c2de0d834c9e3aadfc78 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção de biodiesel em rota etílica à partir de quatro matérias-primas. A primeira etapa do trabalho foi avaliar o processo de prensagem para extração de óleo de amendoim em casca, algodão com línter e girassol. Para isso foi utilizado um planejamento experimental, avaliando a influência da temperatura (25 a 110oC) e teor de umidade (4 a 13,95%) dos grãos e da rotação da prensa (85 a 119rpm), no rendimento em óleo bruto e também na qualidade do óleo para ser utilizado como matéria-prima para a produção de biodiesel. Para a extração do óleo de amendoim, a melhor condição obtida foi para a faixa de rotação entre 80 e 90rpm, temperatura entre 40 e 50oC e teor de umidade entre 8 e 12%, com 95,74% de óleo removido. Na prensagem do algodão, o melhor rendimento foi de 75,38% em óleo bruto, para rotação de 85rpm, teor de umidade de 9% e temperatura do grão entre 110 e 120oC. O maior rendimento em óleo bruto de girassol, 68,38%, para rotação da prensa entre 100 e 115rpm, temperatura do grão entre 25 e 30oC e teor de umidade próximo de 7%. A etapa seguinte foi a de transesterificação dos óleos brutos filtrados em laboratório, avaliando a influência da razão molar etanol:óleo e da concentração de catalisador metilato de sódio, no rendimento em biodiesel bruto. Para o biodiesel bruto de amendoim, o maior rendimento alcançado foi de 96,82% para razão molar de 9:1 e 3% de catalisador. A produção de biodiesel de algodão foi prejudicada pela alta acidez do óleo, que inviabilizou a reação química nas condições experimentais previstas neste trabalho. A transesterificação etílica do óleo de girassol apresentou rendimento máximo de 98,39% em biodiesel bruto para razão molar de 9:1 e 3% de catalisador. O óleo refinado de soja também foi utilizado, apresentando rendimento máximo em biodiesel bruto de 97,08% para razão molar de 15:1 e 3% de catalisador. Os pontos críticos obtidos em laboratório foram utilizados na transesterificação em reator piloto e o biodiesel produzido foi purificado por lavagem com água acidificada, sílica e por destilação, avaliando a qualidade do produto final conforme legislação da ANP. A destilação foi o melhor método de purificação para todas as amostras de biodiesel. Dentre as oleaginosas aqui estudadas, pode-se afirmar que o girassol foi a melhor para produção de biodiesel, apresentando um bom desempenho durante a prensagem, com bom rendimento em óleo, facilidade na transesterificação e na purificação. O cultivo do girassol contribui para o melhoramento do solo e a torta resultante da prensagem é rica em proteínas, com possibilidade de comercialização / Abstract: The present work had as aim to evaluate biodiesel production using ethanol and four types of raw materials. In the first part of the study, the oil expression of hole peanut grain, cottonseed and sunflower was evaluated. A experimental design with two variables was used to estimate the influence of the independent variables: grain temperature (25 to 110oC), grain moisture content (4 to 13.95%) and expeller rotation (85 to 119rpm) on the crude oil and oil quality for its use in biodiesel production. The best condition for peanut oil expeller was: rotation from 80 to 90rpm, grain temperature from 40 to 50oC and grain moisture content from 8 to 12%, with a maximum oil recovered of 95.74%. For cottonseed oil expeller, the best oil yield was 75.38%, for 85rpm of expeller rotation, 9% of grain moisture content and grain temperature ranged from 110 to 120oC. Sunflower crude oil best results, 68.38%, was achieved for rotation ranged from 100 to 115rpm, grain temperature from 25 to 30oC and moisture content around 7%. The follow study was the transesterification of crude oils, evaluating the influence of molar ratio ethanol:oil and catalyst concentration sodium methylate, on the unpurified biodiesel yield. The higher unpurified peanut biodiesel yield was 96.82% using molar ratio of 9:1 and 3% of catalyst. Cottonseed biodiesel production was affected by oil high acid value so the chemical reaction not occurs in the experimental conditions provided in this work. Sunflower oil ethanolysis had the higher yield of 98.39% for a molar ratio of 9:1 with 3% of sodium methylate. Refined soybean oil was also used in biodiesel production; the maximum biodiesel yield was 97.08% for a molar ratio of 15:1 and 3% of catalyst. Critical experimental conditions obtained in laboratory scale were applied in small reactor and the biodiesel produced was purified with acid water, silica and distillation. All biodiesel samples had quality aspects evaluated concerning Brazilian legislation. Distillation was the best purification method for all biodiesel types. Amongst all oilseeds evaluated, sunflower had the best performance in all studies: oil expeller, oil yield, biodiesel production and biodiesel purification. Sunflower cultivation contributes for soil improvement and the cake resulting from oil expeller has a higher protein level and has market value / Doutorado / Tecnologia Pós-Colheita / Doutor em Engenharia Agrícola

Orientador: Luis Augusto Barbosa Cortez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-21T11:11:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_RenataTorresGomesde_M.pdf: 3951716 bytes, checksum: bd5e04dc6012cdb85e0ddd68057c1917 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Atualmente uma série de países está promovendo ações para que as energias alternativas renováveis tenham participação significativa em suas matrizes energéticas, sendo a cana-de-açúcar apontada como uma das principais fontes para o estado de São Paulo. Contribuindo para aumentar ainda mais o potencial da cana, o palhiço vem despertando interesse dos usineiros, uma vez que possui um importante equivalente energético quando comparado ao barril de petróleo. O reaproveitamento do palhiço dependerá em linhas gerais da rota tecnológica utilizada para converter a energia bruta em energia disponível (cogeração de energia é a rota mais difundida nas usinas); da viabilidade técnica do seu recolhimento (colheita integral é considerada de mais curto prazo); da viabilidade técnica do seu processamento; da viabilidade econômica considerando todos os custos, investimentos necessários e receitas provenientes da conversão do palhiço em energia. Portanto, esta pesquisa teve como objetivo contribuir com a criação de um modelo que permita determinar qual é o limite técnico para o processamento do palhiço adicional recolhido via colheita integral, respeitando o limite agronômico e considerando uma usina que queira melhor utilizar a sua capacidade instalada na recepção (01 hillo e 01 mesa alimentadora) e decida investir em uma estação de limpeza à seco. Além disso, o modelo se propôs a avaliar a rentabilidade do investimento necessário para recuperação e processamento do palhiço adicional para fins de cogeração de energia, considerando todos os investimentos agrícolas e industriais para a rota via colheita integral, tendo como base de comparação o cenário atual de recebimento de palhiço por esta mesma rota. Os resultados apresentados para os dados simulados demonstram que a máxima quantidade de palha que uma Usina preparada com 01 hillo + 01 mesa alimentadora e 01 sistema de limpeza à seco pode receber é 7% (base mássica) do total da biomassa de entrada. Já respeitando o limite agronômico, o máximo de palha contida na biomassa de entrada da usina é de 5,26%. Portanto o cenário limite considerado de quantidade de palha contida na biomassa de entrada foi de 5,26%. A análise econômica indicou que o cenário de 5,26% foi o de maior rentabilidade (TIR,VPL, PAYBACK) quando comparado ao cenário com quantidade atual de recebimento de palha (1,56% base mássica) e ao cenário intermediário (3% base mássica), sendo que a existência do picador de palha inviabiliza qualquer cenário. Considerando uma distância lavoura usina de 25 km, nenhum cenário é considerado viável economicamente para uma remuneração de cogeração de energia inferior a R$150/ MWh. Vale ressaltar que os dados de entrada variam com a realidade de cada usina e que o modelo computacional está preparado para receber quaisquer dados / Abstract: Currently a lot of countries are promoting actions so that the renewable energy alternatives have significant participation in its energy mix, and the sugarcane is considered the main available source for Sao Paulo state. Contributing to further increase the sugarcane potential, sugarcane trash (tops, green and dry leaves) has become attractive for the owners, since it has as important energy equivalent when compared to the American oil barrel. The sugarcane trash reuse depends on the technological route used to convert the raw energy in available energy (cogeneration is the most widespread in mills), the technical feasibility of its recover (collected by mechanized unburned cane harvest is considered shorter-term) the technical feasibility of its processing; economic viability considering all costs, required investments and income from the conversion of sugarcane trash into energy. The objective of this work was to create one model to determine what is the technical limit to the additional processing of sugarcane trash collected by mechanized unburned cane harvest, respecting the agronomic limit, considering mill that wants to better use its capacity in reception (01 hillo and 01 cane feed table) and decides to invest in a dry factory trash separation plant. Furthermore, the model proposed to evaluate the investment profitability needed for recovery and processing of additional sugarcane trash for cogeneration of energy, considering all agricultural and industrial investments for collecting system of the sugarcane trash by mechanized unburned cane harvest, based on comparison of the current scenario receipt of sugarcane trash by the same route. The results presented for the simulated data show that the maximum straw amount which a plant prepared with 01 hillo, 01 cane feed table and 01 and the dry factory trash separations plant can receive is 7% (w / w) of total biomass input. Already within the limit agronomic maximum straw contained in biomass input of the plant is 5.26%. Therefore the scene considered to limit the amount of straw input contained in biomass was 5.26%. The economic analysis indicated that the scenario of 5.26% was the highest return (IRR, VPL, PAYBACK) when compared to the scenario with the current number of receiving straw (1.56% w / w) and the intermediate scenario (3 % w / w), and the existence of the straw chopper prevents any scenario. Considering a crop plant 25 km away, no scenario is economically viable for a considerable fee cogeneration power less than $ 150 / MWh. Note that the input data vary with the reality of each plant and that the computational model is ready to receive any data / Mestrado / Construções Rurais e Ambiencia / Mestra em Engenharia Agrícola

Orientador: Araí Augusta Bernardez Pécora / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T23:00:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lira_ClaudioSilva_M.pdf: 5375491 bytes, checksum: a37f9efda77abc71b80a10d20833b839 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Os biocombustíveis têm sido utilizados como uma forma de solucionar os problemas relacionados à geração de energia a partir de combustíveis fósseis, por sua contribuição na redução das emissões de gases de efeito estufa e outros poluentes como SO2. O objetivo desta pesquisa é caracterizar a partícula e estudar o processo de conversão térmica de sementes de tucumã-do-Amazonas (Astrocaryum aculeatum) em óleo combustível através da caracterização dos produtos gerados no processo de pirólise rápida em reator de leito fluidizado borbulhante em escala laboratorial. O efeito da temperatura do processo foi analisado, variando-se a temperatura do reator entre 400 e 600°C, mantendo-se constante a velocidade superficial do gás de fluidização e, portanto o tempo de residência dos gases gerados no processo de pirólise. Em todos os testes, areia com diâmetro médio de 180 m foi o material inerte utilizado. As partículas de biomassa alimentadas no reator possuíam diâmetro inferior a 2 mm e os produtos (sólido, líquido e gás) gerados durante o processo foram quantificados e analisados, obtendo-se seus rendimentos em função da temperatura de operação do reator. Os resultados mostraram que a fração líquida apresentou maior rendimento quando a temperatura do reator foi de 500oC, representando 60% (em massa) dos produtos gerados. Nessa condição, o poder calorífico superior do bio-óleo (livre de umidade) foi de 20,22 MJ/kg, no entanto um valor de 30,48 MJ/kg foi obtido para temperatura do reator igual a 550°C, o que indica ter potencial para ser utilizado como biocombustível. O carvão vegetal produzido apresentou o maior poder calorífico superior a 500°C, com valor médio de aproximadamente 32 MJ/kg. A análise do carvão mostrou que o produto poderia ser aplicado como fonte para melhoria do solo assim como aditivo para fertilizante, devido aos teores obtidos de óxidos de Fe, Mg, Ca, K e Na no material. As análises dos gases produzidos mostraram que houve um crescente aumento no teor de monóxido de carbono com o aumento da temperatura do reator e que os gases gerados tem potencial para posterior queima e utilização como geradores de energia / Abstract: Biofuels have been used as a contribution to solve problems related to power generation from fossil fuels, since they contribute to reduce greenhouse gas emissions and other pollutant materials such as SO2. In addition, the use of biomass and organic wastes as fuel in power plants or small thermochemical processes that generate products with higher added values may encourage the development of remote areas. The purposes of this research were the particle characterization and the study of the thermal conversion process of Amazon-tucumã (Astrocaryum aculeatum) seeds into fuel oil through the process of fast pyrolysis in a laboratory scale bubbling fluidized bed reactor. The effect of process temperature was analyzed with variation of reactor temperature between 400 and 600°C, the gas superficial velocity was kept constant, therefore, the residence time of the gases produced in the process. In all the tests the sand presenting a Sauter mean diameter equal to 180 ?m was used as inert material. The biomass presented particle diameter smaller than 2 mm and the products generated (solid, liquid and gas) during the process were quantified and analyzed, obtaining their yields as a function of the reactor temperature. The results showed that the highest value of the liquid fraction (60%wt) was obtained when the reactor temperature was 500°C. At this condition the high heating value of bio-oil (moisture free) was 20.22 MJ/kg, however a value of 30.48 MJ/kg was obtained for the reactor temperature equal to 550°C, indicating the potential for being utilized as biofuel Regarding the biochar, the highest value for its heating value was roughly 32 MJ/kg (HHV), obtained at 500oC reactor temperature. Analysis of charcoal showed that the product could be used as a fertilizing to improve soil amendment, because of the high contents of Fe, Mg, Ca, K and Na oxides in the material. Analyses of the gases produced showed that there were an increasing in the content of carbon monoxide at higher temperatures and that the gases produced have potential for burning and utilization for energy generation / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Gustavo Henrique Goldman, Juliana Velasco de Castro Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T05:49:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Borin_GustavoPagotto_M.pdf: 4025117 bytes, checksum: 5d652481786ac0f6cf4259069d181514 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A parede celular vegetal é uma estrutura recalcitrante, composta por polissacarídeos complexos que podem ser quebrados em açúcares fermentáveis. A desconstrução desse material complexo pode ser feita por diversos tipos de enzimas hidrolíticas, que são produzidas naturalmente por uma variedade de microrganismos. Entre eles, o fungo Trichoderma reesei se destaca pela capacidade de produzir e secretar estas enzimas em grandes quantidades. Embora alguns trabalhos utilizando abordagens de proteômica e transcriptômica já tenham sido realizados com esse fungo, ainda não são conhecidos em detalhes os mecanismos moleculares responsáveis pela degradação da parede e a regulação gênica envolvida nesse sistema lignocelulolítico. O presente trabalho tem como objetivo principal a análise da expressão gênica global de T. reesei, crescido por 6, 12 e 24 horas em bagaço e colmo de cana-de-açúcar como fontes únicas de carbono, pela técnica de sequenciamento high-throughput de RNA (RNA-Seq). No transcriptoma de T. reesei foram identificadas sendo hiper-expressas as principais celulases, hemicelulases e proteínas acessórias relacionadas direta ou indiretamente com a desconstrução da parede vegetal. De modo geral, as celulases e hemicelulases apresentaram uma expressão maior do que outras enzimas, e o nível dos seus transcritos foi crescente ao longo do tempo tanto em colmo quanto no bagaço. A grande maioria dos genes de CAZymes e proteínas acessórias hiper-expressos foram compartilhados pelos dois substratos, o que demonstra que a estratégia usada por T. reesei para degradar a parede celular do colmo e do bagaço é similar. Adicionalmente, vários fatores de transcrição, proteínas de função desconhecida e transportadores supostamente envolvidos na assimilação dos açúcares liberados também foram hiper-expressos nas condições amostradas. Para validação do RNA-Seq, foi realizado PCR em tempo real de diversos genes hiper-expressos que codificam para enzimas hidrolíticas, reguladores transcricionais, proteínas acessórias e genes ainda não caracterizados. Para isso, a análise temporal foi ampliada para 30 minutos, 2, 4, 6, 12 e 24 horas de crescimento após o inóculo, o que permitiu uma análise mais detalhada da expressão desses genes. Como objetivo secundário, foi analisado o secretoma deste fungo e os açúcares concomitantemente liberados no sobrenadante. Estas análises indicaram que a desconstrução da parede celular já se inicia dentro de 6 horas pós inoculo, com a liberação de monômeros (principalmente xilose e glicose) dos polissacarídeos e secreção de diversas CAZymes. Ensaios enzimáticos também foram realizados, mostrando atividades celulo e hemicelulolíticas. Assim, descrevemos pela primeira vez o arsenal de enzimas transcritas e secretadas por T. reesei RUT C30, desde pontos inicias de crescimento, em bagaço explodido e colmo de cana-de-açúcar. Por fim, este trabalho também permitiu a identificação de vários genes, com função predita ou não, que podem abrir caminho para a descoberta de novos atuantes na resposta do fungo ao substrato lignocelulósico / Abstract: Plant cell wall is a recalcitrant structure composed of complex polysaccharides which can be broken down into fermentable sugars. The deconstruction of this complex material can be made by a variety of hydrolytic enzymes which are naturally produced by a variety of microorganisms. Among them, stands out the fungus Trichoderma reesei, able to produce and secrete those enzymes in large quantities. Although some studies using transcriptomics and proteomics approaches have been performed with this fungus, the molecular mechanisms responsible for the degradation of the cell wall and gene regulation involved in this lignocellulosic system are not well known. This work has as main objective the analysis of global gene expression of T. reesei grown at 6, 12 and 24 hours in sugarcane bagasse and culm as sole carbon sources by high-throughput RNA sequencing technology (RNA-Seq). In the T. reesei transcriptome, it was identified the major cellulases, hemicellulases and accessory proteins directly or indirectly related to the deconstruction of plant cell wall. In general, cellulases and hemicellulases exhibited higher expression than other enzymes, and the level of their transcripts was increased over the time in both culm and bagasse cultures. Most of up-regulated CAZymes and accessory proteins were shared between the two substrates, which demonstrates the strategy used by T. reesei to degrade the bagasse and culm cell wall is similar. Furthermore, several transcription factors, proteins of unknown function and transporters supposedly involved in the assimilation of sugars were also up-regulated in the sampled conditions. To validate the RNA-Seq data, real-time PCR of several up-regulated genes encoding hydrolytic enzymes, transcriptional regulators, accessory proteins and proteins not yet characterized was carried out. The time points was extended to 30 min, 2, 4, 6, 12 and 24 hours of growth after inoculation, allowing a more detailed analysis of the expression of these genes. As a secondary objective, T. reesei secretome and the sugars released in the supernatant were analyzed. It was shown that the sugarcane cell wall deconstruction begins within the first 6 hours post inoculation, releasing sugar monomers (mainly xylose and glucose) from polysaccharides due to the secretion of several hydrolytic enzymes. Enzymatic assays were also performed, showing cellulosic and hemicellulosic activities. Finally, this is the first study showing the arsenal of enzymes transcribed and secreted by T. reesei grown on steam exploded sugarcane bagasse and culm, at early time points. It was possible identify several genes, with predicted function or not, that can open new paths to discover novel players on the fungus response to lignocellulosic substrate / Mestrado / Microbiologia / Mestre em Genética e Biologia Molecular

O uso desenfreado dos recursos naturais durante as últimas décadas têm impactado drasticamente o meio ambiente, direcionando a humanidade a investir no desenvolvimento de tecnologias para produção sustentável e ecológica de novas fontes de energia renovável e de produtos verdes. Nesse âmbito, o uso de resíduos derivados da biomassa vegetal tem sido apresentado como uma promissora alternativa à substituição de combustíveis, componentes químicos e polímeros de origem fóssil. Esse material é barato, abundante e não compete direta ou indiretamente com a segurança alimentar. Hoje, mais de 200 compostos químicos e biopolímeros de valor agregado podem ser obtidos a partir do processamento de material lignocelulósico. Todavia, essa tecnologia ainda não é plenamente desenvolvida, afetando sua competitividade econômica, sendo que o maior custo atribui-se à despolimerização enzimática dos polissacarídeos que formam a parede celular vegetal (PCV). Essa etapa requer preparados enzimáticos compostos por diversas enzimas, que agem sinergicamente sobre a complexa estrutura da PCV. Dentre essas enzimas, as pectinases e xilanases desempenham um importante papel na desconstrução dos polímeros pécticos e da hemicelulose. O presente trabalho objetivou o estudo funcional e estrutural de diferentes classes de pectinases e xilanases com potencial biotecnológico, no intuito de contribuir para o desenvolvimento pleno da despolimerização enzimática da PCV. Dentro dessa perspectiva, foram estudadas: uma pectina metilesterase (Sl-PME) e uma endo-poligalacturonase (Sl-EndoPG) do inseto Sphenophorus levis; uma exo-poligalacturonase (Bl-ExoPG) de Bacillus licheniformis; uma xilanase GH10 (MT-Xyn10) e duas GH11 (MT-Xyn11a e MT-Xyn11b) identificadas no metatranscriptoma de um consórcio microbiótico derivado de compostagem de bagaço de cana-de-açúcar. A estrutura cristalográfica da Sl-PME evidenciou alta semelhança com outra PME de inseto. Também foi concluído que as PMEs de inseto são mais similares às bacterianas, quando comparadas às fúngicas e vegetais, principalmente em relação ao sulco catalítico. Além disso, PMEs de inseto, exclusivamente, apresentam uma permutação circular, possívelmente realcionada a um evento de transferência horizontal. A Bl-ExoPG apresentou-se monomérica em solução, com atividade ótima em pH neutro a 60°C, sendo estável em uma ampla faixa de pH (5-10) e com considerável termoestabilidade em elevadas temperaturas. Essa enzima, também, apresentou especificidade por pectina não-metilada, liberando unicamente monômeros de ácido galacturônico. As três xilanases estudadas apresentaram-se monoméricas em solução, com maior atividade entre 30 e 45°C e pHs de 6 a 9, retendo atividade acima de 50% nos pHs 5 e 10. Além disso, todas elas apresentam especificidade por xilano, sendo que a MT-Xyn10 apresentou, também, alta atividade sobre arabinoxilano. A MT-Xyn10 apresentou um conjunto de propriedades enzimáticas bastante atrativas às aplicações industriais, uma vez que é altamente estável em uma ampla faixa de pH (4-10), termoestável em temperaturas de até 50°C e sua ação catalítica produz diversos xilo-oligossacarídeos de alto valor agregado. A análise da estrutura cristalográfica da MT-Xyn11a revela três particularidades estruturais, compartilhadas com a MT-Xyn11b, mas não descritas para outras GH11. Dentre essas particularidades, um loop parece limitar o acesso do substrato ao sítio catalítico, contribuindo diretamente para a baixa afinidade ao substrato apresentada por essas duas enzimas. / Decades of unbridled use of natural resources have drastically affected the global environment, driving humanity to invest in the development of novel technologies for production of sustainable and ecofriendly renewable energy sources and green products. In this context, plant biomass residues have been presented as a promising alternative to fuels, chemicals and polymers derived from fossil reserves. This feedstock is abundant, cheap and does not compete directly or indirectly with food security. Today, more than 200 value-added chemicals and biopolymers can be generated by processing lignocellulosic material. However, this technology is not fully developed yet; its major costs stem from the enzymatic depolymerization of the polysaccharides that constitute the plant cell wall (PCW). This step requires enzymatic cocktails composed of several enzymes that synergistically deconstruct the complex PCW. Among these enzymes, pectinases and xylanases play an important role in the depolymerization of pectic polymers and hemicellulose. The present work is a functional and structural study of different classes of pectinase and xylanases with biotechnological potential. It intends to contribute to the full development of PCW enzymatic depolymerization. With this perspective, we studied a pectin methylesterase (Sl-PME) and an endo-polygalacturonase (Sl-EndoPG) from the insect Sphenophorus levis; an exo-polygalacturonase (Bl-ExoPG) from Bacillus licheniformis; a GH10 xylanase (MT-Xyn10); and two GH11 xylanases (MT-Xyn11a and MT-Xyn11b) from the metatranscriptome of sugarcane bagasse compost-derived microbial consortia. The Sl-PME crystallographic structure showed high similarity with other insect PME. It was also concluded that insect PMEs are more similar to bacterial PMEs than fungi or plant PMEs, especially in relation to the catalytic groove. Moreover, insect PMEs exclusively presented a circular permutation that is possibly related to an event of horizontal gene transfer. Bl-ExoPG is monomeric in solution, with optimal activity on neutral pH and 60°C, being stable in a wide pH range (5-10) and with considerable thermostability at high temperatures. This enzyme, also presented specificity for non-methylated pectin substrates, releasing only monomers of galacturonic acid as catalytic product. All three xylanases studied here are monomeric in solution, with optimal activity between 30°C and 45°C and between pHs 6 and 9, retaining more than 50% of original activity in the pHs 5 and 10. Besides, they all showed specificity for xylan, and MT-Xyn10 also showed high activity on arabinoxylan. MT-Xyn10 revealed a set of enzymatic properties attractive for industrial applications, such as high stability in a wide pH range (4-10), thermostability up to 50°C and released products that are high value-added xilo-oligosaccharides. The MT-Xyn11a crystallographic structure revealed three structural particularities shared with MT-Xyn11b, but not previously described in other GH11. Among these particularities, a loop seems to limit the substrate access to the catalytic site, contributing to the low enzyme affinity presented by both MT-Xyn11a and MT-Xyn11b.