A crescente demanda energética traz a necessidade de desenvolvimento de novos combustíveis renováveis, visando à menor emissão de partículas e poluentes ao meio ambiente e a substituição dos derivados de petróleo. Atualmente, pesquisas com a utilização de biomassa lignocelulósica vêm sendo desenvolvidas com o objetivo de tornar o processo de produção de etanol de segunda geração economicamente viável. O arundo (Arundo donax L.) é uma gramínea de crescimento rápido, alto rendimento de biomassa e pode ser cultivada em áreas marginais, que em função de características de cultivo, crescimento e produtividade apresenta potencial para produção de etanol de segunda geração. O presente trabalho teve como objetivo estabelecer as melhores condições de pré-tratamento, hidrólise e fermentação da biomassa de Arundo donax L. visando à produção de etanol. Três pré-tratamentos foram testados: pré-tratamento ácido, pré-tratamento ácido seguido de pré-tratamento alcalino e pré-tratamento alcalino. Foram avaliadas variáveis de cada pré-tratamento utilizando planejamento composto central rotacional através da metodologia de superfície de resposta Após a otimização das condições de pré-tratamento, foram avaliadas as variáveis carga enzimática e relação sólido:líquido nos rendimentos de glicose e xilose na hidrólise enzimática. Por fim, foram avaliadas condições de fermentação dos hidrolisados obtidos na hidrólise enzimática e fermentação e hidrólise simultâneas da biomassa pré-tratada. No pré-tratamento da biomassa as concentrações de glicose e xilose liberadas na hidrólise enzimática da biomassa pré-tratada, apenas com ácido sulfúrico, variaram de 6,2 a 19,1 g L-1 e 1,8 a 3,1 g L-1, respectivamente. A adição de pré-tratamento alcalino possibilitou aumento significativo da concentração de açúcares liberados. O uso apenas de pré-tratamento alcalino resultou em concentrações de glicose e xilose que não diferiram estatisticamente dos obtidos com pré-tratamento em duas etapas. As concentrações de 5-hidroximetilfurfural e furfural não diferiram significativamente entre os pré-tratamentos testados. Na hidrólise enzimática apenas a relação sólido:líquido apresentou efeito significativo nas concentrações de glicose e xilose. Os rendimentos de etanol obtidos pelo processo de sacarificação e fermentação simultâneas foram superiores aos obtidos quando a hidrólise e fermentação foram conduzidas em etapas separadas. Os maiores rendimentos de etanol foram obtidos com carga de sólidos de 200 g L-1, e 25 FPU g-1 na etapa de pré-hidrólise. / The growing energy demand brings the need for development of new renewable fuels, aiming to reduceemission of particles and pollutants into the environment as well as substitution of petroleum products. Nowadays, researches using lignocellulosic biomass have been developed with the objective of making the production process of second generation ethanol economically viable. Arundo donax L., is a perennial grass presenting high biomass production and ability of growing in different environments, which due to the cultivation characteristics, growth and productivity presents potential as raw material for production of second generation ethanol. The present work envisages to establish the best pre-treatment hydrolysis and fermentation conditions for the biomass of Arundo donax L. aiming to ethanol production. Three pretreatments were tested: acid pretreatment, acid pretreatment followed by alkaline pretreatment and alkaline pretreatment. Variables of each pretreatment were evaluated using central rotational composite design through response surface methodology.After optimization of the pretreatment conditions, the influence of enzymatic loading and solid-to-liquid ratio variables in the glucose and xylose yields by the enzymatic hydrolysis were evaluated. Finally, the fermentation conditions of the hydrolysates obtained in the enzymatic hydrolysis and simultaneous fermentation and hydrolysis of the pretreated biomass were evaluated The amounts of glucose and xylose released by enzymatic hydrolysis of the Arundo biomass obtained from acid pretreatment ranged from 6.2 to 19.1 g/L and 1.8 to 3.1 g/L, respectively. The addition of an alkaline pretreatment led to a higher yield from the enzymatic hydrolysis with the average glucose concentration 3.5 times that obtained after biomass hydrolysis with an acid pretreatment exclusively. The use of an alkaline pretreatment alone resulted in glucose and xylose concentrations similar to those obtained in the two-step pretreatment: acid pretreatment followed by alkaline pretreatment. There was no significant difference in 5-hydroxymethylfurfural, furfural or acetic acid concentration among the pretreatments. In the enzymatic hydrolysis, only a solid-to- liquid ratio showed a significant effect on glucose and xylose concentrations. The ethanol yields obtained by the simultaneous hydrolysis and fermentation process are higher than those obtained when the hydrolysis and fermentation were conducted in separate steps. The highest ethanol yields were obtained with solids loading of 200 g L-1, and 25 FPU g-1 in the prehydrolysis step.

A crescente demanda energética traz a necessidade de desenvolvimento de novos combustíveis renováveis, visando à menor emissão de partículas e poluentes ao meio ambiente e a substituição dos derivados de petróleo. Atualmente, pesquisas com a utilização de biomassa lignocelulósica vêm sendo desenvolvidas com o objetivo de tornar o processo de produção de etanol de segunda geração economicamente viável. O arundo (Arundo donax L.) é uma gramínea de crescimento rápido, alto rendimento de biomassa e pode ser cultivada em áreas marginais, que em função de características de cultivo, crescimento e produtividade apresenta potencial para produção de etanol de segunda geração. O presente trabalho teve como objetivo estabelecer as melhores condições de pré-tratamento, hidrólise e fermentação da biomassa de Arundo donax L. visando à produção de etanol. Três pré-tratamentos foram testados: pré-tratamento ácido, pré-tratamento ácido seguido de pré-tratamento alcalino e pré-tratamento alcalino. Foram avaliadas variáveis de cada pré-tratamento utilizando planejamento composto central rotacional através da metodologia de superfície de resposta Após a otimização das condições de pré-tratamento, foram avaliadas as variáveis carga enzimática e relação sólido:líquido nos rendimentos de glicose e xilose na hidrólise enzimática. Por fim, foram avaliadas condições de fermentação dos hidrolisados obtidos na hidrólise enzimática e fermentação e hidrólise simultâneas da biomassa pré-tratada. No pré-tratamento da biomassa as concentrações de glicose e xilose liberadas na hidrólise enzimática da biomassa pré-tratada, apenas com ácido sulfúrico, variaram de 6,2 a 19,1 g L-1 e 1,8 a 3,1 g L-1, respectivamente. A adição de pré-tratamento alcalino possibilitou aumento significativo da concentração de açúcares liberados. O uso apenas de pré-tratamento alcalino resultou em concentrações de glicose e xilose que não diferiram estatisticamente dos obtidos com pré-tratamento em duas etapas. As concentrações de 5-hidroximetilfurfural e furfural não diferiram significativamente entre os pré-tratamentos testados. Na hidrólise enzimática apenas a relação sólido:líquido apresentou efeito significativo nas concentrações de glicose e xilose. Os rendimentos de etanol obtidos pelo processo de sacarificação e fermentação simultâneas foram superiores aos obtidos quando a hidrólise e fermentação foram conduzidas em etapas separadas. Os maiores rendimentos de etanol foram obtidos com carga de sólidos de 200 g L-1, e 25 FPU g-1 na etapa de pré-hidrólise. / The growing energy demand brings the need for development of new renewable fuels, aiming to reduceemission of particles and pollutants into the environment as well as substitution of petroleum products. Nowadays, researches using lignocellulosic biomass have been developed with the objective of making the production process of second generation ethanol economically viable. Arundo donax L., is a perennial grass presenting high biomass production and ability of growing in different environments, which due to the cultivation characteristics, growth and productivity presents potential as raw material for production of second generation ethanol. The present work envisages to establish the best pre-treatment hydrolysis and fermentation conditions for the biomass of Arundo donax L. aiming to ethanol production. Three pretreatments were tested: acid pretreatment, acid pretreatment followed by alkaline pretreatment and alkaline pretreatment. Variables of each pretreatment were evaluated using central rotational composite design through response surface methodology.After optimization of the pretreatment conditions, the influence of enzymatic loading and solid-to-liquid ratio variables in the glucose and xylose yields by the enzymatic hydrolysis were evaluated. Finally, the fermentation conditions of the hydrolysates obtained in the enzymatic hydrolysis and simultaneous fermentation and hydrolysis of the pretreated biomass were evaluated The amounts of glucose and xylose released by enzymatic hydrolysis of the Arundo biomass obtained from acid pretreatment ranged from 6.2 to 19.1 g/L and 1.8 to 3.1 g/L, respectively. The addition of an alkaline pretreatment led to a higher yield from the enzymatic hydrolysis with the average glucose concentration 3.5 times that obtained after biomass hydrolysis with an acid pretreatment exclusively. The use of an alkaline pretreatment alone resulted in glucose and xylose concentrations similar to those obtained in the two-step pretreatment: acid pretreatment followed by alkaline pretreatment. There was no significant difference in 5-hydroxymethylfurfural, furfural or acetic acid concentration among the pretreatments. In the enzymatic hydrolysis, only a solid-to- liquid ratio showed a significant effect on glucose and xylose concentrations. The ethanol yields obtained by the simultaneous hydrolysis and fermentation process are higher than those obtained when the hydrolysis and fermentation were conducted in separate steps. The highest ethanol yields were obtained with solids loading of 200 g L-1, and 25 FPU g-1 in the prehydrolysis step.

Normalmente, a causa da toxicidade do efluente de uma estação de tratamento de esgotos não é conhecida. Devido à complexidade dos efluentes não domésticos por ela recebidos, um programa de redução de toxicidade deve ser implementado, contemplando desde a descarga no corpo d?água até a fonte de poluição. A identificação do(s) poluente(s) que causa(m) impacto na estação e o mecanismo de toxicidade, tipicamente, não são simples de serem determinados a partir de dados de caracterização tradicional de águas residuárias. Além disso, a toxicidade pode estar ligada à presença de compostos refratários ou sub-produtos gerados na própria estação de tratamento de esgotos. Devido ao efeito sinérgico dos poluentes, a metodologia dos limites locais nem sempre pode ser aplicada. Desta forma, o presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de determinar as classes de poluentes presentes na água residuária de uma indústria química, que causa toxicidade e inibição na estação de tratamento de esgotos de Suzano (ETE Suzano), sistema convencional de lodos ativados, localizada na Região Metropolitana de São Paulo, e propor, a partir dos resultados obtidos, tecnologias de pré-tratamento para o referido efluente. Ensaios de fracionamento da água residuária industrial seguidos de testes de avaliação da toxicidade refratária modificados por Ferraresi (2001) foram realizados, utilizando-se um reator que simulava as condições atuais da estação e outros dois que avaliavam a condição futura, nas condições críticas de máxima vazão do efluente industrial pré-tratado e mínima da ETE-Suzano. Os resultados dos ensaios de fracionamento indicaram que compostos voláteis, adsorvíveis e material particulado eram os principais responsáveis pela inibição à nitrificação e pela toxicidade conferida ao efluente final da ETE-Suzano. Desta forma, arraste com ar, adsorção em carvão e coagulação, floculação e sedimentação ou flotação com ar dissolvido são tecnologias que podem ser utilizadas como pré-tratamento do efluente industrial estudado. / Typically, the cause of effluent aquatic toxicity is unknown. Due to this and the complex makeup and varying toxicants in individual waste streams, a toxicity reduction program must usually begin at the discharge and proceed upstream to find the source. The key toxicant(s) and the actual toxic mechanism are normally not apparent from traditional characterization data and may consist of refractory organics or by-products generated in biological treatment process. Due to the complex interaction between toxicants, threshold concentration for specific compounds cannot be universally applied. The research work was carried out to identify classes of pollutants from chemical industry effluent that causes toxicity and inhibition at Suzano Wastewater Treatment Plant (Suzano WTP), a conventional activated sludge process, located at São Paulo Metropolitan Region and to suggest based on results, pretreatment technologies to this wastewater. Methods applied in effluent treatment scenarios (e.g., air stripping, powdered carbon, coagulation, flocculation and sedimentation) and Refractory Toxicity Assessment (RTA) according Ferraresi (2001) were used. A reactor simulated the real condition of Suzano WTP and two others, future condition with maximum flow rate of treated industrial wastewater and minimum flow rate of sewage. Volatile compounds, adsorbed and particulate material present in industrial effluent caused inhibition in activated sludge process and effluent WTP toxicity. Thus, air stripping, carbon adsorption and coagulation, flocculation and sedimentation or air dissolved flotation were efficient technologies to pretreat this industrial effluent.

Neste trabalho, fibras de eucalipto pré-tratadas diferentemente com ácido e/ou enzima foram investigadas visando se verificar alterações estruturais decorrentes dos pré-tratamentos. Na caracterização foram empregadas técnicas de microscopia eletrônica, de fluorescência (campo de claro), de fluorescência confocal de varredura a laser (CLSM) e de tempo de vida de imagem de fluorescência (FLIM). Além disso, foi também empregada espectrocopia de fluorescência, absorção no ultravioleta e vísivel (UV-Vis), no infravermelho (FT-IR) e ressonância magnética nuclear (RMN). Para a caracterização das fibras via microscopia e espectroscopia de fluorescência foi necessário a produção de filmes de fibras de eucalipto. Os resultados demonstraram um aumento na intensidade da fluorescência das fibras em função dos pré-tratamentos. As imagens de microscopia permitiram conhecer a estrutura morfológica das fibras. Para aumentar a fluorescência das fibras e facilitar a visualização por microscopia de fluorescência, nós depositamos o polieletrólito poli(cloreto de tetraidrotiofeno de xililideno) (PTHT), precursor do poli(p-fenileno vinileno) (PPV). Pelas imagens CLSM observou-se a afinidade do PTHT-PPV pelas as fibras que, foi investigada pelo método arraste. A distribuição de tempos de vida associado à imagem FLIM da fibra de eucalipto indicou a presença do PTHT-PPV nas superfícies da fibra e a lignina no interior da parede da mesma. O PTHT-PPV apresentou um tempo de decaimento de fluorescência mais curto do que a lignina. As análises composicionais das fibras de eucalipto e do bagaço de cana-de-açúcar in natura evidenciaram sinais relacionados à lignina, hemicelulose e celulose. / In this dissertation, eucalyptus fibers pretreated with different acid and / or enzyme were investigated in order to study the resulting structural changes of the fibers. The characterization was made using several microscopy techniques such as, electronic microscopy, confocal laser scanning microscopy (CLSM) and fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM). In addition, we used fluorescence spectroscopy, absorption in the ultraviolet and visible (UV-Vis), infrared spectroscopy (FT-IR) and nuclear magnetic resonance (NMR). It was necessary to produce films of eucalyptus fibers for the characterization of fibers via microscopy and fluorescence spectroscopy. The results showed changes in the fluorescence intensity of the fibers as function of the pre-treatments. The microscopy images were used to study the morphological structure of fibers. To increase the fluorescence of the fibers and facilitate its visualization via fluorescence microscopy, e deposited a polyelectrolyte precursor of PPV poly(p-phenylenevinylene), the poly-(xylylidenetetrahydro-thiophenium chloride). CLSM images revealed an affinity between the PTHT-PPV and the fibers. This affinity was investigated by a method consisting of spinning a solution containing the fibers and subsequent optical analysis. The results confirmed the affinity of PTHT-PPV with eucalyptus fibers. The lifetime distribution associated with the FLIM image of eucalyptus fiber indicated the presence of PTHT-PPV on the fiber surface and lignin in the inner wall of the fibers. Also, the PTHT-PPV showed fluorescence decay time shorter than the lignin. The analysis of the composition of eucalyptus fibers, we used sugar cane bagasse in natura to facilitate the identification of functional groups. The results showed signs related to lignin, cellulose and hemicellulose.

Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-04T13:08:41Z No. of bitstreams: 2 Dissertação- Kassandra Mendes Versão Final com ficha.pdf: 2822925 bytes, checksum: 48b536c35ab8f530a79dd738feceb4d6 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T13:08:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação- Kassandra Mendes Versão Final com ficha.pdf: 2822925 bytes, checksum: 48b536c35ab8f530a79dd738feceb4d6 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / Os resíduos agroindustriais, fontes de matéria-prima lignocelulósica, podem ser utilizados tanto na produção de bioetanol quanto na obtenção de produtos químicos de alto valor agregado, como polióis, ácidos orgânicos e aldeídos, substituindo assim as fontes não-renováveis. Dentre os resíduos da cana-de-açúcar, foca-se na palha de cana-de-açúcar que apresenta grande potencial para geração de calor, eletricidade, produção de etanol celulósico e outros produtos. Sendo composta basicamente de celulose e hemicelulose (fontes de açúcares) e lignina, forma uma complexa estrutura bastante recalcitrante com difícil disponibilização de seus carboidratos. Para tal fim aplica-se uma etapa de pré-tratamento, que tem como objetivo alterar ou remover a lignina e a hemicelulose, aumentar a área superficial da celulose e diminuir seu grau de polimerização e sua cristalinidade. Neste trabalho foi realizado o pré-tratamento da palha da cana-de-açúcar com ácido sulfúrico diluído variando-se os seguintes fatores: temperatura, tempo de reação, carga de sólidos e concentração de ácido em relação à massa do resíduo. No sentido de se proporcionar a ocorrência de mistura de carboidratos para processamento químico visando obtenção de produtos de alto valor agregado foi aplicado um planejamento experimental do tipo Delineamento Central Composto Rotacional (DCCR) consistindo de 27 experimentos. Visou-se obter a melhor condição para otimização da produção de xilose aliada a uma baixa formação de produtos de degradação (ácido fórmico, ácido acético, hidróxi-metil-furfural e furfural). Baixa carga de sólidos (10% em massa), baixa concentração de ácido (0,5% em massa), tempo intermediário (15 min) e temperatura baixa (105°C) foram identificadas como as melhores condições para se operar o processamento. Cosntatou-se que tal condição favoreceu uma melhor quantidade de xilose presente no hidrolisado aliada a poucas quantidades de produtos de degradação.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-08-25Bitstream added on 2014-06-13T20:52:31Z : No. of bitstreams: 1 pedro_mam_me_sjrp.pdf: 977007 bytes, checksum: 33a5c50b033be5da84fd3ee27ae2d684 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Neste trabalho estudou-se a influência de pré-tratamentos químicos, com emulsões a base de óleo e lecitina de soja e carbonato de potássio, sobre a cinética de secagem da uva Rubi. A secagem foi conduzida em um secador de leito fixo, à temperatura fixa de 60ºC, velocidade de ar de 0,9 m/s e umidade relativa do ar de secagem do ambiente na faixa de 18 a 20 %. A umidade inicial das amostras de uva Rubi variou entre 81 a 84% (base seca) e o conteúdo de sólidos solúveis ficou em torno de 11o Brix. O objetivo deste trabalho foi estudar um pré-tratamento alternativo a base de lecitina e óleo de soja na cinética de secagem da uva Rubi, otimizando as concentrações dessas substâncias de modo a minimizar o tempo de secagem. Foram calculados os coeficientes de difusividade aparente a partir do ajuste dos dados experimentais de secagem pela solução analítica da 2a Lei de Fick para uma esfera. A desconsideração do encolhimento da fruta levou ao péssimo ajuste dos dados pela 2a Lei de Fick. As curvas de secagem foram ajustadas pelo modelo de Page. A avaliação deste modelo foi feita pelo cálculo do R2 (> 0,99) e do RMS (< 30%). Este ajuste representou satisfatoriamente os dados experimentais às curvas. A cinética de secagem foi avaliada pela análise estatística dos efeitos das condições do pré-tratamento químico - tempo de imersão da uva e concentração de lecitina, carbonato de potássio e óleo de soja nas emulsões - sobre o parâmetro K do modelo de Page. Observou-se que o tempo de imersão e suas interações com as concentrações dos componentes em estudo não foram significativos no nível de 5%. Quando todos os componentes são empregados nas máximas e mínimas concentrações testadas, mesmo para o mínimo tempo de imersão (3 minutos), há um aumento no valor do parâmetro K, o qual está diretamente ligado... Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / The influence of pretreatments of emulsions of lecithin, soya oil and potassium carbonate on drying kinetic of grape Rubi was studied in this work. The drying was carried out in a fixed bed dryer, at 60ºC, air velocity of 0,9 m/s and relative humidity of drying air in range from 18 to 20%. The initial moisture varied from 81 to 84% and soluble solids content was 11º Brix. The objective was to study an alternative pretreatment with lecithin, soya oil and potassium carbonate, optimizing the concentration of these substances with the aim of decrease the drying time. The apparent diffusion coefficients were calculated by the adjustment of the experimental data of drying by the analytical solution of the second Fick’s Law for a spherical geometry. The fruit shrinkage wasn’t taken in consideration. These carried out the bad adjustment of data by the second Fick`s Law. The drying curves were adjustment by Page’s model. The evaluation was goodness fit was shown through the analysis of the coefficient of determination (R2 > 0,99) and RMS (< 30%). This adjustment was good. The drying kinetics was valued through the statistical analysis of chemical pretreatment effects – dipping time of grape and concentration of lecithin, potassium carbonate and soya oil – on the parameter k of Page´s model. It was checked that dipping time and their interactions with the concentrations of the components in study were not significant in the level of 5%. When all components are spent in maximum and minimum concentration tested, even for the minimum dipping time (3 minutes), there is an increase in value of parameter K, which is straight into to the drying rate and reduction of drying time. The equilibrium moisture used in the calculation of adimensional for drying curves was obtained by isotherms data of Rubi grape without... (Complete abstract click electronic access below)

Lipídeos contidos em resíduos de laticínios além de representarem uma perda industrial importante, interferem negativamente nos sistemas de tratamento de efluentes inibindo a atividade microbiana do consórcio (Mendes, 2005). O objetivo do presente trabalho foi estudar a degradação anaeróbia de gorduras do leite hidrolisadas com duas enzimas: lipase comercial de Candida rugosa (éster-inespecífica), e preparado enzimático de Geotrichum candidum (lipase éster-específica). Determinaram-se condições ótimas de hidrólise de gorduras do leite no tocante a tempo e temperatura de processo. Após esta etapa, determinou-se a produção metanogênica advinda da estabilização de esterco bovino combinado com gorduras de laticínios hidrolisadas e in natura. As condições ótimas de ação de lipase comercial de C. rugosa em gorduras do leite foram obtidas com temperatura de 40ºC e pH de 6,5. As condições ótimas de ação de preparado enzimático de G. candidum foram obtidas com temperatura de 40ºC e pH de 7,5. Os tempos de processo hidrolítico para a produção máxima de ácidos graxos foram de 8 horas e 16 horas quando se utilizaram preparado enzimático de G. candidum e solução de lipase comercial de C. rugosa respectivamente. As velocidades de processo, bem como os valores de biodegradabilidade anaeróbia, produção metanogênica específica e coeficiente de conversão (Yp/s) indicaram ser muito mais eficiente a utilização lipase de C. rugosa na hidrólise das gorduras do leite, quando o objetivo do processo é a produção de biogás. Além disso, o preparado enzimático de G. candidum ocasionou inibição da atividade metanogênica acetoclástica. Quando se realizou um estudo variando-se a concentração de gordura no tratamento enzimático, obteve-se a maior produção de ácido oléico quando se utilizaram 42 gramas de gordura por grama de enzima. Por outro lado, o melhor fator de conversão entre produto e substrato foi verificado quando a relação entre a massa de gordura e a massa de enzima foi igual a 6g/g. / Lipids in dairy waste as well as representing an important industrial loss, interfere negatively in wastewater treatment systems by inhibiting microbial activity of the consortium. The aim of this work was to study the anaerobic degradation of hydrolyzed milk fats using two enzymes: lipase from Candida rugosa, which is an ester unspecific enzyme; and other specific lipase obtained from Geotrichum candidum. Optimal conditions for hydrolysis of milk fat regarding pH, time and temperature were determined. After that, the methanogenic production from the stabilization of cattle manure combined with fats (hydrolyzed and in nature) was evaluated. The optimum conditions for the action of commercial C. rugosa lipase were obtained at 40ºC and pH 6.5. The optimum conditions for the action of G. candidum preparation were obtained at 40ºC and pH 7.5. Maximum product concentrations were obtained within 8 hours and 16 hours when preparation of G. candidum and C. rugosa lipase were used, respectively. The initial methanogenic production rate, the values of anaerobic biodegradation, the specific methanogenic production and the methane yield as well, showed that the use of C. rugosa lipase in the hydrolysis of fats is more efficient when the goal of the process is the production of biogas. The use of the enzymatic preparation of G. candidum did not cause any benefits, and in addition, caused bigger inhibition of acetoclastic methanogenic activity. When the initial concentration of substrate was varied for the enzymatic treatment, it was possible to verify higher oleic acid accumulated production when 42 grams of fat where used per gram of enzyme. On the other hand, the higher conversion factor between product and substrate was obtained when the relation between the mass of fat and the mass of enzyme was 6g/g.

No Brasil o etanol é considerado a melhor escolha para reduzir as dependências dos combustíveis fósseis. Para atender as metas de produção desse combustível renovável, fontes de materiais lignocelulósicos podem ser utilizadas com o intuito de se aproveitar a fração celulósica para obtenção de açúcar fermentável. Contudo, é preciso desenvolver métodos de pré-tratamento eficientes e economicamente viáveis custo para reduzir a recalcitrância da biomassa vegetal in natura, aumentando dessa forma a eficiência da etapa de hidrólise enzimática. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do pré-tratamento por explosão a vapor e do pré-tratamento com ácido diluído, seguidos ou não de uma etapa de deslignificação alcalina, na hidrólise enzimática da palha de cana-de-açúcar. O pré-tratamento por explosão a vapor foi realizado em reator de 2,5 m3 sob temperaturas de 180 °C, 190 °C e 200 °C, por 15 min. O pré-tratamento com ácido diluído (1% m:m) foi feito em reator rotatório de 20 L a 180 °C, 185 °C, 190 °C e 195 °C, por 10 min. A etapa de deslignificação com NaOH (1% m:v) foi feita a 100 °C, por 1 h, em reator de 350 L para a palha pré-tratada por explosão a vapor e em ampolas de 500 mL para a palha de cana pré-tratada com ácido diluído. Amostras de todos os tratamentos foram analisadas por FTIR e MEV. Foram feitos ensaios de hidrólise enzimática utilizando Celluclast 1.5L (15 FPU/g de amostra) e &#946;-Glucosidase (10 UI/g de amostra). Os hidrolisados enzimáticos foram usados em testes de fermentabilidade conduzidos a 30 °C por 48 h utilizando S. cerevisiae UFPEDA 1238. Através de ambos pré-tratamentos foi possível remover mais de 90% de hemicelulose. O pré-tratamento com ácido diluído provocou uma maior degradação da celulose em relação ao pré-tratamento por explosão a vapor, bem como uma maior solubilização da lignina. A etapa de deslignificação alcalina somada ao pré-tratamento contribuiu para a remoção de até 80% da lignina. Análises de FTIR e MEV revelaram alterações das bandas de vibração dos grupamentos químicos e mudanças morfológicas das amostras tratadas em relação à palha in natura. O pré-tratamento por explosão a vapor a 200 °C promoveu a maior conversão enzimática (80%) e esse percentual foi aumentado para 85% pela aplicação da deslignificação alcalina. A fermentação dos hidrolisados enzimáticos se mostrou satisfatória, apresentando percentuais de eficiência acima de 70%. / In Brazil, ethanol is considered the best alternative to reduce dependence on fossil fuels. In order to enhance the production of this renewable fuel, lignocellulosic materials must be used with the goal of harnessing the cellulosic fraction to obtain fermentable sugar. However, an efficient pretreatment method to reduce recalcitrance of raw material is required for increasing the efficiency of enzymatic hydrolysis. This study aimed to evaluate the effect of two pretreatments, steam explosion and dilute acid, followed or not by an alkaline delignification, on enzymatic hydrolysis of sugarcane straw. Steam explosion was conducted in 2.5 m3 reactor at temperatures of 180 °C, 190 °C and 200 °C for 15 min. Dilute acid pretreatment was carried out in 20 L reactor at 180 °C, 185 °C, 190 °C and 195 °C for 10 min, using H2SO4 (1% w:w). Alkaline delignification was made with NaOH (1% w:v) at 100 °C for 1 h. Samples of all treatments were analyzed by FTIR and SEM. Enzymatic hydrolysis was performed with commercial cellulase Celluclast 1.5L (15 FPU/w of sample) and &#946;-Glucosidase (10 IU/w of sample). Alcoholic fermentation by S. cerevisiae UFPEDA 1238 was conducted at 30 °C for 48 h. The pretreatments studied were able to remove over 90% of hemicellulose fraction. Higher degradation of cellulose and lignin fractions was observed during diluted acid pretreatment. Alkaline delignification contributed to the removal of more than 80% of lignin. FTIR and SEM analysis revealed changes in the vibration bands of chemical groups and morphological variation of the treated samples compared to raw material. Steam explosion at 200 °C promoted the higher enzymatic conversion (80%) and this percentage was increased to 85% by application of alkaline delignification. Fermentation tests efficiency was above than 70%.

Neste trabalho buscou-se otimizar a obtenção de três diferentes filmes polissilânicos, a base de bis-1,2-(trietoxisilil)etano (BTSE), bis-(-trimetoxisililpropil)amina (BTSPA) e bis-1,2-[(trietoxisilil)propil]tetrassulfeto (BTESPT), com o intuito de proporcionar maior resistência à corrosão para o aço carbono e para o aço galvanizado. Foi variada a concentração do silano, o tempo de hidrólise e dopantes (íons de cério (III) e cério (IV)), sendo estes últimos adicionados na solução precursora. Estes parâmetros foram testados sobre dois tipos de superfícies: uma a base de ferro (aço carbono) e outra a base de zinco (aço galvanizado) obtendo, desta forma, condições para que cada filme polissilânico fornecesse a melhor proteção contra corrosão do substrato. As técnicas eletroquímicas usadas para esta avaliação foram espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), resistência de polarização linear (Rp) e curvas de polarização (CP); também foram utilizadas a microscopia de força atômica (AFM) e a microscopia eletrônica de varredura (MEV). Com a otimização do processo de obtenção dos filmes de silano, foram pré-tratados os corpos-de-prova (cdp) e submetidos ao processo de pintura, objetivando a comparação entre o pré-tratamento a base de silano e o de fosfatização, ambos atuando como promotores de resistência à corrosão e aderência entre os substratos e a camada de tinta. Os cdps pintados foram avaliados por EIE, testes físicos de aderência e flexibilidade e também por ensaios acelerados de corrosão atmosférica (névoa salina). Os resultados mostraram que todas as camadas a base de polissilanos estudadas proporcionaram ao aço carbono e ao aço galvanizado aumento em suas respectivas resistências à corrosão em solução de NaCl 0,1 mol.L-1 e que, pela adição de íons de Ce3+ ou Ce4+, é observada uma maior eficiência no efeito barreira do filme devido à formação de óxidos e/ou hidróxidos de cério e pela melhor reticulação do filme de silano, respectivamente. Os resultados mostraram que a utilização de pré-tratamentos a base de polissilanos em aço carbono e em aço galvanizado em processos de pintura industrial é possível, sendo esta uma potencial alternativa no aumento da resistência à corrosão para o aço e na minimização de impactos ambientais gerados nos processos de tratamentos de superfícies e de pintura. / The aim of the present study was to optimize the process to obtain three different silane films, based on the bis-1,2-(trietoxysilyl)ethane (BTSE), bis-(-trimetoxysilylpropyl)amine (BTSPA) and bis-1,2-[(trietoxysilyl)propyl]tetrasulphide (BTESPT), seeking superior corrosion resistance for carbon and galvanized steel. Silane concentration, time of hydrolysis and dopant (Ce3+ and Ce4+ ions) addition the latter being added in the precursor solution -were varied. These parameters were tested in two different surfaces: iron based (steel) and zinc base (galvanized steel), to obtain conditions for each silane film providing superior corrosion protection for the substrate. The electrochemical techniques used were electrochemical impedance spectroscopy (EIS), linear polarization resistance (Rp) and polarization curves; also was used the atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM) techniques. In order to compare silane and phosphate based, pre-treated panels were painted with both acting as adhesion and corrosion resistance promoters between the substrate and the paint. Painted panels were evaluated by electrochemical impedance spectroscopy, adhesion and flexibility tests and also accelerated atmospheric corrosive tests (salt spray). The results showed that all the silane based films studied provided an increase of corrosion resistance in 0.1 mol.L-1 NaCl solution to the carbon and galvanized steel; with the addition of Ce3+ or Ce4+ ions better efficiency was observed for the barrier effect of the film due to the formation of cerium oxides and/or hydroxides and the better crosslinking of silane film, respectively. In addition, the experiences results that the use of silane based pre-treatments on carbon and galvanized steel in industrial painting processes is feasible and could be one of the potential alternative processes to increase the corrosion resistance for steel, reducing the environmental impacts generated in surface pretreatment and painting processes.

No presente trabalho o bagaço de cana-de-açúcar foi pré-tratado quimiotermomecanicamente (QTM) com três concentrações de solução sulfito alcalino (g/100 g de bagaço): 2,5% Na2SO3 e 1,25% NaOH (QTM2,5%); 5% Na2SO3 e 2,5% NaOH (QTM5%), 10% Na2SO3 e 5% NaOH (QTM10%), e posteriormente refinado num refinador de discos, visando incrementar a acessibilidade da parede celular para extrair enzimaticamente as hemiceluloses. O bagaço também foi pré-tratado com clorito ácido por 2 horas (D2) e 4 horas (D4), para gerar um substrato modelo com baixo teor de lignina. A composição original do bagaço de cana-de-açúcar foi de 32,3% de celulose, 28,5% de hemicelulose e 22,0% de lignina (g/100 g de bagaço original). Depois de pré-tratados, as remoções de lignina foram de 18%; 31% e 48% para os bagaços QTM2,5%, QTM5% e QTM10%, respectivamente. Parte das hemiceluloses foi removida, em níveis de 22% para os bagaços QTM2,5% e QTM5% e 17% para o QTM10%. O pré-tratamento clorito ácido removeu lignina em níveis de 55% e 75% para os bagaços D2 e D4, respectivamente; e 10% da hemicelulose no bagaço D4. As hemiceluloses de todos os bagaços pré-tratados foram extraídas com 3 diferentes preparados de endo-xilanases comerciais, usando 20UI/g de bagaço, em pH=8.0 (tampão fosfato 50 mM), 50°C e uma relação sólido:líquido de 1:20. Após 24h de reação, a xilanase Luminase apresentou os melhores rendimentos de extração de xilana com valores de: 4%, 7% e 32% para os bagaços QTM2,5%, QTM5% e QTM10%, respectivamente; e de: 34% e 55% para os bagaços D2 e D4, respectivamente. A extração se correlacionou linearmente com a remoção de lignina (R2=0,97) e ácidos hidroxicinâmicos (R2=0,88 para ácido ferúlico; R2=0,80 para ácido p-coumárico), e com o aumento da área superficial accessível de celulose (R2=0,95). Não foi observada a produção de açúcares monoméricos nas xilanas extraídas. Aumentando a carga enzimática em 20 vezes (100 UI) no bagaço QTM10% e em 12 vezes (60 UI) no bagaço D4 a extração da xilana aumentou 29% e 21%, respectivamente, sugerindo que além da lignina e ácidos hidroxicinâmicos, existem outros impedimentos a extração. O bagaço QTM10% foi extraído sequencialmente duas vezes com 100UI de Luminase por grama de bagaço, e posteriormente sacarificado com celulases comerciais. Os resultados mostraram que primeiro são extraídas as xilanas mais substituídas com arabinose e que a extração da xilana favorece a sacarificação da celulose residual, quando comparado com um material simplesmente pré-tratado. Entretanto, para aceder a toda a xilana do bagaço, é necessário hidrolisar parte da celulose, indicando que o pré-tratamento QTM10% não consegue quebrar por completo a alta interação celulose-hemicelulose. A pré-incubação do bagaço QTM10% por 8h com endoglucanase, seguida da reação com xilanase por 24h, aumentou a extração de xilana em 17,6%. As xilanas extraídas podem ser recuperadas por precipitação com etanol. Análises de ressonância magnética nuclear mostraram que a xilana extraída corresponde a glucurono-arabinoxilana, sendo detectados também ácido pcoumárico, baixas quantidades de lignina e proteínas, derivados do processo de extração. / In the present work, the sugarcane bagasse was pretreated with a chemithermomechanically (CTM) process using three concentrations alkaline-sulfite solution (g/100 g of bagasse): 2,5% Na2SO3 e 1,25% NaOH (QTM2,5%); 5% Na2SO3 e 2,5% NaOH (QTM5%), 10% Na2SO3 e 5% NaOH (QTM2,5%), and disk refining with the aim of increasing cell wall accessibility for subsequent extraction of the hemicellulose fraction. Besides, bagasse was delignified with acidic sodium chlorite for 2 hours (D2) and 4 hours (D4), to produce a model with low lignin content. The original composition of sugarcane bagasse was 38.3% of cellulose, 28.5% of hemicellulose and 22.0% of lignin (g/100 g of original bagasse). After pretreatment, the lignin removal were 18%; 31% e 48% for the bagasse CTM2,5%, CTM5% e CTM10%, respectively. A part of the hemicellulose was removed at levels of 22% for the bagasse CTM2,5%, CTM5% and 17% for QTM10%. Acid chlorite pretreatment removed lignin at 55% and 75% levels for D2 and D4, respectively; and 10% of hemicellulose in D4 bagasse. Hemicelluloses from all pre-treated bagasses were extracted with 3 different commercial endoxylanases preparations using 20UI/g of bagasse, at pH 8.0 (phosphate buffer 50 mM), 50°C and solid:liquid ratio of 1:20. After 24h of reaction, Luminase xylanase showed the best xylan extraction yields of: 4%, 7% and 32% for QTM2,5%, QTM5% and QTM10%, respectively; and of: 34% and 55% for D2 and D4, respectively. The xylan extraction correlated linearly with lignin (R2=0.97) and hidroxicinamic acid (R2=0.88 for ferulic acid; R2=0.80 for p-coumaric acid) removal, and with the increase of accessible surface area of the cellulose (R2=0.95). The production of monomeric sugars in the extracted xylan was not observed. Increasing enzimatic loading by 20 times (100 UI) for the bagasse CTM10% and 12 times (60 UI/) for the D4 bagasse, the xylan extraction was increased 29% and 21%, respectively, suggesting that besides lignin and hydroxycinnamic acids, there are other impediments to enzymatic extraction. The QTM10% bagasse was extracted sequentially twice with 100UI of Luminase per gram of bagasse, and then saccharified with commercial cellulases. The results showed that the xylanes most substituted with arabinose are extracted first and that the extraction of the xylan favors the saccharification of the residual cellulose as compared to a simply pretreated material. However, to access all the bagasse xylan, it is necessary to hydrolyze part of the cellulose, because the QTM10% pretreatment was not enough to completely disintegrate the high cellulose-hemicellulose interaction. Pre-incubation of the QTM10% bagasse for 8h with endoglucanase, followed by xylanase reaction for 24h, increased the xylan extraction by 17.6%. Extracted xylans were recovered by precipitation with ethanol and characterized. Chemical and nuclear magnetic resonance analysis showed that extracted xylan corresponds to a glucurono-arabinoxylan with residues of p-coumaric acid and low amounts of lignin and proteins, derived from the extraction process.