O presente trabalho teve como principal objetivo estudar o processo de producao de etanol por sacarificacao e fermentacao simultanea (SSF) a partir da palha de arroz em um reator agitado nao convencional, denominado Moinho de Bolas Vertical (MBV). Foi também objetivo deste trabalho realizar uma avaliacao tecnico-economica a partir dos resultados experimentais alcancados durante o processamento da biomassa, aplicando o conceito de biorrefinaria. Inicialmente, foi avaliada uma sequencia de pre-tratamentos da palha de arroz que consistiu de uma etapa de desacetilacao alcalina, seguido de hidrolise com acido diluido. Os efeitos destes pre-tratamentos foram analisados com base nas modificacoes estruturais da palha de arroz e no rendimento de conversao de celulose (RCC) em cada solido obtido. Com base nos resultados, foram definidas as condicoes otimas para a etapa de desacetilacao (80 mg de NaOH/g de palha in natura, 70 °C, 45 min), de hidrolise acida (100 mg de H2SO4/g de palha desacetilada, 121 °C, 85 min) e carga de enzimas (21,5FPU e 26,5 UI de ?-glicosidase/g de celulose). Nestas condicoes, foram conduzidos experimentos em reator MBV visando avaliar o efeito das da velocidade de agitacao (100 a 200 rpm), numero de esferas (0 a 30) e temperatura (40 a 46 °C) sobre o RCC na sacarificacao da celulignina desacetilada e sobre a eficiencia da fermentacao por Kluyveromyces marxianus NRRL Y- 6860 em meio semissintetico. Apos definicao das variaveis significativas aos processos, foram realizados experimentos em reator MBV na configuracao de SSF em batelada simples e alimentada. Em batelada simples com 8% de solidos, foi obtida uma concentracao de etanol de 23,1 g/L, com eficiencia (?) de 89,8% e produtividade volumetrica (QP) de 1,6 g/L.h, nas seguintes condicoes operacionais: 200 rpm, 18 esferas e 41,5 °C. No entanto, com o aumento do teor de solidos para 24%, ambos os parametros (??e QP) foram reduzidos em 50%. Visando melhorar os parametros do processo com 24% de solidos, foram realizados ensaios em batelada alimentada e na melhor estrategia de alimentacao do substrato foi produzido 52,3 g/L de etanol (?= 67,5% e QP = 1,1 g/L.h). As fracoes ricas em lignina geradas a partir do licor alcalino e do residuo de fermentacao da batelada alimentada foram caracterizadas fisico-quimicamente, e analisadas quanto ao potencial antioxidante. A partir dos resultados, foram sugeridas possiveis aplicacoes para estes dois residuos ricos em lignina. Finalmente, de posse do balanco de massa de cada etapa do processamento da palha de arroz, foi realizada uma analise tecnico-economica empregando o software SuperPro Designer. As simulações mostraram que, para todos os cenarios avaliados, a etapa de pre-tratamento acido foi a de maior impacto sobre os custos operacionais, seguido pelas etapas de fermentacao (xilose e glicose). Ficou demonstrado ainda que, a conversao de xilose em xilitol proporcionou um melhor retorno financeiro do que a conversao desta pentose em etanol. Para a viabilidade economica da presente proposta de biorrefinaria, alem da diversificacao dos produtos obtidos a partir das fracoes acucaradas, e de fundamental importancia explorar as potencialidades dos residuos ricos em lignina. / The aim of this work was to study the ethanol production by simultaneous saccharification and fermentation (SSF) from rice straw in a non-conventional agitated reactor, called Vertical Ball Mill (VBM). It was also objective of this study to perform a techno-economic analysis from the experimental results achieved during the biomass processing, using the biorefinery concept. Initially, the rice straw was submitted to a sequential pretreatment consisting of an alkaline step (deacetylation) followed by dilute acid hydrolysis. The pretreatment effects were evaluated based on rice straw\'s structural modifications and regarding cellulose conversion (CC) from each obtained solid. Based on the results were defined the best conditions for the deacetylation step (80 mg NaOH/g of rice straw in natura, 70 °C, 45 min), acid hydrolysis (100 mg H2SO4/g deacetylated straw 121 °C, 85 min) and enzyme loading (21.5 FPU and 26.5 IU ?-glucosidase/g cellulose). Under these conditions, assays were carried out in VBM reactor to evaluate the effect of stirring speed (100-200 rpm), number of spheres (0-30) and temperature (40-46°C) on saccharification of deacetylated cellulignin and fermentation efficiency by Kluyveromyces marxianus NRRL Y-6860 in semisynthetic media. After defining the significant variables, experiments were carried out in VBM reactor by SSF configuration in batch and fed-batch operational modes. In batch SSF at 8% solids, was obtained an ethanol concentration of 23.1 g/L, with a process efficiency (?) of 89.8%, and volumetric productivity (QP) of 1.6 g /L.h, in the following operating conditions: 200 rpm, 18 spheres and 41.5 °C. However, by increasing solids content to 24%, both parameters (? and QP) were decreased by 50%. In order to improve the process parameters to 24% solids, fed-batch experiments were performed. In the best substrate feeding policy was produced 52.3 g/L ethanol (? = 67,5%) in 48-h process (QP = 1.1 g/L.h). The lignin-rich fractions from the alkaline liquor and from fed-batch fermentation residue were characterized regarding its chemical composition and physical properties and analyzed for antioxidant activity. Based on these results were suggested possible applications for both lignin-rich residues. Finally, considering the mass balance from all rice straw processing steps, a techno-economic analysis was assessed using SuperPro Designer software. The simulation procedures have indicated that, for all evaluated scenarios, the acid pretreatment step had the highest impact on operating costs, followed by the fermentation steps (xylose and glucose). It was also shown that xylose conversion into xylitol provided a better payback rather than its conversion into ethanol. Therefore, to attain a viable and profitable process for this type of rice straw based biorefinery, in addition to the diversification of products obtained from the sugary fractions, it is crucial to explore the potential of lignin-rich streams.

O objetivo deste trabalho foi encontrar os melhores cenários para os vetores energéticos etanol e eletricidade em termos das quantidades disponibilizadas de bagaço e palha para cada processo e da composição de biomassa em uma usina de processamento de cana-de-açúcar. O modelo simulado é abrangente, com otimização multiobjetivo. Com isso, mostrou-se que a biomassa possui características específicas para os conjuntos de vetores de saída próximos ao limite máximo de energia (fronteira de Pareto). Os resultados foram obtidos com a utilização do Método de Monte Carlo para gerar de forma aleatória a combinação das variáveis de interesse como umidade, fibra e outras. A contribuição das variáveis na produção otimizada dos vetores de energia foi avaliada por meio de distribuição de probabilidade e mostrou que a conversão ideal ocorre para altos teores de fibra e pequena umidade. A composição da fibra do bagaço e da palha tem importante papel nas vias de conversão, sendo a lignina a variável de maior impacto. O modelo mostrou que a palha tem papel menos relevante na otimização, possivelmente em função da menor quantidade em que é usada e da menor variabilidade de suas propriedades. / The objective of this work was to find the best scenarios for production of the energy vectors ethanol and electricity from sugarcane bagasse and straw, considering variables as mass flow rate destined to each process, biomass composition and fibers composition in a sugarcane plant. The model is comprehensive with multiobjective optimization and was able to show that biomass has a characteristic set of properties in the vicinity of the maximum limits of energy (Paretos frontier). In order to generate the stochastic variables of interest as humidity, fiber content and fiber properties as well as the amounts of biomass destined to energy and ethanol it was applied the Monte Carlo method. The contribution of each variable to the optimized production of energy vectors was assessed by probability distribution and showed that the ideal conversion occurs for high fiber and low humidity contents. The fiber compositions of the bagasse and straw had a secondary importance on the conversion routes, with lignin playing a prominent role. The model indicated that straw has a less relevant role in the optimization, possibly because it is used in smaller quantities and has a narrower variation of its properties.

Submitted by Eunice Novais (enovais@uepg.br) on 2018-08-29T21:33:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Michele Cristina Lang.pdf: 1612200 bytes, checksum: 2518ad086c2dc79114626dedc37c24a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-29T21:33:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Michele Cristina Lang.pdf: 1612200 bytes, checksum: 2518ad086c2dc79114626dedc37c24a9 (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A cenoura (Daucus carota L), destaca-se entre as hortaliças produzidas na região centro-oriental do Paraná, no entanto, a interferência de plantas daninhas representa um dos fatores de maior impacto na redução da produtividade da cultura. Por tanto, o objetivo deste trabalho foi determinar o período anterior a interferência (PAI) para cenoura Alvorada cultivada com e sem mulch de aveia preta sob o solo. O experimento foi instalado na Fazenda Escola Capão da Onça, na primavera de 2016, com delineamento de blocos ao acaso em esquema fatorial 2X5 com 5 repetições. O primeiro fator consistiu de cobertura de solo com mulch (10 t ha-1 de palha de aveia preta) e sem mulch, já o segundo fator correspondeu a cinco períodos de convivência das plantas daninhas com a cultura (0, 15, 30, 60 e 110 dias após a emergência). No experimento foram identificadas 10 espécies de plantas daninhas pertencentes à 7 famílias botânicas em que as principais foram a Euphorbia heterophylla, Galinsoga ciliata, Eragrotis pilosa, Rhaphanus raphanistrum e Braquiaria plantaginea. O diâmetro das raízes de cenoura tanto nas parcelas com mulch quanto sem mulch reduziu exponencialmente ao longo dos períodos com convivência com o mato, observando-se perdas de até 68,51% e 74,57% em relação ás testemunhas nos canteiros com mulch e sem mulch respectivamente. O comprimento das raízes de cenoura tanto nas parcelas com mulch quanto sem mulch reduziu linearmente ao longo dos períodos com convivência com o mato, observando-se perdas de até 65,91% e 81,5% em relação ás testemunhas nos canteiros com mulch e sem mulch respectivamente. A extração de todos os macronutrientes avaliados (N, P, K e S) foram influenciados negativamente pela convivência com as plantas daninhas. Os maiores níveis de convivência com as plantas daninhas proporciou menor acúmulo de nitrogênio, fósforo, potássio e enxofre na parte aérea e raízes das plantas de cenoura. O teor de nutriente mais afetado pela interferência da matocompetição foi do K, na parte aérea observou-se perdas de até 64,69% e 68,11% em relação ás testemunhas capinadas nos canteiros com mulch e sem mulch respectivamente e perdas na raiz de até 68,68% e 61,52% em relação a testemunhas capinadas nos canteiros com mulch e sem mulch respectivamente. A utilização do mulch foi eficiente para elevar os teores de K na parte aérea em 13,02% nas testemunhas capinadas em relação as testemunhas capinadas em canteiros sem mulch, assim como, durante todos os períodos de convivência. Essa tendência segue para os demais nutrientes e observou-se que pequenas reduções nos teores dos nutrientes na planta afetam muito a produtividade já nos primeiros 15 (DAE). O crescimento das plantas de cenoura foi influenciado negativamente com a interferência de plantas daninhas, principalmente no início de desenvolvimento após os 15 (DAE), período em que se inicia a maior diferença na velocidade de crescimento (TCA) entre as testemunhas capinadas e em convivência com as plantas daninhas. A maior TCA foi observada nas testemunhas capinadas nos canteiros com mulch e redução de 19,80% nas testemunhas capinadas sem mulch em relação a testemunha capinada com mulch, no entanto, nas plantas em convivência com as plantas daninhas a TCA não evoluiu ao longo dos períodos de convivência com o mato. A taxa de crescimento relativo (TCR) reduziu exponencialmente após os 30 (DAE) para todos os tratamentos. Os maiores valores observados foram nas testemunhas nos canteiros com mulch e redução de 8% nas testemunhas capinadas sem mulch e nas plantas em convivência 12%, 20% em canteiros com mulch e sem mulch respectivamente em relação a testemunha capinada com mulch. A taxa de assimilação líquida (TAL) foi maior nas testemunhas capinadas com mulch com redução de 30,23% nas testemunhas capinadas sem mulch e nas plantas em convivência 34,11%, 53,49% em canteiros com mulch e sem mulch respectivamente. Na razão massa de raiz (RPR) as testemunhas capinadas em canteiros com mulch obtiveram maior razão com 0,6 (g -1) ou 60 % da massa seca em raiz, com redução de 3,3% nas testemunhas capinadas em canteiros sem mulch; 10% nas plantas em convivência com as plantas daninhas em canteiros com mulch e 15% nas plantas em convivência em canteiros sem mulch em relação as testemunhas capinadas com mulch. A perda na produtividade de raízes totais foi de 97,67% no cultivo sem mulch e 94,51% no cultivo com mulch. O período anterior a interferência foi de 3 e 4 (DAE) considerando a produtividade total para as cultivos com e sem mulch respectivamente, e 3 e 3 (DAE) considerando a produtividade comercial para as cultivos com e sem mulch respectivamente. / The carrot (Daucus carota L.) stands out among the vegetables produced in the central-eastern region of Paraná, however, weed interference represents one of the factors that have the greatest impact on the reduction of crop productivity. Therefore, the objective of this work was to determine the period prior to interference (PAI) for Alvorada carrot grown with and without black oat mulch under the soil. The experiment was installed at Fazenda Escola Capão da Onça, in the spring of 2016, with a randomized block design in a 2X5 factorial scheme with 5 replications. The first factor consisted of soil cover with mulch (10 t ha-1 of black oat straw) and no mulch, while the second factor corresponded to five periods of weed cohabitation with the crop (0, 15, 30, 60 and 110 days after the emergency). In the experiment, 10 weed species belonging to 7 botanical families were identified, in which the main ones were Euphorbia heterophylla, Galinsoga ciliata, Eragrotis pilosa, Rhaphanus raphanistrum and Braquiaria plantaginea. The diameter of the carrot roots in both the mulch and mulch plots decreased exponentially over the periods with coexistence with the weeds, with losses of up to 68.51% and 74.57% in relation to the weed beds with mulch. without mulch respectively. The length of the carrot roots in both the mulch and mulch plots reduced linearly over the periods with coexistence with the weeds, with losses of up to 65.91% and 81.5% in relation to the controls in mulch beds. without mulch respectively. The extraction of all evaluated macronutrients (N, P, K and S) were negatively influenced by the coexistence with weeds. The higher levels of coexistence with weeds provided less accumulation of nitrogen, phosphorus, potassium and sulfur in the shoots and roots of carrot plants. The nutrient content most affected by the matocompetition interference was K; in the aerial part losses were observed up to 64.69% and 68.11% in relation to the weed witnesses in the beds with mulch and without mulch respectively and losses in the root of up to 68.68% and 61.52% in relation to weeding witnesses in the beds with mulch and without mulch respectively. The use of the mulch was efficient to increase K content in the aerial part in 13.02% in the weeded witnesses in relation to the weed witnesses in beds without mulch, as well as, during all periods of coexistence. This trend continues for the other nutrients and it has been observed that small reductions in nutrient content in the plant greatly affect productivity in the first 15 (AED). The growth of carrot plants was negatively influenced by weed interference, especially at the beginning of development after 15 (DAE), when the greatest difference in growth speed (TCA) between weed and cohabitation with weeds. The highest TCA was observed in the weed control in the mulch beds and a reduction of 19.80% in the mulch weed control in relation to the mulch weed control, however, in the plants living with weeds the TCA did not evolve over the years. periods of coexistence with the bush. The relative growth rate (TCR) decreased exponentially after 30 (DAE) for all treatments. The highest values were observed in mulch and mulch seedlings and 8% reduction in mulch weed control and 12%, 20% in mulch and mulch seedlings respectively. The net assimilation rate (TAL) was higher in the mulch weed control with a reduction of 30.23% in the weed control without mulch and in the coexisting plants 34.11%, 53.49% in mulch and mulch, respectively. In the root mass ratio (RPR), the weeds in mulch beds obtained a higher ratio with 0.6 (g -1) or 60% of the dry mass at the root, with a 3.3% reduction in weed control in mulch ; 10% in plants living with weeds in beds with mulch and 15% in plants living in beds without mulch in relation to mulch weeded controls. The loss of total root yield was 97.67% in mulch and 94.51% in mulch. The period prior to the interference was 3 and 4 (DAE), considering the total productivity for the crops with and without mulch respectively, and 3 and 3 (DAE) considering the commercial productivity for the crops with and without mulch respectively.

Orientador: Dirceu Maximino Fernandes / Banca: Roberto Lyra Villas Bôas / Banca: Luiz Malcoln Mano de Mello / Resumo : Com o objetivo de estudar o efeito do calcário dolomítico aplicado na superfície do solo, com e sem palhada de brizantão (Brachiaria brizantha), sobre alguns atributos de fertilidade do solo (pH(CaCl2), H+Al, Al, Presina, Ca, Mg, K, CTC, V%, Cu, Zn, Fe, Mn e B) e sobre a nutrição e produção na cultura da soja. O experimento foi instalado e conduzido em área da Fazenda Experimental Lageado, coordenadas geográficas: 22o51’ Latitude Sul e 48o26’ Longitude Oeste e altitude média de 760 m, pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP – Universidade Estadual Paulista, num Latossolo Vermelho distroférrico, durante os meses de Outubro/99 a Julho/2000, com delineamento experimental em parcelas subdivididas e blocos casualizados e quatro repetições. Os tratamentos consistiram na aplicação na superfície do solo de doses crescentes de calcário: 1,0; 2,3; 3,4 e 4,5 Mg ha-1, quantidades calculadas para elevar a saturação de bases na camada de 0-20 cm para 50; 65; 80 e 95%, respectivamente, e mais um tratamento testemunha, sem calagem (V=36%). As parcelas foram subdivididas, retirando-se a palhada de brizantão de uma das subparcelas, totalizando 2.236 kg ha-1. A soja (CO-201) foi semeada com 22 sementes/m e população visando 440.000 plantas/ha. No florescimento da soja, foram coletadas folhas para determinação dos teores de macronutrientes (N, P, K, Ca, Mg e S) e micronutrientes (Cu, Zn, Fe, Mn e B). Antes da colheita da soja foram coletadas 12 plantas por parcela para determinação de altura de plantas, percentagem de vagens chochas, número de grãos/vagem, número de vagens/planta e massa de 1000 grãos. O solo foi coletado 3 meses após a colheita da soja em 4 profundidades: 0-5; 5-10; 10-20 e 20-40 cm...(Resumo completo clicar, acesso eletrônico abaixo) / Abstract : This study was carried out on a Red Distrofernc Latossol (Oxisol) to examine the effect of superficial liming and "Brizantão" (Brachiaria brizantha) straw on some soil fertility parameters (pH(cacl2), H+Al, AI, P,, Ca, Mg, K, CEC, saturation of bases, Cu, Zn, Fe, Mn and B) and on soybean nutrition and yield. A completely randomized block design was used, with four replications, in the split-plot design. Treatments consisted on the application of increasing rates of lime on the soil surface: 0; 1; 2,3; 3,4; 4,5 Mg h&', respectively, 36, 50, 65, 80 and 95% of the saturation of bases. On each plot, "BrizantAo" straw was entirely removed from one of the subplots. Removal was done twice and totalized 2.236 Kg ha'. Soybean (CO-201) was sowed iii order to reach a stand of 440.000 plants ha' (22 seeds m'). Leaves were collected on flowering stage for tissue analysis, beeing determined the macro and micronutnents concentrations. Before harvest, 12 plants were coliected on each plot for determining: plant height; percentage of failled poda; number of grains per pod; number of pods per plant; and mass of 100 grains. Soil samples were coilected three months after harvest to represent the following sou layers: 0-5; 5-10; 10-20; and 20-40 cm. Results showed that superficial liming mcreased pil value, exchangeable calcium and the saturation of bases untifi 40 em depth, with more pronounced effect on the first lO cm. Liming increased the grain yield in spite of having reduced the concentration of phosphorus and magnesium on soybean leaves...(Complete abstract, click electronic access below) / Mestre

Este trabalho avaliou a extração de xilose da palha de cana-de-açúcar sob diferentes condições de hidrólise por ácido sulfúrico diluído visando à obtenção de um hidrolisado hemicelulósico rico em xilose e ainda a fermentabilidade deste para a bioconversão a etanol por Pichia stipitis Y-7124. Inicialmente caracterizou-se a palha de cana e a fração hemicelulósica representou 30,79% da massa seca da palha, enquanto que a celulose representou 40,84% e a lignina 25,80%. Verificou-se ainda que 26,57% da palha corresponde à xilose, representando 86,27% de sua fração hemicelulósica. As hidrólises ácidas foram realizadas de acordo com um planejamento experimental fatorial fracionado 24-1 visando-se à resposta concentração de xilose (g/L) no hidrolisado hemicelulósico. Levou-se em consideração os fatores: tempo, temperatura, concentração da solução ácida e a relação sólido:líquido. A melhor resposta para a concentração de xilose foi encontrada nas condições do ponto central, com a média da concentração igual a 31,70 g/L. A análise de variância foi realizada para um screening do planejamento e observou-se que apenas os fatores concentração da solução ácida e temperatura foram significativos ao nível de 95% de confiança. Em seguida realizou-se ensaios para otimização da hidrólise ácida considerando os fatores temperatura e concentração da solução ácida. As condições de ótimo encontradas foram 130 ºC e a solução de ácido sulfúrico em 2,9% m/v, empregadas com uma relação sólido:líquido igual a 1:4 (g/mL) por 30 minutos de reação. Estas condições de ótimo permitiram a obtenção de um hidrolisado hemicelulósico com concentração igual a 56,5 g/L de xilose, correspondendo à extração de 85,1% da xilose da palha. Posteriormente, ensaios de fermentação foram conduzidos com o hidrolisado hemicelulósico obtido, visando à produção de etanol por P. stipitis em frascos Erlenmeyer de 250 mL com 100 mL de meio hidrolisado para avaliar a fermentabilidade do hidrolisado obtido bem como a necessidade de suplementação nutricional e utilizou-se um planejamento experimental fatorial 23 de face centrada para verificar a influência dos fatores: concentração de ureia, concentração de MgSO4*7H2O e concentração de extrato de levedura. Os ensaios foram conduzidos a 200 rpm e 30 ºC. Verificou-se que o extrato de levedura (5 g/L) exerceu maior influência sobre o processo fermentativo e que o MgSO4*7H2O (0,5 g/L) não apresentou significância estatística. A melhor condição na fermentação para produção de etanol por P. stipitis encontrada foi empregando-se extrato de levedura (5 g/L), ureia (5 g/L) e MgSO4*7H2O (1,0 g/L), em que se obteve um fator de rendimento em etanol YP/S igual a 0,38 g/g e produtividade volumétrica igual a 0,41 g/L.h, em 60 horas de fermentação. / This work evaluated the sugar cane straw xylose extration under different diluted sulfuric acid hydrolysis conditions aiming at the attainment of hemicellulosic hydrolysate rich in xylose and their fermentability for ethanol bioconversion by Pichia stipitis Y 7124. Previous assays for chemical characterization of the sugar cane straw has been carried. The hemicellulosic fraction represented 30.79% of the dry straw mass, whereas the cellulose represented 40.84% and the lignin represented 25,80%. It was verified despite 26,57% of the straw corresponded to xylose, representing 86,27% of its hemicellulosic fraction. The acid hydrolysis was carried out using an experimental design 24-1 aiming at it the xylose concentration (g/L) response on the hemicellulosic hydrolysate regarding the factors: time, temperature, acid solution concentration and the ratio solid:liquid. The best result for the xylose concentration has been found on the center point conditions, with concentration of 31,70 g/L. The analysis of variance was carried out to one screening of the design and it was observed that only the parameters temperature and acid solution concentration has been significant at 95% reliable level. After that acid hydrolysis assays has been carried regarding the factors temperature and acid solution concentration aiming the acid hydrolysis optimization. The optimum point conditions were 130 ºC and the sulfuric acid solution of 2,9% m/v, carried with the ratio solid:liquid of 1:4 (g/mL) at 30 minutes of reaction. Later, fermentation assays was carried out with the hemicellulosic hydrolysate obtained in 250 mL Erlenmeyer flasks containing 100 mL of hydrolysate to evaluate the hydrolysate fermentability obtained as well tha needless of nutritional supplementation and for it used an experimental design 23 of face centered to verify the influence of the factors: urea concentration, MgSO4*7H2O concentration and yeast extract concentration. Assays has been carried at 30 ºC and 200 rpm. It was verified that the yeast extract (5 g/L) exerts greater influence on the fermentation and the MgSO4*7H2O (0,5 g/L) did not present statistic significance. The best conditions were achieved using yeast extract (5 g/L), urea (5 g/L) and MgSO4*7H2O (0,5 g/L). with ethanol yield and volumetric productivity of 0,38 g/g and 0,41 g/L.h, respectively, after 60 hours of fermentation.

N-methylmorpholine-N-oxide has shown a positive effect for the pretreatmentof lignocelluloses. Pretreatment by NMMO was developed to enhance thedigestibility of lignocellulosic biomass.Barely straw and forest residue were pretreated by N-methylmorpholine-Noxide(NMMO) prior to anaerobic digestion. The effectiveness of NMMOtreatmenton straw and forest residue was examined as well as the recycling andreuse of NMMO for the next pretreatment process. During the first experimentalseries pretreatments were performed at 90 °C for 3h and 30h, followed bydigestion of the pretreated material for 41 days. Low methane yield was found inthese experiments due to high organic loading rate. In the second series therecycling and reuse of NMMO was investigated on straw. The pretreatmentswere carried out at 90 °C for 30 hr and the recycling and reuse were performedin three times. After treatments with fresh, as well as 1, 2, 3 times recycledNMMO methane yield of 0.45, 0.42, 0.38 and 0.4 Nm3/kg VS were obtained. / Program: Masterutbildning i energi- och materialåtervinning - industriell bioteknik

Este estudo analisa os fatores, as tendências e as fundamentações jurídico-ideológicas que permeiam as decisões judiciais em Ações Civis Públicas, impetradas pelo Ministério Público do Estado de São Paulo (MPSP) e Federal (MPF), requerendo a proibição imediata da queima da palha de cana-de-açúcar, na região de Piracicaba/SP. Para isso, foram levantadas, junto aos órgãos jurisdicionais da cidade de Piracicaba, as Ações Civis Públicas impetradas em face de grandes usinas e agropecuárias dedicadas ao cultivo e industrialização da cana-de-açúcar, requerendo a proibição da queima da palha na lavoura desde o advento da Lei nº 7.347 de 1985 até 2014, ano em que finalizou-se a pesquisa empírica desta dissertação. Nesses padrões, a pesquisa arrojou a existência de quatro processos, dos quais foram extraídas para análise a totalidade de vinte-e-um (21) manifestações judiciais. O marco teórico-metodológico empregado foi a abordagem marxista da filosofia da linguagem, perspectiva capaz de proporcionar uma fecunda imersão não só no que se diz, mas nas condições de produção desse dizer, valorizando a função socioideológica da palavra, permitindo vislumbrar a visão social de mundo de quem a emprega ou do grupo social ao qual o autor pode ou não pertencer (VOLOCHINOV,1929; GOLDMANN, 1979). Conclui-se que, nos pleitos judiciais pela proibição imediata da queima da cana-de-açúcar em Piracicaba/SP, o Poder Judiciário se mostra majoritariamente conservador, arguindo e decidindo pela continuidade da prática em evidente defesa do setor sucroalcooleiro. No entanto, se reconhece a importância do tímido mas importante viés progressista por parte do judiciário, uma vez que somente nas contradições presentes nas diferentes práxis jurídicas pode avançar-se no processo permanente de construção de um direito comprometido com a obtenção de igualdade e justiça social. / This study analyzes the factors, trends and legal and ideological foundations that underlie judgments in civil class actions, filed by the Public Ministry of the State of São Paulo (MPSP) and Federal (MPF), requiring an immediate ban on burning straw sugar cane in the region of Piracicaba / SP. For that, were raised, at the courts of the city of Piracicaba, the civil class actions filed in the face of large plants and agricultural dedicated to the cultivation and industrialization of sugarcane, requiring a ban on straw burning in agriculture since the advent of the legislation act nº 7.347, from 1985 until 2014, the year it was finished the empirical research of this dissertation. In these patterns, the search threw the existence of four processes, which were extracted for analysis of all twenty-one (21) decisions. The theoretical and methodological framework used was the Marxist approach to the philosophy of language, a perspective that can provide a fruitful immersion, not only in what is said but also on the production conditions that say, valuing the ideological partner function of the word allowing to glimpse at the social worldview who employs or the social group which the author may or may not belong to (Volochinov 1929; GOLDMANN, 1979). We conclude that the legal claims by immediate ban on the burning of sugarcane in Piracicaba / SP, the Judiciary has shown mostly conservative, arguing and deciding to continue the practice in apparent defense of this sector. However, it recognizes the importance of shy but important progressive bias by the judiciary, behold, only the contradictions present in the different legal practice, can advance on the ongoing process of building a committed right with obtaining equality and social justice.

A necessidade de desenvolver novos materiais que atendam aos aspectos econômicos e ambientais leva à busca de se fazer uso dos recursos naturais para várias aplicações tecnológicas. Assim, o desenvolvimento de materiais compósitos poliméricos utilizando fibras naturais como reforço é crescente, e vem ocupando novos segmentos de mercado, devido ao baixo custo das fibras, biodegradabilidade, menor densidade e boas propriedades mecânicas. Este trabalho teve como objetivo a separação dos principais componentes da palha e do bagaço de cana-de-açúcar para a obtenção de insumos químicos com maior valor econômico, sendo proposta a obtenção e caracterização da celulose, que será utilizada como reforço, e da lignina que atuará como agente compatibilizante em compósitos poliméricos. Para alcançar os objetivos propostos no projeto, foi realizado o pré-tratamento por ácido diluído da palha e do bagaço de cana-deaçúcar, seguido de uma etapa de deslignificação com NaOH. As polpas de bagaço e de palha foram submetidas a um pré-branqueamento com xilanase e a um branqueamento composto de extração alcalina, quelação com EDTA e tratamento com peróxido de hidrogênio. O licor negro foi acidificado para que as ligninas precipitassem. Após lavagem, secagem e maceração, as ligninas obtidas foram submetidas ou não à oxidação química em meio ácido com peróxido de hidrogênio. Além da caracterização química das frações a cada etapa do processamento, foram determinados o número Kappa, viscosidade, e também foram feitas medidas de DRX e MEV. A confirmação e extensão da reação de oxidação das ligninas foi avaliada por RMN, FTIR, MEV e TGA/DSC. Os compósitos foram obtidos por mistura em homogeneizador termocinético de alta intensidade e, depois de injetados, caracterizados por ensaios mecânicos, análises térmicas, microscopia, FTIR, medidas de ângulo de contato e energias de superfície, absorção de água e sorção dinâmica de vapor. Os resultados obtidos por meio da caracterização química, número Kappa e viscosidade indicaram expressiva remoção de hemiceluloses e de lignina durante todas as etapas de obtenção da celulose branqueada, tanto de bagaço quanto de palha, mas também houve significativa perda de celulose. Os resultados de DRX mostraram significativa diminuição da cristalinidade da celulose, para as duas biomassas estudadas. Os resultados de FTIR e RMN confirmaram a mudança na estrutura das ligninas após a oxidação. O tempo de mistura dos compósitos variou com a composição e/ou presença ou não de lignina/lignina oxidada. Nas análises de TGA observou-se que os compósitos PP/celulose sem a adição de lignina/lignina oxidada apresentaram temperatura inicial de decomposição menor do que os compósitos nos quais utilizou-se a lignina como aditivo. As curvas de DSC dos compósitos apresenta perfil e picos de temperatura e entalpias de fusão semelhantes ao PP puro. A lignina não tem notável efeito sobre as propriedades mecânicas dos compósitos, sendo que a melhora nestas propriedades é principalmente devido à incorporação das fibras de celulose. As imagens de MEV para as ligninas mostraram o grande efeito da oxidação sobre a superfície deste material. A análise do ângulo de contato estático para ligninas mostrou que a oxidação produziu um material mais hidrofóbico. As energias de superfície mostraram que os compósitos têm uma superfície mais hidrofóbica do que o PP puro. As curvas de FTIR dos materiais mostraram-se bastante similares, porém as maiores diferenças foram na intensidade das bandas correspondentes aos grupos hidroxila presentes nas fibras e, aos anéis aromáticos da estrutura da lignina. Os resultados DVS mostraram que a absorção de umidade dos compósitos é muito baixa, e corrobora os resultados de absorção de água. / The need of developing new materials that attend economic and environmental aspects leads to the search of using natural resources for various technological applications. Thus, the development of polymeric composite materials using natural fibers as reinforcement is growing, and occupying new market segments, due to the low cost of fibers, biodegradability, low density and good mechanical properties. This work aimed to separate the main components of sugarcane straw and bagasse for obtaining chemical products with higher economic value, it proposes the obtaining and characterization of cellulose, which will be used as a reinforcement, and of the lignin that will act as coupling agent in polymeric composites. To achieve these objectives, it was carried out a dilute acid pretreatment of straw and bagasse of sugar cane, followed by a step of delignification with NaOH. The pulps of bagasse and straw were submitted to a pre-bleaching with xylanase and a bleaching step, composed by an alkaline extraction, EDTA chelation and a treatment with hydrogen peroxide. The black liquor was acidified for the precipitation of the lignins. After washing, drying and milling, the lignins obtained were subjected or not to an oxidation reaction in acid medium with hydrogen peroxide. In addition to the chemical characterization of the fractions at each stage of processing, the Kappa number and viscosity were determined, and it was also made measures of DRX and MEV for bagasse and straw. The confirmation of the oxidation reaction of the lignins was analysed by NMR, FTIR, MEV and TGA/DSC. The composites were obtained by mixing in thermokinetic mixer and once injected, they were characterized by mechanical tests, thermal analysis, microscopy, FTIR, contact angle and surface energies, water absorption and dynamic vapor sorption. The results obtained by the chemical characterization, Kappa number and viscosity indicated a great solubilization of hemicelluloses and lignin during all stages of production of bleached cellulose, both from bagasse and straw, but it was also observed an expressive cellulose loss. The results of DRX showed a great decrease of cellulose crystallinity, for both biomasses, demonstrating that the removal of hemicellulose and lignin affected the structure of cellulose. The FTIR and NMR results confirmed the change in structure of the lignins after oxidation. The mixing time of composites varied with the composition and the presence or absence of lignin/oxidized lignin. From TGA analyses it was observed that the composites PP/cellulose without the addition of oxidized lignin/lignin showed an initial degradation temperature lower than the composites in which lignin was used as an additive. The DSC curves of composites presents profile and temperature peaks and enthalpies of fusion similar to pure PP. Lignin has no remarkable effect on the mechanical properties of the composites, and the improvement in these properties is mainly due to the incorporation of the cellulosic fibers. MEV pictures of lignins showed that the oxidation had a great effect on the surface of this material. From the analysis of the static contact angle for lignins, it was observed that the oxidation produced a more hydrophobic material. The energies of surface showed that the composites have a more hydrophobic surface than the pure PP. FTIR curves of materials were quite similar, however the greatest differences were in the intensity of the bands corresponding to the hydroxyl groups present in the fibers and the aromatic rings of lignin structure. DVS results showed that the moisture absorption of composites is very low, and corroborates the results of water absorption.

A área de produção da cana-de-açúcar colhida mecanicamente sem a queima da palhada tem crescido consideravelmente nas últimas décadas, causando algumas alterações, selecionado algumas espécies de plantas daninhas por emergirem com facilidade sob a palha. Porém poucos estudos científicos têm sido conduzindo para elucidar este incremento na incidência. Assim sendo, esta pesquisa foi conduzida com o objetivo de avaliar: emergência de Merremia cissoides (Lam.)Hall. f., Neonotonia wightii (Am.) Lackey e Stizolobium aterrimum Piper & Tracy sob diferentes quantidades de palha e alocação das sementes em relação à camada de palha de cana-de-açúcar (profundidade); crescimento inicial das três espécies; e suceptibilidade diferencial aos herbicidas amicarbazone, imazapic e sulfentrazone. Os experimentos de emergência e de crescimento inicial foram desenvolvidos em casa-de-vegetação do Departamento de Produção Vegetal da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba-SP. O trabalho de suceptibilidade a herbicidas foi desenvolvido em área pertencente à Usina São Martinho S/A, no município de Iracemápolis SP, com os herbicidas amicarbazone, imazapic e sulfentrazone, por meio de curvas de dose-resposta, onde foram aplicadas oito doses de cada herbicida, em pré-emergência. As doses utilizadas foram: 8D, 4D, 2D, D, 1/2D, 1/4D, 1/8D e testemunha sem aplicação; sendo D a dose recomendada de amicarbazone (1.200 g ha-1), ou de imazapic (147 g ha-1), ou de sulfentrazone (800 g ha-1). A emergência das plântulas foi verificada semanalmente até 21 dias após a semeadura (DAS). Ocorrendo maior emergência das espécies Merremia cissoides e Neonotonia wightii nas parcelas sem a camada de palha, e em menores profundidades de alocação das sementes no solo (35,4 e 49 %), demonstrando que apesar de serem plantas daninhas de alta incidência nas áreas de cana colhida sem queima prévia da palha, possuem sua emergência afetada pelas condições de palha e profundidade da semente no solo. Para a espécie S. aterrimum, não houve efeito de nenhum dos tratamentos, indicando ser uma planta altamente adaptada para as condições de colheita mecanizada e profundidade de alocação das sementes (87,5%). Para o ensaio de crescimento, foi observada a elevada capacidade que a planta daninha S. aterrimum possui em produzir fitomassa (25 g planta-1). A variável área foliar (Af) acompanhou o ganho de massa pela parte aérea, para as três espécies estudadas, contudo, próximo do final do experimento, apresentou estabilização da massa seca da parte aérea (Ma), sendo que S. aterrimum apresentou maior taxa de crescimento inicial e acúmulo de massas seca total, além do maior acúmulo de área foliar (Af). A espécie N. wightii apresentou crescimento inicial lento quando comparada com as outras espécies estudadas. Os níveis de controle indicaram que os herbicidas amicarbazone, sulfentrazone e imazapic controlaram as espécies M. cissoides e N. wightii (379, 814 e 152 g ha-1) para C80, porém na espécie S. aterrimum, somente o herbicida amicarbazone controlou adequadamente (1681 g ha-1), portanto foi à espécie de maior dificuldade de controle, dentre as espécies estudadas neste trabalho. / The production area of sugar cane for the mechanical harvest of raw cane has grown in recent decades, causing some changes, predominating some species in the culture system of raw cane because they can easily emerge under the straw. But few scientific studies have been conducted to elucidate the increased incidence. Therefore, this study was conducted to evaluate the germination and emergence of Merremia cissoides, Neonotonia wightii and Stizolobium aterrimum under different amounts of straw and seed placement in respect to the layer of sugar cane strow; evaluate the initial growth three species and their differential susceptibility to amicarbazone, imazapic and sulfentrazone. The experiments of emergency and early growth were developed in a green house of Plant Production Department, Agriculture School \"Luiz de Queiroz\", Piracicaba-SP. The work of susceptibility was developed in an area owned by Usina São Martinho SA, in Iracemápolis Brazil, with herbicides amicarbazone, imazapic and sulfentrazone, by dose-response curves, where were applied eight doses of each herbicide, in pre-emergency. The doses used were: 8D, 4D, 2D, D, 1/2D, 1/4D, 1/8D and untreated control, where D is the recommended dose of amicarbazone (1200 g ha- 1), or imazapic (147 g ha-1), or sulfentrazone (800 g ha-1). Seedling emergence was checked weekly until 21 days after sowing (DAS). Major emergency occurring species Merremia cissoids and Neonotonia wightii in the plots without the layer of straw, and at lower depths of allocation of seeds in the soil (35.4 and 49%), showing that despite being problematic weeds in fields of cane, emergency its is by affected conditions of straw and seed depth in soil. For the specie S. aterrimum, their has being no effect of any treatment, indicating be a plan to highly adapted to the conditions of harvest and allocation of seed depth (87.5 %). For the growth test, it was observed that the accumulation of dry mass, demonstrates the high capacity of this weed S. aterrimum has in producing biomass (25 g plant-1). The leaf area (Af) followed the mass gain by the shoot, for the three species studied, however, near the end of the experiment, it was observed the stabilization of the dry mass of shoots (Ma). And S. aterrimum showed higher initial growth rate and total biomass accumulation, besides the greater accumulation of leaf area (Af). And the species N. wightii proved to be a kind of as slow initial growth compared with other species. Control levels of the third experIment indicated that the herbicides amicarbazone, sulfentrazone and imazapic controlled the species M. cissoides and N. wightii (379, 814 and 152 g ha-1), but the species S. aterrimum, only the herbicide amicarbazone managed properly (1681 g ha-1). Where the species S. aterrimum proved that it is the most difficult species to control, among the species studied in this work.

Devido às questões de planejamento e operações agrícolas, é utilizado cada vez mais, no setor produtivo da cana-de-açúcar, o controle químico de plantas daninhas durante o período seco do ano, uma vez que mesmo em menores densidades populacionais, podem prejudicar o desenvolvimento da cultura. Neste sentido, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de se avaliar a eficácia de herbicidas, em condição de pré-emergência e períodos de restrição hídrica, para o controle das principais espécies de plantas daninhas presentes nos canaviais. Para tanto, dois experimentos foram desenvolvidos em campo, sendo um em fazenda de produção comercial, próxima a Usina São João, no município de ArarasSP; e outro na Estação Experimental Agrícola (EEA) da DuPont do Brasil S/A, no município de PaulíniaSP, em que, sob condições controladas, estudou-se a atividade residual dos herbicidas quando submetidos a diferentes períodos de restrição hídrica. Em complementação, outro trabalho foi conduzido em casa-de-vegetação, também em Paulínia, a fim de se verificar a interação dos herbicidas com a palha da cultura e submetidos a diferentes períodos de restrição hídrica. Os herbicidas diuron+hexazinone+sulfometuron-methyl, isoxaflutole, imazapic e clomazone+hexazinone foram avaliados nas doses (1206+340+29 e 1386,9+391+33,35; 133; 165 e 1000+250 g.ha-1) para os ensaios conduzidos na EEA e (1085+306+26,1 e 1206+340+29; 150; 126 e 920+230 g.ha-1) para o experimento conduzido na Usina. As espécies de plantas daninhas avaliadas foram: Ipomoea triloba L., Brachiaria decumbens Stapf. e Euphorbia heterophylla L. para os experimentos no campo, e estas, mais Panicum maximum L. para o experimento conduzido em casa-de-vegetação. No campo, o herbicida diuron+hexazinone+sulfometuron-methyl mostrou-se eficaz para controle das espécies avaliadas, em ambas as doses, e pouco sensível aos períodos de restrição hídrica, sendo que para B. decumbens a maior dose foi mais eficaz. Em casa-de-vegetação, foi observada excelente eficácia, sem influência dos períodos de restrição hídrica, em ambas as doses, para leiteiro e capim-braquiária e verificou-se que a maior dose desse herbicida foi mais eficaz, nos maiores períodos de restrição hídrica, para P. maximum e I. triloba. Para isoxaflutole apenas o controle de B. decumbens deu-se de maneira satisfatória para as condições de campo, e para o experimento em casa-de-vegetação, o controle das espécies gramíneas foi eficaz apenas para os menores períodos de restrição hídrica, sendo para as dicotiledôneas, insatisfatório. Os períodos de restrição hídrica e a atividade residual influenciaram a eficácia de imazapic nos diferentes experimentos, à exceção de I. triloba para os ensaios a campo e B. decumbens na ausência de restrição hídrica sobre a palha. O controle do leiteiro por clomazone+hexazinone sofreu influência dos períodos de restrição hídrica e apresentou queda na atividade residual ao longo das avaliações, sendo que o herbicida mostrou bons níveis de controle para I. triloba e B. decumbens nos ensaios de campo, independente do período de restrição hídrica. Já para o ensaio de casa-de-vegetação, ocorreu influência do período de restrição hídrica e atividade residual. / Due to concerns related to planning and agricultural practices in sugarcane production, the chemical control of weeds during dry seasons has become a common practice. Even though the weed density is lower during this season it may still cause a significant reduction in cane yield. Therefore, this study aimed at evaluating the efficacy of herbicides applied at pre-emergence when submitted to different drought periods, for the control of the major weed flora commonly found in sugarcane plantations. To achieve this goal two field experiments were carried out: one experiment in a commercial field, near the São João Mill, located in the Araras County, in São Paulo State, Brazil; a second experiment at the Paulínia Experimental Station (EEA), from Dupont do Brasil S/A, in the County of Paulínia, São Paulo, Brazil, where the residual activity of the herbicides was studied under controlled conditions. As a complement, a greenhouse study was also conducted at EEA in order to verify the interaction of the respective herbicides with sugarcane straws and the drought periods. The herbicides diuron + hexazinone + sulfometuron-methyl, isoxaflutole, imazapic and clomazone + hexazinone were evaluated in the following doses: (1206+340+29 and 1386.9+391+33.35+133; 165 and 1000+250 g.ha-1) for the experiments conducted at EEA and (1085+306+26.1 and 1206+340+29; 150; 126 and 920+230 g.ha-1) for the experiment conducted at the mill. The weed flora evaluated was: Ipomoea triloba L., Brachiaria decumbens Stapf. and E. heterophylla L. for the field experiments. In addition to these weeds, for the greenhouse experiment, Panicum maximum L. was also evaluated. In the field, the herbicide diuron+hexazinone+sulfometuron-methyl was effective for the control of the evaluated species, at both doses, and its activity was not significantly affected by the drought periods, with the exception of B. decumbens, for which, the higher dose was more effective; in the greenhouse tests, both doses of this herbicide showed an excellent control of E. heterophylla and B. decumbens without influence of the drought periods. Furthermore, the control of P. maximum and I. triloba in the extended periods of drought was more effective when the higher dose was used. With the exception of B. decumbens, isoxaflutole was not effective for the control of the tested weed species in both field and greenhouse. In addition, the control of the grasses species was only effective when shorter drought periods were applied and not effective for all tested broad leaves. The residual activity of imazapic was affected by the drought periods in different experiments, except for I. triloba in the field experiments and B. decumbens in the absence of drought periods when applied upon straw cover. The control of E. heterophylla by clomazone+hexazinone was influenced by the drought periods and showed a decrease in the residual activity along with the evaluations. This herbicide was effective in the field for the control of I. triloba and B. decumbens independently of the drought periods. However, in the greenhouse experiment, the drought periods significantly affect its performance and residual activity.