Thesis (M.S.)--School of Advanced Air and Space Studies, 2008. / "June 2008." Vita. Includes bibliographical references (p. 77-80). Also available via the Internet.

Os combustíveis derivados do petróleo são notadamente reconhecidos como fontes insustentáveis de energia, visto que há um empobrecimento das suas fontes, e ainda pela contribuição nas mudanças climáticas globais. Nesse cenário, os biocombustíveis aparecem como alternativa renovável frente às não-renováveis. No Brasil, a inserção de fontes renováveis na matriz energética tem crescido ao longo das últimas décadas, onde o biodiesel tem desempenhado um papel de destaque. A linha de frente da produção está centrada nos vegetais superiores e resíduos contendo óleos vegetais e animais, entretanto, estas não são as únicas fontes de matéria-prima para a fabricação do biodiesel. Microalgas oleaginosas são uma alternativa potencial que resolve, em parte, alguns dos problemas associados ao biodiesel oriundo de óleos vegetais e animais. As microalgas podem acumular significativas quantidades de lipídeos (até mais que 50% do seu peso seco) e gerar grande quantidade de biomassa, porém, não se encontram disponíveis na natureza em concentrações que suportem exploração comercial, salvo exceções. Portanto, para serem produzidas em larga escala, podem ser utilizados sistemas controlados de cultivo. Dentro desse contexto, a pesquisa foi dividida em 3 etapas que visaram atingir os seguintes objetivos: (1) Através de técnicas de axenização, purificar duas cepas de Chlorella spp. para que os resultados obtidos pudessem ser atribuídos exclusivamente à alga; (2) Estudar o comportamento de duas cepas em dois meios de cultura distintos (WC e TAP) utilizando glicose como fonte orgânica de carbono e investigar fatores físicos e químicos para otimizar a produtividade de biomassa e lipídeos em relação à esses fatores. (3) Com os fatores escolhidos e otimizados, avaliar de forma simplificada o cultivo em média escala (fotobiorreatores de 10 L). A cepa de Chlorella DAM5% 04 apresentou os melhores resultados quanto às velocidades de crescimento, e por isso foi escolhida. Para monitorar o crescimento, foram utilizadas as absorbâncias calibradas previamente por sólidos suspensos. O modelo de Gompertz foi utilizado para a modelagem do crescimento e gerou curvas e parâmetros de crescimento (amplitude, velocidades máximas específicas de crescimento e tempo de geração). A adição de glicose aos meios de cultura aumentou 4 vezes as velocidades de crescimento quando comparado ao meio WC padrão (de 0,30 UFC mL-1 dia-1 para 1,23 UFC mL-1 dia-1. A relevância da glicose no meio TAP foi em relação à biomassa produzida, que dobrou seu valor em relação ao WC e TAP padrão (de 500 mg.L-1 para 1090 mg.L-1). Na investigação dos fatores químicos, a retirada de enxofre do meio foi responsável por aumentar em mais de 7 vezes o valor da fluorescência de lipídeos neutros (de 1 u.a para 7,8 u.a.), sendo o mais eficiente. Na combinação dos fatores envolvidos, a produção de biomassa chegou ao 2000 mg.L-1, ao passo que a fluorescência de lipídeos chegou às 14 u.a. O ponto ótimo para produção de biomassa e fluorescência de lipídeos neutros encontrado pelo modelo de otimização utilizado foi de 98 mg L-1 de nitrogênio, 51 mg L-1 de fósforo, 0 mg L-1 de enxofre e 200 μmol fótons m-2 s-1 para o meio de cultura. Esses valores foram utilizados na fase posterior, o cultivo nos fotobiorreatores. Foi constatado que o airlift é mais suscetível à contaminação da cultura (comprovado microscopicamente) do que as bags, o que interferiu nos resultados. As maiores velocidades específicas de crescimento foram obtidas no reator airlift (5,77 d-1) para o cultivo com ar enriquecido em CO2 (2%), sendo de 4 a 5 vezes maiores do que as obtidas em pequena escala (tubos de ensaio). Em relação à biomassa, o cultivo no airlift apresentou 2550 mg L-1. A fluorescência de lipídeos neutros não ultrapassou 1 u.a, em todos os experimentos realizados nos fotobiorreatores, muito aquém dos valores encontrados nos tubos. / Oil-based fuels are notably recognized as unsustainable sources of energy, as their sources are impoverished, as well as their contribution to global climate change. In this scenario, biofuels appear as a renewable alternative to non-renewable ones. In Brazil, the insertion of renewable sources in the energy matrix has grown over the last decades, where biodiesel has played a prominent role. The production front line is centered on top vegetables and residues containing vegetable and animal oils, however, these are not the only sources of raw material for the production of biodiesel. Oil microalgae are a potential alternative that solves, in part, some of the problems associated with biodiesel from vegetable and animal oils. Microalgae can accumulate significant amounts of lipids (up to more than 50% of their dry weight) and generate large amounts of biomass, but are not available in nature at concentrations that support commercial exploitation, except for exceptions. Therefore, to be produced on a large scale, controlled cropping systems can be used. Within this context, the research was divided into 3 stages that aimed to achieve the following objectives: (1) Through axenization techniques, to purify two strains of Chlorella spp. So that the results obtained could be attributed exclusively to the algae; (2) To study the behavior of two strains in two different culture media (WC and TAP) using glucose as an organic carbon source and to investigate physical and chemical factors to optimize biomass and lipid productivity in relation to these factors. (3) With the chosen and optimized factors, to evaluate in a simplified way the cultivation in medium scale (10B photoboreaders). The Chlorella strain DAM5% 04 presented the best results regarding growth rates, and it was therefore chosen. To monitor growth, the absorbances previously calibrated by suspended solids were used. The Gompertz model was used for growth modeling and generated growth curves and parameters (amplitude, maximum growth speeds and generation time). The addition of glucose to the culture media increased the growth rates 4 fold compared to standard WC media (0.30 CFU mL-1 day-1 to 1.23 CFU mL-1 day-1). In the investigation of the chemical factors, the removal of sulfur from the medium was carried out in the same way as the biomass produced, which doubled its value in relation to WC and standard TAP (from 500 mgL-1 to 1090 mg L-1). Which is responsible for increasing the fluorescence value of neutral lipids by more than 7 times (from 1 ua to 7.8 ua), being the most efficient. In the combination of the factors involved, biomass production reached 2000 mg.L-1, Whereas the lipid fluorescence reached 14 ua. The optimal point for the production of biomass and fluorescence of neutral lipids found by the optimization model was 98 mg L-1 of nitrogen, 51 mg L-1 of phosphorus, 0 mg L-1 of sulfur and 200 μmol photons m-2 s-1 for the culture medium. Phase, culture in photobioreactors. It has been found that the airlift is more susceptible to contamination of the crop (microscopically proven) than bags. The highest specific growth rates were obtained in the airlift reactor (5.77 d-1) for CO2-enriched air (2%) cultivation, 4 to 5 times higher than those obtained on a small scale (test tubes). In relation to biomass, the airlift culture presented 2550 mg L-1. Neutral lipid fluorescence did not exceed 1 u.a. in all experiments performed on photobioreactors, well below the values found in the tubes.

Orientador: Flávio Vasconcelos da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T15:03:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramos_VictorSantana_M.pdf: 2207177 bytes, checksum: 63cb53e77a107cef5979f71e6c8fb769 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O desenvolvimento da biotecnologia tem proporcionado um crescimento em pesquisas acadêmicas, nas quais desenvolveram-se reatores conhecidos como airlifts, que são aplicados em bioprocessos diversos, tais como a fermentação alcóolica e o tratamento de efluentes. Assim, este trabalho possui como principais objetivos o projeto, a montagem e a instrumentação de um reator airlift de tubos concêntricos, de modo a obter em tempo real a fração de gás retido e a velocidade de circulação do líquido, e ainda estimar o coeficiente volumétrico de transferência de massa no sistema composto por solução aquosa de etanol e ar, aonde separa-se o etanol do meio através do arraste pelo gás carbônico presente no ar injetado (gas stripping). Os resultados obtidos no presente trabalho permitem concluir que o volume total do reator projetado e o design com as dimensões consideradas permitiram operar o airlift no regime hidrodinâmico de recirculação de gás, e capaz de promover a separação do etanol do meio através do arraste pelo ar comprimido alimentado. Os resultados mostraram que os parâmetros hidrodinâmicos, velocidade de circulação de líquido e fração de gás retido, são dependentes da velocidade superficial do gás alimentado e do volume de solução alcoólica presente na coluna (desnível), mostraram também que o coeficiente volumétrico de transferência de massa sofreu influências da concentração de etanol no meio, do desnível, da velocidade superficial de gás e da temperatura, sendo esta última a variável de maior influência entre as consideradas / Abstract: The development of biotechnology has provided an increase in academic research, which evolved reactors known as airlifts, which are applied in several bioprocesses, such as alcoholic fermentation and wastewater treatment. Thus, this work has as main objectives the design, assembly and automation of a concentric tube airlift reactor, in order to obtain in real time the gas hold-up and liquid circulation velocity, and still estimate the volumetric mass transfer coefficient in a system composed of air and aqueous ethanol, the latter was recovered from the carbon dioxide stripping gas in a refrigerated condenser. The results obtained in this study allow is possible to conclude that the airlift designed behaved satisfactorily and as expected, the total volume of the reactor and designed with the dimensions considered design allowed us to operate the reactor in the gas recirculation regime, and capable of promoting the separation of the ethanol by stripping. The results showed that the hydrodynamic parameters, liquid circulation velocity and gas hold-up, are dependent on the superficial gas velocity and the volume of alcohol solution on the column (dispersion height), also showed that the volumetric mass transfer coefficient was influenced by ethanol concentration, dispersion height, superficial gas velocity and temperature, the latter being the most influential among the considered variable / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Thesis (M.S. in Modeling, Virtual Environments, and Simulation (MOVES))--Naval Postgraduate School, December 2009. / Thesis Advisor(s): Buss, Arnold. Second Reader: Meyer, David. "December 2009." Description based on title screen as viewed on January 28, 2010. Author(s) subject terms: Discrete Event Simulation, airlift operation. Includes bibliographical references (p. 145-147). Also available in print.

Thesis--School of Advanced Airpower Studies. / Title from title screen (viewed Nov. 3, 2003). "June 1995." Includes bibliographical references.

Not available / text

Zugl.: Braunschweig, Techn. Univ., Diss., 2005

Thesis (M.A.A.S.) -- Air University, 2004. / Title from PDF title page (viewed on April 24, 2009). "June 2004." Includes abstract. Includes bibliographical references (leaves 55-60).

Orientador: Maria Isabel Rodrigues / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-06T19:12:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maldonado_RafaelResende_M.pdf: 1875683 bytes, checksum: 3c696cbfa231b172b2aec2339aa46426 (MD5) Previous issue date: 2006 / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

O glicerol pode ser aproveitado em processos biotecnológico como substrato, para a obtenção de diversos produtos, dentre eles os óleos microbianos. Desta forma, o presente estudo teve como objetivo avaliar a obtenção de lipídeos pela levedura Rhodotorula glutinis a partir de glicerol. Na etapa inicial deste estudo foram realizados ensaios em frascos agitados de 250 mL, contendo 50 mL de meio, segundo um planejamento experimental 24, com face centrada e repetições no ponto central, no qual foram avaliadas as influências das variáveis concentração de substrato (40 a 200 g/L), da razão carbono/nitrogênio (20:1 a 100:1), pH (5 a 7) e concentração de inóculo (1 a 5 g/L), sobre a produção de lipídeos. Verificou-se nesta etapa que, dentro da região avaliada, a concentração de substrato, o pH e a razão carbono/nitrogênio (C/N), apresentaram efeitos estatisticamente significativos sobre a produção de lipídeos. Dentre estas variáveis, a concentração de substrato e o pH apresentaram comportamento quadrático, com pontos de máximo acúmulo de lipídeos próximos a 140 g/L e pH 6,5, respectivamente. Quanto a razão C/N, esta variável mostrou um efeito positivo sobre o acúmulo de lipídeos, ou seja, dentro a região avaliada, o aumento da razão C/N levou a um aumento do acúmulo de lipídeos pela levedura. Nos cultivos realizados nas condições determinadas pelo modelo para maximizar o acúmulo de lipídeos foram alcançadas concentrações de células de 30 ± 1 g/L e lipídios de 15 ± 3 g/L, em 200 h de cultivo. Na segunda etapa deste estudo foi avaliada a ampliação de escala dos cultivos da levedura de frascos agitados para biorreatores de agitação pneumática do tipo coluna de bolhas (CB) e airlift (AL), com volumes de 0,5 e 1,8 L. Os cultivos em biorreatores foram realizados empregando-se as condições otimizadas na etapa anterior deste trabalho. De modo geral, os cultivos realizados em biorreatores de bancada aprestaram concentração de células (15 a 21 g/L) e de lipídeos (5 a 9 g/L), inferiores aos observados em frascos agitados (30 g/L de células e 15 g/L de lipídeos). Tal resultado pode estar relacionado a condição de disponibilidade de oxigênio uma vez que o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa) para os cultivos em frascos agitados (kLa 49 h-1) foi superior ao alcançado em biorreatores (kLa ente 20 e 30 h-1). Nesta etapa, verificou-se ainda que, os biorreatores do tipo CB possibilitaram alcançar uma concentração de lipídeos (8 a 9 g/L) superior à obtida nos reatores AL (5 a 7 g/L), além de proporcionar uma condição de mistura mais eficiente. Quanto a composição do óleo microbiano (OM) extraído da biomassa celular ao fim do cultivo, verificou-se elevados teores dos ácidos graxos palmítico (C16:0), esteárico (C18:0), oleico (C18:1) e linoleico (C18:2), os quais corresponderam a cerca de 95% de sua composição. A proporção de ácidos graxos de dezesseis e dezoito carbonos do óleo microbiano assemelha-se a encontrada no óleo de soja (cerca de 94% de C16 e C18), o que possibilita o emprego deste óleo para finalidades semelhantes às do óleo de soja, como por exemplo, produção de biodiesel. / Glycerol can be used in biotechnological processes as a substrate to obtain various products, among them microbial oils. In this way, the present study aims to evaluate the lipids production by the yeast Rhodotorula glutinis from glycerol. In the initial stage of this study, experiments were performed in 250 mL shaken flasks, containing 50 mL of medium, according to an experimental design 24, face centered and repetitions at the central point, in which the substrate concentration (40 to 200 g/L), carbon/nitrogen ratio (20:1 to 100:1), pH (5 to 7) and inoculum concentration (1 to 5 g/L) effects on lipid production were evaluated. It was verified that, within the evaluated region, the substrate concentration, pH and carbon/nitrogen ratio (C/N) had statistically significant effects on lipid production. Among these variables, the substrate concentration and pH presented a quadratic behavior, with maximum lipids accumulation points close to 140 g/L and pH 6.5, respectively. The C/N ratio presented a positive effect on the lipid accumulation, that is, within the region evaluated, the increase in the C/N ratio led to an increase in the lipid accumulation by yeast. Cultures performed under conditions determined by the model to maximize lipid accumulation reached cell concentrations of 30 ± 1 g/L and lipids of 15 ± 3 g/L in 200 h of culture. In the second stage of this study, the scale-up of the yeast shake flasks cultures for bubble column (CB) and airlift (AL) pneumatic agitation bioreactors, with volumes of 0.5 and 1.8 L, were evaluated. Cultures in bioreactors were performed using the optimized conditions in the previous stage of this work. In general, cultures in bioreactors presented cells concentrations (15 to 21 g / L) and lipids (5 to 9 g/L) lower than those observed in shaker flasks (30 g/L of cells and 15 g/L of lipid). This result may be related to the oxygen availability condition since the volumetric oxygen transfer coefficient (kLa) for cultures in shaker flasks (kLa 49 h-1) was higher than in bioreactors (kLa 20 and 30 h-1). In this stage, it was also verified that CB-type bioreactors achieve a lipid concentration (8 to 9 g/L) higher than that obtained in AL reactors (5 to 7 g/L), besides providing more efficient mixing conditions. About the composition of the microbial oil (MO), extracted from the cell biomass at the end of the cultivation, presented high levels of palmitic (C16: 0), stearic (C18: 0), oleic (C18:1) and linoleic (C18:2) fatty acids, which corresponded to about 95% of its composition. The proportion of microbial oil fatty acids of sixteen and eighteen carbons resembles that found in soybean oil (about 94% C16 and C18), which makes it possible to use this oil for similar purposes as soybean oil, such as biodiesel production, for example.