As propriedades de pellets de biomassa utilizados como combustíveis são essenciais para o desempenho em processos termoquímicos, tais como combustão, gaseificação e pirólise. Estas propriedades podem afetar aspectos relacionados ao transporte, estocagem, manuseio, conversão de energia, emissões de gases no meio ambiente, bem como variáveis a serem controladas durante o processo de pelletização, influenciando diretamente o consumo de energia e os custos para a sua produção. Este trabalho apresenta um estudo realizado em uma indústria brasileira de produção de pellets de bagaço de cana-de-açúcar para determinação das principais propriedades do produto final e das variáveis do processo de produção. O objetivo deste trabalho é caracterizar, dentro do processo de pelletização, as principais propriedades físicas, químicas e mecânicas da matéria prima e do produto final, bem como conhecer os fluxos de massa, o consumo de energia e os custos envolvidos em cada etapa do processo. Como primeira parte dos resultados, concluiu-se que as propriedades de pellets de bagaço de cana-de-açúcar analisadas, tais como diâmetro, comprimento, umidade, densidade, durabilidade, quantidade de finos, poder calorífico, elementos químicos e teor de cinzas, não estão em total conformidade com outros trabalhos científicos realizados e com normas internacionais de comercialização e de qualidade de pellets de biomassa. Em segundo lugar, pôde-se conhecer a taxa de consumo de matéria prima e de produção de pellets, o consumo de energia e os custos envolvidos em cada etapa do processo de produção como secagem, moagem e pelletização. Por fim, foi encontrada uma função matemática em que o consumo de energia e os custos de produção crescem de maneira exponencial com a variação de umidade da matéria prima. / Properties of pellets used as biomass fuels are essential to the performance of thermochemical processes, such as combustion, gasification and pyrolysis. These properties can affect aspects related to transportation, storage, handling, power conversion, emissions into the environment as well as variables to be controlled during the pelletizing process, directly influencing the energy consumption and production cost. This paper presents a study in a Brazilian industry of sugarcane bagasse pellets in order to determine the main properties of pellets and process variables. The objective of this work is to characterize within the pelletizing process the main physical, chemical and mechanical properties on the raw material and final product, as well as knowing the mass flows, energy consumption and cost involved in each step of the process and its variations. As the first part of the results, it was conclude that the properties of the sugarcane bagasse pellets analyzed as diameter, length, moisture, density, durability, amount of fine, calorific value, chemical elements and ash content are not full compliance with other scientific work and international marketing standards and quality pellets biomass. Secondly, one can know the rate of material consumption and production of pellets, energy consumption and costs for each step of the production process as drying, grinding and pelletizing. Finally, a mathematical function in which the power consumption and production costs grow exponentially with the variation of moisture of the raw material entry was found.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Brazil is the world s major sugarcane producer and this production has been increasing continuously in the last years, chiefly due to the production of ethanol, one of the main biofuels until the moment. Besides, sugarcane is also used for producing sugar. Among the residues of these two activities, the production of sugar and ethanol, is sugarcane bagasse, which is composed mainly by cellulose, lignin and hemicellulose. The Group of Polymer Recycling of the Federal University of Uberlândia has been studying the use of sugarcane bagasse in the last years, specially for producing cellulose acetate, a derivative obtained from the acetylation of the hydroxyl groups on the cellulosic chain. This cellulose acetate produced from sugarcane bagasse cellulose has been used for producing membranes. However, the membranes initially produced were fragile, indicating a low molecular weight of the produced cellulose acetate. An alternative for solving this problem was producing a polymeric blend of cellulose acetate with polystyrene from plastic cups, what resulted in more resistant membranes, although these produced membranes could not resist to high pressure. As a way to solve this problem, the process of acetylation of sugarcane bagasse cellulose was optimized in order to obtain a polymer with higher molecular weight, using the simplex methodology. Intrinsic viscosity of solutions of the obtained cellulose acetate in dichloromethane was used as comparison parameter, since it is proportional to the molecular weight. The optimized variables were the volume of acetic acid, acetic anhydride and catalyst (sulfuric acid), as well as the activation and reaction times. At the end of the optimization process, the viscometric average molecular weight increased from 5,0 Kg mol-1 to 55,0 Kg mol-1. In order to test the quality of the produced cellulose acetate, obtained from the optimized methodology of acetylation of sugarcane bagasse cellulose, membranes produced with this cellulose acetate were produced and characterized. Besides solutions of cellulose acetate and dichloromethane, solutions containing different contents of poly (ethylene glycol) with molecular weight 600 g mol-1 (PEG600) were also used. PEG600 is used as pore former agent in the production of cellulose acetate membranes, which can be used in matrices for controlled release of drugs. The Group of Polymer Recycling of the Federal University of Uberlândia has been studying this system, but the membranes produced using PEG600 were very brittle. The characterization was carried out in the Department de Physics and Chemistry of the University of Caxias do Sul. The characterization of the membranes showed the absence of PEG600 in the membranes, which was probably released in the water bath at the phase inversion step. Although PEG600 has been removed from the system, it led to alterations in the membrane morphologies, as shown by Differential Scanning Calorimetry and Scanning Electron Microscopy. These changes in the morphology resulted in alterations in the properties of pure water flow and ion diffusion through the membranes. It was observed that membranes prepared with solutions containing 0% and 2.5% PEG600 have not shown pure water flow, although they have resisted well to the used pressures (up to 7 atm). Membranes produced with solutions containing 5% and 10% PEG600 also resisted well to the highest pressure of the equipment and allowed pure water flow, which was higher for the membrane produced with the solution containing 10%PEG. Ion diffusion also increased with the increase of PEG600 content in the solutions used for preparing the membranes. Since the membranes obtained with cellulose acetate produced from the optimized methodology of acetylation of sugarcane bagasse cellulose had been characterized, the last step of this thesis was produce and characterize membranes of cellulose acetate and polyaniline (PANi). This step was carried out in the Department of Chemistry of the University of Coimbra as part of the Sandwich Doctorate project CAPES BEX 0368/07-5. It was also studied the effect of the degree of substitution of cellulose acetate on the properties of the blends, using cellulose diacetate and cellulose triacetate. The used techniques showed structural changes caused by PANi on cellulose acetate matrix. It was also observed an increase (200 times) on the electrical conductibility of the membrane composed by the cellulose diacetate/PANi blend in relation to the membrane of cellulose diacetate without PANi. / O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar e esta produção vem crescendo continuamente nos últimos anos principalmente para a produção de etanol, um dos principais biocombustíveis até o momento. Além da produção de etanol, a cana-de-açúcar é utilizada também para a produção de açúcar. Dentre os resíduos destas duas atividades, a produção de açúcar e etanol, está o bagaço de cana-de-açúcar, o qual é composto principalmente por celulose, lignina e hemicelulose. O Grupo de Reciclagem de Polímeros da Universidade Federal de Uberlândia vem estudando a utilização do bagaço de cana-de-açúcar há alguns anos, principalmente com a produção de acetato de celulose, um derivado obtido a partir da acetilação dos grupos hidroxilas presentes na cadeia celulósica. O acetato de celulose obtido da celulose do bagaço de cana-de-açúcar vem sendo utilizado para produção de membranas. Entretanto, as membranas produzidas inicialmente eram frágeis, o que indicava uma baixa massa molecular do acetato de celulose obtido. Uma tentativa de se resolver esse problema foi produzir uma mistura polimérica do acetato de celulose com poliestireno de copos plásticos, o que resultou em membranas mais resistentes embora as membranas obtidas não conseguissem resistir a altas pressões. Como forma de resolver esse problema, procurou-se otimizar o processo de acetilação da celulose do bagaço de forma a obter um polímero de maior massa molecular, utilizando-se o método simplex. A viscosidade intrínseca de soluções do acetato de celulose obtido em diclorometano foi utilizada como parâmetro de comparação, uma vez que a mesma é proporcional à massa molecular. As variáveis otimizadas foram o volume de ácido acético, anidrido acético, catalisador (ácido sulfúrico), bem como os tempos de ativação e os tempos de reação. Ao final do processo de otimização a massa molecular média viscosimétrica aumentou de 5,0 Kg mol-1 para 55,0 Kg mol-1. Como forma de testar a qualidade do acetato de celulose obtido a partir do método otimizado de acetilação da celulose do bagaço de cana-de-açúcar, foram produzidas e caracterizadas membranas deste acetato de celulose. Além de soluções de acetato de celulose e diclorometano, também foram utilizadas soluções contendo distintas concentrações de poli (etileno glicol) com massa molecular 600 g mol-1 (PEG600). O PEG600 é utilizado como agente formador de poros na produção de membranas de acetato de celulose, as quais podem ser utilizadas em matrizes de liberação controladas de drogas. O Grupo de Reciclagem de Polímeros da Universidade Federal de Uberlândia vem estudando esse sistema, mas novamente as membranas produzidas utilizando o PEG600 eram muito quebradiças. A caracterização foi realizada no Departamento de Física e Química da Universidade de Caxias do Sul. A caracterização revelou a ausência de PEG600 nas membranas, o qual era provavelmente liberado no banho de água na etapa de inversão de fases. Embora tenha sido retirado do sistema, o PEG600 levou a alterações na morfologia das membranas, como demonstrado por Calorimetria Diferencial Exploratória e Microscopia Eletrônica de Varredura. Essas mudanças na morfologia levaram a alterações nas propriedades de fluxo de água pura e difusão de íons através das membranas. Observou-se que para as membranas preparadas com as soluções contendo 0% e 2,5% de PEG600 não havia fluxo de água pura, embora as membranas resistissem bem às pressões utilizadas (até 7 atm). As membranas produzidas com as soluções contendo 5% e 10 % de PEG600 também resistiram bem à pressão máxima do equipamento e permitiram o fluxo de água pura através delas, sendo que o fluxo foi maior para a membrana produzida com a solução contendo 10% PEG600. A difusão de íons também aumentou com o aumento da concentração de PEG600 na solução de preparo das membranas. Uma vez caracterizadas as membranas obtidas com o acetato de celulose obtido do método otimizado de acetilação da celulose do bagaço de cana-de-açúcar, partiu-se para a produção e caracterização de membranas de misturas de acetato de celulose e polianilina (PANi). Essa etapa foi realizada no Departamento de Química da Universidade de Coimbra como parte do projeto de Doutorado Sanduíche CAPES BEX 0368/07-5. Estudou-se também o efeito do grau de substituição do acetato de celulose nas propriedades das misturas, utilizando-se triacetato de celulose e diacetato de celulose. A partir das técnicas utilizadas, observou-se mudanças estruturais causadas pela PANi na matriz de acetato de celulose. Observou-se ainda um aumento de 200 vezes na condutividade elétrica da membrana composta pela mistura diacetato de celulose/PANi em relação à membrana de diacetato de celulose sem PANi. / Doutor em Química

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-07-14Bitstream added on 2014-06-13T20:20:27Z : No. of bitstreams: 1 nascimento_ga_me_guara.pdf: 574804 bytes, checksum: 109dcf4670a3578e1c34ea4db948c1dc (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho tem como objetivo avaliar as maneiras de uma melhor utilização do bagaço de cana-de-açúcar nas suas diferentes formas. Deve-se avaliar então o processo de produção de açúcar e álcool; o aumento da área de plantio de cana, assim como a quantidade produzida; além do destino do uso da cana e do bagaço. A variação do poder calorífero dos tipos de bagaço e seu valor comercial, varia de acordo com o seu tipo, cru, seco ou hidrolisado, item também discutido. O trabalho também apresenta um pouco da história da cana-de-açúcar, do açúcar, do álcool e do pró-álcool. A importância de se investir em novas tecnologias para se obter um grau de poluição menor e também um custo menor para as usinas sucroalcooleiras, é mostrado. Um maior aproveitamento do bagaço de cana nas usinas reduz os custos e aumenta o aproveitamento da matéria-prima em sua totalidade, considerando o seu valor comercial e sobre tudo seu valor energético. O bagaço em sua aplicação final, nos diferentes tipos, pode ser comparado economicamente e os resultados apresentam, numa primeira instância, algum balizamento para a destinação final desse resíduo da indústria sucroalcooleira, em função de suas características próprias. / The objective of this paper is to evaluate the methods for a better usage of sugar cane bagasse in its different forms. Therefore, the following aspects should be analyzed: the sugar and alcohol production process; the increase of cultivate area for sugar cane, as well as the amount produced; besides the destination of the use of cane and its bagasse. The variation of heating power of the kinds of bagasse and their commercial value, ranges according to its type, raw, dry or hydrolyzed, a topic also discussed here. The paper presents, too, a little of the history of sugar cane, sugar, alcohol and pro-alcohol. It’s shown the importance of investing in new technologies in order to obtain a smaller degree of pollution and also reduced costs for the sugar-alcohol plant. A better use of sugar cane bagasse in the plants reduces the costs and provides total utilization of raw material, considering its commercial value and above all, its energy producing power. The bagasse in its final application, it different types, can be economically compared and the results show, at first, some allot for the final destonation of this residue from the sugar-alcohol industry, in function of its own characteristics.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-08-14Bitstream added on 2014-06-13T19:00:32Z : No. of bitstreams: 1 santos_dh_dr_botfca.pdf: 549161 bytes, checksum: c3f033a52bc5f2a4d681b7d9d0928aba (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O fósforo é considerado elemento essencial para as plantas, porém é encontrado em baixa quantidade nos solos brasileiros. A torta de filtro, resíduo composto da mistura de bagaço moído e lodo da decantação, apresenta altos teores de matéria orgânica, fósforo e cálcio. O fósforo existente na torta de filtro é orgânico, sendo que a liberação do mesmo e do nitrogênio se dá gradativamente, por mineralização e por ataque de microorganismos no solo. O trabalho teve por objetivo avaliar o efeito residual da adubação de plantio com torta de filtro e fosfato solúvel sobre a produtividade e a qualidade da cana-deaçúcar. O experimento foi conduzido a campo, em Presidente Prudente, SP. Adotou-se o delineamento experimental em blocos completos ao acaso, no esquema fatorial 4 x 4, em que o primeiro fator constou de níveis de torta de filtro (0; 1,0; 2,0 e 4,0 t ha-1), com 80% de massa seca, e o segundo de níveis de fósforo (0, 50, 100, 200 kg ha-1 de P2O5), com 4 repetições, totalizando 64 parcelas. A torta de filtro aplicada no sulco de plantio influenciou favoravelmente o perfilhamento da cana soca na dose de 4 t ha-1, e da ressoca com interação com as doses de fosfato, além de elevar a produtividade da cana soca, porém sem efeito nos teores de fósforo no solo. As doses crescentes de torta de filtro elevaram os teores de nitrogênio, fósforo e potássio das folhas, além dos teores de fósforo no caldo da cana. A torta de filtro associada com fosfato solúvel influenciou positivamente o índice de área foliar e proporcionou efeito residual, principalmente até o segundo corte, com melhoria na produtividade de colmos e de açúcar, mas não alterou a qualidade do caldo / The phosphorus is considered essential element for plants, but is found in small amounts in Brazilian soils. The filter cake residue composed of the mixture of ground bagasse and sludge decantation, contains high levels of organic matter, phosphorus and calcium. The phosphorus existing in the filter cake is organic, and its releasing and nitrogen takes place gradually, by mineralization and attack by micro-organisms in the soil. The study aimed to evaluate the residual effect of fertilizer planting filter cake and soluble phosphate on yield and quality of sugar cane. The experiment was conducted in the field, in Presidente Prudente, SP. We adopted the experimental design in randomized complete block in factorial 4 x 4, where the first factor was the level of filter cake (0, 1.0, 2.0 and 4.0 t ha-1) with 80% dry matter, and second levels of phosphorus (0, 50, 100, 200 kg ha-1 P2O5), with 4 replicates, totaling 64 plots. The filter cake applied at planting at the dose of 4 t ha-1 favorably influenced the tillering of the sugar cane first ratoon , and of the second ratoon by mean of the interaction with doses of phosphate , in addition increased the productivity of first ratoon, but no effect on phosphorus levels in the soil. The increasing doses of filter cake increased levels of nitrogen, phosphorus and potassium in the leaves, besides the phosphorus content in cane juice. The filter cake associated with soluble phosphate positively influenced the leaf area index and provided residual effect, especially until the second ratoon, with improvement in the stalk and sugar productivity, but did not alter the juice quality

Submitted by Chaylane Marques (chaylane.marques@ufpe.br) on 2015-03-12T17:49:09Z No. of bitstreams: 2 Dissertação_Clarissa_Sá_março2012.pdf: 2457471 bytes, checksum: 83e5e0cdf6065d4d7f5b24fcac0cdd26 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T17:49:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação_Clarissa_Sá_março2012.pdf: 2457471 bytes, checksum: 83e5e0cdf6065d4d7f5b24fcac0cdd26 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012 / CAPES; CNPQ. / O objetivo deste trabalho foi selecionar e caracterizar microrganismos etanologênicos eficientes e robustos para aplicação industrial. Inicialmente, foi comparada a produção de etanol entre 10 linhagens industriais de S. cerevisiae e entre 10 linhagens de Z. mobilis, pertencentes à Coleção de Culturas de Microrganismos do Departamento de Antibióticos da UFPE. Os experimentos foram realizados em tubos de ensaio (50 mL), em meios a base de glicose, com e sem hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar. O hidrolisado foi obtido por tratamento hidrotérmico (195° C, 16 min.) em reator descontínuo de 20 L (Regmed AU/E-20). Por análise estatística, duas linhagens, uma de cada grupo (S. cerevisiae IA1238 e Z. mobilis ZAP), foram selecionadas para caracterização cinética em biorreator de bancada (New Brunswick Scientific, Bioflo 110). Foram avaliados, também, os efeitos individuais e sinérgicos de inibidores (furfural, HMF, ácido acético, ácido fórmico e ácido gálico) sobre as duas linhagens selecionadas. Na caracterização cinética em biorreator, na ausência de hidrolisado, o rendimento de etanol de S. cerevisiae IA1238 (0,36 g g-1) foi um pouco inferior ao de Z. mobilis ZAP (0,42 g g-1). No entanto, S. cerevisiae IA1238 foi capaz de fermentar na presença do hidrolisado, embora com inibição do crescimento, enquanto Z. mobilis ZAP foi totalmente inibida. Na análise individual de inibidores, o ácido acético e o ácido fórmico, em concentrações presentes no hidrolisado, apresentaram maior poder de inibição, tanto sobre S. cerevisiae IA1238 (53% e 26%, respectivamente) como sobre Z. mobilis ZAP (93% e 73% , respectivamente). Embora Z. mobilis apresente vantagem metabólica em meio de glicose (i.e. maior rendimento de etanol), S. cerevisiae se mostrou, em geral, mais robusta para aplicação industrial. Em particular, a linhagem IA1238, utilizada atualmente em processos industriais de primeira geração, mostrou ser uma boa plataforma para modificações genéticas futuras, para aplicação em processos de segunda geração.

Submitted by Chaylane Marques (chaylane.marques@ufpe.br) on 2015-03-12T18:38:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_Maria_Carolina_Wanderley_2012.pdf: 3845036 bytes, checksum: e85ad41cc80ec46d80caa5de8491be19 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T18:38:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_Maria_Carolina_Wanderley_2012.pdf: 3845036 bytes, checksum: e85ad41cc80ec46d80caa5de8491be19 (MD5) Previous issue date: 2012-02-27 / FACEPE / A hidrólise enzimática de bagaço de cana-de-açúcar foi realizada com bagaço prétratado por explosão a vapor, com e sem deslignificação com hidróxido de sódio. Após a deslignificação, o teor de celulose na fração sólida aumentou (74,98 %) e o de lignina diminuiu (83,35 %). A hidrólise do bagaço utilizando celulases (10 FPU/g de celulose) e b-glucosidase (5 % ou 10 % v/v do volume adicionado de Celluclast 1.5L), resultou na formação de 16,79 g/L e 40,58 g/L de glicose para o bagaço nãodeslignificado (ND) e deslignificado (D), respectivamente. Na hidrólise enzimática em batelada alimentada, foram iniciados experimentos com 8 g de bagaço, e 1 g de material foi adicionado periodicamente após 12, 24 ou 48 horas. Maiores concentrações de glicose foram obtidas quando foi utilizado o intervalo de alimentação de 12 horas, apesar da conversão ser a menor dentre os três casos. A concentração de glicose alcançou 59,69 g/L quando foi utilizado material pré-tratado e deslignificado, com 12 horas de intervalo de alimentação. Fermentações dos hidrolisados foram realizadas utilizando um inóculo padronizado contendo 8 g/L de Saccharomyces cerevisiae UFPEDA 1238. As produtividades volumétricas em etanol nas fermentações dos hidrolisados dos materiais ND e D foram: 0,42 g/L.h e 0,97 g/L.h, respectivamente, ambos com intervalo de 12 horas. Apesar da recuperação em massa após a deslignificação ter sido cerca de 50%, a produção de etanol por tonelada de bagaço foi superior na fermentação do material deslignificado para todos os diferentes intervalos de alimentação. A análise de variância mostrou que a utilização do bagaço D, com intervalo de alimentação de 12 horas, foi a que apresentou o melhor resultado na produção de etanol por tonelada de bagaço.

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-03-04T17:25:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese de DOUTORADO - Cristhiane Moraes de Andrade.pdf: 2394020 bytes, checksum: 9bf7115a10ef97c30be5245011f72bdd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-04T17:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese de DOUTORADO - Cristhiane Moraes de Andrade.pdf: 2394020 bytes, checksum: 9bf7115a10ef97c30be5245011f72bdd (MD5) Previous issue date: 2015-05-26 / Devido aos problemas ambientais e econômicos associados ao uso de combustíveis fósseis, o estudo dos materiais biomássicos vem se tornando mais atrativo. O aproveitamento integral destes recursos, renováveis e abundantes, agrega valor a produtos anteriormente considerados resíduos. Diversos compostos podem ser obtidos através de diferentes tratamentos aplicados à biomassa. O bagaço da cana-de-açúcar é uma biomassa competitiva e fartamente disponível no Brasil. A proposição neste trabalho de uma biorrefinaria de bagaço de cana-de-açúcar tem por finalidade integrar todos os processos de valorização química dessa matéria-prima visando produzir insumos químicos de elevada importância tecnológica como os derivados furânicos (furfural, álcool furfurílico, 2-metilfurano, 5-hidroximetilfurfural e 2,5-dimetilfurano). A metodologia experimental empregada nesta pesquisa envolveu a solubilização de lignina pelo processo Organossolve etanol/água (50% v/v) a 175°C, a disponibilização de celulose por hidrólise com H3PO4 concentrado (80% m/m) a 50°C e a hidrólise com H3PO4 diluído (4% m/m a 122°C e 6% m/m a 134°C) para extração de hemiceluloses. Inclui ainda a caracterização química do bagaço antes e após os tratamentos, além da quantificação dos meios reacionais gerados durante a evolução do processo. Mecanismos reacionais foram empregados a fim de descrever os comportamentos cinéticos das operações praticadas. Modelos homogêneos de pseudoprimeira ordem foram incluídos nas equações de balanço de massa e produziram descrições das avaliações experimentais. Com as concentrações dos monossacarídeos obtidos na parte experimental foi possível simular, através de parâmetros cinéticos da literatura, e estimar a produção dos derivados furânicos. A análise das fases sólidas obtidas após cada tratamento mostrou que todos foram pouco seletivos em relação à extração dos macrocomponentes isoladamente. No entanto, o processo Organossolve causou poucos danos à fração celulósica, e a hemicelulose solubilizada é de fácil recuperação por precipitação da lignina em solução. Pela análise da fase líquida, o tratamento com ácido concentrado foi seletivo para a hidrólise da fração celulósica e a solubilização de glicose (62% da concentração teórica); para o tratamento com ácido diluído a 4% foi confirmado o efeito deste na remoção da fração hemicelulósica e produção de xilose e arabinose (58,4% e 92,6%, respectivamente), enquanto o tratamento com ácido diluído a 6% aumentou a quantidade de glicose (7,5%) e xilose (70,6%) na fase líquida, removeu completamente a arabinose e produziu um alto conteúdo de furfural (22,41%) indicando que as condições mais severas são promissoras para a produção direta do furfural; pelo processo Organossolve, pequenas quantidades (<2%) dos monossacarídeos foram encontradas, muito ácido acético foi produzido o que acarretou na hidrólise das frações carboidrato e desidratação dos açúcares, e a deslignificação do bagaço alcançou 85% confirmando o propósito do processo em extrair preferencialmente a lignina. O processo Organossolve apresentou-se como o mais promissor dentre os tratamentos avaliados, uma vez que em uma única etapa pode-se separar as três frações macromoleculares do bagaço de cana-de-açúcar e obter cada componente isolado. A integração destes processos juntamente com operações de separação e reações de desidratação e hidrogenação dos açúcares permitiu o desenvolvimento de um esquema simplificado de uma biorrefinaria de bagaço de cana destinada à produção de derivados furânicos. / Due to environmental and economic problems associated with the use of fossil fuels, the study of biomass materials has becoming more attractive. The full utilization of these resources, renewable and plentiful, adds value to products previously considered waste. Several compounds can be obtained by different treatments applied to biomass. Sugarcane bagasse from is a competitive biomass and abundantly available in Brazil. The proposal in this paper of a sugarcane bagasse’s biorefinery aims to integrate all chemical recovery processes of this raw material in order to produce chemical products of high technological importance as furan derivatives (furfural, furfuryl alcohol, 2-methylfuran , 5-hydroxymethylfurfural and 2,5-dimethylfuran). The experimental methodology employed in this study involved lignin solubilization by the Organosolv process ethanol / water (50% v/v) at 175°C, the cellulose disponibilization for hydrolysis with concentrated H3PO4 (80% w/w) at 50°C and hydrolysis with dilute H3PO4 (4% m/m at 122°C and 6% m/m 134°C) for hemicellulose extraction. Also includes the chemical characterization of the bagasse before and after the treatments, as well as quantification of the reaction media generated during the evolution of the process. Reaction mechanisms were employed to describe the kinetic behavior of operations practiced. Homogeneous models of pseudo first order were included in the mass balance equations and produced descriptions of experimental evaluations. With the concentrations of the monosaccharides obtained in the experimental part was possible to simulate, by kinetic parameters of the literature, and to estimate the production of furan derivatives. The analysis of the solid phase obtained after each treatment showed that all were a little selective in respect to extraction of macroconstituents individually. However, the Organosolv process caused little damage to the cellulosic fraction and the solubilized hemicellulose is easily to recovery for precipitation of the lignin in the solution. The analysis of the liquid phase, the treatment with concentrated acid was selective for the hydrolysis of cellulosic fraction and solubilization of glucose (62% of theoretical concentration); for treatment with 4% dilute acid was confirmed the effect of removing the hemicellulosic fraction and production of xylose and arabinose (58.4% and 92.6% respectively), while treatment with 6% dilute acid, has increased the amount of glucose (7.5%) and xylose (70.6%) in the liquid phase, completely removed arabinose and produced a high content of furfural (22.41%) indicating that the most severe conditions are promising for the direct production furfural; for Organosolv process, small amounts (<2%) of the monosaccharides were found, a lot of acetic acid was produced which resulted in the hydrolysis of the carbohydrate fractions and dehydration of sugars, and the delignification of the pulp has reached 85% confirming the purpose of the process in preferentially extract lignin. The Organosolv process appeared as the most promising among the evaluated treatments once in one step can separate the three macromolecular fractions of sugarcane bagasse and get each component isolated. The integration of these processes along with operations of separation and dehydration or hydrogenation reactions of sugars allowed the development of a simplified schematic of a sugarcane bagasse’s biorefinery for the production of furan derivatives.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:49:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo125_1.pdf: 8710063 bytes, checksum: 5fa58f68876dbc7851b7d451308b76bb (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O bagaço da cana-de-açúcar é um subproduto da indústria sucroalcooleira que é constituído, entre outros açúcares, de celulose, um carboidrato cuja unidade monomérica é a glicose e de hemicelulose, que possui como principal constituinte a xilana cuja unidade monomérica é a xilose. Estes polissacarídeos possuem aplicabilidade na indústria biotecnológica, podendo ser utilizados como substrato para produção de enzimas do complexo celulolítico e a xilanase, enzimas essas que possuem ampla aplicabilidade na indústria biotecnológica, como em processos na indústria têxtil, na extração de componentes do chá verde e de proteínas da soja. A seleção de um fungo filamentoso capaz de produzir quantidade significante de enzimas do complexo celulolítico da xilanase utilizando bagaço de cana-de-açúcar tornará o uso deste substrato viável para produção das citadas enzimas. O objetivo deste trabalho foi selecionar uma espécie de Aspergillus procedente da Coleção de Culturas Micoteca URM, UFPE, para produção de enzimas do complexo celulolítico e da xilanase utilizando bagaço de cana-de-açúcar e selecionar variáveis que influenciam a produção enzimática. Nove linhagens de Aspergillus foram cultivadas em meio contendo bagaço de cana-de-açúcar residual (BCR) e cru (BCC) como fonte de carbono. Após o período de cultivo de cinco dias (30ºC, 90 rpm) o extrato enzimático foi obtido através da centrifugação (5000.g) da cultura. A produção do complexo celulolítico foi avaliada através da atividade de celulases totais, endoglucanase, exoglucanase e celobiase, como também da xilanase. Após a seleção das linhagens foi realizada a seleção de variáveis que influenciam na produção das enzimas do complexo celulolítico e xilanase através de planejamento fatorial fracionário 28-4. As linhagens que produziram enzimas do complexo celulolítico e xilanase nos maiores níveis utilizando bagaço de cana-de-açúcar foram A. phoenicis URM 4924 e A. aculeatus URM 4953 e essas linhagens foram escolhidas para estudo da seleção de variáveis que influenciam a produção das enzimas que degradam celulose e hemicelulose. Todas as oito variáveis (pH, concentração do substrato e inóculo, linhagem de Aspergillus, tipo de bagaço de cana-de-açúcar, tempo de cultivo, agitação e temperatura) apresentaram efeito estatisticamente significo para a produção de enzimas do complexo celulolítico e xilanase. Os níveis em que foram produzidas todas enzimas do complexo celulolítico e xilanase simultaneamente foram: pH 6,0, 168 horas de tempo de cultivo, BCR como substrato para produção das enzimas por A. aculeatus URM 4953. As variáveis que foram determinadas como as que mais influenciam a produção das enzimas do complexo celulolítico e xilanase por Aspergillus foram: pH, tempo de cultivo, tipo de bagaço de cana-de-açúcar e linhagem de Aspergillus. A linhagem A. aculeatus URM 4953 demonstrou ser uma alternativa para a produção de todas as enzimas do complexo celulolítico e xilanase utilizando bagaço de cana-de-açúcar, um substrato de baixo custo que propiciou o crescimento fúngico e a produção enzimática

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The use of this residue needs to pre-treatment so that their structure need to be broken and the cellulose, hemicellulose and lignin are exposed to hydrolysis, and the sugars available for fermentation. lignocellulosic enzymes are the most efficient in degrading wood and lignocellulosic materials, among them: laccase, lignin peroxidase and manganese peroxidase, all produced by fungi basidiomycetes. This work aimed to verify the production of ethanol by wild yeast taken from ruminant animals and verify the genes of lignocellulosic enzymes of fungi basidiomycetes for the hydrolysis of sugarcane bagasse. To evaluate the fermentative capacity of the CBA-524 yeast and CBA-519 and Pichia stipitis, they were first inoculated in synthetic media containing D-xylose and D-glucose, and then hydrolyzed through sugarcane bagasse, produced by acid hydrolysis 1% H2SO4. The basidiomycete fungi Hexagonia glabra, Pycnoporus sanguineus, Trametes sp. and Pleurotus sp. had their lignocellulosic enzymes genes sequenced and compared in GenBank. The CBA-524 and CBA-519 yeasts were identified as Meyerozyma guilliermondii and Pichia kudriavzevii, respectively, they produced ethanol from sugarcane bagasse hydrolysate. The four fungi (Hexagonia glabra UEA, Pycnoporus sanguineus UEA, Trametes sp. UEA and Pleurotus sp. UEA) amplified the laccase gene, but with low similarity. The identified yeasts showed good production of second generation bioethanol. / O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar do mundo e chega a produzir toneladas por ano, e cada tonelada gera aproximadamente 140 kg de bagaço no processo. Parte deste bagaço é queimado para gerar energia elétrica nas usinas. O excesso deste resíduo causa problemas ambientais e de armazenamento. O bagaço de cana-de-açúcar pode ser uma das matérias-primas para a produção do etanol de segunda geração, devido à sua disponibilidade e composição lignocelulósica. O uso deste resíduo necessita de pré-tratamento para que sua estrutura seja quebrada e a celulose, e a hemicelulose fiquem expostas para fermentação. Para transformar os açúcares em etanol é necessária a seleção apropriada de leveduras. As enzimas lignocelulolíticas são as mais eficientes em degradar madeira e materiais lignocelulósicos dentre elas: lacase, lignina peroxidase e manganês peroxidase, todas produzidas por fungos basidiomicetos. Assim, este trabalho teve como objetivo verificar a produção de etanol por leveduras selvagens isoladas de animais ruminantes e verificar os genes das enzimas lignocelulósicas de fungos basidiomicetos para a hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar. Para avaliar a capacidade fermentativa das leveduras CBA-524 e CBA-519 e Pichia stipitis CBS6054, foram inoculadas primeiro em meios sintéticos contendo D-xilose e D-glicose, e depois em meio hidrolisado de bagaço de cana de açúcar, produzido pela hidrólise ácida de H2SO4 a 1%. A levedura CBA-524 foi identificada como Meyerozyma guilliermondi e CBA-519 como Pichia kudriavzevii, e produziram 3.01 g/L e 3,05 g/L etanol a partir de hidrolisado de bagaço de cana respectivamente. As leveduras identificadas mostraram uma boa produção de bioetanol de segunda geração. Os fungos basidiomicetos Hexagonia glabra, Pycnoporus sanguineus, Trametes sp. e Pleurotus sp. tiveram seus genes produtores de enzimas lignocelulolíticas sequenciados e comparados no GenBank. Os quatro fungos (Hexagonia glabra UEA, Pycnoporus sanguineus UEA, Trametes sp UEA e Pleurotus sp UEA) amplificaram o gene de lacase, mas com baixa similaridade. Foi possível identificar dois genes de lignina peroxidase nos fungos Trametes sp UEA Pleurotus sp UEA.

A utilização de cana-de-açúcar para geração de açúcar, energia e etanol é uma das atividades mais importantes do Brasil. Esta intensa produção gera grandes quantidades de bagaço que podem ser utilizadas para aumentar a produção de etanol. Neste sentido, é de grande interesse técnico-científico o estudo de pré-tratamentos desta matéria prima, dentre os quais se inserem os processos de polpação. No presente trabalho buscou-se estudar a utilização da polpação hidrotrópica do bagaço de cana-de-açúcar para separação de seus principais componentes macromoleculares. Para tanto foram utilizados dois hidrótropos distintos, o benzoato de sódio e xilenossulfonato de sódio. Como referência, realizaram-se também polpações apenas com água, com soluções etanol/água e com soluções de hidróxido de sódio.O estudo foi realizado a partir de planejamento fatorial de experimentos, utilizando-se a influência das variáveis temperatura e tempo de reação. As respostas consideradas foram o rendimento de polpa e a quantidade de lignina residual. Este estudo exploratório revelou que o xilenossulfonato de sódio foi mais efetivo que o benzoato de sódio. Entretanto, o uso dos agentes hidrotrópicos foram menos eficiente quando comparado aos sistemas etanol/água e hidróxido de sódio. As ligninas extraídas nos processos de polpação hidrotrópica foram analisadas por diversas técnicas de caracterização. As ligninas extraídas na polpação com benzoato de sódio apresentaram menores massas molares quando comparado ao uso de xilenossulfonato de sódio. A análise das polpas obtidas nos diferentes processos revelou que as condições de maiores tempos e temperaturas produziram polpas com maiores índices de cristalinidade. / The production of sugar, energy and ethanol from sugar cane is one of the most important activities of Brazil and generates a enormous quantity of bagasse which can be used to increase the ethanol production. In this sense, the study of sugarcane bagasse is a very important task, in both technical and scientific approaches. Thus, the pre-treatment of sugar cane bagasse by using pulping/delignification processes constitutes a important step to recovery the main macromolecular components of the vegetal tissues of this raw material. In the present work it was studied the utilization of hydrotropic agents to promote the delignification of sugarcane bagasse. The study was carried out by using two different hydrotropes: sodium benzoate and sodium xylenosulfonate. As standard for comparison, it was also studied the pulping of sugarcane bagasse by using only water and ethanol/water and sodium hydroxide solutions. The pulping processes were carried out from factorial planning experiments employing two different levels (and a central point) for reaction time and temperature. As response it was determined the correspondents pulping yield and residual lignin contents. The results indicated that sodium xylenosulfonate was more effective than benzoate sodium in the promotion of the delignification. However, the utilization of hydrotropic systems were less efficient to promote the delignification, when compared with ethanol/water or sodium hydroxide aqueous solution. The lignins extracted in the pulping with sodium benzoate presented lower molar masses when compared with the use of sodium xylenesulfonate. The analysis of the pulps showed that the higher temperatures and reaction times produced pulps with higher crystallinity.