Orientador: Maurício Boscolo / Banca: Sandra Helena da Cruz / Banca: Roberto da Silva / Resumo: No presente trabalho foi avaliada a utilização de pré-tratamentos com micro-ondas e ultrassom, associados ou não a agentes químicos, sobre o bagaço de cana-de-açúcar para posterior sacarificação enzimática para produção de açúcares fermentescíveis. Os sobrenadantes dos pré-tratamentos foram analisados por HPLC-RI para quantificação de açúcares e HPLC-UV para determinação de compostos fenólicos, provenientes da degradação da lignina e inibidores da sacarificação. Os bagaços pré-tratados foram hidrolisados com dois complexos enzimáticos fornecidos pela Novozymes, o complexo NS50012 contendo diversas enzimas como celulases, xilanases e hemicelulases e o complexo NS50013 mais específico, contendo maior atividade de -glicosidase. Verificou-se que as amostras controle tratadas com micro-ondas e ultrassom sofreram perda de massa de 3% e 1,6% respectivamente, porém, variações consideráveis ocorreram com as amostras tratadas com ácidos minerais, chegando a 55,8 % de perda de massa com ácido clorídrico, seguido do ácido nítrico, com perda de 51,5%, ambas com liberação de açúcares, como glicose e xilose. Em meio alcalino, a maior perda foi com o tratamento de NaOH , com 17,3%. O uso de peróxido de hidrogênio seguido de hidróxido de sódio mostrou-se eficiente na deslignificação, com perdas de massa na ordem de 22 e 17%, com o uso de micro-ondas e ultrassom, respectivamente. O uso de CaO proporcionou perda de massa de 45,7 % e o tratamento realizado com sais cujos cátions são ácidos de Lewis como o CaCl2 e o FeCl2 resultaram em redução de 30-35% na massa do bagaço. No tratamento ultrassônico destacam-se valores entre 11-29% para os ácidos, mas, de modo geral, os tratamentos com uso de ultrassom demonstraram serem menos efetivos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work it was tested the utilization of microwave and ultrasound as pretreatments of the sugarcane bagasse associated or not with chemical agents, for later enzymatic saccharification for the production of fermentable sugars. The supernatants of the pretreatments was analyze by HPLC-RI for sugars quantification and HPLC-UV for determination of fenolic compounds, from the lignin degradation and fermentation inhibitors. The treated bagasse was hydrolyzed with two different enzymatic complexes provided by Novozymes, the NS50012 complex that content some different enzymes like cellulases, xylanases and hemicellulases, and the NS50013 complex that is more specific, with larger values of -glucosidase. It was checked that the control samples treated with microwave and ultrasound suffered weight loss of 3% and 1,6% respectively, and considerable variations occurred with the samples treated with mineral acids, reaching to 55,8% of weight loss with chloridric acid, followed of nitric acid, with loss of 51,5%, both with sugar liberation, as such as glucose and xylose. In alkaline medium, the larger weight loss was with the treatment with NaOH, com 17,3%. The utilization of hydrogen peroxide followed by NaOH showed efficiency in the delignification, with weight losses in the order of 22% and 17%, with microwave and ultrasound, respectively. The utilization of CaO provided weight loss of 45,7% and the treatment realized with salts that the cation are Lewis acids like CaCl2 and FeCl2 resulting in reductions of 30-35% in bagasse weight. In the ultrasound treatment stand out values between 29-11% for the acids, but, in overall, the ultrasound treatments showed be fewer effective in weight loss when compared with microwave utilization. Was detect liberation of sugars like glucose, xylose and cellobiose, after treatments... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-07-22Bitstream added on 2014-06-13T19:37:10Z : No. of bitstreams: 1 silvaneto_hf_me_jabo.pdf: 3620885 bytes, checksum: 84e91fefdefb9746d97ad6bd396c68a5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Usina São Martinho / Para comparar as características agrotecnológicas dos cultivares de cana foram desenvolvidos estudos relacionados ao florescimento, isoporização, produção de bagaço e produtividade agroindustrial. Além disso, objetivou-se identificar o efeito de cada impureza vegetal na qualidade do caldo de cana. As coletas dos colmos ocorreram em área experimental da FCAV/UNESP ao longo da safra 2008/2009. As análises químicas e tecnológicas foram realizadas no Laboratório de Tecnologia do Açúcar e Etanol da mesma Universidade. Os cultivares RB855536 (precoce) e IAC94-2101 (tardio) não floresceram, e apresentaram baixa intensidade e volume de isoporização. Houve diminuição da pol em colmos em processo de indução floral e maior diâmetro isoporizado nos colmos florescidos. Os cultivares apresentaram os maiores valores de bagaço coincidindo com sua época indicada para o corte. Os cultivares precoces (CTC 16 e IACSP93-3046) e os tardios (RB867515, CTC 2 e CTC 8) se destacaram como exemplares de elevado potencial energético, devido à sua maior produtividade de bagaço, durante a maior parte da safra. Os cultivares precoces, obtiveram maior produção e produtividade de bagaço quando comparadas aos tardios. Os cultivares precoces (CTC 9 e CTC 7) e o tardio CTC 6 se destacaram pelo elevado potencial produtivo e maior contribuição financeira, sendo observado a superioridade dos tardios sobre os precoces. O ponteiro exerceu maior influência nas variáveis estudadas. Não houve influência negativa da bainha sobre a qualidade da matéria prima. A palha proporcionou incremento no teor de fibra e menores níveis de AR e acidez do caldo / To compare the agricultural and technological characteristics of sugarcane cultivars have been conducted studies related to flowering, pith (juice content reduction), bagasse production and stalks productivity. So, the objective was to identify the vegetable trash effects on the sugarcane juice quality. The stalks sampling were made in the experimental area (São Paulo State University – Unesp, Jaboticabal County, Brazil) over the 2008/2009 crop season. Chemical and technological analyses were performed in the Sugar and Ethanol Technology Laboratory, at the same university. The cultivars RB855536 (early) and IAC94-2101 (late) did not flower, and had low intensity and volume of pith. There was a decrease in the cane sucrose contents (Pol % cane), when stalks with floral induction process were analyzed and larger diameter of spongeous areas in flowering stalks. The studied cultivars showed the highest potential production bagasse coinciding with his the best cut moment. The precocious cultivars (16 and IACSP93 CTC-3046) and late cultivars (RB867515, CTC, and CTC 2 8) stood out as exemplars of high potential energy production due to its higher bagasse productivity, for most of the crop season. The early cultivars had higher production and productivity of sugarcane bagasse as compared to late cultivars. The early cultivars (CTC 9 and CEC 7) and late (CTC 6) stood out for the high yield potential and greater financial contribution, being observed the superiority of late over precocious sugarcane cultivars. The stalk tips had greater influence on the variables studied. There was no negative influence of the sheath on the quality of raw material. The straw provided an increase in cane fiber content and lower sugarcane juice contents of Reducing Sugars and acidity

Made available in DSpace on 2016-06-02T18:55:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5512.pdf: 1675884 bytes, checksum: 47d8b8c6a94d1de848c43c964a5f3257 (MD5) Previous issue date: 2013-08-13 / Financiadora de Estudos e Projetos / Bioethanol is an alternative low cost fuel, which is conventionally obtained in Brazil from the fermentation of sugarcane juice, molasses, or a mixture of these. However, alternatively, ethanol could be obtained from lignocellulosic materials, wastes or agroindustrial byproducts composed of cellulose, hemicellulose and lignin, such as sugarcane bagasse. For each ton of cane processed, 250 kg of bagasse are obtained on average, which is usually burned for power generation industry. The microbial cultivation using these materials depend on the availability of substrates, accordingly, acid hydrolysis has been considered one of the most widely used process for the depolymerization of the hemicellulose fraction of lignocellulosic materials, due to their low cost and high efficiency. However, under conditions of high temperature and pressure, glucose and xylose released are degraded to 5- hydroxymethylfurfural (HMF) and furfural, respectively. These compounds are characterized by inhibiting the yeast used in the fermentation step, which influences the microbial metabolism and the conversion of hexoses and pentoses obtained in ethanol. In this context, the aim of this work was to evaluate the ability of a yeast strain, from the species Dekkera bruxellensis (CCA155) in producing ethanol from sugarcane bagasse hydrolysates, since it has shown to be a yeast tolerant to adverse conditions found in industrial fermentation processes. The results indicated that D. bruxellensis was capable of producing ethanol in a synthetic medium containing xylose or arabinose, and xylose or glucose as sole carbon sources, and when grown in concentrations of 50 or 100% sugarcane bagasse hydrolyzate, maximum specific speeds growth was similar, about 0.009 h-1, with cell productivity of about 0.035 gL-1h-1. In the bioreactor tests, the yeast displayed low specific growth rate during the first five days, 0.003 h-1, caused by a slow consumption of glucose. But in a second phase of growth, with a lower rate 0.001 h-1, there was an increase in xylose consumption, a period in that an increase in ethanol concentration with maximum yield of approximately 3.25 mg/L.h was observed. Therefore even with lower growth when compared to yeast fermentation conventionally used in ethanol industries, these results suggest the feasibility of the cultivation of D. bruxellensis in hydrolysates of sugarcane bagasse. / O bioetanol é um combustível alternativo, de baixo custo o qual convencionalmente é obtido no Brasil a partir da fermentação de caldo de cana-de-açúcar, melaço ou a mistura destes. Entretanto, alternativamente, o etanol poderia ser obtido a partir de materiais lignocelulósicos, resíduos ou subprodutos agroindustriais compostos por celulose, hemicelulose e lignina, tais como o bagaço de cana-de-açúcar. Para cada tonelada de cana processada, são obtidos, em média, 250 kg de bagaço, o qual é geralmente queimado para geração de energia na indústria. Os cultivos microbianos a partir destas matérias-primas dependem da disponibilização dos substratos, nesse sentido, a hidrólise ácida tem sido referida como um dos processos mais utilizados para a despolimerização da fração hemicelulósica dos materiais lignocelulósicos, devido ao seu baixo custo e alta eficiência. No entanto, em condições de alta pressão e temperatura, glicose e xilose liberadas são degradadas a 5-hidroximetilfurfural (HMF) e furfural, respectivamente. Estes compostos são caracterizados por inibirem as leveduras utilizadas na etapa de fermentação, o que influencia o metabolismo microbiano e a conversão das hexoses e pentoses obtidas em etanol. Neste contexto, o trabalho consistiu em avaliar a capacidade de uma linhagem da levedura Dekkera bruxellensis em produzir etanol a partir de pré-hidrolisados de bagaço de cana-de-açúcar, já que a mesma tem mostrado ser uma levedura tolerante a condições adversas encontradas em processos fermentativos industriais. Os resultados indicaram que D. bruxellensis foi capaz de produzir etanol em meio sintético contendo xilose ou arabinose, ou ainda xilose e glicose como únicas fontes de carbono, e quando cultivadas em concentrações de 50 ou 100% de pré-hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar, as velocidades específicas de crescimento máximas foram semelhantes, em torno de 0,009 h-1, com produtividade celular de aproximadamente 0,035 g.L-1 h-1. Os ensaios em biorreator demonstraram baixas velocidades específicas de crescimento nos primeiros cinco dias, 0,003 h-1, ocasionado por um lento consumo de glicose. Porém em uma segunda fase de crescimento, com velocidade específica menor 0,001 h-1, ocorreu um aumento no consumo de xilose, período que também se observou aumento na concentração de etanol com produtividade máxima de aproximadamente 3,25 mg/L.h. Portanto apesar de crescimento inferior quando comparado às leveduras convencionalmente usadas na fermentação etanólica industrial, estes resultados sugerem a viabilidade de cultivo da D. bruxellensis CCA155 em pré-hidrolisados de bagaço de cana-de-açúcar.

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-09-14T19:04:53Z No. of bitstreams: 1 DissLACon.pdf: 3897175 bytes, checksum: 00c39fb2aaba768abfa726b4ee62d2cc (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T14:24:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLACon.pdf: 3897175 bytes, checksum: 00c39fb2aaba768abfa726b4ee62d2cc (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T14:24:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLACon.pdf: 3897175 bytes, checksum: 00c39fb2aaba768abfa726b4ee62d2cc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T14:24:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLACon.pdf: 3897175 bytes, checksum: 00c39fb2aaba768abfa726b4ee62d2cc (MD5) Previous issue date: 2015-07-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / This study addressed the use of solid residues from the process of cellulosic ethanol production using the enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse for the production of cellulose nanocrystals (CNCs). Bagasse submitted to two types of pretreatments (steam explosion - SESB and hydrothermal - HSB) was hydrolyzed with two different enzymatic loads using a commercial enzymatic extract. The solid residues generated after the hydrolysis were purified with NaOH 5% (w/w) at 55 °C and H2O2 35% (v/v) followed by an acid hydrolysis at 45 °C with H2SO4 60% (w/w) and extraction of 30 min in order to obtain the CNCs. The samples of SESB and HSB presented cellulose contents of 61 and 54%, respectively. The conversion in the enzymatic hydrolysis step ranged from 25 to 55% for SESB and 33 to 59% for HSB, along with the increase of enzymatic loading. And besides the release of glucose into the liquid phase, it was also generated solid residues with significant quantity of cellulose to be used for CNCs production. Due to decreasing of the cellulose crystallinity indexes (CI%) of the residual solid, a purification procedure was necessary, which raised the CI by about 30% for SESB residues and approximately 25% for HSB residues. The resulting CNCs presented proper physical and chemical characteristics, such as degradation temperature exceeding 230°C and crystallinity around 79% for both matrices. The CNCs obtained feature of needle with length between 193 and 246 nm and diameter of between 17 and 30 nm. These results indicate that CNCs produced from the residual streams of enzymatic route of cellulosic ethanol production from the sugarcane bagasse have the characteristics suitable for this type of product. Therefore, the use of these solids residues for new materials production, such as NCCs for use in different applications proved to be potentially promising for adding value to the bioenergy sector. / O presente estudo avaliou o emprego dos resíduos sólidos do processo de produção de etanol celulósico a partir da hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar para a produção de nanocristais de celulose (NCCs). Bagaço submetido a dois tipos de pré-tratamentos (explosão a vapor - BEX e hidrotérmico - BH) foi hidrolisado com duas diferentes cargas enzimáticas utilizando um extrato enzimático comercial. Os resíduos sólidos gerados após a hidrólise foram purificados com NaOH 5% (m/m) a 55oC e H2O2 35% (v/v) seguido de uma hidrólise ácida a 45oC com H2SO4 60% (m/m) e extração de 30 min, visando a obtenção dos NCCs. As amostras de BEX e BH apresentaram teores de 61 e 54% de celulose, respectivamente. A conversão na etapa de hidrólise enzimática variou de 25 a 55% para o BEX e de 33 a 59% para o BH, com o aumento da carga enzimática. Assim, além da liberação da glicose para a fase líquida, na etapa de hidrólise enzimática foi gerado um resíduo sólido com quantidade significativa de celulose para os processos subsequentes de obtenção de NCCs. Devido à diminuição dos índices de cristalinidade da celulose (IC%) dos sólidos residuais, foi necessário um procedimento de purificação que elevou o IC% em aproximadamente 30% para os resíduos do BEX e aproximadamente 25% para os resíduos do BH. A partir disso, os NCCs apresentaram características físico-químicas adequadas, como temperatura de degradação superior a 230°C e cristalinidade próxima de 79% para ambas as matrizes. Os NCCs obtidos apresentaram formato de agulha com comprimento entre 193 e 246 nm e diâmetro entre 17 e 30 nm. Esses resultados indicam que os NCCs produzidos a partir das correntes residuais da rota enzimática de produção de etanol celulósico a partir do bagaço de cana-de-açúcar possuem as características adequadas para esse tipo de produto. Portanto, a utilização desses resíduos sólidos para a produção de novos materiais, tais como os NCCs para aplicações em diversos setores industriais, mostrou-se potencialmente promissora para a agregação de valor ao setor de bioenergia.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-26Bitstream added on 2014-06-13T19:30:00Z : No. of bitstreams: 1 rocha_g_me_ilha.pdf: 2184479 bytes, checksum: 3442824b5f0f3377090625de5e9acd1f (MD5) / Neste trabalho são realizadas análises termodinâmicas, termoeconômicas e econômicas aplicadas a uma usina de açúcar e álcool com processo de extração por difusão, envolvendo desde a configuração inicial de implantação da usina até a expansão para uma planta moderna de potência cujo principal objetivo é a produção de excedente de energia elétrica. São consideradas quatro situações: a configuração inicial da planta, definida como Caso 1, que opera visando gerar energia elétrica apenas para o próprio consumo e, também, vapor para o processo de produção de álcool; na seqüência tem-se a configuração, definida como Caso 2, onde o intuito é produzir o máximo de energia elétrica que o turbogerador pode fornecer e vapor para a produção de álcool e, também açúcar; na configuração seguinte, definida como Caso 3, é adicionada na planta uma turbina de condensação visando um melhor aproveitamento para a geração de energia elétrica; e, por fim, na última configuração, definida como Caso 4, é adicionada uma nova turbina de extração condensação e uma caldeira de alta pressão, priorizando a geração de energia elétrica / In this work thermodynamic, thermoeconomic and economical analyses were accomplished in a sugar-alcohol factory with extraction process for diffusion, considering the initial configuration implanted until the expansion for a modern power plant whose main objective is the production of electric power surplus. Four situations were considered: the initial configuration of the plant, defined as Case 1, that operates generating electric power just for the own consumption and, also, steam for the alcohol production process; in sequence it was studied the configuration defined as Case 2, where the intention is to produce the maximum of electric power that the turbogenerator can supply and steam for the production of alcohol and, also, sugar; in the following configuration, defined as Case 3, it is added in the plant a condensation turbine for a better use in the electric power generation; and, finally, in the last configuration, defined as Case 4, it is added a new extractioncondensation turbine and a high pressure boiler, prioritizing the electric power generation

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-01-29Bitstream added on 2014-06-13T18:10:03Z : No. of bitstreams: 1 saran_dj_me_ilha.pdf: 1697400 bytes, checksum: 774c0be06e655a28d52081fb19bedfef (MD5) / Neste trabalho são realizados estudos termodinâmicos e termoeconômicos visando o aproveitamento do gás natural como combustível em usinas de açúcar e álcool. Para tanto são considerados quatro casos, sendo o primeiro uma planta de uma usina sucroalcooleira real que utiliza equipamentos modernos e eficientes, e que comercializa o excedente de eletricidade na safra. O segundo é um caso hipotético no qual é incorporada à planta real da usina uma turbina a gás e uma caldeira de recuperação, passando a planta a operar em ciclo combinado na entressafra utilizando como combustível o gás natural, com o intuito de possibilitar a comercialização de eletricidade ao longo de todo o ano. O terceiro caso considera a proposta de uma planta com grande capacidade de moagem (duas vezes mais do que a da usina real considerada no primeiro caso), que opere de forma convencional com geração de excedente de eletricidade para comercialização apenas na safra, com o diferencial de ser constituída por duas linhas independentes de produção, consumo de vapor e geração de eletricidade, flexibilizando a produção e manutenção. Finalmente, o quarto caso considera o aproveitamento do gás natural como combustível associado ao bagaço da cana, através da incorporação de uma turbina a gás e uma caldeira de recuperação na planta do terceiro caso, permitindo também a comercialização de eletricidade na entressafra. Diante dos resultados obtidos, foi constatado que só existe a viabilidade para o uso do gás natural no quarto caso, e mesmo assim em condições especiais nas quais se considera custos do bagaço e do gás natural abaixo dos praticados no mercado, bem como uma remuneração para a venda de eletricidade excedente acima do preço atual de mercado / In this work thermodynamic and thermoeconomic analyses for the use of natural gas as fuel in sugar-alcohol factories will be accomplished. In order to make these analyses, four cases are considered, being the first case constituted by a real sugar-alcohol factory that uses modern and efficient equipments, and sells surplus of electricity during the harvest. The second case is a hypothetical case that incorporates to the real plant of the previous case a gas turbine and a heat recovery steam generator, making possible the operation with natural gas in combined cycle at the time between harvests, with the intention of making possible the commercialization of electricity along the entire year. The third case considers the proposal of a plant with great milling capacity (twice more than of the real plant considered previously), operating in a conventional way with generation of electricity surplus for commercialization in the harvest, with the differential of being constituted by two independent lines of production and steam consumption and generation of electricity, becoming more flexible the production and maintenance. Finally, the fourth case considers the use of the natural gas as fuel associated to the sugar cane bagasse, through the incorporation of a gas turbine and a heat recovery steam generator in the plant of the previous case, also allowing the electricity commercialization at the time between harvests. In agreement with the obtained results, it was verified that there is viability for the natural gas use only in the fourth case, even though in special conditions in which the costs of the sugar cane bagasse and natural gas are considered below of the current price of the market, as well as the remuneration for the sale of electricity surplus is considered above of the current price of market

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissREM.pdf: 1870524 bytes, checksum: 11256ff68568004b18adba99fa4ba12b (MD5) Previous issue date: 2007-01-29 / Cellulases are enzymes that catalyze the hydrolysis of cellulose producing glucose. Immobilization and stabilization of these enzymes could improve enzymatic process making it more attractive by reducing costs during their use. In this work, Celluclast (Novozymes A/S, Denmark) and CG 200 (Genencor) were immobilized into chitosan and into a chitosan/alginate hybrid support, after activation of the support with glutaraldehyde and glycidol under different conditions of immobilization such as temperature and pH. Immobilization process was evaluated by calculating the immobilization yield, coupling yield and thermal stability at 65°C. Temperature and pH optimum of enzymatic activity were analyzed as well. The best derivatives were obtained with chitosan alginate activated with glycidol, after immobilization at 27°C, pH 7.0, for 16 hours. The biocatalyst presented 56.3% of immobilization yield, 40.6% of coupling yield and it 11.2 fold more stable than free enzyme at 65°C. The temperature and pH for maximum activity of the derivatives and soluble enzyme was 60°C and 50°C, pH 2.5-3.0 and 4.2, respectively. Finally, the performance of the best biocatalyst developed in this work in the hydrolysis of sugarcane bagasse was compared to one observed using soluble enzyme. Although a higher conversion has been obtained with soluble enzyme in the beginning of the reaction, the immobilized enzyme allowed to reach a higher final conversion, 70%, than the one obtained with free Celluclast, 38.9%. / Celulases catalisam hidrólise de celulose à glicose e a imobilização e estabilização da mesma podem viabilizar o processo enzimático, pois reduz custos em sua utilização. Neste trabalho, Celluclast 1.5L (Novozymes A/S, Denmark) e CG 200 (Genencor) foram imobilizadas em géis de quitosana e quitosana-alginato ativados com glutaraldeído e glicidol para posterior hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar. O processo de imobilização foi acompanhado medindo-se proteína e atividade hidrolítica da enzima em papel de filtro. Avaliaram-se rendimento de imobilização, atividade recuperada, estabilidade térmica, temperatura e pH ótimo de atividade enzimática. Os melhores derivados foram obtidos com quitosana-alginato, ativados com glicidol com temperatura de imobilização de 27°C e pH 7,0 sendo 11,2 vezes mais estáveis que a enzima livre, com rendimento em torno de 40,6% e atividade recuperada em torno de 56,3%. A temperatura ótima para os derivados foi cerca de 10 graus maior que a da enzima livre (50°C), enquanto que o pH deslocou-se de 4,2 (enzima livre) para a região entre 2,5 e 3, para os derivados. Com o melhor derivado, realizou-se a hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar, que apresentou conversão de 1,8 vezes (70,0%) superior à enzima livre (38,9%).

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3648.pdf: 4034707 bytes, checksum: d61c1d29df91b4f878b199e7de814791 (MD5) Previous issue date: 2011-03-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / This work presents a kinetic study of the enzymatic hydrolysis of three cellulosic substrates: filter paper (FP), used as a de-lignified substrate model; sugarcane bagasse (SB) steam exploded; and acid treated SB, the last two treated with 4% NaOH. All SB were chemically characterized. Hydrolysis experiments to study the influence of agitation and substrate concentration were performed in shaker, using Accellerase® 1500, Genencor, at pH 4.8, in 50mM sodium citrate buffer. To verify the substrate concentration effect, cellulose load (weightsubstrate/weighttotal) was 0.5%-13% (for FP) and 0.99%-9.09% (for SB). For FP, the role of the external mass transport resistance was not significant when the agitation speed was in the range 150-300 rpm. It was possible to fit a pseudo-homogeneous Michaelis-Menten model for substrate concentrations up to 13% (w/w). Preliminary tests fitting the model proposed by Chrastil (CHRASTIL J. Enzymic product formation curves with the normal or diffusion limited reaction mechanism and in the presence of substrate receptors, Int. J. Biochem., v. 20, No. 7, p. 683, 1988) indicated that the role of diffusion through the external film was a more relevant feature for steam exploded SB than for FP, at higher concentrations of substrate. It was possible to fit a pseudo-homogeneous model for steam exploded SB, within a range of cellulose concentrations from 0.99% to 3.85% (w/w). Product inhibition had to be considered by the model. For higher loads of steam exploded SB, a modified Michaelis- Menten model, appropriate for heterogeneous systems with high diffusion resistance, was fitted. Finally, for the highly recalcitrant acid treated SB, Chrastil models were fitted. As expected, the complexity of this system regarding to the substrate and to the pool of enzymes acting in synergy, makes difficult the use of one single lumped parameter model for all hydrolysis operation conditions. / Este trabalho apresenta um estudo cinético da hidrólise enzimática de três substratos celulósicos: papel de filtro (PF), usado como um modelo de substrato delignificado; bagaço de cana (BC) explodido a vapor e BC tratado com ácido, os dois últimos tratados com NaOH 4%. Todos os BC foram caracterizados. Experimentos de hidrólise para estudar a influência da agitação e da concentração do substrato foram realizados em shaker, usando Accellerase ® 1500, Genencor, em pH 4,8, em tampão citrato de sódio 50mM. Para verificar o efeito da concentração do substrato, a carga de celulose (m / m) foi de 0,5% -13% (para PF) e 0,99% - 9,09% (para o BC). Para o PF, o papel da resistência externa ao transporte de massa não foi significativo quando a velocidade de agitação foi na faixa de 150-300 rpm, em shaker. Foi possível ajustar um modelo pseudo-homogêneo de Michaelis-Menten para concentrações de substrato até 13% (m / m). Testes preliminares através do ajuste do modelo proposto por Chrastil (CHRASTIL J. Enzymic product formation curves with the normal or diffusion limited reaction mechanism and in the presence of substrate receptors, Int. J. Biochem., v. 20, No. 7, p. 683, 1988) indicaram que o papel da difusão através da película externa era uma característica mais relevante para o BC explodido a vapor que para o PF, em altas concentrações de substrato. Foi possível ajustar um modelo pseudo-homogêneo para o BC explodido a vapor, dentro de uma faixa de concentrações de celulose de 0,99% a 3,85% (m / m). Inibição pelo produto teve de ser considerada pelo modelo. Para cargas maiores de BC explodido a vapor, um modelo modificado de Michaelis-Menten, adequado para sistemas heterogêneos, com alta resistência à difusão, foi ajustado. Finalmente, para BC tratado com ácido (altamente recalcitrante), modelos de Chrastil foram ajustados. Como esperado, a complexidade deste sistema em relação ao substrato para o pool de enzimas agindo em sinergia, torna difícil o uso de um modelo único para todas as condições operacionais de hidrólise.

Submitted by Márcio Maia (marciokjmaia@gmail.com) on 2016-08-08T11:50:47Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4720590 bytes, checksum: c0e901cb90be3c102d0bd3f7a4bce0bd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-08T11:50:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4720590 bytes, checksum: c0e901cb90be3c102d0bd3f7a4bce0bd (MD5) Previous issue date: 2016-02-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The development of new materials and technologies have been shown to be very important when the goal is to make solar energy will be more economically attractive. One way to promote this attractiveness is increasing the efficiency of solar collectors, which can be done by use of so-called selective surfaces, or deposited coatings on absorbing plate solar radiation, which allow a maximum of absorbance in the solar spectrum while maintaining a minimum emittance in the infrared. Absorbers for producing films, it is necessary to use materials technology, energy and environmental efficiency, such as inorganic polymers (geopolymers). In the Earth's tropical regions, such as the state of Paraiba, there are materials with potential use for the synthesis of inorganic polymers that have not been evaluated, the Sugar Cane Bagasse Ash (SCBA) is one of them. So that this study sought to assess the SCBA's potential use as raw material for production of solar absorbing films. Through the use of two deposition techniques in three types of substrates, it was concluded that the SCBA has intrinsic selectivity, having potential use for the production of solar absorbing films. So that the best result set (film + substrate) exhibited peak and average absorption of respectively 88% and 65%. This surface was obtained from the SCBA.5.250 diluted in 10 g of H2O deposited by painting techniques on the glass substrate. / O desenvolvimento de novos materiais e tecnologias tem se mostrado de extrema importância quando o objetivo é fazer com que a energia solar venha a ser mais atrativa economicamente. Um dos modos de promover essa atratividade é aumentando a eficiência dos coletores solares, o que pode ser feito por meio da utilização das chamadas superfícies seletivas, ou seja, revestimentos depositados sobre placas absorvedoras de radiação solar, que permitem um máximo de absortância no espectro solar enquanto mantêm um mínimo de emitância no infravermelho. Para a produção de filmes absorvedores, faz-se necessário a utilização de materiais com eficiência tecnológica, energética e ambiental, tais como os polímeros inorgânicos (geopolímeros). Nas regiões tropicais da Terra, como é o caso do Estado da Paraíba, há materiais com potencial de utilização para a síntese de polímeros inorgânicos que ainda não foram avaliados, a Cinza do Bagaço da Cana-de-açúcar (CBC) é um deles. De forma que o presente trabalho procurou avaliar o potencial de uso da CBC como matéria-prima para produção de filmes absorvedores solares. Através da utilização de duas técnicas de deposição em três tipos de substratos, concluiu-se que a CBC apresenta seletividade intrínseca, tendo potencial de uso para produção de filmes absorvedores solares. De maneira que o melhor resultado do conjunto (filme+substrato) exibiu pico e média de absorção de, respectivamente, 88% e 65%. Essa superfície foi obtida a partir da CBC.5.250 diluída em 10 g de H2O depositada pela técnica de Pintura sobre o substrato de vidro.

Made available in DSpace on 2016-06-07T17:12:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-05-11. Added 1 bitstream(s) on 2016-06-07T17:16:50Z : No. of bitstreams: 1 000844601.pdf: 2169061 bytes, checksum: d739ba5e1f59eb8a20df1e198982df71 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho avaliou cenários econômicos de produção de enzimas celulolíticas por fermentação em estado sólido em uma planta anexa à unidade sucroenergética convencional, a qual estaria inserida em um processo integrado de produção de etanol de segunda geração. O substrato para fermentação em estado sólido usado seria composto do bagaço de cana e o farelo de trigo, na proporção 7:3, com umidade de 75%. As enzimas seriam sintetizadas pelo fungo termófilo Myceliophtora thermophila I1D3, à temperatura de 45ºC em 96 horas. A avaliação técnico-econômica para produção das enzimas em escala industrial considera a disponibilidade de bagaço em diferentes cenários. A estimação dos principais indicadores econômicos do projeto (payback, Valor Presente Líquido - VPL, retorno sobre investimento - ROI e a taxa interna de retorno - TIR), indica que, para um valor médio de venda da enzima no mercado atual, o projeto apresenta viabilidade técnico-econômica em função da facilidade de integração e do tempo de retorno. Entretanto, indicadores como TIR e ROI apresentaram valores abaixo daqueles normalmente aceitos pelos investidores do setor sucroenergético. A análise de sensibilidade indicou forte influência da atividade enzimática sobre os indicadores econômicos, sendo este fator preponderante para a rentabilidade do projeto. Considerando o cenário aqui apresentado e a alternativa de aumentar a cogeração de energia elétrica com o excedente de bagaço, a produção de celulases por fermentação em estado sólido ainda se apresenta como a alternativa mais competitiva / This study evaluated different scenarios of cellulases production throw the conception of an industrial plant integrated with sugarmill unit which is able to produce second generation ethanol. For that, it is considerate sugarcane bagasse and wheat bran as substrates on the 7:3 proportion, 75% moisture content, fungi thermophilic Myceliophtora I1D3, 45ºC and 96h of fermentation process. Technical and economic evaluation were performed according to different sugarcane bagasse availability. The main economic indicators of this project (payback, net present value-NPV, return on investment-ROI and rate return intern-IRR) were evaluated and the results indicated the feasibility of this biotechnological process. However, indicators such as IRR and ROI had values below those normally accepted by investors of the sugarcane industry. The sensibility analysis also indicated the enzymatic activity an important factor of rentability of this project. Considering the scenario presented here and the alternative of increasing electricity cogeneration bagasse surplus, the production of cellulases by solid state fermentation still presented as more competitive alternative