Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Betânia Hoss Lunelli / Tese (doutorado) ¿ Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:48:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ardila_YuranyCamacho_D.pdf: 7705979 bytes, checksum: 19a2840a168991456944a44d857667ee (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A produção de biocombustíveis a partir da biomassa apresenta-se como uma alternativa para suprir as limitadas reservas de petróleo. A biomassa, atualmente, está sendo usada para diferentes processos termoquímicos, entre os quais a gaseificação é o de maior destaque. A gaseificação produz gás de síntese que é uma mistura, principalmente, de CO, H2 e CO2. Este gás serve para produzir energia, diferentes produtos químicos e biocombustíveis, como por exemplo, o bioetanol. A partir do gás de síntese, a produção de bioetanol pode ser realizada usando catalisadores químicos ou biocatalisadores, sendo este último processo conhecido como fermentação do gás de síntese. Para o processo integrado de gaseificação da biomassa e posterior fermentação para produção de bioetanol, as informações na literatura são escassas, o que dificulta avaliar a viabilidade desta nova tecnologia, em termos de condições operacionais. O uso de modelos matemáticos e sua simulação computacional podem auxiliar neste estudo. A literatura dispõe de vários estudos envolvendo simulações computacionais aplicadas à gaseificação de diferentes biomassas. Porém, poucos abordam a caracterização real do processo e as propriedades da biomassa utilizada, considerando apenas as propriedades para o carvão mineral, o que acaba gerando divergência nos resultados. Além disso, a maioria fundamenta suas simulações em modelos simples com base na caracterização elementar-imediata, que acaba limitando o desenvolvimento de plantas virtuais, que são baseadas na análise composicional da biomassa quando focadas na produção de bioetanol como etapa final ou como integração do processo. Assim, este trabalho tem como objetivos estudar o processo completo de gaseificação e realizar um estudo preliminar da fermentação do gás de síntese, mediante simulações computacionais, para definir as melhores condições e variáveis que afetam o processo global quando o bagaço de cana-de-açúcar é utilizado como matéria-prima. As simulações foram desenvolvidas utilizando o simulador comercial Aspen Plus¿ e os resultados validados com dados experimentais da literatura e dados obtidos nos Laboratórios LDPS/LOPCA/BIOEN/FEQ/UNICAMP. Para a completa simulação do processo, várias etapas foram estudadas e divididas para melhor entendimento. Foram desenvolvidos modelos matemáticos para predizer propriedades necessárias para o desenvolvimento de processos termoquímicos. Simulações baseadas nas análises elementar-imediata e composicional da biomassa foram realizadas para definir a decomposição inicial da biomassa, demonstrando os diferentes rendimentos e produtos que são gerados e que são a base da etapa inicial da gaseificação. Simulações completas da gaseificação foram desenvolvidas para estudar a gaseificação em diferentes tipos de reatores. A influência das condições de operação na gaseificação como temperatura, razão de equivalência (ER), injeção de vapor e temperatura do pré-aquecedor do ar no desempenho do gaseificador foram avaliadas. Com as condições operacionais da gaseificação definidas foi proposta uma simulação para representar a fermentação do gás de síntese. A partir dos resultados obtidos foi constatado que a composição do gás de síntese é alterada pelo aumento do ER e pela injeção de vapor no processo, e diferentes concentrações de bioetanol são obtidas quando a pressão de entrada do gás de síntese é alterada / Abstract: The production of biofuels from biomass is presented as an alternative to save the limited oil reserves. Currently, biomass is being used for different thermochemical processes, including gasification which is the most prominent. Gasification produces synthesis gas which is a mixture mainly of CO, H2 and CO2. This gas is used to produce energy, several chemicals and biofuels, such as ethanol. The ethanol from synthesis gas may be produced using chemical catalysts or biocatalysts, this latter process is known as fermentation of syngas. The information in the literature is scarce for the integrated gasification of biomass and subsequent fermentation to produce ethanol, making it difficult to see the feasibility of this new technology, in terms of operating conditions. The use of mathematical models and their computer simulation can help this study. Typically, numerous studies involving computer simulations, applied to different biomass gasification, are found in the literature. However, few of them approach the real characterization of process and properties for used biomass, considering only the properties for coal, which ends up generating divergence in the results. Moreover, most of the simulations are grounded on simple models based on proximate-ultimate characteristics, which end up limiting the development of virtual plants, which are based on biomass compositional analysis when focused on the production of ethanol as the final step or as integration process. Thus, the aims of this work are to study the complete gasification process and to carry out a preliminary study of synthesis gas fermentation, through computer simulations, in order to define the best conditions and variables that affect this global process when sugarcane bagasse is used as raw material. The simulations were developed using Aspen Plus ¿ simulator and the results validated with experimental data from literature and data obtained in the laboratories LDPS / LOPCA / BIOEN / FEQ / UNICAMP. For the full simulation of the process, several steps were studied and divided for a better understanding. Mathematical models were developed to predict properties required for the development of thermochemical processes. Simulations based on biomass analysis as proximate-ultimate and compositional were done to define the initial decomposition of biomass, demonstrating the different yields and products that are generated and which are the basis of the initial stage of the gasification. Complete simulations of gasification were carried out to study different types of gasification reactors. The influence of operating conditions at gasification performance was investigated; variables such as temperature, equivalence ratio (ER), steam injection and preheater temperature were evaluated. With the set conditions of gasification was proposed a simulation to represent the fermentation of syngas. It was demonstrated that the synthesis gas composition is changed when increased the ER and steam injection; and different ethanol concentrations are obtained when the input pressure of the synthesis gas is changed / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutora em Engenharia Quimica

Orientadores: Ieda Geriberto Hidalgo, Paulo de Barros Correia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T21:54:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ContrerasMedellin_VivianaAndrea_M.pdf: 2918970 bytes, checksum: d3e29b2d5269f327c32b83ecc013aa6a (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis constitui uma alternativa interessante para a diversificação da matriz energética de um país. No Brasil, o programa de incentivo às fontes alternativas de energia elétrica (Proinfa), instituído em 2004, teve como objetivo promover a diversificação da matriz energética, buscar alternativas para aumentar a segurança no abastecimento de energia elétrica e permitir a valorização das características e potencialidades regionais e locais. Dentre as fontes renováveis de geração de energia, o destaque deste trabalho é para a biomassa, utilizando o bagaço da cana-de-açúcar. O bagaço da cana é produzido em grandes quantidades no Brasil e possui 1/3 do conteúdo energético da cana. Este recurso permite a geração de energia descentralizada. No setor elétrico brasileiro, a contratação de energia proveniente de empreendimentos de geração a partir do bagaço da cana-de-açúcar pode ser formalizada por meio dos leilões de energia de reserva. A análise de projetos para empreendimentos deste tipo envolve duas variáveis estocásticas: a geração de energia (que depende da disponibilidade do recurso ¿ período sazonal) e o valor da energia no mercado de curto prazo (que depende das condições hidrológicas). Portanto, este trabalho apresenta um modelo de valoração probabilística, para empreendimentos de geração a partir do bagaço da cana-de-açúcar, em leilão de energia de reserva. Esta valoração é feita sob a ótica do empreendedor que deve saber qual é o limite do seu lance no leilão. Deste modo, o destaque da valoração probabilística é para o valor presente líquido (VPL), que determina a medida da probabilidade de ganho ou perda para o empreendedor que participa no leilão de energia de reserva. O método de simulação de Monte Carlo e o fluxo de caixa livre descontado são utilizados para a valoração probabilística. Três estudos de casos são apresentados para uma usina de geração de energia de São Paulo. Para cada cenário simulado, a distribuição de probabilidade do VPL, o VPL médio e a taxa interna de retorno (TIR), que faz com que o VPL médio seja nulo, são calculados. Avalia-se a sensibilidade do retorno do empreendimento para diferentes valores de investimento, taxa mínima de atratividade (TMA) e lance. Os resultados deste trabalho indicam que o benefício, representado pelo VPL do empreendimento, é muito sensível ao valor do lance. Conclui-se também, que a metodologia apresentada pode ser empregada como um instrumento para que os empreendedores, que participam de leilões de contratação de energia possam avaliar o riscos de ter uma perda, decorrente do seu lance dado no leilão / Abstract: Electricity generation from renewable sources is an interesting alternative to diversify the energy matrix of a country. In Brazil, the incentive program for alternative electricity sources (Proinfa), established in 2004, had as goals, promoting the diversification of energy matrix, looking for alternatives to increase energy supply security and allowing the enhancement of the regional and local characteristics and potentials. Among the renewable sources of energy generation, the highlight of this work is to biomass, using bagasse from sugarcane. The bagasse is produced in large quantities in Brazil and it has one third of the sugarcane energy content. This source allows a decentralized power generation. In the Brazilian electricity sector, energy contracting from generation projects that use sugarcane bagasse, as a source, can be formalized through reserve energy auctions. The analysis of this type of projects involves two stochastic variables. Power generation (which depends on the resource availability - seasonal period) and energy price in the spot market (which depends on the hydrological conditions). Therefore, this work presents a probabilistic valuation model for generation projects that use sugarcane bagasse and commercialize energy in reserve energy auctions. This valuation is made from the entrepreneur perspective, who must know which is his auction bidding limit. Thus, the highlight of probabilistic valuation is for the net present value (VPL), which determines the probability measure of gain or loss, for the entrepreneur participating in the reserve energy auction. The Monte Carlo simulation method and the discounted free cash flow are used for the probabilistic valuation. Three case studies are presented for a power generation plant located in São Paulo state. For each simulated scenario, the probability distribution of VPL, the average VPL and the internal return rate (TIR), that make average VPL to be zero, are calculated. Sensitivity of the project¿s return is evaluated to different investment values, minimum acceptable rates of return (TMAs) and auction biddings. The results in this study indicate that the earns, represented by venture VPL, are highly sensitive to auction bidding value. It is also concluded that the methodology presented can be used as an instrument to assist investors, participating in reserve power auctions, in assessing the risk of loss, resulting from its auction bidding / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestra em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Keizo Yukimitu / Resumo: Este trabalho visa o estudo da eficiência do uso da cinza de bagaço de cana-de-açúcar (CBC) como defloculante para materiais cerâmicos do tipo porcelanato, disponibilizada pela indústria Villagres, em comparação ao aditivo defloculante atualmente utilizado mesma, o silicato de sódio. O estudo do reaproveitamento deste material residual de origem orgânica na indústria cerâmica tem motivações que envolvem causas de disponibilidade, sustentabilidade, inovação e rentabilidade, motivações essas que, para este estudo em específico, foram fomentadas por resultados bastante promissores obtidos através de um estudo prévio envolvendo algumas destas mesmas variáveis citadas, em termos de redução do tempo de escoamento, e consequentemente, viscosidade. Materiais argilosos (argilominerais) fazem parte de grande parte da composição de massas cerâmicas. Durante o seu processo de moagem via úmida, observa-se nas argilas uma interação superficial de atração pelas forças de Van der Waals. Para que esta interação diminua e consequentemente a viscosidade da barbotina, utiliza-se aditivos defloculantes à base de sódio. O silicato de sódio é capaz de promover a troca catiônica dos cátions bivalentes. Conforme o decorrer do projeto, foram testadas diferentes formulações e metodologias nas instalações da indústria de porcelanato Villagres, com adições de silicato de sódio e/ou CBC aos materiais cerâmicos, e assim medir das viscosidades das misturas com o equipamento Copo de Ford para que fosse anali... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Resumo: A região de Ilha Solteira apresenta em sua maior extensão, como cobertura vegetal, o cerrado. No final da década de 60, com a construção da Usina Hidrelétrica de Ilha Solteira, algumas áreas foram desmatadas e serviram como .área de empréstimo. Os solos pertencentes a estas localidades foram subtraídos e estas áreas ficaram com suas características químicas e biológicas distantes das ideais. O desenvolvimento da vegetação depende das condições do substrato; melhorias de alguns dos atributos do subsolo destas áreas poderiam ser obtidos com a adição de resíduos orgânicos e/ou adubos químicos. O trabalho teve como objetivo avaliar o uso de resíduos orgânicos no crescimento do Stryphnodendron polyphyllum e como recondicionantes de subsolo degradado. A área utilizada para o experimento faz parte da Fazenda Experimental de Pesquisa e Extensão - FEPE, UNESP - Ilha Solteira, em Selvíria . MS. O subsolo continua a apresentar caráter ácido e pobre em nutrientes, após um ano de avaliação. O diâmetro do colo e altura de planta apresentam resultados crescentes ao longo do período, com os maiores valores para os tratamentos que receberam calagem, N + P e resíduos orgânicos. O carbono da biomassa, ao longo do experimento, apresentou tendências à estabilização enquanto que o quociente metabólico diminuiu no mesmo período. A colonização micorrízica e número de esporos foram influenciados positivamente pela presença de resíduos orgânicos, os quais apresentaram os maiores valores. / Abstract: Ilha Solteira region is covered for the most by cerrado as vegetation. In the late 60s as a result of the building of Hydroelectric Power Station of Ilha Solteira, some areas have been deforested and were used as loan areas. Thus, the soils belonging to these locations were subtracted and these areas became chemically poor soils with both physical and biological properties far from the ideal ones. The vegetation development depends on the substrate conditions; the improvement of some subsoil features in these areas could be obtained by adding organic residues and/or chemical fertilizers. This work aimed at evaluating the use of organic residues in the growth of Stryphnodendron polyphyllum and as a reconditioner of degraded subsoil. The area taken for the experiment is part of the Experimental Farm of Teaching and Research, FEPE, UNESP - Ilha Solteira, in Selvíria . MS. However, the subsoil keeps presenting the same acid characteristic and poor nutrient levels after a year of assessment. The column diameter and the height of the plant presented increasing results during the period; the highest values were for the treatments which received liming, N + P and organic residues. During the experiment, the carbon of the microbe biomass presented tendencies to the stabilization while the metabolic quotient decreased in the same period. The mycorrhization and the number of the spores were positively influenced by the presence of organic residues, showing the highest values. / Orientador: Ana Maria Rodrigues Cassiolato / Coorientador: Kátia Luciene Maltoni / Banca: Luiz Antonio Graciolli / Banca: Miguel Luiz Menezes de Freitas / Mestre

A produção de biocombustíveis de segunda geração está entre os temas mais pesquisados atualmente. Entre estes, a obtenção de etanol a partir de bagaço de cana-de-açúcar é de grande interesse nacional, considerando-se a abundância desta matéria-prima no país e a possibilidade de incremento na produção deste álcool sem necessidade de expansão da área plantada. Sob o ponto de vista de produção industrial, no entanto, é fundamental o desenvolvimento de trabalhos visando ao estudo de alternativas de processos e biorreatores susceptíveis de ampliação de escala. Estratégias como sacarificação e fermentação/cofermentação simultâneas (SSF/SSCF) têm sido estudadas e têm como vantagens a intensificação do processo pela redução do custo de investimento e minimização de problemas de inibição de enzimas por produtos. No entanto, neste caso, geralmente o uso de condições não otimizadas (temperatura) para cada passo biológico é desvantajoso. Com o objetivo de superar essa desvantagem, avaliou-se o uso de reatores de coluna interconectados para a produção de etanol a partir de bagaço de cana-de-açúcar empregando células de Scheffersomyces shehatae imobilizadas em alginato de cálcio em sistema SSCF. O bagaço foi previamente pré-tratado por processo alcalino e alcalino assistido por cavitação hidrodinâmica. Experimentos em SSCF em batelada foram realizados usando duas colunas interconectadas. Uma delas (para hidrólise) foi mantida a 50ºC e carregada com bagaço pré-tratado e a outra coluna (para fermentação) foi mantida a 30°C e carregada com células imobilizadas. Meio contendo preparação comercial de celulases e nutrientes para o micro-organismo foi recirculado entre as colunas. Os efeitos da vazão de recirculação e carga enzimática foram avaliados usando planejamento estatístico como ferramenta. Dados iniciais de hidrólise enzimática em reator de coluna mostraram elevada taxa de reação no início do processo, com redução desta ao longo da hidrólise devido à recalcitrância crescente do material residual à ação enzimática. Os resultados obtidos no planejamento estatístico mostraram que a carga enzimática foi a variável mais influente no processo, embora a vazão de recirculação e a interação entre as variáveis também tenham apresentado efeitos significativos. As condições selecionadas corresponderam a uma vazão de recirculação de 14 mL/min e carga enzimática de 15 FPU/g e os experimentos nestas condições resultaram em valores de fator de rendimento (Yp/s) de 0,493 g/g, produtividade volumétrica de 0,469 g.L-1.h-1 e eficiência de 96,58%. Além disso, nestas condições, 70,72±1,32 % da celulose presente inicialmente no material e 56,37±0,76 % da hemicelulose foram hidrolisadas. O sistema mostrouse adequado para realização do processo SSCF, com potencial para ser utilizado para intensificação da produção de etanol 2G em biorrefinarias. / Currently, the production of second generation biofuels is one of the most researched topics. Among these, the ethanol obtained from sugarcane bagasse is of great national interest, considering the abundance of this raw material in the country and the possibility of increasing the production of this alcohol without the need of expanding the crop area. From viewpoint of industrial production, however, the development of studies of process alternatives and bioreactors adequate for scale up is fundamental. Strategies as saccharification and simultaneous fermentation/cofermentation (SSF/SSCF) have been studied and have as advantages the intensification of the process by reducing the cost of investment and minimizing problems of inhibition of enzymes by hydrolysis products. However, in this case, generally the use of non-optimized conditions (temperature) for each biological step is disadvantageous. In order to overcome this drawback, the use of interconnected column reactors for the production of ethanol from sugarcane bagasse was evaluated using calcium alginate immobilized cells of Scheffersomyces shehatae in SSCF system. The bagasse was previously pretreated by alkaline and hydrodynamic cavitation-assisted alkaline process. Batch experiments of SSCF were performed using two interconnected columns. One of them (for hydrolysis) was kept at 50 ° C and loaded with pre-treated bagasse and the other column (for fermentation) was kept at 30 ° C and loaded with immobilized cells. Medium containing comercial preparation of cellulases and nutrients for the microorganism was recirculated between the columns. The effects of recirculation flow and enzymatic loading were evaluated using statistical design as a tool. Initial data on enzymatic hydrolysis in a column reactor showed a high reaction rate at the beginning of the process, with a reduction in the hydrolysis rate along the process due to the increasing recalcitrance of the residual material to the enzymatic action. The results obtained in the statistical design showed that enzymatic loading was the most influential variable in the process, although the recirculation flow rate and the interaction between the variables also had significant effects. The selected conditions corresponded to a recirculation flow rate of 14 mL/min and enzyme loading of 15 FPU/g and the experiments carried out under these conditions resulted in yield factor (Yp/s) values of 0.493 g/g, volumetric productivity of 0.469 gL- 1.h-1 and fermentation efficiency of 96.58%. Moreover, under these conditions, 70.72±1.32 % of the cellulose initially present in the material and 56.37±0.76 % of the hemicellulose were hydrolyzed. The system proved to be adequate to perform the SSCF process, with potential to be used to intensify the production of 2G ethanol in biorefineries.

O mundo se depara atualmente com a perspectiva de um significativo aumento na demanda por etanol combustível. O bagaço de cana está entre os maiores subprodutos agroindustriais no Brasil, sendo uma das alternativas na utilização para a produção do etanol de segunda geração. A degradação do bagaço de cana requer a ação de muitas enzimas diferentes que são reguladas transcripcionalmente. Considerando-se que o custo de celulases e hemicelulases contribuem substancialmente no preço do bioetanol, novos estudos visando o entendimento da eficiência e produtividade de celulases são de grande importância. Para entender como melhorar coquetéis de enzimas que podem hidrolizar o bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado, uitlizou-se um experimento de genômica para investigar-se quais genes e vias são transcripcionalmente moduladas durante o crescimento de A. niger em bagaço de cana-de-açúcar explodido. Neste trabalho foram identificados genes que codificam celulases e hemicelulases com aumento da expresão durante o crescimento em bagaço de cana-de-açúcar explodido. Foi também realizada a determinação do acúmulo de mRNA de diversos genes que codificam transportadores para verificar se estes eram induzidos por xilose e por depedência de glicose. Foram identificados 18 genes que corresponde a 58% de celulases preditas em A. niger e 21 genes que correponde a 58% de hemicelulases preditas em A. niger os quias foram altamente expressos durante o crescimento em bagaço de cana-de-açúcar explodido. Foi investigado também o papel central realizado pelas proteínas quinases e fosfatases não essenciais (NPKs e NPPs, respectivamente) quando em presença de celulose como fonte de carbono, no sensoriamento do estado energético e na subsequente via de sinalização no fungo filamentoso modelo Aspergillus nidulans. O estudo com A. nidulans identificou 11 quinases e 7 fosfatases não essências, NPKs e NPPs, respectivamente, envolvidas na produção de celulases e em alguns casos, na produção também de hemicelulases. O envolvimento destas NPKs identificadas na resposta induzida por avicel e na desrepressão foram acessados pela análise do transcriptoma da cepa selvagem e por microscopia de fluorescência através da cepa de fusão CreA::GFP expressa no selvagem e no background dos mutantes de NPKs. A ausência das quinases snfA e schA reduziu dramaticamente a resposta transcricional induzida por celulose incluindo a expressão de enzimas hidrolíticas e transportadores, enquanto que a ausência de snfA resultou em uma quase completa modulação gênica induzida por celulose. O mecanismo pelo qual essas duas quinases controlam a transcrição gênica foi identificado, onde os dois mutantes de quinases foram capazes de desbloquear o CreA mediante a repressão catabólica do carbono (CCR), sob condições de desrepressão, como em baixa presença de carbono ou crescimento em celulose. Desta forma, este trabalho abriu novas possibilidades para o entendimento da sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar por hidrolases de A. niger e para a construção de coquetéis de enzimas mais eficientes para a obtenção do etanol de segunda geração. Também possibilitou a identificação de muitas quinases e fosfatases envolvidas no sensoriamento do carbono e do estado energético, as quais demonstraram papéis sobrespostos e distintos de snfA e schA na regulação da desrepressão de CreA e na produção de enzimas hidrolíticas em A. nidulans. / The world today is faced with the prospect of a significant increase in demand for fuel ethanol. Sugarcane bagasse is among the largest agro-industrial by-products in Brazil, one of the alternatives in use for the production of second generation ethanol. Degradation of sugarcane bagasse requires the action of many different enzymes which are transcriptionally regulated. Considering that the costs of cellulases and hemicellulases contribute substantially to the price of bioethanol, new studies aimed at understanding and improving cellulase efficiency and productivity are of paramount importance. To understand how to improve enzymatic cocktails that can hydrolyze pretreated sugarcane bagasse, we used a genomics approach to investigate which genes and pathways are transcriptionally modulated during growth of A. niger on steam-exploded sugarcane bagasse. We also sought to determine whether the mRNA accumulation of several steam-exploded sugarcane bagasseinduced genes encoding putative transporters is induced by xylose and dependent on glucose. We identified 18 genes that corresponds to 58% of A. niger predicted cellulases and 21 genes that correspond to 58% of A. niger predicted hemicellulases, that were highly expressed during growth on sugarcane bagasse. The central role performed by nonessential protein kinases (NPK) and phosphatases (NPP) when grown on cellulose as a sole carbon source, in the sensing energetic status and the subsequent signalling pathways was assessed in the model filamentous fungus Aspergillus nidulans. This study identified multiple kinases and phosphatases (NPKs and NPPs, respectively) involved in the sensing of carbon or energetic status, while demonstrating the overlapping and distinct roles of snfA and schA in the regulation of CreA derepression and hydrolytic enzyme production in A.nidulans. The involvement of the identified NPKs in avicel-induced responses and CreA derepression was assessed by genome-wide transcriptomics and fluorescent microscopy of a CreA::GFP fusion proteinexpressed in the wild-type and NPK-deficient mutant backgrounds. The absence of either the schA or snfA kinase dramatically reduced cellulose-induced transcriptional responses including the expression of hydrolytic enzymes and transporters, while the absence snfA resulted in a near complete loss of wild-typecellulose-induced gene modulation. The mechanism by which these two NPKs controlled gene transcription was identified, as neither of NPK-deficient mutants were able to unlock CreA-mediated carbon catabolite repression, under derepressing conditions, such as carbon starvation or growth on cellulose. Our presently reported work opens new possibilities for understanding sugarcane biomass saccharification by A. niger hydrolases and for the construction of more efficient enzymatic cocktails for second-generation bioethanol. This work also enable the identification of multiple kinases and phosphatases involved in the sensing of carbon or energetic status, while demonstrating the overlapping and distinct roles of snfA and schA in the regulation of CreA derepression and hydrolytic enzyme production in A.nidulans.

Made available in DSpace on 2016-04-26T20:48:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alessandro Gregori Filho.pdf: 2561827 bytes, checksum: 19645e83a9df935dcb0427c283c42bad (MD5) Previous issue date: 2009-05-06 / The objective of this work is to analyze returns of investments in energy cogeneration plants from bagasse inside sugar cane mills, considering the regulation scenario of the Brazilian electric sector and the implementation costs of this type of project. The results should be able to demonstrate that this kind of investment is very profitable, pointing out the most important variables regarding the return on invested capital analyses. In order to accomplish this dissertation will be used some official information from Aneel releases, interview with sugar cane mill owners and specific bibliography. Moreover, for the valuation analyses techniques of free cash flow (FCF) and CAPM will be used, to determine the minimum return acceptable by the shareholders for this kind of project. Among the contributions of this dissertation the sensibility analyses can be pointed out in order to determine the most important variables that could be used by the Government in order to develop public policies more effective to stimulate this kind of investments' / O objetivo deste trabalho é analisar a viabilidade dos investimentos para cogeração de energia em usinas de açúcar e álcool levando em consideração o arcabouço regulatório do mercado de energia elétrica brasileiro e os custos deste tipo de investimento. O resultado pretende demonstrar a viabilidade deste tipo de projeto destacando quais as variáveis mais importantes na determinação da rentabilidade do investimento. Para a elaboração deste trabalho serão utilizadas informações publicadas em relatórios oficiais da Aneel, entrevistas com usineiros, pesquisa junto a fornecedores e bibliografia específica. Para a análise de viabilidade econômico-financeira foram utilizadas as técnicas mais difundias de fluxo de caixa livre (FCL), enquanto, para a determinação do custo de capital do acionista foi utilizada a metodologia de CAPM. Dentre as contribuições deste trabalho, pode ser destacada a análise de sensibilidade de determinadas variáveis sobre a rentabilidade dos investimentos de forma a identificar aquelas mais importantes servindo de base para a adoção de políticas públicas focadas no incentivo deste tipo de empreendimento

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-10-09T13:45:17Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Douglas de Almeida Lima - 2011.pdf: 787713 bytes, checksum: 9d4fa1fdcf2f6c61556740302d7ed8c4 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-10-09T14:42:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Douglas de Almeida Lima - 2011.pdf: 787713 bytes, checksum: 9d4fa1fdcf2f6c61556740302d7ed8c4 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:42:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Douglas de Almeida Lima - 2011.pdf: 787713 bytes, checksum: 9d4fa1fdcf2f6c61556740302d7ed8c4 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2011-08-26 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / This trial was realized in the veterinary and animal science school at Universidade Federal de Goias. The objective was to evaluate five diets, four of these diets was composed by ground corn with different fiber sources for each ration and one control treatment with whole corn (MI) without fiber source. The fiber sources used was sugar cane bagass (BIN), industrial corn residue silage (RM), soybean hulls (CS), cotton seed (CA). Five castrated Nellore steers with an average of 195 kg of body weight and with rumen fistulae, were used in this trial. The animals were distributed in individual pen provided of individual covered feeder and water tank for each two animals. Each period spent 19 days, with 10 days for food adaptation and nine days for collect of data. During the interval of collects were evaluated: feed behavior, ruminal pH, ammoniacal nitrogen, short chain of fatty acids, total counting of protozoa, fecal pH, total digestibility and dry mater, crude protein (PB), ether extract (EE), neutral detergent fiber (FDN) and acid detergent fiber (FDA) intakes. Latin square and Duncan test for 5% of probability were used for statistical analysis. The treatment BIN had the highest dry matter intake, although CA had the lowest value. The ether extract intake was highest for MI treatment, followed by CA and the CS had the lowest value. The highest values for FDN and FDA intakes were in treatment BIN. It was observed some rejection of cotton seed by the animals. The values for total digestibility for CA, RM, BIN, CS and MI treatments were 68.50; 66.19; 65.87; 64.20 e 56.15. The treatment CA showed greater DMD than CS (P<0.05). The treatments RM and BIN spent more time for ruminating and chewing activity. The value of ruminal pH in treatment BIN was greater than RM and CS (P<0.05). The treatments MI and CA weren´t different from RM and CS (P>0.05). In protozoa counting the highest numbers were observed for CS and BIN treatments. Although the lowest numbers for protozoa counting was founded for CA. Animal differences were noted in protozoa counting. The highest values for total short chain fatty acids were founded for CS, that was the same of RM (P>0.05), although BIN, MI and CA had the lowest value. Highest xiv values for propionate and acetate were found in CS treatment. The acetate:propionate ratios were higher in BIN, but for the others treatments the value didn´t differed between them (P>0.05). Butyrate, ammonia nitrogen and fecal pH any differences were found (P>0.05). It was concluded that sugar cane bagasse was the fiber source that keep a good result for ruminal pH, protozoa counting, dry matter intake and the total digestibility wasn´t different from the others. According to that we can conclude that sugar cane bagasse showed more efficient than the others fiber sources in the tested levels. / O objetivo deste ensaio foi avaliar cinco dietas, sendo quatro delas compostas por milho moído fino e com fontes distintas de fibra para cada ração e um tratamento com milho inteiro (MI). As fontes de fibras utilizadas foram: 1) bagaço de cana in natura (BIN); 2) resíduo de milho verde (RM); 3) casca de soja (CS) e 4) caroço de algodão (CA). Foram utilizados cinco animais castrados da raça Nelore, com peso médio de 195 kg e com fístula ruminal. Os animais foram distribuídos em baias individuais cobertas dotadas de comedouros individuais e bebedouros para cada duas baias. O período experimental teve duração de dezenove dias com dez dias de adaptação e nove dias de coletas. Durante o intervalo de coletas foram avaliados o comportamento ingestivo, o pH ruminal, o nitrogênio amoniacal, os ácidos graxos de cadeia curta, a contagem total de protozoários ruminais, o pH fecal, a digestibilidade no trato total, bem como o consumo de MS, PB, EE, FDN e FDA. O delineamento experimental utilizado foi o quadrado latino 5x5 e para comparações de médias foi utilizados o teste Duncan a 5% de probabilidade. O tratamento BIN teve maior CMS que RM, CS e CA (P<0,05). O consumo de EE do tratamento MI foi maior que CS e RM (P<0,05), porém não diferiu de CA (P>0,05). O maior consumo de FDN foi para o tratamento BIN. O consumo de FDA foram maiores para BIN e RM. Observou-se certa rejeição do caroço de algodão pelos animais, comprovado pelo menor consumo de FDN e FDA no tratamento CA (P<0,05) se igualando ao controle MI (P>0,05). O tratamento CA apresentou uma maior DMS que CS (P<0,05), enquanto que os demais tratamentos não diferiram entre si (P>0,05). Quanto ao comportamento ingestivo, os tratamentos RM e BIN foram os que obtiveram os maiores tempos de atividade mastigatória (p<0,05). O tratamento BIN teve um maior tempo de ruminação que os tratamentos CS e CA (P<0,05). Os valores de pH ruminal para BIN foi maior que RM e CS (P<0,05), porém, não diferiu de MI e CA (P>0,05). Os tratamentos MI e CA não diferiram de RM e CS (P>0,05), quanto ao pH ruminal. Na contagem de protozoários os maiores números foram observados pelos tratamentos CS (P<0,05). Enquanto que o menor número de protozoários foi encontrado no tratamento CA (P<0,05). Houve influência do xii animal nos resultados de contagem de protozoários. Os maiores valores para os ácidos graxos de cadeia curta totais foram encontrados para o tratamento CS, que não diferiu de RM, enquanto que BIN, MI e Ca tiveram as menores produções de ácidos graxos de cadeia curta totais. Foi em CS que encontrou maiores valores de propionato e acetato. Quanto à relação acetato: propionato foi maior para BIN, enquanto que para os demais tratamentos não houve diferença entre si (P>0,05). Quanto ao butirato, ao nitrogênio amoniacal e ao pH fecal não foram encontradas diferenças significativas entre os tratamentos (P>0,05). Conclui-se que o bagaço de cana foi a fonte de fibra que conseguiu manter um bom valor de pH, de contagem de protozoários, além de maior consumo de matéria seca e digestibilidade semelhante aos demais tratamentos. Portanto nos níveis testados o tratamento BIN se mostrou igual ao controle MI, no entanto foi mais eficiente quando comparado das demais fontes de fibras.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o uso combinado de processos de separação, visando a adequação do substrato rico em xilose (hidrolisado de bagaço de cana) para a obtenção de produtos por via fermentativa. Foram estudados processos como coagulação e precipitação seletiva de impurezas coloidais, separação com membranas de microfiltração e ultrafiltração e resinas de troca iônica, tendo como ponto de partida o hidrolisado concentrado 5,56 vezes (hidrolisado H1). Na avaliação dos ensaios de coagulação e precipitação foi utilizado planejamento fatorial fracionado, o qual auxiliou o estudo da performance de agentes coagulantes (policloreto de alumínio e polieletrólito aniônico), em diferentes concentrações, pHs e temperaturas. Como variável resposta foi determinado a redução de compostos fenólicos, resultando numa diminuição final de 32,67% e num modelo matemático que representa os parâmetros envolvidos no processo:[C. Fenólicos] = 13,82 + 4,54xpH + 0,03xPAC - 0,58xpH2 + 0,19xPAC2 - 0,25xpHxPAC. Após a determinação das melhores condições experimentais desta etapa, aplicou-se este modelo numa escala 36 vezes maior, resultando em uma diminuição de 10,49% destes contaminantes, produzindo o hidrolisado H2. Este hidrolisado foi percolado por resinas, e assim, determinou-se a série de resinas de troca iônica mais eficiente (série I: Amberlyst 15Wet, Amberlite FPA98, Amberlite 252Na e Amberlite IRA96). Esta etapa proporcionou uma redução de 96,29% no índice de cor, 98,72% dos compostos fenólicos, 74,19% do hidroximetilfurfural, 55,56% de furfural e 52,03% de ácido acético, utilizando um volume de leito de 20 mL, por coluna de resina. O hidrolisado H2, também, foi utilizado para a determinação do melhor modo de permeação por membranas de separação. Neste caso, optou-se em utilizar somente a membrana de ultrafiltração. A permeação do hidrolisado H2 por esta membrana resultou no hidrolisado H3, e em reduções de 12,50% de ácido acético, 33,00% de compostos fenólicos e 54,29% no índice de cor. Assim, o hidrolisado H3 foi percolado pela série de resinas mais eficiente, obtendo ao final uma diminuição de 63,29% do ácido acético, 75,86% de furfural, 77,78% de hidroximetilfurfural e 88,09% dos compostos fenólicos, promovendo uma redução de 90,90% no índice de cor. A seguir, o hidrolisado purificado foi submetido a fermentações para a produção de xilitol e etanol. Essas bioconversões foram aptas a produzir 0,250g/L.h de xilitol e 0,265g/L.h de etanol além de apresentarem rendimentos de 0,68g/g de xilitol por xilose consumida e 0,30g/g de etanol por xilose consumida. Estes resultados indicam a boa fermentabilidade do hidrolisado tratado pelo processo combinado proposto. / This study evaluated the combined use of separation processes, seeking the adequacy of the substrate rich in xylose (hydrolysate of sugar cane bagasse) in the attainment of products from fermentative processes. During this research processes as coagulation and precipitation of selective colloidal impurities, microfiltration and ultrafiltration membranes separations and ion exchange resins were studied, taking as its starting point a hydrolysate concentrate 5.56 times (hydrolysate H1). During the tests of coagulation and precipitation a fraction factorial design was applied, which helped the study of coagulating agents performance (aluminum polychloride and anionic polyelectrolyte) in different concentrations, pH and temperatures. The response variable utilized was phenolic compounds reduction resulting in a drop of 32.67% and the mathematical model that represents the parameters involved in the process was: [C. Fenólicos] = 13.82 + 4.54 xpH + 0.03 xPAC - 0.58 xpH2 + 0.19 xPAC2 - 0.25 xpHxPAC. After determining the best experimental conditions of this step, this model was applied on a scale 36 times greater resulting in a decrease of 10.49% on contaminants, producing the hydrolysate H2. This hydrolysate was percolated through resins and determined the sequence of ion exchange resins more efficient; Serie I (Amberlyst 15Wet, Amberlite FPA98, Amberlite 252Na and Amberlite IRA96). This step reduced 96.29% in the index of color, 98.72% of phenolic compounds, 74.19% of hydroxymethylfurfural, 55.56% of furfural and 52.03% acetic acid, using a bed volume of 20 mL for each resin column. The hydrolysate H2 also was used to determine the best way of membranes permeation. In this case, opted to use only the ultrafiltration membrane. The permeation of the hydrolysate H2 through membrane resulted the hydrolysate H3, and showed reductions of 12.50%, 33.00% and 54.29% in acetic acid, phenolic compounds and index of color, respectively. Thus, the hydrolysate H3 was percolated through the resins series more efficient, obtaining a decrease of 63.29% of acetic acid, 75.86% of furfural, 77.78% of hydroxymethylfurfural and 88.09% of phenolic compounds, promoting a reduction of 90.90% in the index of color on the finish treatment. So this hydrolysate purified was subjected to fermentations for the production of xylitol and ethanol. These bioconversions were able to produce 0.250 g/L.h of xylitol and 0.265g/L.h of ethanol and showed xylitol yield from xylose of 0.68g/g and ethanol yield from xilose of 0.30g/g in ethanol. Theses results indicate the good fermentability of the hydrolysate treated by proposed combined process.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o uso combinado de processos de separação, visando a adequação do substrato rico em xilose (hidrolisado de bagaço de cana) para a obtenção de produtos por via fermentativa. Foram estudados processos como coagulação e precipitação seletiva de impurezas coloidais, separação com membranas de microfiltração e ultrafiltração e resinas de troca iônica, tendo como ponto de partida o hidrolisado concentrado 5,56 vezes (hidrolisado H1). Na avaliação dos ensaios de coagulação e precipitação foi utilizado planejamento fatorial fracionado, o qual auxiliou o estudo da performance de agentes coagulantes (policloreto de alumínio e polieletrólito aniônico), em diferentes concentrações, pHs e temperaturas. Como variável resposta foi determinado a redução de compostos fenólicos, resultando numa diminuição final de 32,67% e num modelo matemático que representa os parâmetros envolvidos no processo:[C. Fenólicos] = 13,82 + 4,54xpH + 0,03xPAC - 0,58xpH2 + 0,19xPAC2 - 0,25xpHxPAC. Após a determinação das melhores condições experimentais desta etapa, aplicou-se este modelo numa escala 36 vezes maior, resultando em uma diminuição de 10,49% destes contaminantes, produzindo o hidrolisado H2. Este hidrolisado foi percolado por resinas, e assim, determinou-se a série de resinas de troca iônica mais eficiente (série I: Amberlyst 15Wet, Amberlite FPA98, Amberlite 252Na e Amberlite IRA96). Esta etapa proporcionou uma redução de 96,29% no índice de cor, 98,72% dos compostos fenólicos, 74,19% do hidroximetilfurfural, 55,56% de furfural e 52,03% de ácido acético, utilizando um volume de leito de 20 mL, por coluna de resina. O hidrolisado H2, também, foi utilizado para a determinação do melhor modo de permeação por membranas de separação. Neste caso, optou-se em utilizar somente a membrana de ultrafiltração. A permeação do hidrolisado H2 por esta membrana resultou no hidrolisado H3, e em reduções de 12,50% de ácido acético, 33,00% de compostos fenólicos e 54,29% no índice de cor. Assim, o hidrolisado H3 foi percolado pela série de resinas mais eficiente, obtendo ao final uma diminuição de 63,29% do ácido acético, 75,86% de furfural, 77,78% de hidroximetilfurfural e 88,09% dos compostos fenólicos, promovendo uma redução de 90,90% no índice de cor. A seguir, o hidrolisado purificado foi submetido a fermentações para a produção de xilitol e etanol. Essas bioconversões foram aptas a produzir 0,250g/L.h de xilitol e 0,265g/L.h de etanol além de apresentarem rendimentos de 0,68g/g de xilitol por xilose consumida e 0,30g/g de etanol por xilose consumida. Estes resultados indicam a boa fermentabilidade do hidrolisado tratado pelo processo combinado proposto. / This study evaluated the combined use of separation processes, seeking the adequacy of the substrate rich in xylose (hydrolysate of sugar cane bagasse) in the attainment of products from fermentative processes. During this research processes as coagulation and precipitation of selective colloidal impurities, microfiltration and ultrafiltration membranes separations and ion exchange resins were studied, taking as its starting point a hydrolysate concentrate 5.56 times (hydrolysate H1). During the tests of coagulation and precipitation a fraction factorial design was applied, which helped the study of coagulating agents performance (aluminum polychloride and anionic polyelectrolyte) in different concentrations, pH and temperatures. The response variable utilized was phenolic compounds reduction resulting in a drop of 32.67% and the mathematical model that represents the parameters involved in the process was: [C. Fenólicos] = 13.82 + 4.54 xpH + 0.03 xPAC - 0.58 xpH2 + 0.19 xPAC2 - 0.25 xpHxPAC. After determining the best experimental conditions of this step, this model was applied on a scale 36 times greater resulting in a decrease of 10.49% on contaminants, producing the hydrolysate H2. This hydrolysate was percolated through resins and determined the sequence of ion exchange resins more efficient; Serie I (Amberlyst 15Wet, Amberlite FPA98, Amberlite 252Na and Amberlite IRA96). This step reduced 96.29% in the index of color, 98.72% of phenolic compounds, 74.19% of hydroxymethylfurfural, 55.56% of furfural and 52.03% acetic acid, using a bed volume of 20 mL for each resin column. The hydrolysate H2 also was used to determine the best way of membranes permeation. In this case, opted to use only the ultrafiltration membrane. The permeation of the hydrolysate H2 through membrane resulted the hydrolysate H3, and showed reductions of 12.50%, 33.00% and 54.29% in acetic acid, phenolic compounds and index of color, respectively. Thus, the hydrolysate H3 was percolated through the resins series more efficient, obtaining a decrease of 63.29% of acetic acid, 75.86% of furfural, 77.78% of hydroxymethylfurfural and 88.09% of phenolic compounds, promoting a reduction of 90.90% in the index of color on the finish treatment. So this hydrolysate purified was subjected to fermentations for the production of xylitol and ethanol. These bioconversions were able to produce 0.250 g/L.h of xylitol and 0.265g/L.h of ethanol and showed xylitol yield from xylose of 0.68g/g and ethanol yield from xilose of 0.30g/g in ethanol. Theses results indicate the good fermentability of the hydrolysate treated by proposed combined process.