Com a crescente busca por fontes energéticas renováveis alternativas ao petróleo, o uso de biomassa lignocelulósica, como Pennisetum purpureum (capim-elefante), apresenta-se como uma alternativa para a produção de etanol de segunda geração. Entretanto, a matéria-prima necessita ser pré-tratada apropriadamente para facilitar a ação das enzimas ao material. Entre os métodos de pré-tratamento, explosão a vapor é considerado um dos mais eficientes. No presente trabalho, o capim-elefante foi pré-tratado por explosão a vapor em diferentes temperaturas (180, 190, 200 °C) e tempos de residência (6, 8 e 10 min). As amostras prétratadas foram empregadas para produção de celulases e xilanases por Penicillium echinulatum. Essas enzimas foram utilizadas para hidrolisar capim-elefante e posteriormente realizou-se a fermentação alcóolica dos açúcares liberados. Quanto à produção de enzimas em cultivo submerso (CS), verificou-se efeito positivo da realização do pré-tratamento da biomassa para celulases totais (Filter Paper Activity (FPA) e endoglucanases) e β-glucosidases, sendo os pré-tratamentos realizados a 190 ºC / 8 e 190 ºC / 6 min os mais promissores. Para os cultivos em estado sólido (CES), a substituição de 50 % do capimelefante pré-tratado por explosão a vapor e submetido à lavagem por farelo de trigo favoreceu as produções de FPA (190 ºC / 8 min), de endoglicanases (200 ºC / 6 min) e de β-glicosidases (180 ºC / 6 min). Os meios formulados com capim-elefante não tratado apresentaram promissores títulos enzimáticos para FPA (23,38 ± 0,01 UI.g-1), endoglicanases (161,07 ± 0,66 UI.g-1) e xilanases (505,95 ± 39,23 UI.g-1), todos no quinto dia de cultivo. Para xilanases as maiores produções foram obtidas com capim-elefante não tratado em ambas as formas de condução de processo (CS e CES). Nas hidrólises enzimáticas, os maiores rendimentos de açúcares redutores foram obtidos quando empregou-se capim-elefante pré-tratado por explosão a vapor a 200 ºC / 10 min, e não lavado após o pré-tratamento (863,42 ± 62,52 mg.g-1). As maiores liberações de glicose foram obtidas para as amostras lavadas, pré-tratadas a 190 °C / 8 min (243,29 ± 6,19 mg.g-1), a 190 ºC / 10 min (248,34 ± 6,27 mg.g-1) e a 200 ºC / 10 min (246,00 ± 9,60 mg.g-1), após 48 h de hidrólise. Para a produção de etanol, os prétratamentos a 200 °C / 6 min com amostras lavadas possibilitaram as maiores produções, atingindo valores de 110,45 L por grama de capim-elefante pré-tratado, considerando-se a perda de massa durante o pré-tratamento. Os dados obtidos indicam o potencial do capimelefante tanto como matéria-prima para a produção de enzimas como para a liberação de açúcares redutores. Os resultados também revelam a necessidade de remover substâncias inibitórias formadas durante o pré-tratamento por explosão a vapor por meio de lavagem com água antes do processo de hidrólise enzimática e fermentação alcoólica. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-06-02T18:33:05Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Angelica Luisi Scholl .pdf: 3798262 bytes, checksum: 2d01d1762b38a87c29cf8cff5c8bc575 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-02T18:33:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Angelica Luisi Scholl .pdf: 3798262 bytes, checksum: 2d01d1762b38a87c29cf8cff5c8bc575 (MD5) / With the growing demand for sources of renewable energy as alternatives to petroleum, the use of lignocellulosic biomasses, such as Pennisetum purpureum (elephant grass), may provide a viable alternative to second generation ethanol production. However, the raw material must first be appropriately pretreated to facilitate the action of the enzyme on the material. Among pretreatment methods, steam explosion is considered one of the most efficient for biomass descontruction. In the present study, elephant grass was pretreated by steam explosion at different temperatures (180, 190, 200 °C) and residence times (6, 8 and 10 min). The pretreated samples were used to produce cellulases and xylanases by Penicillium echinulatum. These enzymes were used to hydrolyse elephant grass and subsequently the released sugars were used for alcoholic fermentation. For enzyme production in submerged cultivation (SC), the pretreatment of biomass showed a positive effect on total cellulases (Filter Paper Activity (FPA)), endoglucanases and β-glucosidases, being pretreatments performed at 190 °C / 8 and 190 °C / 6 min were the most promising. For solid state cultivations (SSC), replacing 50 % of elephant grass pretreated by steam explosion and submitted to washing by wheat bran favoured the productions of FPA (190 °C / 8 min), endoglucanases (200 °C / 6 min) and β-glucosidase (180 °C / 6 min). The media formulated with untreated elephant grass showed promising enzymatic titles for FPA (23.38  0.01 IU.g-1), endoglucanases (161.07  0.66 IU.g-1) and xylanases (505.95  39.23 IU.g-1) all in the fifth day of cultivation. For xylanases, the highest productions were obtained for the untreated elephant grass for both forms of the conduction process (SSC and SC). In enzymatic hydrolysis, the highest yield of reducing sugars was obtained when elephant grass pretreated at 200 °C / 10 min and unwashed after the pretreatment (863.42 ± 62.52 mg.g-1) was used. The highest release of glucose was obtained for the samples that were washed and pretreated at 190 °C / 8 min (243.29 ± 6.19 mg.g-1), 190 °C / 10 min (248.34 ± 6.27 mg.g-1) 200 °C / 10 min (246.00 ± 9.60 mg.g-1) after 48 h of hydrolysis. For ethanol production, the pretreatments at 200 °C / 6 min and washed exhibited the highest production, up to 110.45 L per gram of pretreated elephant grass, considering the loss of mass during pretreatment. These data support the use of elephant grass as a raw material for enzyme production as well for the release of reducing sugars. These results also reveal the need to remove inhibitory substances formed during steam explosion pretreatment by washing with water prior to enzymatic hydrolysis and alcoholic fermentation.

O nabo forrageiro apresenta extensa aplicação na agricultura, enquanto que o óleo de sua semente é uma importante matéria prima para a produção de biodiesel. No entanto, o processo de extração do óleo da semente via prensagem gera um resíduo (bagaço de semente de nabo forrageiro - BSNF). No presente trabalho, este resíduo foi submetido a um processo de pirólise em um reator rotativo, a diferentes velocidades de rotação (0, 3 e 6 rpm) do reator e vazões de gás inerte (0,25; 0,75 e 1,25 L/min). Ensaios de pirólise do farelo do BSNF (isento de óleo) também foram conduzidos para a investigação do efeito do óleo residual presente no BSNF sobre os produtos do processo de pirólise. Os experimentos demonstraram que a velocidade de rotação ótima para a produção de bio-óleo é de 3 rpm, com rendimento em bio-óleo de 60,99 % (m/m). Os experimentos conduzidos a diferentes vazões de gás inerte indicaram um aumento do rendimento de bio-óleo para a vazão de 1,25 L/min. A presença do óleo residual na biomassa aumenta o rendimento em bio-óleo, sendo que a pirólise do farelo do BSNF (isento de óleo) apresentou rendimento em bio-óleo de 49,34% (m/m). O biochar obtido nas três condições de velocidade de rotação investigadas apresentou composição físico-química semelhante, com potencial para ser aplicado no solo a fim de melhorar a sua fertilidade. Os gases não condensáveis apresentaram elevada concentração de CO2, e consequentemente possuem baixo conteúdo energético, não sendo de interesse industrial. Os bio-óleos obtidos da pirólise do BSNF, bem como do seu farelo, apresentaram composição química distinta. O bio-óleo proveniente do BSNF apresentou, além de aromáticos, aminas, amidas e nitrilas (funções nitrogenadas). O bio-óleo obtido a partir da pirólise do farelo de BSNF apresentou teor de aromáticos maior que o bio-óleo proveniente do bagaço, apresentando menores teores de amidas e aminas e ausência de nitrilas na composição. O bio-óleo obtido a partir da pirólise do BSNF a 3 rpm foi o que apresentou as propriedades físico-químicas mais adequadas para utilização na indústria e produção de energia. Devido à composição, os bio-óleos podem ser utilizados como combustível, na obtenção de produtos químicos e como matéria-prima para gaseificação. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-01-30T13:31:39Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Wendel Paulo Silvestre.pdf: 3100406 bytes, checksum: e1e612a57e43982953f084252b6f0672 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-30T13:31:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Wendel Paulo Silvestre.pdf: 3100406 bytes, checksum: e1e612a57e43982953f084252b6f0672 (MD5) Previous issue date: 2017-01-30 / The fodder radish has extensive use in agriculture and the oil from its seed is an important feedstock in biodiesel production. However, the extraction of the oil from the seed by pressing generates a residue (fodder radish seed cake - FRSC) that does not has any application. In this work, this residue was pyrolysed in a rotary kiln reactor in different rotation speeds (0, 3 and 6 rpm) and inert gas flow rates (0.25; 0.75 and 1.25 L/min). Pyrolysis of the FRSC bran (oil free) was also carried to investigate the effect of the residual oil present in the FRSC on the products of the pyrolysis. The experiments show that the optimal rotation speed for bio-oil production is 3 rpm, with bio-oil yield of 60.99 wt.%. The experiments carried at different inert flow rates indicated an increase of the bio-oil yield at inert flow rate of 1.25 L/min. The presence of the residual oil in the biomass increases bio-oil yield; the pyrolysis of the bran (oil free) presented bio-oil yield of 49.34 wt.%. The biochar obtained in the three rotation conditions have similar physical-chemical composition, with potential to be applied in the soil to improve its fertility. The non-condensable gases, presented high CO2 content, and, consequently, have poor energy content, being not interesting for industrial uses. The bio-oil obtained from the pyrolysis of the FRSC and its bran showed distinct chemical composition. The bio-oil obtained from the FRSC presented, beyond aromatics, amines, amides and nitriles (nitrogen containing functions). The bio-oil obtained from the FRSC bran presented higher aromatics content than the FRSC bio-oil and presenting lesser contents of amides and amines and absence of nitriles. The bio-oil obtained from the FRSC at 3 rpm presented the more adequate physical-chemical properties for use in industry and for energy production. Due to the composition, the bio-oils can be used as fuels, to obtain chemicals and as a feedstock in gasification process.

Com a crescente busca por fontes energéticas renováveis alternativas aos combustíveis fósseis, o uso de biomassa lignocelulósica, como bagaço de cana-de-açúcar e serragem de eucalipto, surge como uma alternativa para a produção de etanol de segunda geração. Porém, são necessários pré-tratamentos para facilitar a ação das enzimas sobre a biomassa. Entre os métodos de pré-tratamentos, o biológico tem sido estudado, por não demandar o uso de químicos e altos custos energéticos, apresentar condições brandas de processo e não levar à formação de compostos inibidores às etapas posteriores. No presente trabalho, bagaço de cana-de-açúcar e serragem de eucalipto foram pré-tratados por diferentes espécies de basidiomicetos. As amostras pré-tratadas foram hidrolisadas com complexo enzimático de Peninillium echinulatum e posteriormente realizou-se a fermentação dos açúcares liberados. Com relação à produção de enzimas lignolíticas, as espécies que se destacaram em bagaço de cana-de-açúcar foram Marasmiellus palmivorus VE111, Pleurotus pulmonarius PS2001, Pleurotus albidus 88F-13, Pycnoporus sanguineus PR32 e Trametes villosa 82I6. Em serragem de eucalipto, os teores destas enzimas foram significativamente inferiores aos obtidos com as mesmas espécies em bagaço de cana-de-açúcar. Em análise de espectros de FTIR, T. villosa 82I6 e P. pulmonarius PS2001 apresentaram proporções favoráveis entre o consumo de celulose, hemicelulose e lignina em ambas as biomassas testadas. Em ensaios de hidrólise enzimática, pré-tratamento biológico por T. villosa 82I6 aumentou a digestibilidade da celulose presente na serragem de 3,7% para 42% e do bagaço de cana-de-açúcar de 12,9% para 22%. T. villosa 82I6 destacou-se, visto que, em ambas as biomassas, foi o basidiomiceto que promoveu o maior liberação de glicose na etapa de hidrólise em amostras pré-tratadas por menores tempos. Em fermentação alcoólica dos hidrolisados de ambas as biomassas pré-tratadas por T. villosa 82I6, o rendimento em etanol a partir de bagaço de cana-de-açúcar foi aumentado para 20,2±0,5 mg/g após 49 dias de tratamento, enquanto que o controle apresentava rendimento de 10,1±0,8 mg/g. O rendimento em etanol a partir de serragem de eucalipto foi aumentado para 25,5±0,7, 18,2±0,03 e 25,5±3,8 mg/g, após respectivamente 7, 28 e 42 dias de tratamento, enquanto que o controle apresentava rendimento de 6,5±0,2 mg/g. Foi demonstrado o potencial do T. villosa 82I6 como agente biológico em pré-tratamentos de biomassas lignocelulósicas e o impacto do pré-tratamento sobre as etapas subsequentes. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-11-30T19:22:32Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Caroline Hartmann.pdf: 2412511 bytes, checksum: a07736115b288116c6298b801c3ef764 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-30T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Caroline Hartmann.pdf: 2412511 bytes, checksum: a07736115b288116c6298b801c3ef764 (MD5) Previous issue date: 2017-11-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / With the growing demand for renewable energy sources as alternatives to fossil fuels, the use of lignocellulosic biomass, such as sugarcane bagasse and eucalyptus sawdust, is an alternative for the production of second generation ethanol. However, pretreatments are needed to facilitate the action of enzymes on biomass. Among the pretreatment methods, the biological has been studied, since it does not require the use of chemicals and high energy costs, to present soft conditions of process and not formation of inhibitory compounds to the later stages. In the present study, sugarcane bagasse and eucalyptus sawdust were pretreated by different basidiomycete species. The pretreated samples were hydrolyzed with enzymatic complex of Peninillium echinulatum and later the fermentation of the liberated sugars was carried out. In relation to the production of lignolytic enzymes, the species that stood out in sugarcane bagasse were Marasmiellus palmivorus VE111, Pleurotus pulmonarius PS2001, Pleurotus albidus 88F-13, Pycnoporus sanguineus PR32 and Trametes villosa 82I6. In eucalyptus sawdust, these enzymes were significantly lower than those obtained by the same species in sugarcane bagasse. In the analysis of FTIR spectra, T. villosa 82I6 and P. pulmonarius PS2001 presented favorable proportions between cellulose, hemicellulose and lignin consumption in both biomasses tested. In enzymatic hydrolysis assays, biological pretreatment with T. villosa 82I6 increased the digestibility of the pulp present in the sawdust to 42% and of the sugarcane bagasse to 22%. T. villosa 82I6 was highlighted, since in both biomass, it was the basidiomycete that promoted the highest glucose release in the hydrolysis step, in samples pretreated for shorter times. In alcoholic fermentation of the hydrolysates of both biomasses pretreated with T. villosa 82I6, ethanol yield from sugarcane bagasse was increased to 20.2±0.5 mg/g after 49 days of treatment, while the control presented yield of 10.1±0.8 mg/g. The ethanol yield from eucalyptus sawdust was increased to 25.5±0.7, 18.2±0.03 and 25.5±3.8 mg/g, respectively after 7, 28 and 42 days of treatment, while the control presented yield of 6.5±0.2 mg/g. The potential of T. villosa 82I6 as a biological agent in pretreatments of lignocellulosic biomass and the impact of pretreatment on subsequent steps has been demonstrated.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-04-13Bitstream added on 2014-06-13T20:38:20Z : No. of bitstreams: 1 colombari_fm_me_sjrp.pdf: 821418 bytes, checksum: 6fa62a325554a5e7485ea5403112c41e (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O material lignocelulósico do qual o bagaço é formado contém principalmente açúcares polimerizados na forma de celulose e hemiceluloses, e compostos fenólicos polimerizados na forma de lignina. Tais polímeros podem ser hidrolisados via química e/ou enzimática, dando origem a, entre outros compostos, açúcares fermentescíveis. O objetivo desse trabalho foi investigar alguns tratamentos físico-químicos aplicados ao bagaço de cana de açúcar que favoreçam o aumento da liberação de açúcares fermentescíveis por hidrólise enzimática, com a mínima produção possível de compostos inibidores da fermentação alcoólica. Diferentes condições de pré-tratamento foram testadas, como utilização de H2SO4 ou NaOH em diferentes concentrações, concomitantemente com a utilização de tratamentos combinados de ozônio, ultrassom e micro-ondas. Os resultados mostraram que tais processos promoveram certa desestruturação do complexo lignocelulósico da parede celular do bagaço, a qual foi relacionada com a concentração de compostos fenólicos e açúcares redutores. O bagaço pré-tratado foi então submetido à ação de enzimas celulolíticas e o teor de açúcares redutores totais formados foi analisado. As condições nas quais maiores quantidades destes açúcares foram liberados foram: H2SO4 0,1 M, irradiado por ultrassom durante 5 minutos (81,7 ± 0,2 mg de glicose por grama de bagaço) e H2SO4 0,1 M saturado com ozônio, irradiado por micro-ondas por 4 minutos (86,0 ± 0,2 mg de glicose por grama de bagaço), que representam um ganho significativo frente aos 6,8 ± 0,2 mg de glicose por grama de bagaço não tratado. As análises por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e por Espectrofotometria no Infravermelho (FTIR-ATR) possibilitaram comparar as modificações no sistema estrutural da parede... / The lignocellulosic material of which the sugarcane bagasse is made contains, mainly, polymerized sugars as cellulose and hemicelluloses and polymerized phenolic compounds as lignin. These polysaccharides can be hydrolyzated chemically or enzymatically, giving rise to, among other compounds, fermentable sugars. The aim of this work is to investigate some physicochemical treatments applied to the sugarcane bagasse that favors the release of the maximum amount of fermentable sugars by enzymatic hydrolysis, with a minimal production of alcoholic fermentation inhibitor compounds. Different pre-treatment conditions were tested as different concentrations of sulfuric acid or sodium hydroxide concomitantly with the combinated treatments of ozone, ultrasound and microwaves. Results showed that such processes promoted certain disruption of lignocellulosic complex of the bagasse cell wall, which was related to the concentration of phenolic compounds and reducing sugars. Then, the bagasse was subjected to the action of cellulolytic enzymes and the reducing sugars content was quantified. The conditions in what the maximum amount of these sugars were released were: H2SO4 0.1 M, irradiated by ultrasound for 5 minutes (81.7 ± 0,2 mg/g bagasse) and H2SO4 0.1 M irradiated by microwaves for 4 minutes (86.0 ± 0,2 mg/g bagasse), that represents a significative gain compared to untreated bagasse. Strucural analysis by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Fourier-Transform Infrared Spectrophotometry Atennuated Total Reflectance (FTIR-ATR) analysis allowed comparing the structural modifications in the wall after the pretreatments, indicating that ultrasound pretreatments were effective for hemicelluloses desestruturation and decrease in the cellulose crystallinity index while microwave pretreatments were... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-07-07Bitstream added on 2014-06-13T19:58:42Z : No. of bitstreams: 1 vivas_lf_me_sjrp.pdf: 1315614 bytes, checksum: da0dd78f07038522a986f0602d5ea025 (MD5) / No presente trabalho, estudou-se a interação dos compostos orgânicos benzeno, tolueno e xileno, denominados BTX, com sistemas constituídos por argila, argila ácida, fibra de cana-de-açúcar e celulose, com o propósito de avaliar a efetividade na remoção dos BTX, nocivos ao meio ambiente e à saúde humana, bem como as energias ligadas a estes processos. Nos experimentos, foi utilizada a argila bentonita, nome genérico dado a argila composta predominantemente pelo argilomineral montmorilonita. A bentonita foi tratada com ácido clorídrico a fim de promover a ativação ácida. A biomassa de cana-de-açúcar, foi primeiramente lavada para remoção de sólidos solúveis e posteriormente, procedeu-se hidrólise ácida e extração com dioxano para remoção da lignina e obtenção da celulose (e hemicelulose). Os adsorventes utilizados neste trabalho foram caracterizados por análise térmica, espectroscopia de infravermelho e difratometria de raios X, cujos resultados evidenciaram que ocorreu a ativação ácida da argila e a remoção parcial da lignina da fibra de cana-de-açúcar. Foram realizados estudos de solubilidade dos BTX em misturas etanol/água, por meio de medidas da intensidade de fluorescência e da absorvância, bem como a avaliação da capacidade adsorvente dos BTX. O adsorvente e adsorbato ficaram em contato por 2 horas na suspensão, sendo centrifugados e procedendo-se a leitura do sobrenadante com as mesmas técnicas utilizadas para os estudos de solubilidade. As isotermas de adsorção e o cálculo das energias livres de adsorção permitiram uma caracterização preliminar dos sistemas que apresentaram adsorção favorável. Por meio da aplicação, às isotermas, dos modelos matemáticos de Langmuir, Freundlich e DRK foi possível melhor compreender o mecanismo de adsorção em cada caso, considerando o... / In this work, we studied the interaction of organic compounds benzene, toluene and xylene, called BTX, with systems consisted of clay, acid clay, sugar cane fiber and cellulose, with the purpose of evaluating the effectiveness in removing BTX, harmful to the environment and human health as well as the energies associated with these processes. In the experiments we used a clay called bentonite, generic name given to the clay predominantly composed of clay mineral montmorillonite. The bentonite was treated with hydrochloric acid to promote acid activation. The biomass of cane sugar was first washed to remove soluble solids and subsequently proceeded to acid hydrolysis and extraction with dioxane to the removal of lignin and obtention of cellulose (and hemicellulose). The adsorbents used in this work were characterized by thermal analysis, infrared spectroscopy and X-ray diffraction, and the results showed that occurred the acid activation of the clay and partial removal of the lignin from sugar cane fiber. The evaluation of the adsorbent capacity of the BTX in bentonite, acid bentonite, cellulose and sugar cane fiber, was performed in solvent with different proportions ethanol/water. The adsorbent and adsorbate were in contact in the suspension, then they were centrifuged and after, proceeded to the read of the supernatant by UV and fluorescence The adsorption isotherms and calculation of free energies of adsorption allowed a preliminary characterization of the systems that showed favorable adsorption. Through the application of the mathematical models, Langmuir, Freundlich and DRK, to the isotherms, was possible to better understand the mechanism of adsorption in each case, considering the solvent system, the adsorbent and the adsorbate. The application of mathematical models to kinetic studies in aqueous phase, describe adsorption... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by MARCELO MOREIRA TIAGO null (marcelomtiago@yahoo.com.br) on 2018-05-07T01:42:13Z No. of bitstreams: 1 Tese_Marcelo_Moreira_Tiago.pdf: 2409415 bytes, checksum: 95ce459654f818853cea181486070d90 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-05-07T12:21:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tiago_mm_dr_ilha.pdf: 2409415 bytes, checksum: 95ce459654f818853cea181486070d90 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-07T12:21:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tiago_mm_dr_ilha.pdf: 2409415 bytes, checksum: 95ce459654f818853cea181486070d90 (MD5) Previous issue date: 2018-03-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de medição de propriedades de líquidos por ultrassom, tais como velocidade de propagação e coeficiente de atenuação, com as seguintes características: modo de operação pulsado em transmissão-recepção, faixa de frequências entre 20 e 80~MHz, controle de temperatura com variações menores do que 0,01ºC, além do uso de cubetas descartáveis e/ou esterilizáveis com volume menor ou igual a 3 ml. Células Peltier controladas eletronicamente foram utilizadas como atuadores térmicos para o controle de temperatura da célula de medição proposta, e também, para o controle da temperatura de uma caixa térmica utilizada para minimizar os efeitos das variações da temperatura ambiente na amostra. Testes de estabilidade com água destilada mostraram que a temperatura controlada apresenta uma variação menor que 0,01ºC, e que a incerteza para medidas de velocidade de propagação é da ordem de 5 cm/s, a uma temperatura de 25ºC e frequência de 50 MHz. Em relação as medidas de atenuação, o sistema apresentou incertezas na ordem de 0,3 dB/cm para água destilada a 25ºC. Foram realizados ensaios com misturas de água e NaCl, que apresentam valores de atenuação mais baixos que os da água destilada e com amostras de óleos de rícino e de silicone, que apresentam valores de atenuação elevados. Como exemplos de aplicação, a célula de medição foi utilizada para medir propriedades de biocombustíveis, tais como concentração de água em misturas de água e etanol, efeitos da termodegradação em amostras de biodiesel de soja e determinação da porcentagem de biodiesel em misturas de diesel e biodiesel. / This work describes the development of an ultrasonic spectrometer for liquids, which operates in the frequency range from 20 MHz to 80 MHz. Important characteristics are its high thermal stability (better than 0.01ºC) and practical sample handling by the use of commercial cuvettes, which have small volumes (<3 ml) and can be easily removed from the spectrometer, cleaned/sterilized or simply discarded. Electronically controlled Peltier cells were used as thermal actuators for the temperature control. Through-transmission operation is used to measure propagation velocity and attenuation coefficient with uncertainty in the order of 5 cm/s and 0.03 db/cm, respectively, at 25ºC and 50 MHz. The spectrometer was tested with mixtures of water and NaCl, which have attenuations smaller than that of distilled water, and higher attenuation samples of silicone and castor oil. As a practical application, the spectrometer was used to measure some properties of biofuels, like concentration of water and ethanol mixtures, thermal-degradation effects in soybean biodiesel and percentage of biodiesel in mixtures of diesel and biodiesel.

Orientador: Afonso Lopes / Coorientador: Leomar Paulo de Lima / Banca: Daniel Júnior de Andrade / Banca: Raimundo Pinheiro Neto / Resumo: O uso do biodiesel em tratores agrícolas tem apelo socioambiental, uma vez que minimiza a emissão de poluentes bem como a instalação de usinas produtoras que contribuem para o aumento de posto de trabalho, considerando-se que o Brasil tem grande extensão territorial (aproximadamente 851 milhões de hectares) e dispõe de grande quantidade de oleaginosas com potencial para produção de biodiesel. O presente trabalho teve por objetivo discorrer sobre as principais fontes de matéria-prima para produzir óleo, visando à obtenção de biodiesel, bem como comparar a opacidade da fumaça de um trator funcionando com diesel B S1800 e proporções de biodiesel etílico de babaçu. Dentre as fontes para produção de óleo, o babaçu destacou-se como potencial matéria-prima para produção de biodiesel. Na comparação de diesel B S1800 com biodiesel de babaçu os resultados evidenciaram redução significativa da opacidade da fumaça à medida que aumentou a proporção do uso de biodiesel / Abstract: The use of biodiesel in agricultural tractors has environmental appeal, since it minimizes pollutant emissions and the installation of power plants that contribute to the increase of job, considering that Brazil has large territory (about 851 million hectares) and has lots of oil with potential for biodiesel production. This study aimed to discuss the main sources of raw material to produce oil, in order to obtain biodiesel, and to compare the smoke density from a tractor running on diesel B S1800 and proportions of ethyl biodiesel babassu. Among the sources for the production of oil, babassu stood out as a potential feedstock for biodiesel production. In B S1800 diesel compared with babassu biodiesel results showed significant reduction in smoke density as they increased the proportion of biodiesel use / Mestre

Orientador: Roberto da Silva / Coorientador: Prof. Dr. Mauricio Boscolo / Banca: Maria de Lourdes T. P. Polizeli / Banca: Eleni Gomes / Resumo: O material lignocelulósico do qual o bagaço é formado contém principalmente açúcares polimerizados na forma de celulose e hemiceluloses, e compostos fenólicos polimerizados na forma de lignina. Tais polímeros podem ser hidrolisados via química e/ou enzimática, dando origem a, entre outros compostos, açúcares fermentescíveis. O objetivo desse trabalho foi investigar alguns tratamentos físico-químicos aplicados ao bagaço de cana de açúcar que favoreçam o aumento da liberação de açúcares fermentescíveis por hidrólise enzimática, com a mínima produção possível de compostos inibidores da fermentação alcoólica. Diferentes condições de pré-tratamento foram testadas, como utilização de H2SO4 ou NaOH em diferentes concentrações, concomitantemente com a utilização de tratamentos combinados de ozônio, ultrassom e micro-ondas. Os resultados mostraram que tais processos promoveram certa desestruturação do complexo lignocelulósico da parede celular do bagaço, a qual foi relacionada com a concentração de compostos fenólicos e açúcares redutores. O bagaço pré-tratado foi então submetido à ação de enzimas celulolíticas e o teor de açúcares redutores totais formados foi analisado. As condições nas quais maiores quantidades destes açúcares foram liberados foram: H2SO4 0,1 M, irradiado por ultrassom durante 5 minutos (81,7 ± 0,2 mg de glicose por grama de bagaço) e H2SO4 0,1 M saturado com ozônio, irradiado por micro-ondas por 4 minutos (86,0 ± 0,2 mg de glicose por grama de bagaço), que representam um ganho significativo frente aos 6,8 ± 0,2 mg de glicose por grama de bagaço não tratado. As análises por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e por Espectrofotometria no Infravermelho (FTIR-ATR) possibilitaram comparar as modificações no sistema estrutural da parede... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The lignocellulosic material of which the sugarcane bagasse is made contains, mainly, polymerized sugars as cellulose and hemicelluloses and polymerized phenolic compounds as lignin. These polysaccharides can be hydrolyzated chemically or enzymatically, giving rise to, among other compounds, fermentable sugars. The aim of this work is to investigate some physicochemical treatments applied to the sugarcane bagasse that favors the release of the maximum amount of fermentable sugars by enzymatic hydrolysis, with a minimal production of alcoholic fermentation inhibitor compounds. Different pre-treatment conditions were tested as different concentrations of sulfuric acid or sodium hydroxide concomitantly with the combinated treatments of ozone, ultrasound and microwaves. Results showed that such processes promoted certain disruption of lignocellulosic complex of the bagasse cell wall, which was related to the concentration of phenolic compounds and reducing sugars. Then, the bagasse was subjected to the action of cellulolytic enzymes and the reducing sugars content was quantified. The conditions in what the maximum amount of these sugars were released were: H2SO4 0.1 M, irradiated by ultrasound for 5 minutes (81.7 ± 0,2 mg/g bagasse) and H2SO4 0.1 M irradiated by microwaves for 4 minutes (86.0 ± 0,2 mg/g bagasse), that represents a significative gain compared to untreated bagasse. Strucural analysis by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Fourier-Transform Infrared Spectrophotometry Atennuated Total Reflectance (FTIR-ATR) analysis allowed comparing the structural modifications in the wall after the pretreatments, indicating that ultrasound pretreatments were effective for hemicelluloses desestruturation and decrease in the cellulose crystallinity index while microwave pretreatments were... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Edson Luiz Mendes Coutinho / Banca: Anice Garcia / Banca: Carolina Fernandes / Resumo: As curvas de acúmulo de nutrientes auxiliam na compreensão das demandas nutricionais de uma cultura. O objetivo deste trabalho foi avaliar o crescimento acúmulo de macronutrientes pelas cultivares de sorgo sacarino CVSW80007, CVSW80147, CVSW82028, CVSW82158. O experimento foi conduzido em uma área de renovação de cana-de-açúcar no município de Uchoa-SP, sendo implantado em janeiro de 2012. As plantas foram coletadas em intervalos de 15 dias a partir do décimo dias após a emergência (DAE). O maior acúmulo de matéria seca, N, P, Mg e S, foi obtido pela cultivar CVSW82028, enquanto a 'CVSW82158' extraiu a maior quantidade de K e a 'CVSW80147,' de Ca. Os colmos representaram o maior percentual de matéria seca e nutrientes acumulados, com exceção do nitrogênio e do fósforo, em que os grãos corresponderam a maior porcentagem do total absorvido. As cultivares CVSW80007, CVSW82028 e CVSW82158 apresentaram a seguinte ordem decrescente de extração de nutrientes: N>K>Ca>Mg>P>S e a 'CVSW80147', K>N>Ca>Mg>P>S. Considerando apenas colmo, a ordem decrescente de exportação de nutrientes é a mesma para todas as cultivares: K>N>Ca>Mg>S>P. No entanto, a sequência decrescente de exportação de nutrientes considerando colmos e grãos, é para as cultivares CVSW80007, CVSW80147 e CVSW82158: K>N>Ca>Mg>P>S e K>N>Mg>Ca>P>S para a ' CVSW82028' / Abstract: Nutrient accumulation curves help us understand the nutritional demands of a crop. The aim of this study was to evaluate the concentration and exportation of macronutrients by the sweet sorghum cultivars CVSW80007, CVSW80147, CVSW82028, CVSW82158. The experiment was conducted in a renewal sugarcane ratoon area at Uchoa county, SP, being deployed in January 2012. The plants were collected in 15 days intervals from the 10th after emergence (DAE). The greatest content of dry matter, N, P, Mg and S, was due to by the CVSW82028 cultivar, while the CVSW82158 extract the greatest amount of K and the CVSW80147 of Ca. The stalks represented the highs percentage of dry matter and nutrient content, except nitrogen and phosphorus, in which grains corresponded to the higher percentage of total absorption. The CVSW80007, CVSW82028 and CVSW82158 cultivars showed the following decreasing nutrient extraction N>K>Ca>Mg>P>S and the CVSW80147, K>N>Ca>Mg>P>S. Considering only the stalks harvest, the decreasing nutrient exportation is the same for all cultivars: K>N>Ca>Mg>S>P. Whereas the decreasing nutrient exportation sequence considering stalks and grain harvest is the following for the CVSW80007, CVSW80147 and CVSW82158 cultivars: K>N>Ca>Mg>P>S and K>N>Ca>Mg>P>S for the CVSW82028 / Mestre

Orientador: Ricardo Alan Verdú Ramos / Banca: Cassio Roberto Macedo Maia / Banca: Thiago Antonini Alves / Resumo: Em decorrência das atuais políticas ambientais aplicadas ao setor sucroalcooleiro, que propõem a proibição da prática da queima dos canaviais, toneladas de biomassa na forma do palhiço da cana-de-açúcar estão sendo deixadas no campo. Assim, em uma realidade de potencial crise energética no país e busca de alternativas sustentáveis na geração de energia, a bioenergia torna-se uma importante solução para este mercado e, portanto, o potencial energético do palhiço passa a ser investigado como um adicional nas centrais de cogeração de energia. Neste contexto, este trabalho propõe um estudo da viabilidade de soluções que visam o aproveitamento do palhiço da cana-de-açúcar em uma usina sucroalcooleira instalada e em operação no estado de São Paulo, gerando, assim, maiores excedentes de eletricidade tanto na safra quanto na entressafra. A fim de fornecer indícios da viabilidade de cada uma das soluções, foram empregadas investigações de caráter termodinâmico, termoeconômico e econômico. Cinco propostas de adequações da planta de cogeração foram analisadas, sendo que, em quatro delas, foram realizadas modificações e melhorias na planta já instalada, enquanto em um caso foi proposta a inserção de uma planta de cogeração paralela alimentada exclusivamente por palhiço. Dentre as soluções analisadas, além de se confirmar o elevado potencial do palhiço para incremento da produção de excedentes de eletricidade, foi possível obter em alguns casos um custo de eletricidade inferior aquele verificado atualmente na planta em operação. Entretanto, através da análise econômica constatou-se que a atual política de preços de venda de eletricidade aplicada ao mercado elétrico brasileiro, com valores frequentemente inferiores àqueles necessários para garantir o retorno de investimentos em ampliação da capacidade instalada, falta de incentivos fiscais e subsídios... / Abstract: Due to the current environmental policies applied to the sugar and ethanol industry, which propose the prohibition of the canebrake burning act, tons of biomass in the form of sugarcane trash are being left on the field. Thus, in a reality of potential energy crisis in the country and pursuit of sustainable alternatives on the energy generation, the bioenergy suits as an important solution for this market and, therefore, the energy potential of the sugarcane trash comes to be investigated as an additional source at the power cogeneration plants. In this context, this work proposes a study for the viability of solutions which aim a more useful end to the sugarcane trash in an established and operating sugarcane mill in São Paulo state, generating, then, greater electricity surpluses in both harvest and interharvest seasons. In order to provide evidences for the viability of each solution, thermodynamic, thermoeconomic and economic inquiries were applied. Five adjustment proposals of the cogeneration plant were analyzed, wherein, four of them were modified and improved in the already established plant, whilst for the other one, the implantation of an adjunct cogeneration plant, fuelled solely by sugarcane trash, was suggested. Among the studied solutions, in addition to confirming the sugarcane trash's high potential as an increment for the extra electricity production, it was possible to obtain, in some cases, an inferior electricity cost compared to the one verified in the previous operational plant. However, by means of the economic analysis, it was ascertained that the current electricity price policy applied to the Brazilian electric market, with frequently lower prices compared to the ones needed to guarantee the return of the investments on the installed capacity expansion, lack of tax incentive and subsidy to the sector are still impediments for the viability of new projects / Mestre