Ingeniero Civil en Biotecnología / Como una alternativa al uso de combustibles fósiles líquidos se propone utilizar bioetanol, con lo que se obtendría una reducción de los problemas asociados a la quema de los primeros. Bioetanol es un biocombustibles renovable que produce menos dióxido de carbono. Su producción es limitada por temas económicos, ya que sus costos no compiten con los combustibles convencionales. Dentro del proceso productivo de bioetanol de segunda generación, la etapa de hidrólisis de la biomasa es una de las asociadas a mayores costos, lo que repercute directamente en los mayores precios que alcanzan los biocombustibles de este tipo. En este documento se presenta un estudio realizado sobre xilanasas de origen fúngico. Estas enzimas intervienen en la hidrólisis del material lignocelulósico, degradando la cadena principal del xilano, que es el constituyente más abundante de la hemicelulosa y que dificulta el acceso de otras enzimas a la celulosa. La búsqueda de xilanasas se realizó en el contexto del proyecto FONDECYT 1121088, en que se busca identificar enzimas auxiliares que intervienen en la hidrólisis de la lignocelulosa, para generar mezclas celulolíticas mejoradas. El objetivo general del trabajo consistió en identificar xilanasas producidas por los hongos Trametes versicolor y Gloeophyllum trabeum, para evaluar su desempeño en la hidrólisis de paja de trigo. Se estudió las enzimas a través de dos enfoques: en el primero se clono los genes que codifican la información de las xilanasas y se estudió propiedades derivadas de la secuencia predicha para cada una; adicionalmente se realizó un estudio de las proteínas, purificándolas parcialmente desde cultivos de los hongos, así se evaluó la capacidad de hidrólisis de xilano y paja de trigo pre-tratada que tiene cada xilanasa. Se comprobó la expresión de xilanasas por ambas especies fúngicas al suplementar cultivos líquidos de paja de trigo pre-tratada 1% (p/v). Específicamente, se identificó dos xilanasas de G. trabeum: GTXYL1 y GTXYL2, y una de T. versciolor: TVXYL1. Se secuenció el gen que codifica para la xilanasa GTXYL1. Utilizando herramientas bioinformáticas se predijo un punto isoeléctrico de 4,57, un peso molecular de 37,9[kDa] y la presencia de una secuencia señal de exportación en el extremo amino y un dominio de la familia 10 de las glicosil hidrolasas. En el caso de T. versicolor se logró identificar tres grupos de fracciones con actividad xilanasa por cromatografía de intercambio aniónico. Por otro lado, a través de esta estrategia se separó la xilanasa GTXYL1 de G. trabeum. Se logró enriquecer 16,8 veces la actividad xilanasa, con una recuperación del 39% de la actividad del cultivo. En ensayos de hidrólisis de paja de trigo se detectó la liberación de xilosa por las muestras provenientes del medio extracelulares de los hongos, con esto se concluye que las xilanasas de estos hongos son capaces de degradar la hemicelulosa presente en biomasa lignocelulósica. Se recomienda seguir los estudios, clonando el gen obtenido de GTXYL1 en un vector de expresión para producir la enzima de forma recombinante y, de este modo, caracterizarla y evaluar su capacidad de hidrólisis sobre compuestos lignocelulósicos.

Diploma thesis on "Analysis of output parameters spark ignition engine operated on ethanol and gasoline", focuses on the issue of the operate of motor vehicles on the fuel mix of ethanol and gasoline. The theoretical part describes the use of biofuels as a fuel for internal combustion engines in the automotive industry and simultaneously focuses on the use of bioethanol, applied as an alternative fuel for spark ignition engines. The practical part is focused on evaluating the resulting changes of output parameters of the spark ignition engine of a car operated on fuel specified by the manufacturer and fuel consisting of a mixture of ethanol and gasoline at a ratio of 1:1. Based on the results of practical measurement it has been found, that during combustion mixtures of ethanol and gasoline has decreased significantly the content of harmful emissions in the exhaust gases, but also to a decline in performance and torque of the engine in comparison with gasoline. Due to the different properties of ethanol and gasoline is required when combustion of ethanol resp. its mixture to secure greater quantity of fuel injected. The increase of injected fuel results in higher fuel consumption.

Orientador: Ana Marisa Fusco de Almeida / Coorientador: Cleslei Fernando Zanelli / Banca: Edwil Aparecida de Lucca Gattas / Banca: Eliana Gertrudes de Macedo Lemos / Resumo: A produção de bioetanol industrial pela levedura Saccharomyces cerevisiae continua em crescimento devido à demanda energética e ambiental. Considerando a importância da produção de bioetanol para a economia nacional é importante conhecer a levedura Saccharomyces cerevisiae, bem como as diversas formas de estresse que estas podem sofrer, suas respostas, os tipos de processos de fermentação, desta forma, foram testados a resistência dos isolados aos principais fatores de estresse (osmótico, térmico e etanólico) e a sua capacidade de produzir etanol. Estas informações serão necessárias para selecionar novas linhagens de leveduras, no intuito de melhorar a produção de etanol. Para tanto, foram selecionadas de uma safra de cana-de-açúcar que utiliza fermento de panificação como inóculo inicial, 34 leveduras da cuba e da dorna de fermentação de uma usina da região de Araraquara. Dessas, 28 isolados foram identificados como Saccharomyces cerevisiae a partir das técnicas moleculares de PCR e PCR-RFLP. Três isolados foram caracterizados e selecionados como resistentes a alta temperatura, alta concentração de açúcares e alta concentração de etanol. Porém somente o isolado denominado ZFC4 pode ser considerado como um bom inóculo para iniciar um processo fermentativo para a produção de bioetanol, pois este apresenta um alto rendimento de etanol, resistência a alta temperatura e às altas concentrações de etanol, mostrando-se mais tolerante que a linhagem de referencia PE-2. Para uma discriminação genética dos isolados selecionados foi realizado sequenciamento do gene rRNA da região 25S, 18S e 5.8S, porém os resultados não puderam elucidar sobre os seus diferentes comportamentos fenotípicos. Linhagens industriais apresentam uma constituição genética complexa... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Bio-ethanol production by yeast Saccharomyces cerevisiae continues a growing industry due to energy and environmental demands. Considering the importance of bioethanol to the national economy is important to know the yeast Saccharomyces cerevisiae, as well as various forms of stress they may suffer, their responses, types of processes of fermentation, thus, we tested the resistance of the isolates the main factors of stress (osmotic, thermal and ethanol) and the ability to produce ethanol. To somewhat of a crop of cane sugar were isolated 34yeasts from the vat and a tank of fermentation of the plant. These, 28 isolates were identified as Saccharomyces cerevisiae from PCR and PCR-RFLP. Three isolates were characterized as resistant to high concentration of sugar (20% glucose and sucrose) and 39°C in presence 12% ethanol. However, only the isolated ZFC4 can be considered as a good inoculum to start a fermentative process for the production of ethanol because it has a high ethanol yield and greater resistance to high temperature and high ethanol concentrations and proved to be more tolerant than the reference strain of Pe-2. For a genetic discrimination of selected isolates was performed sequencing gene rRNA of the region 25S, 18S and 5.8S, however the results could not elucidate their different phenotypic behavior. Industrial strains have a complex genetic constitution, molecular tools that are needed to understand the survival capacity of these strains to stress throughout the fermentation process. To that end, after the characterization of genotypes and phenotypes of Saccharomyces cerevisiae isolates selected genes differentially expressed during the fermentation test, were identified by technique known as RDA (Representational Difference Analysis). In this context, 196 clones were... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-03-06T16:05:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Gisele F. L. Souza.pdf: 5286332 bytes, checksum: 1a9a54d8c710c4ea3a8d27dc0f5220cd (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-03-06T16:05:41Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Gisele F. L. Souza.pdf: 5286332 bytes, checksum: 1a9a54d8c710c4ea3a8d27dc0f5220cd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-06T16:05:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Gisele F. L. Souza.pdf: 5286332 bytes, checksum: 1a9a54d8c710c4ea3a8d27dc0f5220cd (MD5) Previous issue date: 2017-07-06 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Beetles of the Passalidae family live and feed on decaying wood and their guts are richly colonized by yeasts. The goal of this research was to prospect xylolytic yeasts with potential for the production of second-generation bioethanol. Therefore, 83 specimens of beetles belonging to the Passalidae and the Scarabaeidae families were collected in the Amazonian rainforest in Itacoatiara - AM, Brazil. Morphological differences of the beetles were identified and 25 chosen specimens were dissected. Yeasts from galleries inhabited by beetles and from insect guts were isolated. Isolates were previously selected through tolerance tests for temperature, ethanol and xylose assimilation capacity. Subsequently, these isolates were then submitted to a panel of conditions related to ethanol production. The ethanol production reached 24.70 g.L-1 and the xylitol production reached 21.66 g.L-1. One of the isolates with a promising profile was identified as Spathaspora roraimanensis and six as Spathaspora passalidarum. Three isolates showed to be more promising and, curiously, all came from the gut of the species Popilius marginatus (Percheron, 1835). In plate testing, however, the isolates obtained from galleries showed a greater capacity to assimilate xylose. As reported in this field of study, no isolate tolerated all conditions tested. Wild isolates with this profile may be used for testing larger-scale ethanol production, genetic engineering, or evolutionary techniques. / Os besouros da família Passalidae vivem e se alimentam de madeira em decomposição e seus intestinos são ricamente colonizados por leveduras. O objetivo desta pesquisa foi prospectar leveduras xilolíticas com potencial para a produção de bioetanol de segunda geração. Assim, 83 exemplares de besouros pertencentes às famílias Passalidae e Scarabaeidae foram coletados na floresta amazônica em Itacoatiara - AM, Brasil. As diferenças morfológicas dos besouros foram identificadas e 25 espécimes escolhidos foram dissecados. Foram isoladas leveduras de galerias habitadas por besouros e do intestino dos insetos. Os isolados foram previamente selecionados através de testes de tolerância a temperatura, etanol e capacidade de assimilação de xilose. Na sequência, esses isolados foram submetidos a um painel de condições relacionadas à produção de etanol. A produção de etanol atingiu 24,70 g.L-1 e a produção de xilitol atingiu 21,66 g.L-1. Um dos isolados com perfil promissor foi identificado como Spathaspora roraimanensis e seis como Spathaspora passalidarum. Três isolados mostraram-se mais promissores e, curiosamente, todos estes foram isolados do intestino da espécie Popilius marginatus (Percheron, 1835). No teste em placas, no entanto, os isolados obtidos de galerias mostraram uma maior capacidade de assimilação de xilose. Conforme relatado neste campo de estudo, nenhum isolado tolerou todas as condições testadas. Isolados selvagens com este perfil podem ser usados para testar produção de etanol em grande escala, engenharia genética ou técnicas evolutivas.

Orientador: Alcides Lopes Leão / Coorientador: Mario de Oliveira Neto / Banca: Fábio de Lima Leite / Banca: Walter Ruggeri Waldman / Banca: Germano Andrade Siqueira / Banca: Claudio Angeli Sansigolo / Resumo: As fibras de caroá contêm elevado teor de celulose (≈ 65%), podendo ser utilizada como fonte renovável de energia para a produção de nanocelulose e etanol de segunda geração (2G). Desse modo, objetivou-se com esta pesquisa obter nanocelulose e etanol a partir da fibra de caroá, por meio de uma metodologia capaz de gerar menor impacto negativo ao ambiente. Ensaios de pré-tratamento hidrotérmico (160, 170 e 180 oC) foram realizados visando à remoção da hemicelulose da fibra de caroá. Com base nos resultados, o material pré-tratado em banho hidrotérmico a 160 oC foi deslignificado com NaOH 1%, para obtenção da polpa de celulose. O método organossolve com o uso da relação de água/etanol (50/50) a 180 oC também foi testado. A eficiência desses processos foi avaliada por meio da caracterização química (teor de celulose, hemicelulose e lignina) e da difração de raios-X (DRX). Por ter fornecido o melhor rendimento de polpa de celulose, o pré-tratamento com banho a 160 oC e deslignificado com NaOH 1% foi o método selecionado. Esse material foi submetido a análises de termogravimetria (TG) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Por meio dessas técnicas, notou-se que houve a remoção da hemicelulose e da lignina da fibra de caroá. Em uma segunda etapa, a endoglucanase comercial E-CELTM foi utilizada para hidrolisar a polpa celulósica e gerar nanoestruturas de celuloses. A nanocelulose obtida foi caracterizada por microscopia de força atômica (AFM). Os dados de AFM evidenciaram a pr... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The fiber of caroa plants has a high quantity of cellulose (≈ 65%) that can be used as a renewable energy source to produce nanocellulose and second-generation ethanol (2G). The aim of this research was to obtain nanocellulose and ethanol from caroa fiber using methods with minimal detrimental effects on the environment. Hydrothermal pretreatment trials (160, 170 and 180 oC) were carried out to remove the hemicellulose from caroa fiber. Based on the results, the pre-treated material at 160 °C in liquid hot water was delignified with 1% NaOH to obtain cellulose pulp. The organosolv method using water/ethanol ratio (50/50) at 180 oC was also studied. The efficiency of these processes was assessed by chemical characterization (content of cellulose, hemicellulose, and lignin) and by X-ray diffraction (XRD). The best yield of cellulose pulp was obtained from the pre-treated material using liquid hot water at 160 °C and delignified with 1% NaOH and was selected for further analysis. This material was submitted to thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM). After the material was pretreated a second process, commercial endoglucanase E-CELTM, was used to hydrolyze the cellulosic pulp and to produce cellulose nanostructures. The nanocellulose obtained was characterized by atomic force microscopy (AFM). The AFM data shows the presence of nanocellulose crystal with aspect ratio of 16 ± 5. The residual of these materials was used for a new hydrolysis with the... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Vanildo Luiz Del Bianchi / Banca: Gustavo O. Bonilla Rodriguez / Banca: Gisele Ferreira Bueno / Banca: Eloizio Julio Ribeiro / Banca: Marília Golçalves Cattelan / Resumo: O desenvolvimento da tecnologia de processos fermentativos associado à preocupação ambiental, decorrente das atividades industriais, tem incentivado o avanço de novas estratégias de geração de energia alternativa. O soro de queijo e o permeado de soro são coprodutos gerados por laticínios e constituem substratos ricos em nutrientes, com fonte de carbono e potencial para produção de etanol. O presente estudo teve por objetivo isolar e selecionar leveduras presentes no soro de queijo, para o desenvolvimento de um processo de produção de etanol, em comparação com uma levedura padrão Kluyveromyces marxianus CCT 4086. Foi utilizado para o isolamento o soro obtido após a produção dos queijos tipo gorgonzola e minas frescal, além da coalhada. Após o isolamento, as leveduras que apresentaram maiores crescimento em meio lactose, foram submetidas à fermentação do soro de queijo e permeado de soro em condições aeróbias (100 rpm), microaeróbias (50 rpm) e anaerobiose a 30ºC por 24 horas. Para que o processo fosse mais eficaz, após essa etapa, a levedura, a condição de cultivo e o substrato que apresentaram resultados de maior relevância para pesquisa foram submetidos à fermentação em diferentes tipos de suplementações do meio (com sais e extrato de levedura). Posteriormente foi realizado o melhoramento das condições de cultivo, variando pH, concentração da lactose e temperatura, seguida da ampliação de escala fermentativa (1 L, 6 L, 21 L e 36 L). Foram realizadas análises de etanol, biomassa, lactose, proteína e DQO. Foi possível isolar e selecionar duas leveduras aptas em desenvolverem-se e consumir o substrato de soro de queijo, sendo uma do soro gorgonzola (LSQG) e outra da coalhada (LCOA). Assim, das três leveduras estudadas (as isoladas e a padrão), a levedura LSQG, identificada como K. marxianus URM 7404, apresentou resultados mais... / Abstract: The development of the technology of fermentation processes associated to the environmental concern, due to industrial activities, has motivated the advancement of new alternative energy generation strategies. The cheese whey and permeate whey are co-products generated from dairy industrial and represent nutrient rich substrates, with carbon source for ethanol production. The aim of this study was isolate and select yeasts from cheese whey for the development of a ethanol production process, in comparison with a standard yeast, Kluyveromyces marxianus, CCT 4086. For the isolation, it was used cheese whey obtained from the production of gorgonzola cheese, fresh cheese and curd. After isolation, the yeasts that presented higher growth, were submitted to fermentation in cheese whey and whey permeate, in aerobic (100 rpm), microaerobic (50 rpm) and anaerobic conditions, at 30ºC for 24 hours. After this stage, the yeast, the cultive condition and the substrate that presented better results, were submitted to fermentation in different supplementation conditions (with salts and yeast extract). Subsequently, it was carried out the improvement of the cultive conditions, varying pH, lactose concentration, and temperature, followed by the increase of fermentation scale (1 L, 6 L, 21 L, and 36 L). Analysis of ethanol, biomass, lactose, protein, and chemical oxygen demand (COD), were carried out. Then, it was isolated and selected two yeasts able to grow and consume the substrate of ... / Doutor

Tesis para optar al grado de Mag?ster en Ciencias de la Ingenier?a, Menci?n Qu?mica / Memoria para optar al t?tulo de Ingeniero Civil en Biotecnolog?a / La sociedad se enfrenta de forma cada vez m?s fehaciente y cercana a una crisis del modelo energ?tico actual. El uso indiscriminado de combustibles f?siles, y los problemas medioambientales que su uso acarrea han llevado lentamente hacia un cambio de paradigma. Una de las alternativas renovables al uso de estos es la producci?n de bioetanol a partir de desechos lignocelul?sicos. Este proceso, aunque prometedor, presenta problemas en la eficiencia de las etapas de pretratamiento y de hidr?lisis, que no le permiten afianzarse en el mercado energ?tico. En la b?squeda de soluciones, se ha apuntado en los ?ltimos a?os a las prote?nas de hongos capaces de degradar la madera para su consumo. Entre estas, las monooxigenasas l?ticas de polisac?ridos (LPMO) han cobrado gran importancia en el ?ltimo tiempo. Estas son parte importante del proceso de despolimerizaci?n de la celulosa, y su capacidad de aumentar la eficiencia de ?ste las han puesto en el centro de atenci?n. Este trabajo de tesis tiene como objetivo la b?squeda de nuevas LPMOs desde dos hongos: Fusarium oxysporum y Gloeophyllum trabeum. M?s espec?ficamente, se busc? identificar enzimas de inter?s en el secretoma del hongo y secuenciarlas para su posterior an?lisis in silico. Estos objetivos se desarrollaron en una primera instancia a trav?s de la b?squeda de medios de cultivo que indujeran la producci?n de celulasas por parte de los hongos. A partir de la biomasa producida en los cultivos se realiz? una extracci?n de RNA, para luego transcribir el mRNA a cDNA. El cDNA fue utilizado en reacciones de PCR con partidores degenerados. Esto tuvo como fin identificar LPMOs de entre las prote?nas transcritas por el hongo. Los genes identificados fueron amplificados usando partidores espec?ficos, y transformados en E. coli unidos a vectores de clonaci?n. Finalmente los genes fueron secuenciados y esta informaci?n se utiliz? para analizar in silico las propiedades de las LPMOs codificadas por los genes clonados. Se pudo determinar durante el trabajo medios id?neos para la inducci?n de la producci?n de celulasas, y se tuvo la oportunidad de mejorar el proceso de extracci?n de RNA desde hongos. Del proceso de secuenciaci?n se obtuvo las secuencias de un gen perteneciente a G. trabeum y de dos genes pertenecientes a F. oxysporum. Se observ? que las prote?nas que estos codifican poseen los componentes estructurales descritos como indispensables para ser enzimas activas, vale decir las dos histidinas y la tirosina que forman el sitio activo; se estableci? el mapa de restricci?n de los genes, y se realiz? un an?lisis filogen?tico de estos en relaci?n a prote?nas de referencia. Del an?lisis de las secuencias obtenidas se determin? que, seg?n la clasificaci?n vigente, ser?an parte de la subfamilia 3 de las LPMOs. Finalmente, se pudo aproximar mediante herramientas computacionales la estructura tridimensional de estas prote?nas. Se observ? que la estructura predicha sigue los patrones que presentan las LPMOs ya caracterizadas, otro indicador de que se podr?a tratar de enzimas funcionales. En conclusi?n, se puede decir que se cumplieron los objetivos propuestos en este trabajo. Se logr? identificar y secuenciar dos LPMOs expresadas por F. oxysporum y una por G. trabeum. Asimismo, se logr? realizar un an?lisis en profundidad de las secuencias utilizadas. Este permite suponer que se trata efectivamente de prote?nas con el potencial de mejorar el proceso de producci?n de biocombustibles, y que se debiese seguir al siguiente paso l?gico, que corresponder?a al an?lisis de la funcionalidad de la prote?na nativa o expresada en forma heter?loga, y su rol en la degradaci?n de lignocelulosa.

Orientador: Alessandro de Mello Varani / Coorientador: Lucia Maria Carareto Alves / Banca: Victor Satler Pylro / Banca: Jackson Antonio Marcondes de Souza / Resumo: A indústria sucroalcooleira gera elevado número de resíduos de origem da biomassa lignocelulósica que apresentam grande potencial para produção de biocombustíveis, em particular o etanol de segunda geração. Uma das formas promissoras para a desconstrução da biomassa lignocelulósica é através da utilização de consórcios bacterianos que produzem enzimas altamente específicas com a capacidade de quebrar a estrutura da lignocelulose. Porém, para a otimização desse processo é importante entender as funções metabólicas presentes nesses consórcios degradadores de biomassa. Portanto, esse estudo objetivou identificar e classificar a composição de uma comunidade bacteriana proveniente de consórcio oriundo de solo contendo bagaço de cana-de-açúcar em decomposição e avaliar sua capacidade metabólica através de sequenciamento genômico de alto rendimento e análises de bioinformática. Esse consórcio foi cultivado durante vinte semanas, sendo que amostras de DNA foram extraídas para sequenciamento a cada sete dias. O sequenciamento da subunidade 16S do operon ribossomal (16S rRNA) foi realizado utilizando a plataforma Ion PGM™, enquanto que o sequenciamento do DNA total foi realizado na plataforma HiSeq 2500, Illumina®. Os resultados do sequenciamento do 16S rRNA indicam 5 diferentes famílias bacterianas ao longo das 20 semanas, sendo Burkholderiaceae (73%) e Rhodanobacteraceae (24%) as mais abundantes. Análises do potencial funcional do consórcio realizadas através dos programas PICRUSt e ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The sugarcane ethanol industry generates a number of residues related to the lignocellulosic biomass which exhibit potential for the production of biofuels, in particular second generation ethanol. One of the promising ways for the deconstruction of lignocellulosic biomass to valuable products is through the use of bacterial consortia. These consortia encode a specific set of enzymes capable to metabolize and decompose the lignocellulose structure. However, to optimize this process, the metabolic functions present in a biomass-degrading consortia must be well known. Therefore, this study aimed to unravel the taxonomic composition, and to evaluate the metabolic profile of a bacterial consortium from a sugar-cane derived soil containing decomposing straw, through high-throughput genomic sequencing and bioinformatics analyzes. The selected consortium was cultivated in laboratory for twenty weeks, and DNA samples were extracted for sequencing every seven days. The 16S subunit of the ribosomal operon (16S rRNA) and total DNA sequencing were performed through the Ion PGM™ (Thermo Fischer) and HiSeq 2500 (Illumina) platforms, respectively. The 16S rRNA sequencing indicate at least 5 different bacterial families during the 20 weeks of cultivation. The Burkholderiaceae (73%) and Rhodanobacteraceae (24%) are the most abundant. Functional analyses, indicate an enrichment of the transporter-related function, including ABC-transporters mainly in the first week of cultivation, suggesting a probable role related with the decomposing of the lignocellulolytic material. The whole metagenome sequencing uncover the genomic sequence of one of the most abundant organisms present in the consortium (abundance ~24% of the sequenced reads). This genome was finished and circularized, exhibiting 4,758,639 bp, GC% of 65.25, a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Jackson Antônio Marcondes de Souza / Coorientador: Daniel Guariz Pinheiro / Coorientador: Luciano Takeshi Kishi / Resumo: A torta de filtro apresenta bagaço residual oriundo do processo de extração do caldo de cana-de-açúcar e quando armazenada por longos períodos, se torna um habitat ideal para o desenvolvimento de comunidades microbianas que atuam na desconstrução da lignocelulose. Nossas análises de dados de sequenciamento de DNA metagenômico sugerem que a torta de filtro armazenada por 40 dias possui uma microbiota com características funcionais e ecológicas exclusivas em relação a outros ambientes com elevada disposição de material lignocelulósico. Assim como em ambientes de compostagem, os filos mais abundantes são Actinobacteria, Proteobacteria, Firmicutes e Bacteroidetes. Dentre os principais genes que estes micro-organismos possuem, estão Glicosiltransferases, Carboidrato Esterases e Glicosil Hidrolases, que atuando em conjunto, são passíveis de desconstruírem a lignocelulose e participarem na liberação de açúcares menores, ácidos orgânicos e outros nutrientes. Neste trabalho, identificamos novas enzimas da família AA10 que oxidam a celulose cristalina, demostrando o potencial deste ambiente em possibilitar a adaptação de micro-organismos que expressam enzimas capazes de desestruturar a celulose altamente condensada, possibilitando a liberação de moléculas de glicose. A comunidade microbiana pode acessar nutrientes como Fósforo e Nitrogênio através da despolimerização da biomassa vegetal ou decomposição da microbiota morta. No ciclo biogeoquímico do nitrogênio, a evaporação de amônia é ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The filter cake presents residual bagasse from the process of extracting the sugarcane juice and when stored for long periods, it becomes an ideal habitat for the development of microbial communities that act in the deconstruction of lignocellulose. Our analyzes of metagenomic DNA sequencing data suggest that the filter cake stored for 40 days has a microbiota with unique functional and ecological characteristics compared to other environments with high lignocellulosic material. Thus in composting environments, the most abundant phyla are Actinobacteria, Proteobacteria, Firmicutes, and Bacteroidetes. Glycosyltransferases, Carbohydrate Estersases and Glycoside Hydrolases, which act together, are capable of deconstructing lignocellulose and participate in the release of smaller sugars, organic acids and other nutrients. In this work, we identify new enzymes of the AA10 family that oxidize crystalline cellulose, demonstrating the potential of this environment to enable the adaptation of microorganisms that express enzymes capable of destabilizing highly condensed cellulose, allowing the release of glucose molecules. The microbial community can access nutrients such as Phosphorus and Nitrogen through the depolymerization of the plant biomass or decomposition of the dead microbiota. In the biogeochemical cycle of nitrogen, the evaporation of ammonia is reduced by the assimilation of this substance by the microbial community, and ammonia is produced by ammonification of nitrate and... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

La crisis del petróleo en la década del 70, el problema ambiental causado por el calentamiento global en los 90 y el desabastecimiento energético en Chile a partir del año 2004, propulsaron la búsqueda de combustibles sustitutos a los fósiles, convirtiéndose los biocombustibles en uno de los potenciales reemplazantes. Se define biorrefinería como un proceso productivo de biocombustibles capaz de maximizar el uso de la materia prima a través de la integración de sistemas de cogeneración eléctrica que utilizan biomasa como combustible. Esta biomasa se obtiene del mismo proceso de producción de biocombustibles. La factibilidad técnica de una biorrefinería productora de bioetanol en base a maíz se aborda a partir de su producción anual. Se reconoce que las principales variables de entrada para la producción del bioetanol son el flujo horario de maíz, la potencia eléctrica demandada, la tasa de energía calórica requerida y el flujo horario de biomasa como combustible para el sistema de cogeneración integrado a la planta de bioetanol. La factibilidad económica considera la operación de la biorrefinería conectada al SIC por un período de 4 meses, en los cuales efectúa inyecciones o retiros de energía eléctrica dependiendo del esquema propuesto, el cual se basa principalmente en el sistema de cogeneración integrado al proceso productivo y el tipo de biomasa usada como combustible. Dentro de los ingresos más relevantes se identifican la venta de bioetanol, de energía eléctrica al sistema y de co productos del proceso. El pago por potencia firme no influye en el resultado general. Entre los costos más importantes se identifican el costo del maíz, producción de electricidad y vapor y el costo fijo de la planta de bioetanol. El costo fijo del sistema de cogeneración y los costos extras para producción de bioetanol influyen en menor medida. El presente trabajo concluye que la biorrefinería propuesta es un proceso productivo que posee factibilidad técnica y económica. Sin embargo, los supuestos asumidos ignoran una serie de costos que encarecerían la producción de bioetanol en base a maíz. Entre estos cabe mencionar los peajes por concepto de inyección de energía eléctrica en sistemas de subtransmisión (para el caso particular en estudio), costos de conexión al sistema eléctrico, evaluación económica en períodos más largos de tiempo, costos específicos variables, el efecto de las detenciones de la planta por falla o mantención, entre otros. La revisión de la legislación respecto a biocombustibles en distintos países del continente muestra que en Chile se han emitido leyes que reconocen la existencia de los biocombustibles como fuente energética. Además existe un tratamiento tributario y las especificaciones técnicas que se aplicarán a los biocombustibles. Sin embargo, se considera que estos elementos son aún insuficientes. Todos los países analizados (con excepción de Chile) ya han emitido leyes y sus respectivos reglamentos, los cuáles tienen un fuerte enfoque para la integración de los biocombustibles.