Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Danielle_ Camargo.pdf: 2743019 bytes, checksum: bb99b3949e2803b846be4f0bae327172 (MD5) Previous issue date: 2016-02-12 / Ethanol is considered a promising alternative to fossil fuels and causes less environmental impact, which implies an increase in the consumption of biofuel. To meet this demand, research has been conducted with alternative raw materials to complement the production of first generation ethanol. In Brazil, sweet sorghum is being studied for the expansion of sugarcane industry due to its rapid growth and the possibility of cultivating it during the season-cropping of sugarcane. However, during processing of sweet sorghum for ethanol production, generation of bagasse occurs, a material composed primarily of cellulose and hemicellulose, which can be considered a potential source of feedstock for bioprocesses. Therefore, the purpose of this study was the use of the sugars from the hemicellulose and the cellulosic fractions of the sweet sorghum bagasse, for the production of second generation ethanol by pentoses and hexoses fermentation yeasts, respectively. After chemical characterization of sorghum bagasse of six cultivars, they were subjected to mild acid hydrolysis with variations in temperature (111; 115 °C and 121), time (40, 50, and 60 min) and concentration of sulfuric acid (075; 1.25 and 1.75% w/v) using a central composite design (DCC) and response surface to find the condition that is conducive to high concentrations of sugars and less toxic compounds in the hemicellulosic hydrolysate. After the hydrolysate was concentrated and detoxified, it was submitted to fermentation by the yeast Schefferosomyces stipitis in a bioreactor at 30 °C, with kLa 4.9 h-1, pH 5.5 and volume of 4.5 liters. The solid biomass (cellulignin) that resulted from the acid treatment was submitted to evaluation of the percentage of cellulose, hemicellulose and lignin and then to studies with variation in the concentration of NaOH (1; 2.5 to 4%) and time (20, 40 and 60 min). After the treatment with the best condition of removal of lignin, cellulosic biomass was subjected to enzymatic hydrolysis with variation in the concentration of cellulase NS22086 (15, 20 and 25 FPU/g) and β-glucosidase NS22118 (1/3 to 2/3) and temperature of 38; 41 to 44 °C, in order to obtain the best saccharification rates and high glucose concentrations. The production of ethanol from the cellulosic fraction was then carried out with Kluyveromyces marxianus, during simultaneous saccharification and fermentation (SSF) at three different temperatures (38, 41 and 44 °C) for fermentation. The chemical composition between different varieties studied was similar and varied from 22-26% of lignin, from 30-32% of hemicellulose and 32-37% of cellulose. In the study of the hydrolysis conditions of hemicellulose, it was found that the acid concentration was the most important factor, and the condition that resulted in the highest concentration of sugars (14.22 g/L xylose and 2.42 g/L glucose) was 1.75% H2SO4, 40 minutes and 121 °C. This same condition showed low quantities of toxic compounds (1.34 g/L of acetic acid, 0.90 g/L of phenol; 124.54 mg/L of hydroxymethylfurfural and 978 mg/L furfural). The production of ethanol by S. stiptis in the hemicellulosic hydrolysate resulted in a concentration of 22 g/L ethanol, Yp/s of 0.40 g/g; Yx/s 0.28 g/g and Qp of 0.34 g/L.h-1. For the study of cellulignin delignification it was found that 2.5% NaOH for 60 minutes was the best condition for the removal of lignin (68%). During the enzymatic hydrolysis of the cellulosic portion, it was verified that the increase of cellulase from15 to 25 FPU/g resulted in higher concentration of glucose. In addition, the increase of β-glucosidase also resulted in the largest amount of glucose in a shorter time. The temperature also increased and accelerated the process of saccharification of cellulose. The simultaneous saccharification fermentation with K. marxianus was shown to be affected by the temperature studied, and the maximum ethanol concentration was reached (9.41 g/L) after 72 hours at 41 °C. With these results, it was possible to consider that the bagasse of sweet sorghum is a promising material in the field of second generation ethanol production both from hemicellulose and cellulose. / O etanol é considerado uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis, o que implica no aumento do consumo deste biocombustível. Para suprir essa demanda, pesquisas têm sido realizadas com matérias primas alternativas para complementar a produção de etanol de primeira geração. No Brasil, o sorgo sacarino está sendo estudado para ampliação do setor sucroenergético por ter crescimento rápido e possibilidade de cultivo na entressafra da cana-de-açúcar. Porém, durante o processamento do sorgo sacarino ocorre a geração do bagaço como material excedente, que é constituído principalmente por celulose e hemicelulose, e que pode ser considerado matéria-prima em potencial para bioprocessos. Portanto, o objetivo deste trabalho foi estudar o aproveitamento dos açúcares das frações hemicelulósica e celulósica do bagaço de sorgo sacarino para produção de etanol de segunda geração por leveduras fermentadoras de pentoses e hexoses, respectivamente. Após a caracterização química do bagaço de sorgo, este foi avaliado através de estudo de delineamento composto central (DCC) e superfície de resposta à hidrólise ácida branda com variações na temperatura (111; 115 e 121 °C), tempo (40; 50 e 60 min) e concentração de ácido sulfúrico (0,75; 1,25 e 1,75% m/v) a fim de encontrar a condição que propiciasse altas concentrações de açúcares e menores de compostos tóxicos no hidrolisado hemicelulósico. Após o hidrolisado ser concentrado e destoxificado, seguiu para fermentação pela levedura Schefferosomyces stipitis em biorreator a 30 °C, com kLa de 4,9 h-1, pH 5,5 e volume de 4,5 litros. A biomassa sólida (celulignina) resultante do tratamento ácido foi submetida à avaliação da porcentagem de celulose, hemicelulose e lignina e seguiu para estudo da deslignificação com variação na concentração de NaOH (1; 2,5 e 4%) e tempo (20, 40 e 60 min). Após tratamento com a melhor condição de remoção da lignina, a biomassa foi submetida à hidrólise enzimática com variação na concentração de celulase NS22086 (15; 20 e 25 FPU/g) e de β-glicosidase NS22118 (1/3 a 2/3) e temperatura (38; 41 e 44 °C), a fim de obter as melhores taxas de sacarificação e altas concentrações de glicose. A produção de etanol a partir da fração celulósica foi então realizada com Kluyveromyces marxianus durante sacarificação simultânea à fermentação (SSF) em três diferentes temperaturas (38; 41 e 44 °C) de incubação. A composição química do bagaço variou entre 22-26% de lignina, 30-32% de hemicelulose e 32-37% de celulose. A concentração de ácido sulfúrico foi o fator que teve maior influência na formação de açúcares e hidrólise da hemicelulose e a condição que resultou na maior concentração de açúcares (14,22 g/L de xilose e 2,42 g/L de glicose) foi 1,75% de H2SO4, 40 minutos a 121 °C. Essa mesma condição apresentou baixas quantidades de compostos tóxicos (1,34 g/L de ácido acético, 0,90 g/L de fenólicos; 124,54 mg/L de hidroximetilfurfural e 978 mg/L de furfural). A produção de etanol por S. stiptis no hidrolisado hemicelulósico resultou em uma concentração de 22 g/L de etanol, Yp/s de 0,40 g/g; Yx/s de 0,28 g/g e Qp de 0,34 g/L.h-1. No estudo de deslignificação da celulignina foi verificado que 2,5% de NaOH, 121 0C por 60 minutos foi a melhor condição na remoção de lignina (68%). Durante a hidrólise enzimática da porção celulósica foi verificado que o aumento da concentração da celulase de 15 para 25 FPU/g resultou na maior concentração de glicose. Além disso, o aumento da β-glicosidase diminui o tempo de hidrólise e o aumento da temperatura favoreceu o processo de sacarificação da celulose. A sacarificação simultânea à fermentação com K. marxianus demonstrou ser afetada pela temperatura estudada e a máxima concentração de etanol foi alcançada (9,41 g/L) com 72 horas a 41 °C. Com esses resultados, é possível considerar que o bagaço do sorgo sacarino é uma matéria prima promissora na produção de etanol de segunda geração tanto a partir da hemicelulose como de celulose.

O aprimoramento dos meios para obtenção do bioetanol a partir de diferentes tipos de biomassa traz novos problemas e desafios para a engenharia. O Brasil, devido a fatores climáticos e uma produção de etanol a partir da cana de açúcar já estabilizada, possui uma posição mundial vantajosa na produção sucroalcooleira. Otimizar os meios já existentes e os em desenvolvimento pode não somente aumentar a eficiência da produção, como também reduzir os impactos ambientais causados pelo modelo de produção atualmente utilizado. O processo de fermentação é utilizado tanto na produção de etanol de primeira como de segunda geração, portanto melhorias no desempenho dos fermentadores contribui de maneira significante para o melhor aproveitamento da matéria prima. Diversas tentativas de melhorias são apresentadas na literatura, principalmente por meio do estudo de parâmetros do escoamento que podem influenciar o processo fermentativo, como tensão de cisalhamento, perfis de velocidade e tempo de residência, assim como a influência da geometria do fermentador sobre esses parâmetros. Em alguns estudos, algoritmos de otimização são utilizados para determinar os melhores coeficientes das reações químicas, mas não há estudos, até o momento, que proporcionem otimização simultânea dos parâmetros da geometria e do escoamento em um fermentador contínuo, presentes em cerca de 30% das usinas brasileiras. O objetivo deste trabalho é obter os parâmetros geométricos ideais para um fermentador contínuo, de forma a minimizar a tensão de cisalhamento a variância da distribuição de tempos de residência (DTR) no fermentador. O Ansys CFX® foi utilizado como ferramenta na simulação computacional do escoamento. As geometrias dos fermentadores ideais para cada um dessas análises, obtidas utilizando Algoritmos Genéticos e otimização univariada, respectivamente, foram propostas neste estudo. / The enhancement of bioethanol production means from different types of biomass presents significant problems and engineering challenges. Due to climate and a well-established sugar-cane ethanol production, Brazil is in a privileged position in the global ethanol production scenario. Providing effective means to optimize existing production methods can both improve the efficiency and reduce the environmental impact of the currently used production model. Improvements on this process can have a significant effect in several stages of production, once the production process is used both for first and second-generation ethanol. Several attempts to improve the ethanol production process are presented in the literature. Most studies have investigated how to improve parameters such as shear stress, velocity profiles and residence time, and of the influence of the bioreactor geometry on the parameters. The use of genetic algorithms has been reported in some cases, but there have not been reports on studies combining the optimization of flow parameters and algorithms to choose ideal geometric parameters for continuous fermenters, used in 30% of Brazilian industries in the field. The main aim of this study is to obtain ideal geometric parameters for a continuous fermenter, in order to maximize or minimize flow parameters that can influence on the fermenting process. The aim of this study is obtain the ideal geometry parameters for a continuous fermenter, minimizing two of flow parameters which can influence the fermentation process, namely the shear stress and the variance of residence time distribution (RTD). The flow parameters was obtained by computational fluid dynamics. The ideal fermenter geometries was obtained by two different optimization methods: the genetic algorithms and univariate optimization. The ideal geometries was proposed in this study.

The severe effects associated with global warming and the rapid increase in oil prices are the driving forces behind the demand for clean carbon–neutral and biofuels such as bioethanol. Research studies are now focusing on using lignocellulosic biomass for bioethanol production due to concerns about food security and inflation. The chosen feedstock for this study was maize stover, given that it is the most abundant agricultural residue in South Africa. Maize stover consists of structural carbohydrates that can be enzymatically converted into fermentable sugars. The major drawback in the production of bioethanol from lignocellulosic biomass has been its high equipment and operational costs due to the use of acids and high enzyme loadings. The aim of this study was to investigate the possibility of optimizing the enzyme hydrolysis of pre–treated maize stover without further increasing the amount of enzymes. The maximum glucose yield attained was 690 ± 35 mg of glucose per gram of substrate which is equivalent to a conversion efficiency of 119%. The preferred pre–treatment method used was 3% sulphuric acid for 60 minutes at 121oC and the enzymatic hydrolysis process was performed at a 5% substrate loading, 50oC and pH 5.0 using 30 FPU per gram of cellulose in the presence of 1.25 g.L–1 of Tween 80 for 48 hours. The addition of Tween 80 increased the glucose yields by 23 % and thus, it has the potential of lowering the overall process costs by increasing the glucose yield without further addition of enzymes. Keywords: Bioethanol, maize stover, lignocellulosic biomass, pre–treatment, enzymatic hydrolysis / Thesis (M.Sc. Engineering Sciences (Chemical Engineering))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2011.

The severe effects associated with global warming and the rapid increase in oil prices are the driving forces behind the demand for clean carbon–neutral and biofuels such as bioethanol. Research studies are now focusing on using lignocellulosic biomass for bioethanol production due to concerns about food security and inflation. The chosen feedstock for this study was maize stover, given that it is the most abundant agricultural residue in South Africa. Maize stover consists of structural carbohydrates that can be enzymatically converted into fermentable sugars. The major drawback in the production of bioethanol from lignocellulosic biomass has been its high equipment and operational costs due to the use of acids and high enzyme loadings. The aim of this study was to investigate the possibility of optimizing the enzyme hydrolysis of pre–treated maize stover without further increasing the amount of enzymes. The maximum glucose yield attained was 690 ± 35 mg of glucose per gram of substrate which is equivalent to a conversion efficiency of 119%. The preferred pre–treatment method used was 3% sulphuric acid for 60 minutes at 121oC and the enzymatic hydrolysis process was performed at a 5% substrate loading, 50oC and pH 5.0 using 30 FPU per gram of cellulose in the presence of 1.25 g.L–1 of Tween 80 for 48 hours. The addition of Tween 80 increased the glucose yields by 23 % and thus, it has the potential of lowering the overall process costs by increasing the glucose yield without further addition of enzymes. Keywords: Bioethanol, maize stover, lignocellulosic biomass, pre–treatment, enzymatic hydrolysis / Thesis (M.Sc. Engineering Sciences (Chemical Engineering))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2011.

Submitted by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2015-02-19T13:34:44Z No. of bitstreams: 5 ale.pdf: 2255523 bytes, checksum: 7080bc1f5ac0e98cef0030c1f04a51b3 (MD5) license_url: 52 bytes, checksum: 3d480ae6c91e310daba2020f8787d6f9 (MD5) license_text: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) license.txt: 2110 bytes, checksum: b4c884761e4c6c296ab2179d378436d4 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2015-02-20T10:24:21Z (GMT) No. of bitstreams: 5 ale.pdf: 2255523 bytes, checksum: 7080bc1f5ac0e98cef0030c1f04a51b3 (MD5) license_url: 52 bytes, checksum: 3d480ae6c91e310daba2020f8787d6f9 (MD5) license_text: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) license.txt: 2110 bytes, checksum: b4c884761e4c6c296ab2179d378436d4 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-20T10:24:21Z (GMT). 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Dessa forma a presente disserta??o teve por objetivo avaliar o potencial da torta de caro?o de algod?o e do baga?o de malte com farinha de pupunha como mat?rias-primas para a produ??o de etanol de segunda gera??o e otimizar etapa de pr?-tratamento ?cido do material lignocelul?sico necess?ria para a utiliza??o da celulose. Inicialmente foi determinada a composi??o centesimal da torta de caro?o de algod?o e do baga?o de malte em rela??o aos valores percentuais de umidade, cinzas, extrato et?reo, prote?na bruta, a??cares sol?veis totais, amido, hemicelulose, celulose, lignina, fibra em detergente neutro e fibra em detergente ?cido. Com os resultados da caracteriza??o qu?mica p?de-se estimar uma produ??o potencial superior a 300 L de etanol/tonelada de cada res?duo. Para a otimiza??o do pr?-tratamento ?cido para remo??o da fra??o hemicelul?sica foi aplicada metodologia de Planejamento Fatorial atrav?s de Delineamento Composto Central Rotacional. O programa STATISTICA Vers?o 8.0 (Statsoft Inc., Tulsa,) foi utilizado para an?lise dos dados. A qualidade do ajuste da equa??o do modelo foi expressa pelo coeficiente de determina??o (R?) e sua signific?ncia estat?stica condicionada pelo teste-F. O material insol?vel recuperado ap?s o pr?-tratamento otimizado teve as fra??es hemicelul?sicas e de amido completamente removidas. O hidrolisado obtido em condi??es otimizadas de pr?-tratamento apresentou 15,7% de a??cares redutores para o baga?o de malte e pupunha e 5,9% de a??cares redutores para a torta de caro?o de algod?o. O tratamento dos hidrolisados com carv?o ativado removeu n?o menos que 58% dos compostos fen?licos a? presentes. Os testes de fermentabilidade com Saccharomyces cerevisiae e Pichia stipitis foram promissores. A fermenta??o com S. cerevisiae apresentou um YP/S de 0,30 para a torta de caro?o de algod?o e 0,37 para o baga?o de malte. Os rendimentos fementativos com P. stipitis variaram de 9% a 25% para os res?duos agroindustriais. Os dados experimentais indicam que a torta de caro?o de algod?o (Gossypium hirsutum L.) e baga?o malte com farinha de pupunha tem elevado potencial para a produ??o de bioetanol. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2012. / ABSTRACT Nowadays, one cannot ignore the need for developing technologies that support the demands for renewable energy. One of the pathways for production of renewable energy is the transformation of vegetal biomass to liquid fuels. The agro-industrial residues as raw materials are potential candidates for this new energy industry. Thus the aim of the present dissertation was to evaluate the potential of cottonseed cake and crushed malt with peach palm flour as raw materials for the production of second generation ethanol and optimize step of acid pretreatment of lignocellulosic material. Initially was determined the chemical composition of cotton seed cake and crushed malt in relation to the percentages of moisture, ash, ether extract, crude protein, total soluble sugars, starch, hemicellulose, cellulose, lignin, neutral detergent fiber and acid detergent fiber. With the results of chemical characterization it was possible to estimate a potential yield of more than 300L of ethanol / ton of each residue. For the optimization of acid pretreatment for hemicelluloses removal was applied a Central Composite Design. The software STATISTICA Version 8.0 (Statsoft Inc., Tulsa,) was used for data analysis. The goodness of fit of the model equation was expressed by the coefficient of determination (R?) and its statistical significance conditioned by F-test. The insoluble material recovered after the optimized pretreatment had starch and hemicellulose fractions completely removed. The hydrolyzate obtained under optimized conditions of pretreatment showed 15.7% of reducing sugars to the crushed malt and 5.9% of reducing sugars for cottonseed cake. The treatment of the hydrolysates with activated charcoal removed no less than 58% of the phenolic compounds present there. Fermentability tests with Saccharomyces cerevisiae and Pichia stipitis have been promising. Fermentation with S. cerevisiae showed a YP/S of 0.30 for cottonseed cake and 0.37 for the crushed malt. Fermentative yields with P. stipitis ranged from 9% to 25% for agro-industrial residues. The experimental data indicate that the cottonseed cake (Gossypium hirsutum L.) and crushed malt has a high potential for the production of bioethanol.

Submitted by Gabriel Maluf (gabrielmaluf@gmail.com) on 2014-03-12T23:41:53Z No. of bitstreams: 1 A_competicao_entre_o_etanol_2G_e_a_producao_de_eletricidade_pelo_uso_do_bagaco.pdf: 1324004 bytes, checksum: 0ddc1a03f13de0660193dfb6e1203e28 (MD5) / Approved for entry into archive by Keley Alves (keley.alves@fgv.br) on 2014-03-13T15:32:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 A_competicao_entre_o_etanol_2G_e_a_producao_de_eletricidade_pelo_uso_do_bagaco.pdf: 1324004 bytes, checksum: 0ddc1a03f13de0660193dfb6e1203e28 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-13T15:45:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 A_competicao_entre_o_etanol_2G_e_a_producao_de_eletricidade_pelo_uso_do_bagaco.pdf: 1324004 bytes, checksum: 0ddc1a03f13de0660193dfb6e1203e28 (MD5) Previous issue date: 2014-02-10 / Brazil has excellent conditions for the development of bioenergy. Programs such as the ethanol attracts the world's attention by presenting an economical and ecological alternative to replace fossil fuels. New technologies for producing biofuels begin to show viable and production of second generation ethanol from the use of sugar cane bagasse, emerges as an important option in the energy matrix of the country. Also the generation of electricity from bagasse is a reality in alcohol and sugar mills, still having great possibility for expansion in the sugarcane industry. Thus there are two important economically viable and capable of growth that require the same input for its continuities technologies. However, it is not known whether there will be sufficient to meet the growth of both or if they will compete for biomass in the future and, in this case, how such competition will be. In recent years many studies investigating aspects related to biofuels of first and second generation, ethanol from corn, international markets of these products, the potential of biofuels byproducts, among others have been developed. However, were not considered neither in the technology of second generation ethanol production and electricity at the same time, both power from bagasse from sugar cane. This paper investigates the competition between the second-generation ethanol and bioelectricity production (cogeneration) by the common use of two technologies in Brazil, which is the pulp of sugar cane. To this end, we use a computable general equilibrium model known as Emissions Prediction and Policy Analysis - EPPA, able to design scenarios of growth of Brazilian and world economies, considering the production, consumption and international trade in different economic sectors, in particular in the agricultural and energy sectors. Are introduced in the modeling technological variables of sugar cane, such as cogeneration power plants using as an energy source bagasse and ethanol production technology of second generation bioenergy sectors. We also consider the possible evolution of ethanol demand in world markets, and the mandates for use of biofuels. The results indicate that there is considerable competition between the two technologies through the use of bagasse, with a predominance of the use of this feature, once plentiful, for the use of liquid fuels. As become more efficient production of second generation ethanol, greater competition for resources and lower the volume of available bagasse for cogeneration, and there may be a lack of raw material for the production of electricity in a more favorable scenario to the new technology. The development of second generation ethanol allows greater availability of land for other uses, since the higher productivity of this technology and the productivity gains of the first generation, allow to supply the demand for the product with less need for arable land. The second generation ethanol does not contribute significantly to increase the Brazilian demand for the product, however, the liberalization of international trade would bring high increase in production of both, first generation and the second generation ethanol, generating greater need for this growing areas order and also increase the generation of electricity from cogeneration, due to the increased availability of bagasse. / O Brasil possui excelentes condições para o desenvolvimento da agroenergia. Programas como o do etanol atraem a atenção do mundo por apresentar uma alternativa econômica e ecológica à substituição dos combustíveis fósseis. Novas tecnologias de produção de biocombustíveis começam a se mostrar viáveis e a produção de etanol de segunda geração, a partir da utilização do bagaço de cana-de-açúcar, surge como um uma importante opção na matriz energética do país. Também a geração de energia elétrica a partir do bagaço é uma realidade em usinas de álcool e açúcar, tendo ainda grande possibilidade de expansão no setor sucroenergético. Com isso, há duas importantes tecnologias economicamente viáveis e com capacidade de crescimento que necessitarão do mesmo insumo para suas continuidades. Porém, ainda não se sabe se haverá bagaço suficiente para atender ao crescimento de ambas ou se elas irão concorrer pela biomassa no futuro e, neste caso, como se dará tal concorrência. Nos últimos anos foram desenvolvidos diversos trabalhos que investigaram aspectos relacionados aos biocombustíveis de primeira e de segunda geração, ao etanol de milho, aos mercados internacionais desses produtos, aos potenciais dos coprodutos dos biocombustíveis, entre outros. Contudo, não foram consideradas em nenhum deles a tecnologia do etanol de segunda geração e a produção de energia elétrica ao mesmo tempo, ambos a partir do bagaço da cana-de-açúcar. O presente trabalho investiga a competição entre o etanol de segunda geração e a produção de bioeletricidade (cogeração) pelo recurso comum às duas tecnologias no Brasil, que é o bagaço da cana-de-açúcar. Para tal, utiliza-se um modelo computável de equilíbrio geral, conhecido como Emissions Prediction and Policy Analysis - EPPA, capaz de projetar cenários de crescimento da economia brasileira e mundial, considerando a produção, consumo e comércio internacional dos diferentes setores econômicos, em particular, nos setores agropecuários e energéticos. Na modelagem, são introduzidas variáveis agroindustriais dos setores de bioenergia da cana-de-açúcar, tais como a cogeração das usinas utilizando como fonte de energia o bagaço e a tecnologia de produção do etanol de segunda geração. Considera-se ainda a possível evolução da demanda de etanol nos mercados mundiais, e os mandatos de utilização de biocombustíveis.Os resultados indicam que haverá considerável competição entre as duas tecnologias pelo uso do bagaço, com predomínio do uso desse recurso, antes abundante, para o uso de combustíveis líquidos. Quanto mais eficiente se tornar a produção do etanol de segunda geração, maior a competição pelo recurso e menor o volume de bagaço disponível para a cogeração, podendo haver a falta do insumo para a produção de energia elétrica em um cenário mais favorável à nova tecnologia. O desenvolvimento do etanol de segunda geração permite uma maior disponibilidade de terras para outros usos, uma vez que a maior produtividade dessa tecnologia, bem como os ganhos de produtividade da primeira geração, permite suprir a demanda pelo produto com menor necessidade de área agricultável. O etanol de segunda geração não contribui para incrementar significativamente a demanda brasileira pelo produto, porém, uma liberalização no comércio internacional traria elevado aumento na produção tanto do etanol de primeira geração quanto do etanol de segunda geração, gerando maior necessidade de áreas de cultivo para este fim e com crescimento também da geração de energia elétrica pela cogeração, por conta da maior disponibilidade de bagaço.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-06-11Bitstream added on 2014-06-13T18:42:26Z : No. of bitstreams: 1 ordonezcamacho_ia_dr_botfca.pdf: 920229 bytes, checksum: 0a3087e4f201158cb1a01d40abee8798 (MD5) / A produção de bioetanol utilizando matérias-primas amiláceas dá origem a um resíduo lignocelulósico que junto com o vinho esgotado nas colunas de destilação são os principais resíduos do processo. O resíduo líquido segue para tratamento em lagoas de estabilização enquanto o sólido é descartado no ambiente. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar os resíduos sólidos de mandioca, sorgo, milho, arroz e batata-doce obtidos em ensaios numa planta piloto de fabricação de bioetanol e verificar os efeitos de sua inclusão em rações para ratos de linhagem Wistar. Cada matéria-prima foi processada separadamente e o resíduo sólido foi secado em estufa para posteriores estudos. A produção dos resíduos teve inicio com adição de água aos resíduos estocados para formação de uma polpa com 20% de amido, sendo adicionadas em duas etapas as enzimas alfa-amilase (90°C / 2 horas / pH 6.0), seguida de amiloglucosidase (60°C/ 14 horas /pH 4.5). Na sequencia o hidrolisado foi submetido a fermentação (28°C / 24 horas) com levedura Sacharomyces cerevisiae, seguida da separação das partes sólidas e líquidas com filtro a vácuo; a parte sólida coletada formou o resíduo estudado, que para melhor conservação foi em seguida seco e moído. Os cinco tipos de resíduos foram caracterizados com análises físico-químicas (proteínas, lipídios, fibras, açúcares e amido). Na fase experimental com animais foram formuladas rações para ratos da linhagem Wistar com 10% de inclusão dos resíduos, cujos animais provenientes do Biotério Central da Administração Geral do Campus da UNESP (Botucatu), foram instalados no Biotério da Patologia por um período de 42 dias, durante os quais foram realizadas as colheitas dos dados referentes a consumo e peso. Após este período os ratos foram sacrificados e foram tomadas amostras de... / The production of ethanol using starches produces two residues, a solid lignocellulosic and a liquid coming from the distillation columns. The following liquid waste treatment in stabilization ponds while the solid is discarded into the environment. This study aimed to produce and characterize solid waste of cassava, sorghum, maize, rice and sweet potatoes processed in a pilot plant production of ethanol and verify the effects of its inclusion in diets for rats Wistar. Each material was processed separately. The production of waste started with addition of water and formation of a pulp with 20% starch, were added alpha-amylase enzyme (90 °C / 2 hr / pH 6.0), followed by amyloglucosidase (60 °C / 14 hours / pH 4.5) the hydrolyzate was subjected to fermentation (28 °C / 24 hours) with yeast Saccharomyces cerevisiae were separated solid and liquid parts with vacuum filter, the solid residue formed was studied (for the better conservation was dried and ground). The five types of waste were characterized with physicochemical analysis (proteins, lipids, sugars and starches). In the phase experimental with animals were formulated diets for rats Wistar with 10% waste inclusions, the animals from the Central Animal Laboratory of the General Administration Campus of UNESP (Botucatu/SP) settled in the Animal Pathology for a period of 42 days, was made to collect data relating to consumption and weight, after this period the rats were sacrificed and samples were taken to analyze blood transaminases (ALT / AST) and creatinina/urea and collected organs (kidneys, liver, stomach, intestine) for analysis of histological slides. With these experimental conditions, the results showed significant differences in the performance of animals when fed with sweet potato waste (higher consumption 12.98 g/day, less weight gain... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:21:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5135.pdf: 1934880 bytes, checksum: 392e2dc3d6c55b9eb87de4bb33adec6d (MD5) Previous issue date: 2013-02-05 / Universidade Federal de Sao Carlos / The sugarcane bagasse is a lignocellulosic material that can be converted into ethanol by action of cellulases and xylanases. These enzymes act synergistically to convert cellulose and hemicellulose into glucose. In order to obtain an enzyme that can perform dual function, a chimeric enzyme cellulase-xylanase denominated ThEg3Xyn3, was constructed by gene fusion in our laboratory. The fusion was performed by binding the C-terminus of an endoglucanase from Trichoderma harzianum to the N-terminus of a xylanase of the same fungus, separated by a linker. The chimeric enzyme was recombinantly produced in Pichia pastoris and purified for kinetic and biochemical characterization. The chimera demonstrated activity of both enzymes with maximum activity at 38 °C and pH 6.0, under these conditions, cellulolytic and xylanolytic activity was greater than of the parental enzymes. The results demonstrate that the chimeric enzyme can be efficient in hydrolysis of the biomass and satisfactory for the production of ethanol by the process of simultaneous saccharification and fermentation. / O bagaço da cana-de-açúcar é um material lignocelulósico que pode ser convertido em etanol pela ação de celulases e xilanases. Essas enzimas atuam sinergicamente para converter celulose e hemicelulose em glicose. A fim de obter uma enzima capaz de realizar dupla função, uma enzima quimérica celulase-xilanase denominada ThEg3Xyn3, foi construída em laboratório. A fusão foi realizada pela ligação do C-terminal de uma endoglucanase do fungo Trichoderma harzianum ao N-terminal de uma xilanase do mesmo fungo, separadas por um linker. A enzima quimérica foi recombinantemente produzida em Pichia pastoris e purificada para caracterização cinética e bioquímica. A quimera demonstrou atividade de ambas as enzimas com atividade máxima a 38 °C e pH 6,0, sob estas condições, a atividade celulolítica e xilanolítica foi maior do que das enzimas parentais. Os resultados demonstram que a enzima quimérica pode ser eficiente na hidrólise da biomassa e satisfatória para a produção de etanol pelo processo de sacarificação e fermentação simultâneas.

Orientador: Cláudio Cabello / Banca: Manoel Lima de Menezes / Banca: Waldemar Gastoni Venturini Filho / Banca: Ana Paula Cerino Coutinho / Banca: Jorge Horii / Resumo: Este trabalho teve como objetivo purificar bioetanol originário de amido de mandioca utilizando processos de adsorção e troca iônica, avaliar a influência da temperatura, tempo de contato, concentração de adsorvente, vazão, tempo de residência nos processos de adsorção e troca iônica, analisar como os diferentes parâmetros desses processos afetam importantes características físico-químicas do bioetanol, tais como: condutividade, acidez e teste de Barbet, visando propor inovações nos sistemas de purificação, substituindo os processos clássicos de redestilação que são consumidores de energia. O estudo ainda propõe novas metodologias para aplicação na melhoria da qualidade de etanol produzido em pequenas unidades utilizando a mandioca como matéria-prima. Para a realização deste trabalho foram utilizados: a) etanol adquirido e comercializado no mercado, tais como, etanol neutro, etanol de primeira, etanol de segunda; b) etanol produzido em escala piloto no CERAT/UNESP; e c) etanol preparado em laboratório denominado neste trabalho de solução e etanol fortificado. Para a preparação da solução e do etanol fortificado foram adicionadas ao etanol padrão algumas das substâncias orgânicas provenientes da fermentação do amido de mandioca, todas com alto grau de pureza para observar o desempenho das metodologias propostas. Para a purificação das diferentes amostras e das soluções etanólicas foram empregados: a) processo de adsorção; b) processo de troca iônica; e c) processo combinando adsorção e troca iônica. No processo de purificação por adsorção foram testados, como adsorventes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of present work was to purify bioethanol from cassava starch using adsorption and ion exchange processes, to evaluate the influence of the temperature, contact time, adsorbent concentration, flow rate, residence time in these adsorption and ion exchange processes, to analyze as the parameters different of those processes affect important physico-chemical properties of the bioethanol such as conductivity, acidity and Barbet, to propose innovations in the purification systems, replacing the classic processes of redistillation that are consumers of energy. The study still propose new methodologies for application in the improvement of the quality of ethanol produced in small units using cassava as raw material. For the accomplishment of this work were used: a) purchased and sold ethanol in the market, such as, neutral ethanol, first ethanol, second ethanol; b) ethanol produced in scale pilot in the CERAT/UNESP; and c) ethanol prepared in the laboratory named as solution and contaminated ethanol. For the preparation of the solutions and of the contaminated ethanol, were added to the standard ethanol some organic substances from the fermentation of the cassava starch, all with a high degree of purity to observe the performance of the proposed methodologies. For the purification of samples different and of ethanolics solutions were employed: a) adsorption process; b) ion exchange process; and c) process combining adsorption and ion exchange. In the purification process by adsorption were tested, as adsorbents, different types of activated charcoal and diatomaceous earth. In the ion exchange... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-04-26Bitstream added on 2014-06-13T19:14:42Z : No. of bitstreams: 1 martins_gm_me_sjrp.pdf: 665660 bytes, checksum: 5b5c535e4fd75d0fde776340d65eada3 (MD5) / Formas alternativas de produção de combustíveis estão sendo amplamente estudadas, entre as quais a utilização da biomassa lignocelulósica para a produção de etanol. Para que o processo seja viável, o microrganismo fermentador deve ser capaz de utilizar não apenas a glicose, mas também os outros açúcares presentes no hidrolisado desse material, como a xilose, presente em grande quantidade. O objetivo deste trabalho foi isolar e selecionar cepas de leveduras com capacidade de produção de etanol a partir de xilose. Para tanto, realizou-se coletas de amostras de diferentes materiais no ambiente e o isolamento de cepas foi feito em meio contendo xilose como principal fonte de carbono. Foram isoladas vinte cepas de leveduras, pertencentes aos gêneros Aureobasidium, Candida, Hanseniaspora, Issatchenkia, Metschnikowia, Pichia e Rhodotorula, as quais, junto com mais cinco cepas (Candida shehatae BR6-2AY e BR6-2AI, Trichosporon multisporon 1A-10, Trichosporon laibachii 1A-8 e Pichia ofunaensis 1A-14) pertencentes à coleção do laboratório de microbiologia do Centro de Estudos de Insetos Sociais do Instituto de Biociências da UNESP de Rio Claro foram cultivadas aerobicamente em meio nutriente basal composto de xilose ou glicose (30 g/L) como única fonte de carbono para avaliar a capacidade de assimilação desses açúcares. As melhores assimiladoras de xilose foram avaliadas quanto à capacidade de produzir etanol a partir de meio basal contendo xilose ou glicose (60 g/L) por meio de fermentação anaeróbia e, além disso, cultivos aeróbicos em meio YEPD (2% peptona, 1% extrato de levedura e 2% glicose) foram feitos sob diferentes condições de temperatura e pH para avaliar as condições que favoreciam o crescimento das cepas. Durante os experimentos, amostras foram tomadas periodicamente para avaliar o consumo dos açúcares redutores e do crescimento celular... / Alternatives forms of fuel production have been widely studied, including the use of lignocellulosic biomass to ethanol production. For the process to be possible, the fermenting microorganism must be able to utilize, beyond glucose, other sugars present in the hydrolysate of this material, such as xylose, present in large quantity. The objective of this research was to select yeast strains with ability to produce ethanol from xylose. The isolation of yeast strains was carried out from vegetal material samples using medium containing xylose as main carbon source. Twenty yeast strains isolated (of the genera Aureobasidium, Candida, Hanseniaspora, Issatchenkia, Metschnikowia, Pichia e Rhodotorula) and five strains (Candida shehatae BR6-2AY and BR6-2AI, Trichosporon multisporon 1A-10, Trichosporon laibachii 1A-8 and Pichia ofunaensis 1A-14) from work collection of the Microbiology Laboratory of Centro de Estudos de Insetos Sociais, Instituto de Biociências - UNESP/Rio Claro were studied. Strains were grown aerobically in basal nutrient medium containing glucose or xylose (30 g/L) as sole carbon source to evaluate the assimilation of these sugars and furthermore it was evaluated their ability to produce ethanol under anaerobic cultivations. In addition, aerobic cultivations in YEPD medium were performed under different conditions of temperature and pH. Samples were taken periodically to analyze the consumption of sugars and of cell growth. Ethanol production was evaluated by gas chromatography. All strains were able to assimilate xylose and glucose and majority showed good development at 32°C and pH 5. Four strains, Candida shehatae BR6-2AY and BR6-2AI, Rhodotorula sp G10.2 and Pichia gulliermondii G1.2, were able to produce ethanol from xylose with values of 0.63 to 3.15 g/L