Arbetet har bestått i att utföra en informativ webguide över en anläggning i Västerås som tillverkar biogas och biogödsel av matrester. Beställaren heter VafabMiljö. Mina kontaktpersoner, Caroline Eklöv och Åsa Lindén, är skolinformatörer. Guiden ska publiceras på VafabMiljös hemsida för skolklasser på Internet och där fungera som en förlängning av informatörernas arbete i skolorna. Målgruppen är barn i årskurs 3-5. En uttalad förebild fanns: Göteborgsföretaget Gryaabs guide om vattenrening Vart tar bajset vägen? (http://www.gryaab.se/).   Under arbetets gång har design- och funktionsbesluten fattats med stöd av: <ul type="square">Intervju med kund och besök på anläggningen Omvärldsanalys, mestadels på Internet Egna erfarenheter Kontinuerliga utprovningar Litteratur   Arbetet har utförts i Illustrator och Adobe Flash.   Eftersom det var många delar i processen som skulle illustreras var det nödvändigt att arbeta snabbt. Önskemål från kunden var att låta enkelt, tydligt och roligt gå före korrekt återgivning. Detta har lett till ett manér där jag använt mig mer av symboler än verklighetstrogen avbildning. I rapporten beskrivs intressanta designbeslut där min målsättning varit att låta begriplighet gå före realism.

As biocélulas a combustível enzimáticas (BFCs) são dispositivos eletroquímicos que convertem energia química em energia elétrica, utilizando enzimas como biocatalisadores. Quando miniaturizada, uma BFC pode ser implantada em animais vertebrados e invertebrados, vislumbrando-se sua utilização na produção de energia elétrica para alimentar microdispositivos biomédicos e microssensores em pequenos insetos. No entanto, ainda é um desafio obter BFCs implantáveis e miniaturizadas, com uma potência suficiente (dezenas de microwatts) para alimentar microcircuitos eletrônicos de maneira estável e em longo prazo. Diante do exposto, esta tese de doutorado apresenta um estudo das propriedades eletroquímicas de eletrodos enzimáticos, visando a aplicação em BFCs de glicose/O2 miniaturizadas e implantáveis. Para isso, utilizaram-se fibras flexíveis de carbono (FCFs) modificadas com as enzimas bilirrubina oxidase (BOx) no cátodo e glicose desidrogenase (GDh) NAD-dependente no ânodo, a fim de se obter a redução de O2 e a oxidação de glicose, respectivamente. Os resultados obtidos mostram que FCFs previamente submetidas a um tratamento químico de oxidação com permanganato de potássio e com posterior eletrodepolimerização do mediador vermelho neutro produzem bioânodos estáveis e robustos. Estes eletrodos, combinados com biocátodos compostos por FCFs na ausência de mediadores redox, foram utilizados em BFCs miniaturizadas, que foram implantadas em formigas da espécie Atta sexdens rubrupilosa. A potência máxima da BFC operando in vivo foi 13,5 &plusmn; 3,8 &micro;W cm-2 em 190 &plusmn; 58,9 mV, com corrente máxima de 143 &plusmn; 40,2 &micro;A cm-2 e a voltagem de circuito aberto de 260 &plusmn; 99,6 mV. Acredita-se que estes valores ainda possam ser otimizados e este trabalho contribui para mostrar que a flexibilidade das FFC, a presença de um mediador de elétrons polimérico no ânodo, o uso do tratamento químico de oxidação com permanganato de potássio das fibras e a miniaturização dos eletrodos são elementos importantes, e que podem ser considerados no desenvolvimento de biocélulas a combustível implantáveis. / Enzymatic biofuel cells (BFCs) are electrochemical devices that convert chemical energy into electrical energy using enzymes as biocatalysts. When miniaturized, BFCs can be implanted in vertebrate and invertebrate animals and, their use to produce electrical energy to feed biomedical microdevices and micro-sensors in small insects can be observed. However, it is still challenging to obtain implantable and miniaturized BFCs, with sufficient power (tens of microwatts) to power electronic microcircuits in a stable and long-term manner. In view of the above, this PhD thesis presents a study of the electrochemical properties of enzymatic electrodes, aiming to use them in miniaturized and implantable glucose/O2 BFCs. In order to obtain a reduction in O2 and oxidation of glucose, flexible carbon fibers (FCFs) modified with bilirubin oxidase (BOx) enzymes in the cathode and glucose dehydrogenase (GDh) at the anode, respectively, were used. The results show that FCFs previously submitted to a chemical treatment of oxidation with potassium permanganate and, subsequently, electropolymerization of the neutral red mediator produce stable and robust bioanodes. These electrodes, combined with biocathodes consisting of FCFs in the absence of redox mediators, were used in miniaturized BFCs, which were implanted in Atta sexdens rubrupilosa ant species. The BFC maximum power source, operating in vivo, was 13.5 &plusmn; 3.8 &mu;W cm-2 at 190 ± 58.9 mV, with a maximum current of 143 &plusmn; 40.2 &mu;A cm-2 and the open circuit voltage was 260 &plusmn; 99.6 mV. Although these values can be optimized, this research shows that the flexibility of the FCF, the presence of a polymer electron mediator on the anode, using the chemical treatment of oxidation with potassium permanganate of the fibers and electrode miniaturization are important elements, which can be considered in the development of implantable biofuels.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Alta demanda de energia e mudanÃas climÃticas globais tÃm gerado interesse dos governantes mundiais para investir em pesquisas de fontes alternativas e renovÃveis de combustÃveis. Nessa perspectiva, as macroalgas vÃm ganhando ampla atenÃÃo por parte de pesquisadores do mundo inteiro como fonte alternativa renovÃvel de biomassa para a produÃÃo de bioetanol, o qual à denominado atualmente de combustÃvel de âterceira geraÃÃoâ. A utilizaÃÃo das algas marinhas como matÃria-prima para produÃÃo de bioetanol apresenta vantagens, tais como (1) nÃo competiÃÃo com a produÃÃo de alimentos, (2) alto conteÃdo de carboidratos, (3) baixo conteÃdo de lignina e (4) alta produtividade. O potencial da alga marinha vermelha Hypnea musciformis em fornecer carboidratos fermentescÃveis para a produÃÃo de bioetanol foi avaliado no presente trabalho. A alga foi obtida de cultivo comercial, localizado na praia de Flecheiras, municÃpio de Trairi, Cearà e apÃs lavagem, secagem e trituraÃÃo, 5 g foram adicionados a 100 mL de HCl (0,2; 0,5 e 1,0 M) em erlenmeyers, autoclavados a 121 ÂC (10, 20 e 30 min). Foi observada a presenÃa de galactose (7,4 â 10,8 g.L-1) e glucose (3,4 â 4,7 g.L-1) em todos os hidrolisados e a condiÃÃo de hidrÃlise 0,5/20, apresentando uma concentraÃÃo de glicose + galactose de 14,8 g.L-1, foi selecionada para os ensaios de fermentaÃÃo dos monossacarÃdeos por Saccharomyces cerevisiae a 30ÂC. Os resultados mostraram que a glicose e a galactose, foram consumidas simultaneamente, no entanto esse consumo sà foi iniciado apÃs 7 h de fermentaÃÃo e apÃs 52 h, 82,5 % da glicose e 72% da galactose tinham sido consumidas, com uma produÃÃo mÃxima de 5,3 g.L-1 de bioetanol, representando uma eficiÃncia fermentativa de 50% do teÃrico e evidenciando a habilidade da S. cerevisiae em fermentar a galactose proveniente de matÃria-prima algÃcea com um rendimento de 0,1 g de bioetanol/g de alga seca. Observou-se, na condiÃÃo de hidrÃlise selecionada, uma maior velocidade especÃfica de consumo de substrato acompanhado da velocidade de produÃÃo de etanol. Os rendimentos de etanol baseados no consumo de substrato (glucose + galactose) e biomassa foram 0,315 e 0,08 (g/g), respectivamente. As produtividades de biomassa e etanol foram 0,008 g.L-1.h-1 e 0,100 g.L-1.h-1, respectivamente. Com os dados obtidos pode-se concluir que a alga marinha H. musciformis se mostrou uma potencial fonte renovÃvel de biomassa para a produÃÃo de etanol. No entanto, sÃo necessÃrios mais estudos para otimizar o processo produtivo de bioetanol a partir desses organismos. / High energy demand and global climate changes have generated interest in world leaders to invest in research on alternative and renewable fuels. In this perspective, the macroalgae are gaining wide attention from researchers around the world as an alternative source of renewable biomass for bioethanol production, which is currently called fuel "third generation". The use of seaweed as a feedstock for bioethanol production has advantages such as (1) no competition with food production, (2) high carbohydrates content, (3) low lignin content and (4) high productivity. The potential of the red seaweed Hypnea musciformis to provide fermentable carbohydrates for bioethanol production was evaluated in this study. The algae was obtained from a commercial cultivation, located on the Flecheiras beach, Trairi, Cearà and after washing, drying and grinding 5 g were added to 100 mL HCl (0.2, 0.5 and 1.0 M) in Erlenmeyer flasks, autoclaved at 121 ÂC (10, 20 and 30 min). It was observed the presence of galactose (7.4 to 10.8 g.L-1) and glucose (3.4 to 4.7 g.L-1) in all hydrolyzed and the hydrolysis condition 0.5/20, with a concentration of glucose + galactose 14.8 g.L-1, was selected for testing fermentation of monosaccharides by Saccharomyces cerevisiae at 30  C. The results showed that glucose and galactose were consumed simultaneously, however this consumption only started after 7 h of fermentation and after 52 h, 82.5% of glucose and 72% galactose had been consumed, with a maximum yield of 5.3 g.L-1 of ethanol, it represents a fermentation efficiency of 50% theory and showing the ability of S. cerevisiae ferment galactose from algal feedstock with a yield of 0.1 g ethanol/g dry seaweed. It was observed in the hydrolysis condition selected, a higher specific rate of the substrate consumption accompanied by the rate of ethanol production. The ethanol yields based on consumption of substrates (glucose + galactose) and biomass were 0.315 and 0.08 (g/g) respectively. The biomass and ethanol productivity were 0.008 g.L-1.h-1 and 0.100 g.L-1.h-1, respectively. With the date obtained it can be conclude that the red seaweed H. musciformis showed be a potential renewable source of biomass for the production of bioethanol. However, other studies are needed to optimize the production process of bioethanol from these organisms.

O mercado internacional de biocombustíveis tem se expandido muito rapidamente devido às questões e preocupações ambientais, econômicas e geopolíticas. O negócio de biocombustíveis pode oferecer oportunidades para os países em desenvolvimento de modo que eles possam produzir o seu próprio combustível de transporte, reduzir os seus gastos energéticos, criar novos empregos para suas economias rurais e por último desenvolver os seus mercados externos. Atualmente já existem muitas fontes de biocombustíveis sendo exploradas/utilizadas. Mas o interesse pelas culturas energéticas não-alimentares tem crescido bastante e dentro destas a Jatropha curcas tem sido realçada como uma possível fonte de biodiesel por causa das suas características de crescer em terras pobres, degradadas sobre condições extremas, de requerer pouca umidade e resultar em colheitas produtivas. Devido ao fato da J. curcas ser bem adaptável a condição árida e semi-aridas de muitos paises em desenvolvimento, e diante do promissor mercado internacional de biocombustivel, vários paises Africanos e Asiáticos tem aproveitado oportunidades do comercio de biodiesel através da exploração dos benefícios da produção e comercio da Jatropha em larga escala. Embora ela já tenha sido amplamente cultivada como cerca viva, pouco se sabe sobre seus aspectos agronômicos para a produção de biocombustivel. Acrescentando, muitas das espécies da Jatropha são conhecidas como altamente plantas tóxicas e o seu cultivo pode ser a causa de muitas preocupações em relação à segurança alimentar e saúde publica. Este estudo pretendeu analisar os desafios e as oportunidades do cultivo da Jatropha em larga escala em paises em desenvolvidos para produção de biodiesel orientada para exportação, respondendo assim as seguintes perguntas: como o biodiesel da Jatropha produzido em paises em desenvolvimento pode ser aceite pelo potencial mercado internacional e se existe qualquer preocupação quanto a sua produção em larga extensão. Aplicou-se o referencial teórico da Strategic Niche Management (SNM) para analisar as experiências sócio-tecnologicas da produção de biodiesel na Índia, sendo esta escolhida como estudo de caso devido ao fato de ela ser atualmente a líder mundial no cultivo da Jatropha em escala industrial. Os projetos Indianos avaliados/analisados foram selecionados de base de dados eletrônica on-line e através de relatórios de pesquisa publicados. Eles foram descritos e analisados de acordo com os processos de criação de nicho quanto a praticas agronômicas para avaliar o estado atual do cultivo da Jatropha dentro da sua cadeia produtiva. Constatou-se que as espécies da Jatropha oferecem oportunidades reais para os prospectivos paises exportadores de biocombustiveis. Mas antes de se engrenar na produção da Jatropha em larga escala, experiências plausíveis tem de ser realizadas com a participação de todos agentes interessados. Eles devem estar envolvidos na formação de rede de agentes, nos processos de aprendizagem através de tentativas e erro, e especialmente as suas expectativas devem ser construídas/baseadas em cima de dados realmente científicos e não em previsões/projeções meramente comerciais. Alem disso, deve-se considerar que o acesso aos mercados desenvolvidos esta crescentemente dependente de sistemas de certificações que levam em conta certas condições especificas sociais e ambientais da produção agrícola na qual todos os paises produtores de biocombustiveis deverão cumprir. / The international biofuel market has been expanding rapidly due to environmental, economic and geopolitical concerns and issues. The biofuel business can offer opportunities for developing countries to produce their own domestic transportation fuels, cut their energy costs, create new jobs in their rural economies, and ultimately build their export markets. There are many biofuel feedstocks being exploited. The interest on non-food energy crops is increasing, and among these Jatropha curcas has been highlighted as a possible source of biodiesel due to its characteristics of growing on barren, eroded lands under harsh climatic conditions, demanding low moisture and in resulting productive harvests. Because J. curcas is well adapted to the arid land and semi-arid conditions of many developing countries, and in face of the promising international biofuel market, several African and Asian countries are seizing biodiesel trade opportunities through exploitation of the benefits of large-scale production and trade of Jatropha. Though it has been widely cultivated in the tropics as a living fence, little is known about the agronomics of this crop for biofuel production. In addition, many Jatropha species are known as highly toxic plants and its cultivation might be a cause of some concerns, regarding food safety and public health. This study is aimed at analyzing the challenges and opportunities of large-scale Jatropha cultivation in developing countries for biodiesel export by addressing the questions how can Jatropha biodiesel be accepted by the potential international market and whether there should be any concerns about cultivating it in large extension. The Strategic Niche Management (SNM) framework was applied to analyze sociotechnological experiments of Jatropha biodiesel production in India, as a case study because this country is currently the world leader in when it comes to cultivate Jatropha on industrial scale. The analyzed Indian projects were selected from on-line electronic data basis and from published research reports. They were described and analyzed according to the niche creation process in relation to agronomic practices to assess the current state of Jatropha cultivation in its production chain. It was found out that Jatropha species offer real opportunities for prospective biofuel-export countries. However, before engaging into large-scale cultivation of Jatropha in developing countries considerable experiments ought to be made with the participation of all stakeholders. They ought to be involved in actor network, learning process trough trial and error, and especially, their expectations should be built on real scientific data and not merely on commercial forecasts. Furthermore, it is to be considered that the access to developed markets is increasingly dependent upon certification systems which take into account certain specific environmental and social, agricultural production conditions which all the biofuel producing countries would be required to fulfil.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-05-23T16:08:20Z No. of bitstreams: 1 Eduarda Sales Braga.pdf: 781294 bytes, checksum: df9d0b32fb33420ff9e77f49bf5e0224 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-23T16:08:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eduarda Sales Braga.pdf: 781294 bytes, checksum: df9d0b32fb33420ff9e77f49bf5e0224 (MD5) Previous issue date: 2013-12-10 / The use of fossil fuels, almost exclusively, by Brazilian economy has caused serious environmental impacts, which can only be reversed with the diversification of the national energy matrix. One of the fundamental alternatives in the diversification of this matrix is ethanol, biofuel made from cane sugar. Given this potential of ethanol to Brazil, and considering the contribution of Pernambuco for domestic production of this biofuel, was analyzed the ethanol production of Pernambuco, using the econometric model of production function (Cobb Douglas) and from the adjustment done, scenarios were produced for the activity in the State . The adjustment that was made from data series which covered the period 1980/2012. The results obtained with the model, with price elasticities of supply and cross- price elasticity between sugar and ethanol production, was concluded that ethanol production is linked to sugar prices , in which the increases of the price of sugar will enable your production and will reduce the production of fuel ethanol. / A utilização de combustíveis fósseis, quase que de forma exclusiva, pela economia brasileira, tem provocado sérios impactos ambientais, que somente podem ser revertidos com a diversificação da matriz energética nacional. Uma das alternativas fundamentais na diversificação dessa matriz é o etanol, biocombustível obtido a partir da cana-de-açúcar. Diante desta potencialidade do etanol para o Brasil, e considerando a contribuição de Pernambuco para a produção nacional deste biocombustível, analisou-se a produção pernambucana de etanol, utilizando o modelo econométrico de função de produção (tipo Cobb-Douglas) e a partir do ajustamento realizado, produziram-se cenários para a atividade no Estado. O ajustamento referido foi realizado a partir de série de dados que cobriu o período de 1980/2012. Os resultados obtidos com o modelo, com as elasticidades-preço da oferta e elasticidade cruzada entre preço de açúcar e produção de etanol, permitiram concluir que a produção de etanol está vinculada aos preços do açúcar, em que aumentos no preço do açúcar viabilizará sua produção e reduzirá a produção de etanol combustível.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-06-29T14:52:29Z No. of bitstreams: 1 Natalia Maria Corte Real de Castro.pdf: 3521551 bytes, checksum: d83b23341b961d20200640f43ccf003a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-29T14:52:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Natalia Maria Corte Real de Castro.pdf: 3521551 bytes, checksum: d83b23341b961d20200640f43ccf003a (MD5) Previous issue date: 2014-02-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Jatropha curcas L. is a woody-shrubby species belonging to the Euphorbiaceae family, which is characterized by having an easy adaptation to semiarid environments, and fast growth. Its oilseeds aroused interest because they are mostly used as raw material to obtain oil for biofuel production. Knowing that the physiology of ripening of Jatropha fruits involves since the production of photoassimilates, to their formation and development, until the oil present in its seed, the aim of this study was to identify the structures and substances produced during ontogeny of their fruits and seeds. Botanical material, composed of fruits in ten stages of development, according with the days after anthesis, were collected from adult individuals of J. curcas, grown in an open field in the State of Alagoas. From this material were performed anatomical sections in serial microtome for characterization and monitoring of the ontogeny of Jatropha fruits and seeds. The fruits reach their maximum volume around 47 DAA, which suffers a reduction from 55 DAA, when they become dried and darkened. It was possible to see in many cases malformation or abortion of one or even two eggs. There is major presence of lactiferous all over fruit mesocarp, which may be branched or not, articulated or not. The seeds become fully ripe 13 DAA. The tegument is composed of testa and tegmen, where each one is clearly subdivided. The testa outermost layer has macrosclereids, fibers and lignified cells. However, it was observed the existence of some cells without lignification along the entire seed. Already from 18 DAA endosperm begins to be consumed, in consequence of an increase in the embryo’s body, which shows fully developed after 40 DAA, with evidence of a hypocotyl-radicle axis, besides cotyledons and primordial stem and root. The sclereids and fibers present in seminal tegument are responsible for the high rigidity in J. curcas seeds; however this characteristic, it seems, does not affect the germination process of the species. / O pinhão-manso (Jatropha curcas L.) é uma espécie lenhosa-arbustiva, pertencente à família Euphorbiaceae que se caracteriza por apresentar uma facilidade de adaptação a ambientes semiáridos, além de um rápido crescimento. Suas sementes oleaginosas despertaram interesse por serem utilizadas como matéria-prima na obtenção, principalmente, de óleo para a produção de biocombustíveis. Sabendo que a fisiologia do amadurecimento dos frutos, de um modo geral, envolve desde a produção de fotoassimilados, para a sua formação e desenvolvimento até o óleo presente na semente, o objetivo deste trabalho foi identificar as estruturas e substâncias produzidas durante a ontogenia de frutos e sementes de J. curcas. O material botânico foi composto por frutos em dez estádios de desenvolvimento, determinados de acordo com os dias após antese; coletados de indivíduos adultos de J. curcas, cultivados em campo aberto em Rio Largo - AL. A partir desse material foram realizadas secções anatômicas seriadas em micrótomo para caracterização e acompanhamento da ontogenia dos frutos e sementes do pinhão-manso. Os frutos atingem seu máximo volume por volta de 47 DAA, mas com significativa redução a partir doa 54 DAA, quando os frutos se tornam secos e escurecidos. Em muitos casos foi possível observar a má formação ou aborto de um ou mesmo de dois óvulos. Há grande presença de laticíferos por todo mesocarpo dos frutos, podendo ser ramificados ou não, articulados ou não. As sementes se tornam completamente maduro já com 13 DAA. O tegumento é composto de testa e tégmen, onde cada um subdividido nitidamente. A camada mais externa da testa apresenta macroesclereídes, fibras e células lignificadas. Entretanto foi possível observar a existência de algumas células sem lignificação ao longo de toda semente. A partir de 18 DAA o endosperma começa a ser consumido, com consequência de um aumento do corpo do embrião, o qual se mostra totalmente desenvolvido aos 40 DAA, com a evidência de um eixo hipocótilo-radicula, além de cotilédones e primórdios caulinar e radicular. As esclereides e fibras presentes no tegumento seminal são responsáveis pela alta rigidez nas sementes de Jatropha curcas, porém essa característica, ao que tudo indica, não compromete o processo germinativo da espécie.

Orientador: Lúcia Helena Innocentini Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T18:41:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_ThiagoCarneiro_M.pdf: 2758764 bytes, checksum: 7a451c8103025ac7b355ab490c7944cd (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Por razões de natureza técnica e econômica, a produção de biodiesel a partir gordura animal, para utilização como biocombustível, e desvantajosa em relação a alguns processos que tem como fonte matérias-primas de origem vegetal. Porém, o biodiesel derivado de gordura animal possui características químicas que permitem sua utilização como insumo para uma ampla gama de derivados com alto valor agregado. Podem ser utilizados como bases para produção de resinas poliméricas, óleos lubrificantes alternativos aos derivados de petróleo, emulsificantes em setores industriais ligados a cosméticos, plastificantes em blendas poliméricas, setor têxtil; em geral, substituindo matérias-primas que possuem como desvantagem uma menor oferta e um impacto ambiental mais negativo. No presente trabalho, foi obtido biodiesel através do processo de transesterificação de gordura suína, utilizando etanol como reagente, variando o catalisador empregado e as condições reacionais e separando devidamente o biodiesel e a glicerina obtidos. As amostras de biodiesel e glicerina obtidas foram caracterizadas pelas técnicas de Espectroscopia de Infravermelho (FT-IR) e Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN-H1), para avaliação da formação dos produtos e determinação do grau de conversão da gordura suína em biodiesel, respectivamente. A técnica de Cromatografia Gasosa acoplada a Espectrometria de Massas (GC-MS) será utilizada em determinações qualitativas e quantitativas do biodiesel para avaliação da composição do produto que será utilizado na síntese de novos materiais. Também serão avaliadas propriedades e especificações físicas e químicas dos produtos da transesterificação, segundo métodos e normas técnicas definidas pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). A partir da determinação da composição do biodiesel, foram realizadas etapas de separação através da técnica de adsorção química, utilizando uréia como adsorvente e separando os componentes de interesse por diferença de temperatura de congelamento. Os componentes separados foram quimicamente transformados através de reações de epoxidação, produzindo insumos químicos que podem ser usados como intermediários na síntese de novos materiais com valor agregado, através da reação dos epóxidos com substancias que possuem funcionalidades relacionadas as aplicações específicas / Abstract: Due to technical and economic reasons, the biodiesel production from animal fat, to be used as biofuel, is disadvantageous when compared to some processes that utilize raw materials from vegetables origin. However, biodiesel derived from animal fat has chemical characteristics that allow its use as an input for a wide range of products with high added value. In general, biodiesel can be used as base for the production of polymeric resins, alternative lubricants to petroleum derivatives, industrial emulsifiers in cosmetics, plasticizers in polymer blends, textile industry, substituting raw materials with lower market supply and more negative environmental impact. In this study, biodiesel was obtained through the process of pork fat transesterification, using ethanol as reagent, varying the catalyst used and the reactions' conditions, focusing on both the efficiency of the separation between the biodiesel and the glycerin, and the product yield. Samples of biodiesel and glycerin were characterized by the techniques of Infrared Spectroscopy (FT-IR) and Nuclear Magnetic Resonance Hydrogen (H1-NMR) to evaluate the products obtained and to determine the conversion of swine fat into biodiesel, respectively. The technique of gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) was used in qualitative and quantitative determinations of biodiesel, to confirm the composition of the products that will be used as raw materials in the future. The properties and also the physical and chemical specifications of the products of transesterification will be evaluated, in accordance with methods and technical standards defined by the National Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP). After determining the biodiesel composition, separation steps of the components were performed by chemical adsorption technique, using urea as adsorbent, and by difference in freezing temperature to separate the substances of interest. The components that were separated suffered epoxidation reaction to produce chemical products which can be used as intermediates in the synthesis of new materials of high added value and for specific applications / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

O etanol, produto proveniente da indústria sucroalcooleira, um dos setores mais importantes da economia brasileira, atrai a atenção dos países desenvolvidos. O aumento de sua demanda em todo o mundo, motivado por razões econômicas e ambientais, impulsiona sua exportação. O volume exportado passou de 750 milhões de litros em 2003 para 3,5 bilhões de litros em 2006 e os produtores estimam que em cinco anos este volume alcance 6,5 bilhões de litros. Diante da perspectiva de acréscimo nas exportações, e do fato de quase 90% da produção brasileira concentra-se no Centro-Sul, esta dissertação tem por objetivo analisar as alternativas de transporte de etanol para exportação no médio prazo, baseado no plano de investimentos proposto pelo projeto do corredor de exportação de etanol da Transpetro, um dos investimentos propostos para melhorar a eficiência logística do transporte de etanol. Tais investimentos pretendem atender a demanda instalada pelo mercado internacional de forma satisfatória, garantindo o suprimento do combustível e prevenindo o surgimento de gargalos logísticos motivados por falta de infra-estrutura suficiente para o escoamento da produção. Foram avaliadas três alternativas de transporte que representam a movimentação de etanol das unidades produtoras aos portos: alternativa rodoviária, alternativa rodo-dutoviária, e alternativa rodo-hidro-dutoviária. Definidas as alternativas, foram identificadas as trinta principais zonas produtoras de etanol e analisadas as alternativas específicas para cada uma. Assim, foi possível identificar as principais vantagens competitivas das alternativas de transporte por região produtora e verificar os ganhos derivados do transporte por dutos e pela hidrovia no escoamento da produção de etanol até os principais portos. / Ethanol, a product originated from the sugarcane and ethanol industry, one of the most important sectors in the brazilian economy is attracting the interest of the developed countries. The exportation of ethanol is stimulated by the increasing worldwide demand driven by economic and environmental reasons. The exported volume increased from more than 750 million liters in 2003 to 3.5 billion liters in 2006 and, in the next five years, the brazilian producers expect that this volume will reach 6.5 billion liters. Because of this expectation in increasing exportations of ethanol, and being aware that the center-south region of Brazil produces almost 90% of the brazilian ethanol, the objective of this dissertation is to analyze the alternatives of transportation of ethanol for exportation in the medium term. This study is based in the Transpetro´s corridor of ethanol exportation investment plan, which is one of the proposed investments to increase the logistic efficiency of the transportation of ethanol. These investments intend to satisfactorily fulfill the demand of the international market, guaranteeing the supply of ethanol and preventing the appearance of logistic gaps due to lacks of infra-structure for transporting the product. Three alternatives of transportation were evaluated, representing the transportation of ethanol from the manufacturing units to the ports: roadway alternative, road-pipeline alternative and road-waterway-pipeline alternative. After the definition of these alternatives, the thirty major manufacturing zones of ethanol were defined and each zone had these alternatives analyzed. As a result, the major competitive advantages of the transportation alternatives by zone were identified. Also, the potential gains of transporting ethanol to the major seaports by pipelines and waterways were evaluated.

Este trabalho descreve a preparação e caracterização de biocátodos para biocélula a combustível Etanol e Metanol//O2 utilizando a enzima lacase (trametes versicolor) num sistema de transferência eletrônica mediada (TEM). Na primeira etapa do trabalho, os resultados de cinética enzimática com a enzima lacase em solução e imobilizada sobre tecido de carbono mostraram que os vários parâmetros experimentais (pH, temperatura, estabilidade) analisados devem ser considerados, a fim de se obter atividade máxima com os biocatalisadores. Além disso, em relação aos testes cinéticos e de estabilidade, pode-se inferir que o dendrímero PAMAM pode ser empregado como um bom agente imobilizante na preparação de bicátodos para biocélula a combustível enzimática. Na segunda etapa do trabalho, uma semibiocélula Etanol//O2 foi testada e os eletrocatalisadores testados foram o verde de metileno (VM) e o azul de meldola (AM). Os testes de potência mostraram a importância da presença do mediador ABTS e do eletrocatalisador (VM) para melhorar o desempenho do dispositivo. Na terceira etapa do trabalho, eletrodos com diferentes mediadores (ABTS, ferro porfirina, ferroceno, complexo de ósmio e complexo de rutênio) e com polipirrol eletropolimerizado na superfície do eletrodo foram testados numa semibiocélula Metanol//O2. Os testes de semibiocélula Etanol e Metanol//O2 com transferência eletrônica mediada mostraram que os biocátodos preparados com o dendrímero PAMAM e com os diferentes eletrocatalisadores e mediadores, se mostraram capazes de gerar densidades de potência competitivas em relação aos valores encontrados na literatura. / This work describes the preparation and characterization of biocathodes for Ethanol and Methanol//O2 biofuel cell using the enzyme laccase (trametes versicolor) enzyme and mediated electron transfer (MET). Investigation of the enzymatic kinetics of the enzyme laccase in solution and immobilized onto carbon platforms showed that the analyzed experimental parameters (pH, temperature, and stability) must be considered for maximum activity to be achieved. The kinetic and stability tests revealed that PAMAM dendrimers constitute very good immobilization agent to prepare biocathodes for enzymatic biofuel cell. The second part of this work, dealt with Ethanol//O2half-cell using methylene green (MG) ormeldola blue (MB) as electrocatalyst. The power test evidenced that it is important to have ABTS as mediator and an electrocatalyst, to ensure that the device performs better. The third part of this work evaluated electrodes with distinct mediators (ABTS, iron porphyrin, ferrocene, osmium complex, and ruthenium complex) and containing electropolymerized polypyrrole on their surface in a Methanol//O2half-cell. Ethanol and Methanol//O2 half-cell tests with mediated electron transfer showed that the biocathodes prepared with PAMAM dendrimers, electrocatalyst, and distinct mediators generated competitive power densities as compared with literature data.

Este trabalho descreve a preparação e caracterização de bioanodos para biocélula a combustível etanol/O2 utilizando enzimas desidrogenases, tanto com transferência eletrônica mediada como com transferência eletrônica direta. Na primeira etapa do trabalho, os resultados de cinética enzimática com as enzimas comerciais álcool desidrogenase e aldeído desidrogenase em solução e imobilizada mostraram claramente que os vários parâmetros cinéticos analisados devem ser considerados, a fim de se obter atividade máxima com os biocatalisadores; além disso, os resultados obtidos com as diferentes metodologias de imobilização empregadas (adsorção passiva e automontagem) confirmaram que tal etapa é crucial para a obtenção de um sistema viável. Os testes de semi-célula e estabilidade com transferência eletrônica mediada mostraram que o dendrímero PAMAM se mostra bastante atrativo na preparação de bioanodos para biocélula a combustível enzimática com ambas as metodologias testadas. Na segunda parte do trabalho, os resultados obtidos com os bioanodos preparados com as enzimas desidrogenases contendo o grupamento pirroquinolina quinona extraídas da bactéria Gluconobacter sp. 33 e purificadas em laboratório mostraram que ambos os protocolos de imobilização empregados nesta etapa (dendrímero PAMAM e Nafion-modificado) foram capazes de proporcionar um ambiente no qual as enzimas são capazes de realizar transferência eletrônica diretamente com superfícies de ouro e carbono. Com base nos resultados de caracterização eletroquímica, observou-se que a reação de interesse ocorre mais facilmente na presença de nanotubos de carbono, onde se acredita que os grupamentos heme-c permanecem em um arranjo mais adequado que facilita o processo de transferência eletrônica e consequentemente fornece maiores correntes catalíticas. Os testes de semi-célula etanol/O2 com transferência eletrônica direta mostraram que os bioanodos preparados tanto com a membrana Nafion-modificada quanto com o dendrímero PAMAM se mostraram capazes de gerar densidades de potência competitivas em relação a outros métodos de imobilização. / This work describes the preparation and characterization of bioanodes for ethanol/O2 biofuel cell using dehydrogenases enzymes, using either mediated electron transfer or direct electron transfer. First, investigation of the enzymatic kinetics of the commercial enzymes alcohol dehydrogenase and aldehyde dehydrogenase in solution and immobilized onto carbon platforms clearly showed that the analyzed kinetic parameters must be considered for achievement of maximum activity. The results obtained by using different immobilization methodologies (passive adsorption and self-assembly) confirmed that this step is crucial for attainment of a viable system. The half-cell and stability tests employing mediated electron transfer showed that PAMAM dendrimers seem to be very attractive for the preparation of bioanodes for enzymatic biofuel cell using the tested protocols. In the second part of the work, the results obtained with the bioanodes prepared with dehydrogenases enzymes containing the pyrroloquinoline quinone group, extracted from the bacteria Gluconobacter sp. 33 and purified in our laboratory, revealed that both immobilization protocols employed in this step (PAMAM dendrimers and modified-Nafion) were able to provide an environment in which the enzymes undergo direct electron transfer with gold and carbon surfaces. The electrochemical characterization results evidenced that the reaction of interest occurs more easily in the presence of carbon nanotubes. We believe that the c-heme groups remain in a more suitable arrangement in the nanotubes, which facilitates the electron transfer process and provides higher catalytic currents. Ethanol/O2 half-cell tests with direct electron transfer showed that both the bioanodes prepared with modified-Nafion membrane and PAMAM dendrimers were capable of generating competitive power densities as compared to other immobilization methods.