Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias. Programa de Pós-Graduação em Agroecossistemas / Made available in DSpace on 2012-10-26T12:19:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304362.pdf: 501963 bytes, checksum: 3c89abbae6452253b21fcb6edff28b4b (MD5) / O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de aplicações sucessivas de dejetos suínos sobre a atividade microbiana do solo. O experimento foi conduzido em Argissolo Vermelho Amarelo, o desenho experimental foi o de blocos inteiramente casualizados, com três repetições. Os tratamentos consistiram da aplicação de uréia (U), dejetos suínos líquidos (DL) e cama sobreposta (CS), houve também uma testemunha (T) sem adubação. Todos os tratamentos foram aplicados em duas doses: 120 kg N ha-1 ano-1 (dose 1) e 240 kg N ha-1 ano-1 (dose 2) para os DL e a U; 90 kg N ha-1 ano-1 (dose 1) e 180 kg N ha-1 ano-1 (dose 2) para a CS. Avaliou-se o carbono da biomassa microbiana (CBM), a respiração basal (RB), o quociente metabólico (qCO2), a atividade enzimática (-glucosidase, fosfatase, arilsulfatase e DAF), o pH, os teores de carbono orgânico total (COT) e nitrogênio total (NT) e a fração biodisponível de Cu e Zn no solo. A aplicação de U provocou a diminuição do CBM e da RB. De forma contraria, os solos adubados com CS apresentaram aumentos em essas variáveis, além de promover o acúmulo de COT e NT, enquanto os DL não provocaram mudanças em nenhuma dessas variáveis. Houve acúmulo de Cu e Zn nos solos adubados com CS e DL; porém, a nove anos de adubação, não há efeitos desses elementos, sobre a atividade dos microrganismos do solo. / This study evaluated the effect of successive applications of pig manure on the microbial soil activity. The experiment was conducted in Hapludalf. The experimental design was a randomized complete block design with three replications. The treatments consisted of the application of urea (U), pig slurry (PS) and deep litter (DL), and a control without fertilization. All treatments were applied in two doses: 120 kg N ha-1 yr-1 (dose 1) and 240 kg N ha-1 yr-1 (dose 2) for PS and U; 90 kg N ha-1 yr-1 (dose 1) and 180 kg N ha-1 yr-1 (dose 2) for DL. This research evaluated the microbial biomass carbon (MBC), basal respiration (BR), the metabolic quotient (qCO2) and the enzymatic activity (-glucosidase, phosphatase, arylsulphatase and FDA), the pH, total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN) and bioavailable raction of Cu and Zn in the soil. The applications of U decreased the MBC and BR. So contrary, soils fertilized with DL showed increases in these variables and promote the accumulation of TOC and TN, while PS did not cause changes in any variable. There was accumulation of Cu and Zn in soils fertilized with DL and PS, but nine years of fertilization showed no effects of these elements on the microbial soil activity.

Dissertaçao (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia / Made available in DSpace on 2012-10-26T12:23:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 300021.pdf: 2601126 bytes, checksum: 2ac4be3973691c4c169a8a3317cba28b (MD5) / Com o objetivo de descrever a estrutura das comunidades de pei-xes de costão rochoso no limite sul da província biogeográfica brasileira e avaliar a influência de descritores ambientais nessa estruturação, reali-zamos 537 censos visuais subaquáticos (transectos 20x2m = 40m²) em seis ilhas costeiras de Santa Catarina (Arvoredo, Galé, Deserta, Xavier, Campeche e Moleques do Sul). As análises foram conduzidas em termos de densidade, biomassa e frequencia de ocorrência. Para avaliação do efeito da profundidade na estruturação das comunidades as amostragens foram realizadas em três faixas de profundidade (3-6m, 7-10m e 11-15m). A complexidade estrutural foi estimada visualmente em cada sítio e faixa de profundidade e a exposição a ondas foi obtida a partir de um índice de exposição a ondas que levou em consideração intensidade e predomínio de ondulações e ventos ao longo do ano, sendo ambas as variáveis categorizadas em baixa, média e alta. Parâmetros das comuni-dades e influência das variáveis ambientais foram testados utilizando Análise de Variância (ANOVA) unifatorial. Para visualização da simila-ridade entre sítios foram realizadas Análises de Agrupamento, em ter-mos de densidade e biomassa. A distribuição das principais espécies registradas nesse estudo entre os sítios estudados foi verificada através de Análise de Correspondência (CA). Ao todo foram registrados 52.165 indivíduos de 112 espécies, pertencentes a 45 famílias, totalizando uma biomassa estimada de 2.817kg. As espécies com maior densidade e biomassa foram Haemulon aurolineatum, com 24,6±2,7 indiví-duos/40m² e 764,4±79,0 gramas/40m², Abudefduf saxatilis (15,3±1,4 - 761,6±92,6) e Diplodus argenteus (11,7±1,2 - 711,8±71,8). Em termos de frequência de ocorrência, as espécies mais comuns foram D. argen-teus (77%), Stegastes fuscus (75%), H. aurolineatum (68%) e Parablen-nius marmoreus (60%). As Análises entre sítios revelaram maiores valo-res de densidade em Arvoredo Oeste (114,6±19,4) e Arvoredo Norte (100,5±21,8), enquanto Moleques do Sul apresentou o menor número de indivíduos por censo (53,6±9,1). Em relação à biomassa, Deserta, com 6,9±0,9kg/40m², foi significativamente maior que Campeche (3,2±0,4) e Moleques do Sul (2,1±0,4). As análises de agrupamento entre os sítios resultaram na formação de dois grupos, tanto em termos de densidade quanto biomassa, separando os sítios localizados mais a norte (Galé, Deserta Arvoredo Norte e Arvoredo Oeste) dos localizados mais ao sul (Campeche e Moleques do Sul), com Xavier em posição intermediária. Comedores de invertebrados móveis e Onívoros foram os grupos fun-cionais mais abundantes, sendo os primeiros dominantes nos sítios do norte enquanto onívoros predominaram nos sítios do sul e Xavier. Den-sidade, biomassa e riqueza de espécies foram afetadas pelos três fatores ambientais analisados. A complexidade estrutural influenciou positiva-mente os três parâmetros da comunidade de forma significativa, enquan-to a profundidade apresentou padrão contrário, com menores valores de densidade, biomassa e riqueza de espécies no fundo (11-15m). Já a ex-posição a ondas apresentou diferenças mais discretas, com significância apenas para biomassa e riqueza de espécies, onde os menores valores foram registrados para exposição intermediária. Entre as espécies mais significativas, A. saxatilis, A. virginicus, O. dentex e S. fuscus tiveram suas densidades e biomassa relacionadas positivamente com a comple-xidade de substrato, enquanto S. hispidus e D. argenteus apresentaram padrão contrário. Quanto à exposição a ondas, D. argenteus, S. spengleri e S. hispidus tiveram distribuição inversamente proporcional ao grau de exposição, enquanto A. saxatilis apresentou densidade e biomassa mé-dias significativamente maiores na exposição alta. Em termos de pro-fundidade, A. saxatilis, A. virginicus, O. dentex e S. fuscus predomina-ram no raso, enquanto S. hispidus foi registrado preferencialmente no fundo. As demais espécies não apresentaram padrão evidente / Our goal on this study was to describe rocky reef fish structure community on the southern limit of the Brazilian Biogeographic Prov-ince and evaluate the influence of environmental factors on this struc-ture. To test that we did 537 subaquatic visual census (transects of 20X2m=40m2) in six islands of Santa Catarina (Arvoredo, Galé, De-serta, Xavier, Campeche and Moleques do Sul).We used fish density, biomass and frequency of occurrence to test community structure. To evaluate the effect of depth in structuring communities the samples were taken from three depth ranges (3-6m, 7-10m and 11-15m). The envi-ronmental structural complexity was visually estimated at each site. Depth range and wave exposure was obtained from a wave exposure index that considered intensity and prevalence of wave sand winds in-tensity throughout a year, with both variables categorized by low, me-dium and high. Communities# features and influence of environmental variables were tested using variance analysis (ANOVA). Similarities of density and biomass between sites were tested by grouping analysis. The distribution of main species recorded between the sites was shown by Correspondence Analysis (CA). We found 52,165 individuals of 112 fish species, from 45 families, making an estimated biomass of 2,817kg. The species with the highest density and biomass was Haemulon auroli-neatum, with 24.6±2.7 individuals/40m² and 764.4±79.0 grams/40m², Abudefduf saxatilis (15.3±1.4 # 761.6±92.6) and Diplodus argenteus (11.7±1.2 # 711.8±71.8). Based on frequency of occurrence the most common species were D. argenteus (77%), Stegastes fuscus (75%), H. aurolineatum (68%) e Parablennius marmoreus (60%). Arvoredo Oeste and Arvoredo Norte presented the higher density values (114.6±19.4 and 100.5±21.8, respectively) while Moleques do Sul had the lowest number of individuals per census (53.6±9.1). Regarding biomass, Deser-ta, with 6.9±0.9kg/40m²,was significantly higher than Campeche(3.2± 0.4) and Moleques do Sul (2.1±0.4). Cluster analysis resulted in the formation of two groups, both in terms of density and biomass, northern (Galé, Deserta, Arvoredo Norte e Arvoredo Oeste) and southern (Cam-peche e Moleques do Sul), with Xavier in the intermediate position. Mobile invertebrate feeders and omnivores were the most abundant functional groups, where mobile invertebrate feeders were more predo-minant on northern group and omnivores on southern islands and Xavi-er. Density, biomass and species richness were affected by the three environmental factors analyzed. The structural complexity was positive- ly influenced the three parameters of the community, while the depth presented opposite pattern, with lower values of density, biomass and species richness at the deep (11-15m). Wave exposure exhibited more discrete differences, with significance difference only for biomass and species richness, where the lowest values were noted for intermediate exposure. Between the most significant species, A. saxatilis, A. virgini-cus, O. dentex e S. fuscus had their densities and biomass positively correlated with the complexity of substrate, while S. hispidus e D. ar-genteus showed opposite pattern. For wave exposure D. argenteus, S. spengleri and S. hispidus showed their distribution inversely proportion-al to the degree of exposure, while A. saxatilis showed mean density and biomass significantly higher in high exposure. In terms of depth, A. saxatilis, A. virginicus, O. dentex and S. fuscus were predominated in the shallow waters while S. hispidus was recorded preferably on the deeper waters. The remaining species showed no clear pattern

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308800.pdf: 2051320 bytes, checksum: 5c929ddb77ce3de04ee2dc000f178e7b (MD5) / O impacto ambiental devido ao uso de combustíveis fósseis e as questões políticas envolvendo seu uso tem impulsionado a busca por combustíveis derivados da biomassa. Desta forma, o biodiesel tem aparecido nesse contexto com o objetivo de substituir, parcialmente ou totalmente, a utilização de combustíveis derivados de petróleo. O biodiesel é definido como uma mistura de ésteres obtidos principalmente a partir da reação de triglicerídeos e álcool. A reação mais comumente utilizada para sua síntese é a transesterificação. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo multifísico, empregando o método de elementos finitos, para a produção de biodiesel em reator tubular, considerando escala laboratorial e industrial. A reação de transesterificação foi idealizada segundo uma proporção molar de 1:5 (óleo de colza:metanol), considerando catalisador básico, juntamente com um modelo cinético completo, incluindo as reações diretas e reversas. Foram estudados aspectos da transferência de massa, calor e quantidade de movimento ao longo do reator. Foi analisado o efeito da presença do meio poroso e da prática de mistura prévia dos reagentes à injeção no reator, juntamente com o efeito da perda de calor por fluxo convectivo nas paredes do reator. Verificou-se que a reação do óleo de colza e metanol é muito rápida, atingindo altas conversões (99,44%) em poucos minutos de reação. Com relação à cinética reacional da produção de biodiesel, os dados obtidos por meio do modelo desenvolvido foram validados com dados experimentais da literatura, obtendo-se boa concordância entre estes e o modelo. Verificou-se que o reator tubular estudado possui comportamento teórico de um Reator Perfeitamente Misturado, apresentando um grande desvio do ideal Plug Flow. Constatou-se a partir do Planejamento Fatorial 23 que as variáveis temperatura e razão molar (metanol:triglicerídeo) são significativas com relação à conversão em biodiesel, juntamente com a interação entre elas, sendo seus efeitos positivos, ou seja, quanto maiores os valores para tais variáveis, maior será a conversão em biodiesel obtida. O modelo de regressão ajustado apresentou um excelente coeficiente de determinação, podendo ser empregado para fins preditivos. A utilização da plataforma multifísica para a simulação por meio do método de elementos finitos se mostrou uma ferramenta valiosa para o estudo da produção de biodiesel em sistemas contínuos, nos quais se pode colocar em evidência aspectos fenomenológicos do escoamento reativo. Tal estudo é importante por fornecer parâmetros que podem ser empregados para descrever o sistema reacional e auxiliar no projeto e otimização de reatores tubulares, visando condições ótimas de operação. / The environmental impacts due to the use of fossil fuels and the political issues surrounding its use have driven the search for fuels derived from biomass. Thus, biodiesel has appeared in this context in order to replace partially or totally the use of petroleum fuels. Biodiesel is defined as a mixture of esters derived mainly from the reaction of triglycerides and alcohol. The reaction most commonly used for their synthesis is the transesterification. This work aims to develop a multiphysics model using the finite element method for biodiesel production in tubular reactor considering laboratorial and industrial scale. The transesterification reaction was idealized according a molar ratio of 1:5 (rapeseed oil: methanol), considered basic catalyst, together with a complete kinetic model, including direct and reverse reactions. Aspects of mass transfer, heat and momentum along the reactor was studied. The effect of the presence of the porous medium and the mixing process of reactants prior to the injection into the reactor, together with the effect of heat loss by convective flows in the walls of the reactor were analyzed. It was found that the reaction of rapeseed oil and methanol was very fast, reaching high conversions ratio (99.44%) in a few minutes of reaction. About the reactional kinetics for the biodiesel production, the data obtained through the developed model was validated with experimental data from the literature, obtaining good agreement between these and the model. It was found that the studied tubular reactor has the same theoretical behavior of a Perfectly Mixed Reactor with a large deviation from the ideal Plug Flow. It was found from the Factorial Design 23 that the variable of temperature and molar ratio (methanol:triglyceride) are significant in relation to the biodiesel conversion, along with the interaction between them and its positive effects, that is, the higher the values for these variables, the greater the conversion of the biodiesel obtained. The adjusted regression model showed an excellent coefficient determination. It can be used for predictive purposes. The use of the multiphysics platform for the simulation using the finite element method has proved a valuable tool for studying the production of biodiesel in continuous systems, in which bringing to light phenomenological aspects of the reactive flow. This study is important to provide parameters that can be used to describe the reaction system and assist in the design and optimization of tubular reactors, aiming at optimal operating conditions.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:18:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 315205.pdf: 3607768 bytes, checksum: 207dc170849c797b97a1809890fa2174 (MD5) / A presença de metais pesados em efluentes originados da indústria de petróleo é um fato de grande preocupação devido a sua absorção na cadeia alimentar. Cromo é um dos metais mais comuns encontrados em efluentes de indústrias petroquímicas e ainda, a indústria de refino de petróleo gera catalisadores de conversão contaminados com cromo. Inibidores são adicionados aos sistemas de resfriamento de água para aliviar problemas de corrosão e de crescimento de microrganismos, tais como o cromato. Esses efluentes contém cromo hexavalente em concentrações que variam de décimos a centenas de mg L-1. Este trabalho visa à aplicação de carvão ativado, biomassa marinha (algas) e sistemas emulsionados para a remoção de cromo presente em efluentes petroquímicos. Foi utilizado o agente tensoativo dodecil sulfato de sódio (SDS) para a geração de emulsões e foi avaliada a eficiência da espécie de alga marinha Sargassum cymosum e carvão ativado como biossorvente e adsorvente, respectivamente. No processo de biossorção/redução de Cr(VI) pela biomassa S. cymosum observou-se que a concentração de Cr(VI) diminui com o tempo, até ser removido completamente, enquanto que a concentração de Cr(III), que inicialmente foi zero, aumentou e parte era adsorvida na biomassa, até alcançar um valor constante igual à concentração de cromo total em solução. Essa característica indica a ocorrência de uma reação redox no processo. O estudo cinético de adsorção de Cr(III) e Cr(VI) em carvão ativado a pH=4 mostrou que a cinética de Pseudo 2ª ordem se ajusta melhor aos dados experimentais (R2 = 0,968 e 0,979 respectivamente) e, Qmax é 0,13±0,02 mmol·g-1 para Cr(III) e 0,1711±0,0006 mmol·g-1 para Cr(VI). Sistemas emulsionados demonstraram capacidade de remoção de Cr(III) de 0,313 mmol Cr(III)/g SDS com reutilização da fase de emulsão. Dessa forma conclui-se que os processos estudados foram eficientes na remoção de cromo de efluentes sintéticos sendo que em termos de capacidade, os processos de biossorção em Sargassum c. demonstraram ser mais eficientes removendo maiores quantidades de cromo dos efluentes.<br> / Abstract : The presence of heavy metals in wastewater originating from the oil industry is a fact of great concern due to its absorption in to the food chain. Chromium is one of the most common metals found in wastewater from petrochemical industries and also the petroleum refining industry generates conversion catalysts contaminated with chromium. Inhibitors are added to cooling water systems to alleviate problems of corrosion and growth of microorganisms, such as chromates. These effluents contain hexavalent chromium in concentrations ranging tenths to hundreds of mg L-1. This work aims at applying activated charcoal, marine biomass (algae) and emulsion systems for the removal of chromium present in petrochemical effluents. It was used agent surfactant sodium dodecyl sulphate (SDS) for generating emulsions and were evaluated, the species of seaweed and Sargassum cymosum biosorbent and activated carbon as adsorbent respectively. In the process of sorption / reduction of Cr (VI) by biomass Sargassum c. it was observed that the concentration of Cr (VI) decreases with time, until removed completely, while the concentration of Cr (III), that was initially zero, increased and part was adsorbed on biomass, until reaching a constant value equal to the concentration of total chromium in solution. This characteristic indicates the occurrence of a redox reaction in the process. The adsorption kinetics of Cr (III) and Cr (VI) on activated carbon at pH 4 showed that the pseudo second order kinetics fits better to the experimental data (R2 = 0,968 and 0,979 respectively) and qm is 0,13 ± 0,02 mmol g-1, for Cr (III) and 0,1711 ± 0,0006 mmol g-1 for Cr (VI). Emulsified systems showed removal capacity of Cr (III) of 0,313 mmol Cr (III)/g SDS with reuse of the emulsion phase. Thus it can be concluded that the processes studied were effective in removing chromium from synthetic effluents and in terms of capacity, processes for biosorption in Sargassum c. demonstrated to be more efficient by removing higher amounts of chromium from effluents.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:23:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314953.pdf: 1735792 bytes, checksum: cc9802a952f4bb128a7575ea322f1670 (MD5) / A cana-de-açúcar constitui uma fonte de energia renovável e abundante e tem sido muito utilizada no Brasil. Pode-se aproveitar o seu caldo para produção de etanol via fermentação e o seu bagaço é utilizado para geração de energia por meio de queima. Uma alternativa para a valorização do bagaço é a separação da celulose, que pode ser liberada por hidrólises enzimáticas, o que produz açúcares fermentáveis que serão utilizados para a produção de etanol, denominado etanol de segunda geração (2G). O elevado custo das enzimas celulolíticas representa o maior desafio para a viabilidade do processo. O cultivo em estado sólido pode ser considerado como uma alternativa para o aproveitamento dessa biomassa gerada, pois pode utilizar os resíduos agrícolas como substratos indutores para produção das enzimas celulolíticas e reduzir o custo de produção dessas enzimas, viabilizando o processo. As celulases são geralmente produzidas por fungos em cultivo submerso, porém os fungos celulolíticos ocorrem naturalmente em ambientes não submersos. Dessa maneira, neste trabalho, foram avaliados diferentes substratos para cultivo fúngico em estado sólido, sendo eles, o farelo de trigo e o bagaço de cana-de-açúcar seja in natura ou tratado com hidróxido de amônia 15% ou com hidróxido de sódio 4% ou termicamente, para produção de enzimas celulolíticas e xilanase, as quais poderão ser aplicadas à hidrólise celulósica para obtenção de etanol de segunda geração. Os fungos utilizados foram o Trichoderma reesei RUT C-30 (ATCC 56765) e o Penicillium variabile (isolado em ambiente canavieiro na região Norte de Minas Gerais). Os cultivos em estado sólido foram realizados em frascos por 28 dias. A melhor umidade inicial do meio testado foi de 70% para ambos os micro-organismos. Para o T.reesei, o meio contendo bagaço tratado termicamente foi um bom indutor para produção de CMCase e FPase atingindo valores de 205,9 e 6,09 UI/g substrato, respectivamente, em 21 dias de cultivo. Para a produção de ?-glicosidase, o bagaço tratado com NaOH foi melhor e para xilanase o meio contendo farelo de trigo foi melhor indutor. Além dos meios contendo 100% bagaço in natura ou tratado e 100% farelo de trigo, foi testada uma mistura de 25% de bagaço de cana com 75% de farelo de trigo. Apenas para xilanase e ?-glicosidase a mistura dos substratos foi melhor indutora. O P. variabile alcançou o máximo de produção no meio contendo farelo de trigo, resultando em 42,819, 75,972, 1,077 e 95,261 UI/g substrato para ?-glicosidase, CMCase, FPase e xilanase, respectivamente. Diferente do T.reesei, o meio contendo a mistura de 25% de bagaço/75% de farelo de trigo aumentou a produção de todas as enzimas em relação ao meio contendo bagaço in natura ou tratado, sem mistura.<br> / Abstract : The sugarcane is a source of abundant and renewable energy and has been widely used in Brazil. You can take advantage of its juice for ethanol production via fermentation and its pulp is used for power generation through burning. An alternative to the appreciation of the bagasse is the separation of cellulose that can be released by enzymatic hydrolysis, which produces fermentable sugars that will be used for ethanol second generation (2G). The high cost of cellulolytic enzymes represents the greatest challenge to the viability of the process. The solid state cultivation can be an alternative to take this generated biomass, because it can use this residues as a inductor substrate to produce cellulolytic enzymes and reduce the cost to produce this enzymes, making the process viable. The cellulases are generally produced by fungi in submerse fermentation, however the cellulolytics fungi occurs naturally in the non submerse environment. Thus, in this article, it was evaluated different substrate applied to solid state fungi cultivation, since one of those, the wheat bran and sugar cane bagasse is in natura or treated with 15 % ammonia hydroxide or 4 % sodium hydroxide or heat, for production of cellulolytic enzymes and xylanase, applied to the hydrolysis of cellulose to obtain second generation ethanol. The fungi used were Trichoderma reesei RUT C-30 (ATCC 56765) and Penicillium variabile (isolated from sugarcane environments in the north of Minas Gerais). Solid state cultivations were performed in vials for 28 days. The best initial moisture content of the tested medium was 70% for both micro-organisms. For T.reesei, the medium containing heat treated bagasse was a good inducer for production of CMCase and FPase reaching values of 205.9 and 6.09 IU/g substrate, respectively, 21 days of cultivation. Production of B-glucosidase using bagasse treated with NaOH was better and for xylanase the medium containing wheat bran was better inducer. Besides media containing 100% of raw or treated bagasse and 100% wheat bran, it was tested a blend of 25% of bagasse with 75% of wheat bran content. This mixing only for xylanase and B-glucosidase substrates was the best inducer. The P. variable, the maximum production was reached in medium containing bran being 42.819, 75.972, 1.077 and 95.261 IU/g substrate for B-glucosidase, CMCase, FPase and xylanase respectively. Unlike the T.reesei, the medium containing a mixture of 25 % bagasse/75 % wheat bran increased production of all enzymes compared to the medium containing sugarcane bagasse or treated without mixing.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:58:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313694.pdf: 1328726 bytes, checksum: 013235fcb818e93983b11ad69f603805 (MD5) / A producao de alcool combustivel tem adquirido importancia nos ultimos anos devido ao futuro esgotamento das reservas de combustiveis fosseis, ao impacto ambiental pela emissao de poluentes que estes combustiveis apresentam, alem da necessidade de uma fonte de energia renovavel. Uma atrativa fonte de materia prima para a obtencao de etanol e a biomassa lignocelulosica, composta de lignina, celulose e hemicelulose. No caso do Brasil o bagaco da cana de acucar constitui uma interessante fonte de celulose e hemicelulose, polimeros que podem ser utilizados nos processos fermentativos para a producao de alcool combustivel. Embora a levedura industrial Saccharomyces cerevisiae fermente eficientemente hexoses, essa levedura e incapaz de fermentar com eficiencia pentoses como a xilose (presente nos hidrolisados de hemicelulose) ou o dissacarideo celobiose (presente nos hidrolisados de celulose). Desta forma, no presente trabalho analisamos a fermentacao de xilose e celobiose por varias leveduras de madeira em decomposicao isoladas da biodiversidade Brasileira. Nossos resultados mostraram varios padroes de fermentacao de xilose e glicose pelas leveduras, sendo que linhagens do clado Spathaspora, particularmente S. passalidarum, fermentam eficientemente a xilose. A analise das enzimas envolvidas na fermentacao de xilose (xilose redutase, xilitol desidrogenase e xiluloquinase) revelou que S. passalidarum nao so possui alta atividade destas enzimas, mas sua xilose redutase apresentou atividade nao so com NADPH, mas tambem com o cofator NADH. A analise de outra especie fermentadora de xilose, S. arborariae, revelou a presenca de um sistema de cotransporte H+-xilose de baixa afinidade e alta capacidade. Uma nova especie de levedura, Candida queroiziae, mostrou-se tambem boa fermentadora de celobiose gracas a um sistema de cotransporte H+-celobiose de alta afinidade, e uma enzima B-glicosidase intracelular. As leveduras fermentadoras de xilose e celobiose caracterizadas no presente trabalho poderao ser uma interessante fonte de novas enzimas e/ou transportadores (e seus respectivos genes), com caracteristicas mais apropriadas para a metabolizacao destes acucares, que poderao ser expressos nas leveduras industriais visando a otimizacao da producao de bioetanol.<br> / Abstract : The production of fuel alcohol has become important in recent years due to the future depletion of fossil fuels stocks, the environmental impact of pollutant emissions that these fuels have, besides the necessity for a renewable energy source. An attractive source of raw material for ethanol production is the lignocellulosic biomass, composed of lignin, cellulose and hemicellulose. In the case of Brazil the sugarcane bagasse is an interesting source of cellulose and hemicellulose, polymers that can be used in the fermentative process for fuel alcohol production. Although the industrial yeast Saccharomyces cerevisiae efficiently ferments hexoses, this yeast is unable to efficiently ferment pentoses such as xylose (present in hemicellulose hydrolysates) or the disaccharide cellobiose (present in cellulose hydrolysates). Thus, in this work we analyzed the fermentation of xylose and cellobiose by several yeasts of rotten wood isolated from the Brazilian biodiversity. Our results showed several patterns of xylose and glucose fermentation by the yeasts, and strains from the Spathaspora clade, particularly S. passalidarum, ferment xylose efficiently. Analysis of the enzymes involved in xylose fermentation (xylose reductase, xylitol dehidrogenase and xylulokinase) revealed that S. passalidarum had not only high activity of these enzymes, but its xylose reductase has significant activity not only with NADPH, but also with the NADH cofactor. Analysis of another xylose fermenting yeast, S. arborariae, revealed the presence of a H+-xylose cotransport system with low affinity and high capacity. A new species of yeast, Candida queiroziae, also showed to be good cellobiose fermenting thanks to a high affinity H+-cellobiose cotransport system, and an intracellular â-glucosidase enzyme. The xylose and cellobiose fermenting yeasts characterized in this work may constitute an interesting source of enzymes and/or transporters (and their corresponding genes), with more appropriate characteristics for the metabolism of these sugars, that may the expressed in industrial yeasts aimed at optimizing bioethanol production.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pos-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:56:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224148.pdf: 1726405 bytes, checksum: d6a5b7ef9ed96496d06c8caad5393db1 (MD5) / Entre os fungos pertencentes à classe dos basideomicetos, os do gênero Pleurotus são reconhecidos por apresentar b-glicanos com importantes propriedades medicinais como constituintes da parede celular tanto do basidioma como do micélio. Este trabalho propôs a busca de um meio de cultivo que maximizasse tanto a produção de biomassa como a de polissacarídeos produzidos por Pleurotus ostreatus DSM 1833. A avaliação do meio de cultivo selecionado em escala ampliada, utilizando dois diferentes valores de KLa inicial e a avaliação do potencial antimicrobiano de extratos da biomassa e do caldo de cultivo de P. ostreatus cultivado no meio selecionado, também foram realizadas. Os experimentos para a seleção do meio de cultivo foram realizados em frascos de Erlenmeyer de 500 mL, contendo 100 mL do meio de cultivo a ser estudado, incubados a 30ºC, sob agitação recíproca de 120 min-1. Inicialmente, três meios de cultivo foram avaliados: meio POL (20 g.L-1 de glicose, peptona, extrato de levedura, sulfato de amônio, sulfato de magnésio e fosfato de potássio), meio TD (extrato de trigo e 20 g.L-1 de glicose) e meio POL-MIL (meio POL modificado pela substituição do extrato de levedura e peptona por água de maceração de milho). A produtividade máxima em biomassa (PXmáx) alcançada nestas condições foi de 0,63, 1,48 e 1,16 g.L-1.dia-1, respectivamente para os meios POL, TD e POL-MIL. Por apresentar maior produtividade em biomassa o meio TD foi considerado mais propício para dar continuidade aos experimentos para a escolha da concentração da fonte de carbono. Quando 5, 10, 15 e 20 g.L-1 de glicose foram adicionadas ao extrato de trigo, verificou-se uma produtividade máxima em biomassa (PXmáx) de aproximadamente 0,39, 0,64, 0,59 e 1,48 g.L-1.dia-1, respectivamente. Os fatores de conversão de substrato em biomassa (Yx/s) foram de 0,40, 0,63 e 0,88 g.g -1 para os meios POL, TD e POL-MIL, respectivamente. Para as concentrações de glicose de 5, 10, 15 e 20 g.L-1 os fatores de conversão de substrato em biomassa (Yx/s) foram de 0,55, 0,54, 0,58 e 0,63 g.g-1 respectivamente. Os resultados de produtividade apontaram o extrato de trigo, adicionado de 20 g.L-1 de glicose, como sendo o mais propício para produção de biomassa de Pleurotus ostreatus dentre as condições avaliadas. O bom desempenho alcançado por um meio composto de extrato de trigo e glicose levaram a um experimento subseqüente no qual construiu-se um planejamento fatorial 24 para avaliar a suplementação do extrato de trigo com água de maceração de milho (10 e 20 g.L-1), extrato de levedura (2 ou 5 g.L-1) e/ou sulfato de amônio (0 e 5 g.L-1). A concentração de glicose também foi variada em 20 e 40 g.L-1. Em termos de produtividade máxima em biomassa e de fator de conversão de substrato em biomassa, os melhores valores foram obtidos quando utilizou-se 5 g.L-1 de extrato de levedura e 40 g.L-1 de glicose. Em termos de concentração máxima de biomassa e de produtividade global em polissacarídeos, o melhor resultado foi obtido quando utilizou-se 20 g.L-1 de água de maceração de milho e 40 g.L-1 de glicose. Esta condição foi utilizada para avaliar a influência de dois níveis de kLa inicial (10,2 e 19,3 h-1) na produção de biomassa e polissacarídeos, em experimentos em escala ampliada (4 L), conduzidos em biorreator. O melhor resultado foi encontrado quando o kLa inicial de 10,2 h-1 foi utilizado. A atividade antimicrobiana de dois diferentes extratos (infusão do micélio fresco em água fervente - EI e solução de polissacarídeos obtidos da biomassa micelial - EP) e do caldo de cultivo de P. ostreatus cultivado no meio selecionado - CC foi avaliada contra os microrganismos Escherichia coli, Bacillus subtilis e Candida albicans. O caldo de cultivo e a infusão aquosa do micélio de P. ostreatus mostraram-se os mais indicados para inibir o crescimento de E. coli e C. albicans, respectivamente. Among the basidiomycetes, fungi of the Pleurotus genus are recognized for presenting b-glucans with important medicinal properties as a constituent of the cellular wall of the fruit body or of the mycelium. The aims of this work were to select a culture medium that maximized the production of biomass and polysaccharides produced by Pleurotus ostreatus DSM 1833 and to evaluate the antimicrobial effects of the biomass extracts and the culture broth of P. ostreatus cultivated in the selected medium. The scale up of the process using the selected medium in two different values of initial KLa was also done. The experiments for the selection of the culture medium were carried out in Erlenmeyer flasks of 250 mL, containing 100 mL of the medium to be evaluated, maintained at 30ºC, under reciprocal agitation (120 min-1). Initially, three culture media were evaluated: POL (20 g.L-1 of glucose, peptone, yeast extract, ammonium sulfate, magnesium sulfate and potassium phosphate), TD (wheat extract and 20 g.L-1 of glucose) and POL-MIL (POL medium modified for the substitution of the yeast extract and peptone for corn steep liquor). The maximum productivity in cell (PXmáx) was 0.63, 1.48 and 1.16 g.L-1.day-1, respectively for POL, TD and POL-MIL. By presenting the best results in terms of productivity in cells, TD was selected to give continuity to the experiments for the choice of the concentration of the carbon source. When 5, 10, 15 and 20 g.L-1 of glucose were added to the wheat extract, a maximum productivity in biomass (PXmáx) of 0.39, 0.64, 0.59 and 1.48 g.L-1.day-1, respectively, was verified. The yields in cell (Yx/s) were 0.40, 0.63 and 0.88 g.g -1 for POL, TD and POL-MIL, respectively. For glucose concentrations of 5, 10, 15 and 20 g.L-1 the yield in cell (Yx/s) were 0.56, 0.54, 0.58 and 0.63 g.g-1 respectively. The productivity results showed that wheat extract, added of 20 g.L-1 of glucose is the most propitious medium for production Pleurotus ostreatus, among the evaluated conditions. The good performance achieved with a medium composed by wheat extract and glucose led to a subsequent experiment in which a 24 factorial design was constructed to evaluate the supplementation of the wheat extract with corn steep liquor (10 and 20 g.L-1), yeast extract (2 or 5 g.L-1) and/or ammonium sulfate (0 and 5 g.L-1). The glucose concentration was also varied in 20 and 40 g.L-1. In terms of maximum productivity in biomass and global productivity in polysaccharides, the best values were obtained when 5 g.L-1 of yeast extract and 40 g.L-1 of glucose were used. In terms of maximum concentration of biomass, the best results were obtained when 20 g.L-1 of corn steep liquor and 40 g.L-1 of glucose were used. This condition was used to evaluate the influence of two initial levels of kLa (10,2 and 19,3 h-1) in the production of biomass and polysaccharides in experiments carried out in a bioreactor of 4 L. The best results were found when initial kLa of 10,2 h-1 was used. The antimicrobian effects of two different extracts (infusion of fresh mycelium in boiling water - EI and a solution of the polysaccharides extracted of the micelial biomass - EP) and the culture broth of P. ostreatus cultivated in the screened medium - CC were evaluated against the microorganisms Escherichia coli, Bacillus subtilis and Candida albicans. The culture broth and the aqueous infusion of the mycelium of P. ostreatus were able to inhibit the growth of E. coli and C. albicans, respectively.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2003 / Made available in DSpace on 2012-10-20T15:58:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275543.pdf: 1034235 bytes, checksum: d7c959280fe8796ce4196badbd670d2e (MD5) / A necessidade crescente de utilização racional de recursos energéticos tem levado diversos setores da sociedade a encarar a questão energética dentro de um contexto conservacionista. No Brasil, em particular, o aspecto da racionalização de fontes de energia se mostra importante no atual momento, tendo em vista a perspectiva de escassez de energia elétrica. Desta forma, tecnologias de cogeração têm se revestido de crescente importância, haja vista a alta eficiência proporcionada no processo de transformação energética. Sistemas de cogeração de energia à biomassa obtida como rejeito de processos produtivos têm possibilitado o atendimento a demandas de utilidades térmicas e energia elétrica para diversos tipos de plantas industriais. Para muitos destes sistemas, contudo, a limitação ou sazonalidade na oferta de biomassa não tem permitido a operação durante todo o ano com a mesma potência, ou, em muitos casos, o atendimento pleno às demandas de utilidades térmicas e energéticas. Neste cenário, sistemas de cogeração híbridos a biomassa e gás natural se apresentam como alternativas efetivas, permitindo a geração de utilidades térmicas e de energia elétrica em quantidades constantes ao longo do ano, mesmo que exista uma oferta de biomassa reduzida ou com variações sazonais. O presente trabalho considera a aplicação e análise comparativa de modelos termoeconômicos para verificação da viabilidade econômica da utilização de gás natural em plantas de cogeração a biomassa instaladas em indústrias que possuem uma oferta limitada deste combustível. Os resultados apresentados nesse trabalho correspondem a uma planta de cogeração existente, de uma empresa do setor de alimentos do parque industrial do Estado de Santa Catarina. / The growing need of rational use of the energy resources has taken several sectors of the society to face the energetic question in a conservationist way. In Brazil, the rationalization of the use of energy resources is particularly important in the present moment, due to the possible scenario of electric energy limited offer. In this situation, cogeneration technologies reach great importance due to the high efficiency proportioned by the energetic transformation process. The use of biomass waste in cogeneration systems has supplemented the thermal and electrical energy needs of different kinds of industrial plants. For a great number of these systems, however, the limitation or even seasonalities in the offer of biomass do not allow for the operation during the entire year with the same electrical power, or, in many cases, the full supply of thermal and electrical demands. In this scenario, hybrid cogeneration systems, using natural gas and biomass, are effective alternatives, allowing the generation of thermal and electrical utilities in constant amounts in the entire year, even with a reduced offer of biomass or with seasonal variations. The present work considers an application and comparative analysis of thermoeconomical models to investigate the economic viability of natural gas utilization in cogeneration plants using biomass for industries that present a limited offer of this fuel. The results presented in this work correspond to an existent cogeneration plant, installed in an industry of the food sector in the State of Santa Catarina, Brazil.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias. Curso de Pós-Graduação em Agroecossistemas / Made available in DSpace on 2012-10-18T10:06:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0

A busca por segurança energética tem feito com que a maioria dos países empenhe-se na busca por fontes alternativas de energia, procurando mitigar problemas econômicos, sociais e ambientais. Espera-se que a biomassa, disponível de forma geograficamente dispersa, venha a tornar-se um dos principais recursos renováveis na produção de alimentos, materiais, produtos químicos, combustíveis e energia. Nesse cenário, o desenvolvimento de biorrefinarias representa a chave para uma produção integrada, combinando rotas de conversões químicas, bioquímicas e termoquímicas, no processamento da biomassa, visando à utilização otimizada dos recursos disponíveis. As biorrefinarias com estruturas descentralizadas são uma alternativa à centralização de produções em grandes plantas industriais e à monocultura, pois utilizam biomassas disponíveis regionalmente, integram sistemas de produção, potencializando os recursos locais, reduzem custos com logística e impactos ambientais, além de melhorarem a distribuição da renda. O presente trabalho apresenta uma revisão da disponibilidade de biomassa no Brasil e no mundo, com especial interesse no aproveitamento de microalgas e resíduos orgânicos, dos principais produtos de interesse e conceitos de biorrefinarias existentes. O objetivo é discutir qual é o conceito que melhor se adapta às necessidades do cenário brasileiro, bem como propor um modelo com estrutura descentralizada em duas ou três etapas, visando à otimização de um processamento sustentável de biomassa para obtenção de vários produtos comerciáveis e energia, além de delinear diretrizes para investimentos na área. É apresentada uma metodologia para a tomada de decisões na concepção e análise de viabilidade do projeto conceitual de uma biorrefinaria, considerando-se também as restrições de ordem ecológica, econômica e tecnológica. Como estudo de caso, é proposta uma biorrefinaria a partir de microalgas. A escolha por microalgas como matéria-prima é baseada nas vantagens que sua utilização apresenta frente à de outras biomassas, dentre elas cita-se a capacidade de produção rápida e durante todo o ano, a captura do CO2 necessário ao seu crescimento, a necessidade de menos água do que plantas terrestres, são cultiváveis em água salobra e terras não aráveis, apresentam elevado teor de óleo, seus nutrientes podem ser obtidos a partir de águas residuais, sua composição bioquímica pode ser modulada por diferentes condições de crescimento e são capazes de produção fotobiológica de bio-hidrogênio. Das alternativas de rotas possíveis para seu processamento, são apresentadas duas que apontam como sendo as mais promissoras: o uso da microalga como substrato de algum outro microorganismo, visando à obtenção de compostos com maior valor agregado, tais como biopolímeros, e o uso do processo de pirólise rápida para obtenção de bio-óleo, que deve ser processado posteriormente, visando à especificação em biocombustível. As vantagens da otimização do cultivo, colheita, rotas viáveis de processamento e a análise do potencial econômico desse modelo, indicam uma excelente oportunidade para obtenção de um espectro de produtos de alto valor agregado e energia e um grande potencial de aplicação. / The search for energy security has been doing with that most of the countries strive to seek alternative sources of energy that allows mitigating economic, social and environmental problems. It is expected that biomass, available on a geographically dispersed way, will become one of the major renewable resources for food, materials, chemicals, fuels and energy production. Additionally, the development of biorefineries represents the key to an integrated production, combining chemical, biochemical and thermochemical conversion routes for biomass processing, aiming the optimized use of available resources. Biorefineries with decentralized structure are an alternative to the centralization of production in large industrial plants and to the monoculture because it uses biomass regionally available, integrates production systems potentiating local resources, reduces logistics costs and environmental impacts, as well as improves income distribution. This work presents a review of: i) biomass availability in Brazil and in the world, focus on the use of microalgae and organic wastes; ii) the main products of interest; and; iii) concepts of existing biorefineries. The objective is to discuss which one is the concept that better fits the needs of the Brazilian scenario and propose a new model with decentralized structure in two or three stages, seeking to an optimized and sustainable biomass processing to obtain various marketable products and energy, and delineate guidelines for investment in the area. It is presented a methodology for making the conceptions decisions and feasibility analysis of the conceptual design of a generic refinery, considering also the ecological, economic and technological constraints. As a case study, it is proposed a biorefinery from microalgae. The choice of microalgae as a raw material is based on the advantages that their use offers over the others biomasses. Among the advantages it can be cited the ability for rapid production and during all the year, the capture of CO2 for its growth, the need for less water than land plants, they can be cultivated in brackish water and non-arable land, have a high oil content, nutrients can be obtained from waste water, their biochemical composition can be modulated by different growth conditions and are capable of producing photobiology bio-hydrogen. Of the possible alternative routes for microalgae processing, are presented two as the most promising: the use of microalgae as a substrate for some other microorganism in order to obtain compounds with high added value, biopolymers as an example, and use the process of fast pyrolysis for obtaining bio-oil, which will be processed later in order to specify biofuels. The advantages of the cultivation optimization, harvesting, processing viable routes and analyzing the economic potential of this model indicate an excellent opportunity to obtain a spectrum of value-added products and energy and its great potential for application.