Resumo:Rubrivivax gelatinosus, uma bactéria fotossintetizante com reconhecido potencial biotecnológico, foi cultivada em efluente para a realização de estudos sobre a produção de massa celular, rendimento, produtividade, Demanda Química de Oxigênio (DQO) e viabilidade econômica do processo em escala industrial. Inicialmente, diferentes concentrações do substrato foram realizadas com o objetivo de aumentar a produtividade e a recuperação da biomassa utilizando um sistema de microfiltração (¼, ½ e ¾ do volume inicial). Os cultivos anaeróbios foram realizados em biorreatores (50 L), com 1.500 ± 200 lux e 32 ± 2°C durante cinco dias. A biomassa foi recuperada por microfiltração, desidratada por liofilização e analisada para determinação da composição centesimal. O estudo da viabilidade econômica considerou recursos para estimar desembolsos e receitas previstos para ocorrer durante 10 anos. Os principais indicadores de viabilidade econômica analisados foram: o Valor Presente Líquido (VPL), a Taxa Interna de Retorno (TIR) e o payback. Os resultados indicaram maior recuperação de biomassa (28,61 ± 0,71 g) e produtividade (0,1144 g biomassa L-1 dia-1) no cultivo com maior quantidade de matéria orgânica. A maior redução de DQO foi de 69,23%. A composição centesimal revelou semelhanças entre os tratamentos, à exceção dos lipídeos e proteínas que foram maiores no cultivo mais concentrado. O total de biomassa produzida em um ano seria de 9,58 toneladas. O investimento total seria de R$ 6.361.456,51 a um custo operacional anual de R$ 2.366.131,38 e uma receita anual de R$ 3.870.913,15. Com esses valores, os indicadores TIR e VPL foram de 23,70% ao ano e R$ 4.466.192,26, respectivamente, o que demonstrou viabilidade do projeto, sendo possível recuperar o capital investido em até quatro anos de atividade industrial. / Abstract:effluent to assess studies on cell mass production, yield, productivity, Chemical Oxygen Demand (COD) and economic viability of a project to produce bacterial biomass on an industrial scale. Initially, different concentrations of the substrate were performed with the purpose of increasing the productivity and the biomass recovery (¼, ½ and ¾ the initial volume) using microfiltration. Cultivations was accomplished in bioreactors (50 L), at 1,500 ± 200 lux, 32 ± 2°C during 5 days. The biomass was recovery by microfiltration then freeze-dried. Later, the biomass samples were analyzed regarding to proximate composition. Thus, an analysis was developed to assess the resources necessary to estimate costs and revenue that might occur during the project operating (10 years). The main viability indicators used were the Net Present Value (NPV), the Internal Rate of Return (IRR) and the payback. The results showed greater recovery and biomass productivity in bioreactor with higher organic matter (28.61 ± 0.71 g and 0.1144 g biomass L-1 day-1). The greater COD reduction was 69.23%. Except for the lipids and proteins, whose concentrations were higher in the biomass produced in the most concentrated substrates, the other components remained the same. Regarding the economic viability, the results showed that, with a productivity of 0.085 g biomass L-1 day-1, 9.58 tons of biomass could be produced during one year. The total investment for the project was estimated in R$ 6,361,456.51, with an annual costs of R$ 2,366,131.38 and incomes of R$ 3,870,913.15. Considering these results and the viability indicators of 23.70% for the IRR and R$ 4,466,192.26 for the NPV, per annum, the project was considered feasible, providing the recovery of the invested capital within 3.98 years of activity. / Orientador:Elisa Helena Giglio Ponsano / Banca:Alex Akira Nakamura / Banca:Ricardo Borghesi / Banca:Márcia Marinho / Banca: Luzia Helena Queiroz / Doutor

As propriedades de pellets de biomassa utilizados como combustíveis são essenciais para o desempenho em processos termoquímicos, tais como combustão, gaseificação e pirólise. Estas propriedades podem afetar aspectos relacionados ao transporte, estocagem, manuseio, conversão de energia, emissões de gases no meio ambiente, bem como variáveis a serem controladas durante o processo de pelletização, influenciando diretamente o consumo de energia e os custos para a sua produção. Este trabalho apresenta um estudo realizado em uma indústria brasileira de produção de pellets de bagaço de cana-de-açúcar para determinação das principais propriedades do produto final e das variáveis do processo de produção. O objetivo deste trabalho é caracterizar, dentro do processo de pelletização, as principais propriedades físicas, químicas e mecânicas da matéria prima e do produto final, bem como conhecer os fluxos de massa, o consumo de energia e os custos envolvidos em cada etapa do processo. Como primeira parte dos resultados, concluiu-se que as propriedades de pellets de bagaço de cana-de-açúcar analisadas, tais como diâmetro, comprimento, umidade, densidade, durabilidade, quantidade de finos, poder calorífico, elementos químicos e teor de cinzas, não estão em total conformidade com outros trabalhos científicos realizados e com normas internacionais de comercialização e de qualidade de pellets de biomassa. Em segundo lugar, pôde-se conhecer a taxa de consumo de matéria prima e de produção de pellets, o consumo de energia e os custos envolvidos em cada etapa do processo de produção como secagem, moagem e pelletização. Por fim, foi encontrada uma função matemática em que o consumo de energia e os custos de produção crescem de maneira exponencial com a variação de umidade da matéria prima. / Properties of pellets used as biomass fuels are essential to the performance of thermochemical processes, such as combustion, gasification and pyrolysis. These properties can affect aspects related to transportation, storage, handling, power conversion, emissions into the environment as well as variables to be controlled during the pelletizing process, directly influencing the energy consumption and production cost. This paper presents a study in a Brazilian industry of sugarcane bagasse pellets in order to determine the main properties of pellets and process variables. The objective of this work is to characterize within the pelletizing process the main physical, chemical and mechanical properties on the raw material and final product, as well as knowing the mass flows, energy consumption and cost involved in each step of the process and its variations. As the first part of the results, it was conclude that the properties of the sugarcane bagasse pellets analyzed as diameter, length, moisture, density, durability, amount of fine, calorific value, chemical elements and ash content are not full compliance with other scientific work and international marketing standards and quality pellets biomass. Secondly, one can know the rate of material consumption and production of pellets, energy consumption and costs for each step of the production process as drying, grinding and pelletizing. Finally, a mathematical function in which the power consumption and production costs grow exponentially with the variation of moisture of the raw material entry was found.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente estudo trás informações acerca da comunidade de anfíbios anuros do folhiço nas florestas que compõem a região da Serra das Torres, sul do Espírito Santo, sudeste do Brasil. Foram utilizados métodos de parcelas 4 x 4 m para obter os primeiros dados de sazonalidade na composição, massa e densidade no estado do Espírito Santo. Amostragens de campo foram realizadas durante as estações seca e de chuvas, no período de junho de 2009 a dezembro de 2010. Foram registrados 348 indivíduos com média de 1,0 0,1 ind/parcela, em 14 espécies associadas ao folhiço do chão da floresta. As curvas de rarefação e do coletor apresentaram assíntotas tendendo a estabilizarem. A densidade de anuros na área estudada foi de 6,59 ind/100 m e a biomassa total 413,9 g. Brachycephalus didactylus foi a espécie com maior densidade (3,8 ind/100 m) e a maior abundância (100 indivíduos ou 40,6% da comunidade geral), entretanto, apresentou biomassa relativamente baixa (16,8 g) quando comparada às demais espécies como Haddadus binotatus (239,6 g ou 57,2% da biomassa total da comunidade). Não foi registrada nenhuma variação sazonal em relação à densidade ou biomassa na comunidade. A umidade relativa do ar e a profundidade do folhiço foram fatores ambientais significativos para a abundância de indivíduos, enquanto a temperatura e a presença de rochas ou árvores no interior das parcelas não foram importantes na estruturação da comunidade daquela área. Este estudo aumenta a distribuição geográfica de Brachycephalus didactylus, Zachaenus parvulus, Physalaemus crombiei, Ischnocnema cf. bolbodactyla, Ischnocnema gr. lactea e Leptodactylus cf. bokermanni. / We studied the leaf-litter frog community of the forests of Serra das Torres, southern Espírito Santo, southeastern Brazil. We used methods 4 x 4 m plots for the first data on seasonality in the composition, mass and density in the state of Espirito Santo. We field sampling during the dry and rainy season, from June 2009 to December 2010. We recorded 348 individuals with an average of 1.0 0.1 ind / plot, and 14 species associated with leaf litter on the forest floor. Rarefaction curves and the collector had asymptotes tended to stabilize. The density of frogs in the study area was 6.59 ind/100 m and total biomass 413.9 g. Brachycephalus didactylus was the species with the highest density (3.8 ind/100 m) and greater abundance (100 individuals or 40.6% of the general community), however, had relatively low biomass (16.8 g) when compared to other species as Haddadus binotatus (239.6 g or 57.2% of the total biomass of the community). We register no seasonal variation in relation to the density or biomass in the community. The relative humidity and leaf litter depth environmental factors were significant for abundance, while the temperature and the presence of rocks or trees within the plots were not important in structuring the community in that area. This study adds to the geographic distribution of Brachycephalus didactylus, Zachaenus parvulus, Physalaemus crombiei, Ischnocnema cf. bolbodactyla, Ischnocnema gr. lactea and Leptodactylus cf. bokermanni.

A indústria curtidora é reconhecida pela sua relevância em termos de produção de commodities, gerando recursos e promovendo desenvolvimento econômico e social, a partir de subprodutos da indústria da carne. Tal atividade, porém, caracteriza-se pelo uso intensivo de recursos, gerando quantidades expressivas de efluentes líquidos, resíduos sólidos e emissões atmosféricas. A crescente conscientização ambiental da sociedade vem exercendo pressão constante sobre esta atividade industrial com vistas à redução dos potenciais impactos negativos, motivando esforços no sentido da melhoria dos produtos e processos produtivos. Em termos de rejeitos do processo, os mesmos são gerados nas diversas operações envolvidas no processo de curtimento, desde a recepção da matéria-prima até a destinação final dos resíduos sólidos. O presente trabalho tem como objetivo geral a avaliação da possibilidade de produção de biogás através da degradação anaeróbica de resíduos sólidos da indústria coureira, com foco na recuperação energética a partir da produção de biogás. Para tanto, foram realizados estudos de qualificação e quantificação de gases gerados nos processos de disposição final de resíduos sólidos da indústria coureira em aterros de resíduos sólidos industriais e em experimentos em escala de bancada, buscando avaliar a produção de biogás por diferentes substratos proteicos, principalmente de colágeno e de resíduos de curtume. Por fim, foi realizada uma avaliação da produção de biogás por resíduos sólidos da indústria do couro, com vistas a estimar o potencial de recuperação de energia através da degradação anaeróbica destes materiais Nas avaliações de campo, amostras de biogás foram coletadas a partir dos dutos de exaustão instalados em aterros de resíduos sólidos industriais para a quantificação das frações molares de metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), nitrogênio (N2) e oxigênio (O2), por cromatografia gasosa, e sulfeto de hidrogênio (H2S), este seu principal contaminante, por análise via úmida. Observou-se que a geração volumétrica de biogás (Nm3.h-1) em aterros é baixa, porém existente, e que as maiores frações de metano no biogás ocorrem em períodos de tempo longos (mais de 10 anos) após o selamento das células dos aterros. Os valores médios de poder calorífico encontram-se dentro de limites que permitem a sua aplicação como fonte de energia térmica ou em sistemas de geração de potência. Nos experimentos de bancada, os substratos de interesse foram incubados em biorreatores e inoculados com diferentes fontes de microrganismos disponíveis em lodos biológicos coletados em diferentes estações de tratamento de efluentes industriais. Os gases gerados nos biorreatores foram avaliados por cromatografia gasosa, ao longo de períodos entre 2 e 120 dias. Os resultados dos experimentos de bancada permitiram a avaliação da influência de parâmetros, tais como a habilidade das microbiotas para a degradação de diferentes substratos à base de colágeno e a influência da concentração de cromo nos substratos sobre a produção de biogás. Observou-se que a taxa máxima de geração de biogás ocorre em períodos entre 3 e 36 dias, alcançando valores de 162,2 mL.g-1 de sólidos voláteis e fração de metano de 73,7% A avaliação da recuperação de energia pela produção de biogás revela que entre 2,0 e 10,3% da demanda energética total ou entre 6,0 e 30,7% da demanda de energia elétrica, de curtumes típicos, podem ser obtidos através da produção e utilização deste combustível. A coleta de dados representativos relacionados à degradação biológica dos resíduos por via anaeróbica caracteriza-se como uma ferramenta para o futuro desenvolvimento de tecnologias no sentido do seu aproveitamento energético a partir do biogás. / The tanning industry is recognized for its relevance in terms of commodity production, generating economic resources and promoting economic and social development, from the meat industry by-products. However, such activity is characterized by its intensive use of resources, generating significant amounts of wastewater, solid waste and atmospheric emissions. Growing environmental awareness has exerted constant pressure over this industrial activity in order to reduce the potential negative impacts, encouraging efforts to improve products and production processes. The process residues are generated by the diverse operations involved in the tanning process, from the raw materials reception to the final waste disposal. The main objective of the present work is to assess the potential for biogas production through anaerobic degradation of leather industry solid wastes, focused on energy recovery through biogas production. Thus, qualification and quantification studies were conducted on generated gases of final leather waste disposal (industrial solid wastes landfill), bench-scale experiments for the assessment of the biogas production potential by different protein based substrates, with an without collagen, including tannery waste. Finally, an overall evaluation of biogas production potential from leather industry waste was conducted in order to estimate the potential for energy recovery through anaerobic degradation of these materials. In the field evaluations, biogas samples were collected from the exhaust ducts installed in industrial solid waste landfills to quantify the mole fraction quantifications of methane (CH4), carbon dioxide (CO2), nitrogen (N2) and oxygen (O2) by gas chromatography, and hydrogen sulfide (H2S), its main contaminant, by absorption and iodometric method It was observed that the volumetric generation rate of biogas (Nm3.h-1) is low and an increase in methane fraction occurs over long periods of time (over 10 years) after the sealing of the landfill cells. The average heating values are within typical values allowing its application as a thermal energy source or in power generation systems. In bench-scale experiments, the substrates were isolated in bioreactors and inoculated with different sources of microorganisms (biological sludges) collected at diverse industrial wastewater treatment plants. The gases generated in the bioreactors were analyzed by gas chromatography, over periods of 2 to 120 days. The results of bench experiments enabled the evaluation of the parameters like the ability of the microbiota to degrade the different collagen based substrates and the influence of the substrates chromium concentration on the biogas production. It was observed that the maximum rate of biogas production occurs in periods between 3 and 36 days, reaching values of 162.2 mL.g-1 of volatile solids and methane fraction of 73.7%. The potential for energy recovery through biogas production reveals that 2.0 to 10.3% of the total energy demand or 6.0 to 30.7% of the electricity demand can be obtained through the production and utilization of this fuel in tanneries. The collection of representative data related to biological degradation of wastes through anaerobic pathway is considered as an oppotunity for the future technology development towards the implementation of energy using biogas.

O Pampa é um bioma do tipo savana exclusivo da região Neotropical, situado na porção sul da América do Sul, cobrindo a Argentina, o Uruguai e o Brasil. O clima é quente temperado e úmido, com temperaturas anuais que variam de 0° C no inverno e mais de 24° C no verão. Os grandes distúrbios no Pampa se iniciaram a cerca de 300 anos com a chegada da colonização Europeia na região e o advento da agricultura, silvicultura, manejo sem controle pelo fogo e a criação de gado, leiteiro e de corte. Apesar de contribuir para a falta de heterogeneidade vegetal e perda na diversidade de fauna, a pecuária ainda é extensivamente indicada como manejo sustentável do Pampa. Com pesquisas e trabalhos por vezes mais focados no aumento da produtividade do rebanho que na manutenção da biodiversidade, a conservação do Pampa vem sendo negligenciada. O monitoramento de diferentes metodologias de pastejo, tradicional, em mosaico e exclusão total do gado, se faz necessário para um maior entendimento de como a diversidade de plantas e animais se comportam nestes sistemas. Para isso, são necessários bons modelos ecológicos para testes de hipóteses e diferentes manejos, o que sustenta a utilização de aranhas para estes estudos. Aranhas são rápidas colonizadoras, ótimas dispersoras, predadoras generalistas, além de estarem estritamente relacionadas à estrutura vegetal. Suscetíveis a impactos bióticos e abióticos, aranhas são ótimas medidoras de qualidade ambiental e, sendo de fácil amostragem, podem ser envolvidas em estudos sobre diversidade de espécies e indivíduos. Para tanto, este estudo foi realizado na APA do Ibirapuitã, na Campanha do Rio Grande do Sul, Brasil. Seis parcelas, de um hectare cada, foram distribuídas em pares em três fazendas. Cada par é constituído de uma parcela com pastejo, demarcadas apenas por estacas, onde o gado tem livre acesso, e uma parcela sem pastejo, cercadas desde Agosto de 2012 onde o pastejo do gado foi excluído por completo. A principal expectativa principal é que a abundancia, riqueza, biomassa e composição de aranhas serão diferentes quando áreas com e sem pastejo são comparadas forem comparados. As amostragens foram realizadas com o uso de armadilhas de queda do tipo “Pitfall traps” nas primaveras de 2011, 2012 e 2013, e sazonalmente no outono (maio), inverno (setembro) e primavera (novembro) de 2015 e verão (fevereiro) de 2016 para a captura de aranhas de hábito epígeo. Para análises estatísticas, Testes T, ANOVA e ANOSIM foram realizadas. Linyphiidae e Lycosidae foram as famílias mais abundantes e ricas em todas as coletas realizadas. Os resultados obtidos em 2011, 2012 e 2013 não demonstraram diferença significativa na fauna de aranhas, abundância e riqueza quando áreas com e sem pastejo foram comparadas. Contudo, os resultados apresentaram valores maiores nas áreas com pastejo quando comparando com áreas sem pastejo. Em 2015/2016 a abundância e a riqueza de aranhas também não foram significativamente diferentes nos dados coletados, contudo, os valores brutos também apresentaram maiores abundância e riqueza em áreas com pastejo do que nas sem pastejo. Analisando-se as estações como um todo, juntando áreas com e sem pastejo, o verão foi a estação com mais riqueza geral. Contudo, analisando as áreas com e sem pastejo separadamente, o inverno foi a estação mais rica e abundante em cada uma destas áreas. Apesar dos resultados anteriores, as espécies mais abundantes demonstraram diferença significativa em suas abundancias em cada estação do ano quando áreas com e sem pastejo foram comparados. A biomassa das aranhas não foi significativamente diferente para todos os anos entre áreas com e sem pastejo, com valores maiores em áreas com pastejo. Entretanto, espécies mais abundantes demonstraram diferenças significativas em sua biomassa sazonalmente nos anos de 2015 e 2016, com valores maiores em áreas com pastejo. Áreas com e sem pastejo ainda se mantém similares mesmo após quase quatro anos de exclusão do gado em termos de abundância total de aranhas. Apenas aranhas mais abundantes demonstram diferença entre áreas com e sem pastejo em termos de abundância e biomassa. / Pampa is a savanna-like biome, exclusively of Neotropical region, lying in southern part o South America, covering Argentina, Uruguay and Brazil. The climate is hot temperate and humid, with annual temperatures ranging of 0° C in winter and higher than 24° C in summer. The increase of disturbance at Pampa began around 300 years after Europian colonization and the advent of agriculture, silviculture, uncontrolled fire management and creation of dairy and beef cattle. Even livestock causing loss of vegetal heterogeneity and fauna diversity, it is a widely recommended methodology for sustainable management of Pampa. With studies more focused in forage properties and beef production than diversity maintenance, the Pampa conservation has been neglected. Monitoring different livestock methodologies are necessary to improve knowledge of how diversity of plants and animals change during this impact. Thus, using great ecological models, like spiders, are necessary to test hypotheses and different managements. Spiders are quick settlers, great dispersers, generalist predators and are much correlated with vegetal structure. Susceptible to biotic and abiotic impacts, spiders are great environmental quality meters, being easy to sample and to measure abundance, diversity and richness. This study was conduct at Ibirapuitã River Environmental Federal Protection Area “Área de Proteção Ambiental – APA do Rio Ibirapuitã” in Rio Grande do Sul state, Brazil. Six plots, of one hectare each, were distributed in pars in three farms. Each pair is constituted of a closed plot, a fenced plots since August 2012, with total exclusion of cattle graze; and a opened plot with only poles in the corners to demarcate the place, and cattle have free access for graze. Our main expectative is that abundance, richness, biomass and composition of arenofauna will be different when grazed and ungrazed areas were compared. Ground dwelling spiders were sampled with Pitfall traps in springs of 2011, 2012 and 2013, and seasonally in autumn (May), winter (September) and spring (November) 2015 and summer (February) 2016. Statistical analyses were performed using Stundents’ Test, ANOVA and ANOSIM. Linyphiidae and Lycosidae were the most abundant and richer families. Results of 2011, 2012 and 2013 were no significant different in spider abundance and richness when grazed and ungrazed plots were compared. However, raw data suggest higher values of abundance in grazed areas than ungrazed ones. In 2015/2016 samples, spider abundance and richness were not significant different between grazed and ungrazed areas. Raw data suggest that grazed areas abundance and richness was higher than in ungrazed though. Although summer was the richer season in general, winter was the richer season separately in grazed and ungrazed areas. Despite the previous results, abundance of the most abundant species were significant different between grazed and ungrazed areas in general and in each season. Spider biomass was not significant different in any year when grazed and ungrazed areas were compared. However, biomass of most abundant species were significant different seasonally and in each season in 2015/2016. Grazed and ungrazed areas are still very similar even after almost four years of cattle exclusion in terms of spider abundance and biomass. Only most abundant species demonstrate a significant difference between grazed and ungrazed areas in terms of abundance and biomass, with higher values in grazed plots.

A crescente demanda energética traz a necessidade de desenvolvimento de novos combustíveis renováveis, visando à menor emissão de partículas e poluentes ao meio ambiente e a substituição dos derivados de petróleo. Atualmente, pesquisas com a utilização de biomassa lignocelulósica vêm sendo desenvolvidas com o objetivo de tornar o processo de produção de etanol de segunda geração economicamente viável. O arundo (Arundo donax L.) é uma gramínea de crescimento rápido, alto rendimento de biomassa e pode ser cultivada em áreas marginais, que em função de características de cultivo, crescimento e produtividade apresenta potencial para produção de etanol de segunda geração. O presente trabalho teve como objetivo estabelecer as melhores condições de pré-tratamento, hidrólise e fermentação da biomassa de Arundo donax L. visando à produção de etanol. Três pré-tratamentos foram testados: pré-tratamento ácido, pré-tratamento ácido seguido de pré-tratamento alcalino e pré-tratamento alcalino. Foram avaliadas variáveis de cada pré-tratamento utilizando planejamento composto central rotacional através da metodologia de superfície de resposta Após a otimização das condições de pré-tratamento, foram avaliadas as variáveis carga enzimática e relação sólido:líquido nos rendimentos de glicose e xilose na hidrólise enzimática. Por fim, foram avaliadas condições de fermentação dos hidrolisados obtidos na hidrólise enzimática e fermentação e hidrólise simultâneas da biomassa pré-tratada. No pré-tratamento da biomassa as concentrações de glicose e xilose liberadas na hidrólise enzimática da biomassa pré-tratada, apenas com ácido sulfúrico, variaram de 6,2 a 19,1 g L-1 e 1,8 a 3,1 g L-1, respectivamente. A adição de pré-tratamento alcalino possibilitou aumento significativo da concentração de açúcares liberados. O uso apenas de pré-tratamento alcalino resultou em concentrações de glicose e xilose que não diferiram estatisticamente dos obtidos com pré-tratamento em duas etapas. As concentrações de 5-hidroximetilfurfural e furfural não diferiram significativamente entre os pré-tratamentos testados. Na hidrólise enzimática apenas a relação sólido:líquido apresentou efeito significativo nas concentrações de glicose e xilose. Os rendimentos de etanol obtidos pelo processo de sacarificação e fermentação simultâneas foram superiores aos obtidos quando a hidrólise e fermentação foram conduzidas em etapas separadas. Os maiores rendimentos de etanol foram obtidos com carga de sólidos de 200 g L-1, e 25 FPU g-1 na etapa de pré-hidrólise. / The growing energy demand brings the need for development of new renewable fuels, aiming to reduceemission of particles and pollutants into the environment as well as substitution of petroleum products. Nowadays, researches using lignocellulosic biomass have been developed with the objective of making the production process of second generation ethanol economically viable. Arundo donax L., is a perennial grass presenting high biomass production and ability of growing in different environments, which due to the cultivation characteristics, growth and productivity presents potential as raw material for production of second generation ethanol. The present work envisages to establish the best pre-treatment hydrolysis and fermentation conditions for the biomass of Arundo donax L. aiming to ethanol production. Three pretreatments were tested: acid pretreatment, acid pretreatment followed by alkaline pretreatment and alkaline pretreatment. Variables of each pretreatment were evaluated using central rotational composite design through response surface methodology.After optimization of the pretreatment conditions, the influence of enzymatic loading and solid-to-liquid ratio variables in the glucose and xylose yields by the enzymatic hydrolysis were evaluated. Finally, the fermentation conditions of the hydrolysates obtained in the enzymatic hydrolysis and simultaneous fermentation and hydrolysis of the pretreated biomass were evaluated The amounts of glucose and xylose released by enzymatic hydrolysis of the Arundo biomass obtained from acid pretreatment ranged from 6.2 to 19.1 g/L and 1.8 to 3.1 g/L, respectively. The addition of an alkaline pretreatment led to a higher yield from the enzymatic hydrolysis with the average glucose concentration 3.5 times that obtained after biomass hydrolysis with an acid pretreatment exclusively. The use of an alkaline pretreatment alone resulted in glucose and xylose concentrations similar to those obtained in the two-step pretreatment: acid pretreatment followed by alkaline pretreatment. There was no significant difference in 5-hydroxymethylfurfural, furfural or acetic acid concentration among the pretreatments. In the enzymatic hydrolysis, only a solid-to- liquid ratio showed a significant effect on glucose and xylose concentrations. The ethanol yields obtained by the simultaneous hydrolysis and fermentation process are higher than those obtained when the hydrolysis and fermentation were conducted in separate steps. The highest ethanol yields were obtained with solids loading of 200 g L-1, and 25 FPU g-1 in the prehydrolysis step.

Atualmente o óleo microbiano está sendo intensivamente estudado com a intenção de suprir o mercado que o consome, principalmente tendo um grande interesse no emprego como uma fonte alternativa de biocombustível, sendo limpa e renovável. Com o objetivo de otimizar a produção do óleo microbiano, o presente trabalho avaliou a produção de biomassa, lipídeos e composição de ácidos graxos da levedura Candida zeylanoides QU 33 quando cultivada em diferentes fontes de carbono (lactose, glicose, glicerol e xilose), nitrogênio (sulfato de amônio, nitrato de amônio, peptona e extrato de levedura), assim como diferentes condições de cultivo (temperatura, agitação, pH e razão carbono/nitrogênio). Este trabalho também apresenta uma técnica de triagem de acumulo de lipídeo intracelular, com a metodologia do Vermelho de Nilo, na qual as células boas acumuladoras de lipídeo emitiram fluorescência amarelo-ouro. A composição de ácidos graxos do óleo produzido pela C. zeylanoides QU33 quando cultivada em glicose com diferentes fontes de nitrogênio apresentou potencial na utilização como matéria prima tanto para o biodiesel quanto para indústria de alimentos. O uso combinado de glicose com sulfato de amônio pela C. zeylanoides QU33 resultou na produção de óleo com elevado teor de ácidos graxos poli-insaturados. Feita a triagem dos fatores que mais interferiram na produção do óleo microbiano, foi delineado um modelo experimental usando a metodologia de superfície de reposta a fim de otimizar a produção de lipídeo intracelular por esta levedura. / Currently, microbial oil is being intensively studied aiming to suply the consumer market, especially with a great interest in its use as an alternative source of biofuel, clean and renewable. Aiming the optimization of the production of microbial oil, in the present work it was evaluated the production of biomass, lipids and the fatty acid composition of the yeast Candida zeylanoides QU 33 when cultivated with different carbon sources (lactose, glucose, glycerol and xylose), nitrogen (ammonium sulfate, ammonium nitrate, peptone and yeast extract), as well as different culture conditions (temperature, shaking speed, pH and carbon/nitrogen ratio). A new screening methodology for the evaluation of intracellular lipid accumulation is also presented, using Nile Red, in which the cells that are good lipid producers present a golden-yellow fluorescence. The fatty acid composition of the oil produced by C. zeylanoides QU33 cultivated in glucose and different nitrogen sources presented potential for use as raw material for biodiesel production or at the food industry. The combined use of glucose and ammonium sulfate by C. zeylanoides QU33 resulted in the production of oil with elevated levels of polyunsaturated fatty acids. After the evaluation of the factors that mainly interfered in the production of microbial oil, an experimental model was designed using the response surface methodology for optimization of the production of intracellular lipids by this yeast.

A utilização da biomassa como fonte de energia renovável pode ser considerada uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis. Através do processo de pirólise, produtos com maior valor agregado podem ser obtidos. Na primeira etapa deste trabalho realizou-se a pirólise em reator de quartzo da biomassa da fibra de coco e o fracionamento do bio-óleo obtido utilizando-se uma coluna de resina de troca iônica. A caracterização das frações e do bio-óleo não fracionado foi realizada através de cromatografia gasosa bidimensional abrangente. O fracionamento foi essencial para o enriquecimento das frações do bio-óleo, separando-o em classes específicas de compostos apolares e polares. Na segunda etapa, realizou-se a pirólise em reator de aço inox das biomassas da fibra de coco, palha e bagaço da cana-de-açúcar. A caracterização dos bio-óleos foi realizada utilizando-se cromatografia gasosa bidimensional abrangente, com confirmação de alguns compostos através de LTPRI (Índice de Retenção com Programação Linear de Temperatura). De acordo com os resultados, os bio-óleos apresentaram composição química semelhante, com grande variedade de compostos, principalmente compostos oxigenados como fenóis e cetonas, além de hidrocarbonetos aromáticos. As frações aquosas obtidas foram caracterizadas por cromatografia líquida bidimensional abrangente e por nano cromatografia líquida de forma complementar. Compostos de importância industrial como fenóis, cetonas, e furanos foram identificados também nas fases aquosas. Os resultados obtidos mostraram que as técnicas de cromatografia, especialmente as bidimensionais, proporcionaram uma boa caracterização das amostras. Também é possível concluir que os bio-óleos são interessantes fontes de produtos químicos como os fenóis, aldeídos e cetonas, além dos hidrocarbonetos. / The use of biomass as a renewable energy source can be considered a promising alternative to fossil fuels. Through the pyrolysis process, higher value-added products can be obtained. In the first step of this work, the pyrolysis in a quartz reactor of coconut fibers and the fractionation of bio-oil obtained using an ion exchange resin column, were realized. The characterization of the fractions and the crude bio-oil was performed by comprehensive two-dimensional gas chromatography. Fractionation was essential to the enrichment of bio-oil fractions, separating it into specific classes of non-polar and polar compounds. In the second step, the pyrolysis in a stainless steel reactor of coconut fibers, sugarcane straw and sugarcane bagasse were realized. The characterization of the bio-oils was realized using comprehensive two-dimensional gas chromatography. In these samples, some compounds were confirmed by LTPRI (Linear Temperature Programmed Retention Index). According to the results, the bio-oils showed a similar chemical composition, with a variety of compounds mainly oxygenates such as phenols and ketones, and also aromatic hydrocarbons. The aqueous fractions obtained were characterized by comprehensive two-dimensional liquid chromatography and nano liquid chromatography system. Compounds of industrial importance as phenols, ketones, and furans were also identified in these samples. The obtained results showed that the chromatographic techniques, specially the two-dimensional ones, produced a very good characterization of the samples. It is also possible to conclude that the bio-oils are interesting sources of chemicals like phenols, aldehydes and ketones, beside the hydrocarbons.

Tese (doutorado)—Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-graduação em Ciências Florestais, Departamento de Engenharia Florestal, 2014. / Submitted by Larissa Stefane Vieira Rodrigues (larissarodrigues@bce.unb.br) on 2014-10-21T18:01:26Z No. of bitstreams: 1 2014_EderPereiraMiguel.pdf: 2674119 bytes, checksum: afeb5d674ee05fe254f230cd88d296bb (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-10-29T16:56:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_EderPereiraMiguel.pdf: 2674119 bytes, checksum: afeb5d674ee05fe254f230cd88d296bb (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-29T16:56:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_EderPereiraMiguel.pdf: 2674119 bytes, checksum: afeb5d674ee05fe254f230cd88d296bb (MD5) / Objetivou no presente estudo, descrever o tipo, a capacidade de resiliência, a caracterização da composição florística, a estrutura, o ajuste e seleção de modelos para quantificar o volume e a biomassa total e por compartimento e estimar o carbono fixado na vegetação arbórea em um fragmento de cerradão, no Município de Palmas/TO. Um inventário florestal foi realizado na área do fragmento de cerradão, considerando um processo de amostragem sistemático com o uso da razão para as estimativas de densidade, área basal, volume, biomassa e carbono, onde oito transectos de 20 m de largura e comprimentos variáveis foram implantados, equidistantes 60 m. Para o estudo da florística e da fitossociologia cada transecto foi subdividido em parcelas de 400 m² (20 m x 20 m), demarcadas de forma permanente. No total foram implantados oito transectos equidistantes, de comprimentos variáveis, e 54 parcelas de 400 m², totalizando 2,16 ha amostrados. Neste estudo, a suficiência amostral qualitativa foi avaliada pela curva espécie-área. O procedimento de regressão linear com resposta em platô (REGRELRP) foi utilizado. A suficiência amostral do inventário também foi avaliada quantitativamente considerando densidade (ind.ha-1), área basal (m2.ha-1), volume (m³.ha-1), biomassa (t.ha-1) e carbono (t.ha-1) a uma precisão especificada de 20% ao nível de probabilidade de 95%. A diversidade florística foi avaliada pelo o índice de diversidade de Shannon & Wienner (H’). A estrutura da vegetação foi analisada com base nos parâmetros fitossociológicos da amostra por meio do Índice de Valor de Importância (IVI) das espécies. A distribuição diamétrica da floresta foi analisada segundo o princípio de floresta balanceada De Lioucourt. Em termos qualitativos, a equação de regressão linear com resposta em platô apresentou estatísticas satisfatórias. Quantitativamente, a suficiência amostral para densidade, área basal, volume, biomassa e carbono resultou em erros dentro do admissível. Predominam na área as famílias Fabaceae, Chrysobalanaceae, Apocynaceae, Melastomataceae, Malpighiaceae, Vochysiaceae, Anacardiaceae e Connaraceae. E as espécies mais abundantes foram Myrcia splendens, Emmotum nitens, Miconia albicans, Qualea parviflora, Xylopia aromática e Tapirira guianensis. A diversidade florística do cerradão foi de 3,35 nats/ind. A família com maior IVI no cerradão estudado foi Myrtaceae, seguida de Fabaceae, Vochysiaceae, Icacinaceae e Melastomataceae. De uma maneira geral, segundo o Quociente De Liocourt a floresta apresenta-se balanceada. Foram cubadas pelo método de Smalian e posteriormente pesadas 84 árvores. Obtido o peso verde dos diferentes compartimentos (folhagem, galhos, fuste e casca), foram retiradas amostras do material vegetal visando à obtenção da biomassa seca. Para a estimativa do volume e biomassa total, e por compartimento por unidade de área foram ajustados e selecionados modelos matemáticos. A quantificação do carbono foi obtida utilizando o valor default de 0.5. Após ajustados e selecionados, o modelo de Schumacher e Hall apresentou as melhores estatísticas para a obtenção do volume e da biomassa total e por compartimento. A quantidade de volume, biomassa e carbono total aéreo estocado por hectares respectivamente foram: 126.71 m³.ha-1, 61.67 t.ha-1 e 30.88 t.ha-1. Quando analisados pelos compartimentos fuste e copa, estes valores respectivamente foram para o volume 79.23 e 47.17 m³.ha-1, 29.7 e 31.98 t.ha-1 para a biomassa e 14.80 e 16.03 t.ha-1 para o carbono. As folhas contribuem com aproximadamente 7.3% da biomassa total, as cascas contribuem com aproximadamente 11.5% do volume total e 21 % da biomassa e do carbono total. As árvores mortas contribuíram com aproximadamente 6.75% nos valores dos atributos quantificados. O estoque em volume, biomassa e carbono no cerradão estudado, quando comparado a outros cerradões e distintos tipos de vegetação, encontra-se superior ao encontrado nas formações savânicas, fato esse que pode estar correlacionado com a proximidade com o Bioma Amazônico. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This study aimed at describing the type, the resilience capacity, the characterization of the floristic composition and the structure of a fragment of “cerradão”, in the city of Palmas-TO. It also aimed at adjusting and selecting models to quantify the volume, the biomass per compartment and the total biomass, and to estimate the amount of fixed carbon in the woody vegetation of the fragment. A forest inventory, responsible for estimating the density, basal area, volume, biomass and carbon, was performed in the “cerradão” fragment using the process of systematic sampling in ratio. In it, eight 20 meters wide transects of variable lengths were established, distributed equidistantly 60 meters apart of each other. In order to do the floristic and the phytosociology studies, each transect was subdivided into 400 m² (20 m x 20 m) parcels, permanently established. The eight equidistant transects and the fifty-four 400 m² permanent parcels added up to a total sample of 2,16 ha. The sampling sufficiency was evaluated through the species-area curve. A response-plateau linear regression (RPLR) was performed. The sampling sufficiency for the inventory was also quantitatively evaluated considering the density (ind.ha-1), basal area (m2. ha-1), volume (m³. ha-1), biomass (t.ha-1) and carbon (t.ha-1), with a precision of 20% and a probability level of 95%. The floristic diversity was evaluated by the Shannon & Wiener diversity index (H’). The vegetation structure was analyzed based on the sample’s phytosociological parameters through the species Importance Value Index (IVI). The forest’s diametric distribution was analyzed based on De Lioucourt principle of the balanced forest. Qualitatively, the response-plateau linear regression showed satisfactory statistics. Quantitatively, the sampling sufficiency for the density, basal area, volume, biomass and carbon estimations resulted in acceptable errors. The main families in the area were Fabaceae, Chrysobalanaceae, Apocynaceae, Melastomataceae, Malpighiaceae, Vochysiaceae, Anacardiaceae and Connaraceae, and the most abundant species were Myrcia splendens, Emmotum nitens, Miconia albicans, Qualea parviflora, Xylopia aromática and Tapirira guianensis. The floristic diversity of the fragment was 3,35 nats/ind. The family with the biggest IVI of the fragment was the Myrtaceae family, followed by Fabaceae, Vochysiaceae, Icacinaceae and Melastomataceae. In general, according to the De Lioucourt quotient, the forest is balanced. Using the Smalian method, 84 trees were scaled and then weighted. After obtaining the green weight of the different tree compartments (leaves, branches, trunk and bark), samples of the material were removed in order to calculate the dry biomass. In order to estimate the volume, the compartment biomass and the total biomass per unit of area, mathematical models were adjusted and selected. The quantification of the carbon was obtained by using the default value of 0.5. After the models’ adjustment and selection, the Schumacher and Hall model was the one to exhibit the best statistic results for the estimation of the volume and of the compartment and total biomass. The volume and the amounts of biomass and of total stocked air carbon per hectare were respectively: 126.71 m³. ha-1, 61.67 t.ha-1 and 30.88 t.ha-1. When analyzing the trunk and crown compartments separately, the values were respectively of 79.23 and 47.17 m³.ha-1 of volume; 29.7 and 31.98 t.ha-1 of biomass; and 14.80 and 16.03 t.ha-1 of carbon. The leaves contribute with approximately 7.3% of the total biomass. The bark contributes with approximately 11.5% of the total volume and with 21% of the total biomass and carbon. The dead trees contributed with approximately 6.75% to the quantified attributes. The stock of volume, biomass and carbon in the studied “cerradão” area, when compared to other “cerradões” areas and with other vegetation types, is bigger than the ones found for other savanna formations. This fact may be related to the proximity of the area to the Amazon biome.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Florestal, 2014. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2015-05-08T14:23:33Z No. of bitstreams: 1 2014_FredericoSouza.pdf: 2466607 bytes, checksum: e54a9a1eede402124c9dba4dd754df07 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2015-05-15T11:35:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_FredericoSouza.pdf: 2466607 bytes, checksum: e54a9a1eede402124c9dba4dd754df07 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-15T11:35:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_FredericoSouza.pdf: 2466607 bytes, checksum: e54a9a1eede402124c9dba4dd754df07 (MD5) / O presente estudo teve como objetivo avaliar os parâmetros de qualidade dos briquetes produzidos a partir das biomassas de cupiúba, pinus, tauari, cumaru, casca de arroz, bagaço de cana e torta de pinhão manso. Para tanto, analisou-se a influência no processo de briquetagem, da biomassa, temperatura e pressão de compactação e tamanho das partículas, determinando as densidades aparentes estereométrica (DA), por imersão em mercúrio (DAHG) e por densitometria de raio X (DARX); a densidade energética (DE, DEHG e DERX, respectivamente), a resistência mecânica e a velocidade de propagação das ondas de tensão (V0S) e ultrassônicas (V0U). Também foi avaliada a aplicabilidade da avaliação não destrutiva para a predição de propriedades físicas, mecânicas e energéticas. As biomassas foram aptas à briquetagem nas condições consideradas, com exceção do cumaru e torta de pinhão manso sob altas temperaturas e pressão, combinada à partícula fina. De uma forma geral, a temperatura alta foi o fator que mais influenciou positivamente na briquetagem resultando em maiores densidades aparentes, densidades energéticas e velocidades de propagação na maior parte dos tratamentos. A partícula fina favoreceu em muitos tratamentos, a resistência mecânica. As médias das densidades aparentes e energéticas foram inferiores quando obtidas pelo raio X em função da precisão do método, retratando melhor a qualidade dos briquetes, com exceção da casca de arroz. A predição da resistência mecânica de briquetes não foi satisfatória. Foi possível predizer satisfatoriamente a DA e DE para os briquetes com tauari e bagaço de cana, com destaque para o equipamento de ultrassom. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This study aimed to evaluate the briquette’s quality parameters produced from cupiuba, pine, tauari, cumaru, rice husk, sugarcane bagasse and jatropha seed cake biomass. Therefore, were analyzed the influence on the briquetting process, biomass, temperature and compaction pressure and particle size, determining the apparent stereometric density (DA), by immersion in mercury (DAHG) and X-ray densitometry (DARX); energy density (DE, and DEHG DERX, respectively), mechanical strength and stress wave (V0S) and ultrasound velocities (V0U). Were evaluated the applicability of nondestructive evaluation for the prediction of physical, mechanical and energetic properties. The biomass was suitable for briquetting under the conditions deemed, except for cumaru and jatropha seed cake under high temperature and pressure, combined with the fine particle. The high temperature is a factor that positively influences the briquetting resulting in higher apparent densities, energetic densities and wave velocities in most treatments. The fine particle favored in many treatments, the mechanical strength. The mean of apparent densities and energetic densities were lower when the X-ray obtained according to the method's accuracy, better depicting the quality of the briquette, with the exception of rice husk. The briquett’s mechanical strength prediction was not satisfactory. It was possible to satisfactorily predict the DA and DE for the briquettes with tauari and sugar cane bagasse, especially with the ultrasound equipment.