A preocupação com a qualidade das águas está intensificando estudos com tecnologias avançadas para tratamento de efluentes. Uma tecnologia promissora no Brasil é a de biorreatores à membrana (MBR), pois há a possibilidade de trabalhar com altas taxas de aplicação e ainda pode obter um efluente tratado passível de reuso. Assim, o presente trabalho teve por objetivo estudar um MBR com módulo de membranas externo. Para tanto, foram estipulados os parâmetros operacionais em ensaios preliminares, tais como compactação da membrana, permeabilidade hidráulica e permeabilidade ao lodo ativado. Desta forma, efetuou-se a montagem do MBR, o qual foi inicialmente alimentado com um efluente sintético e posteriormente com efluente de curtume coletado pós-tratamento convencional. Operando com efluente sintético, obteve-se redução superior a 95% para DQO e turbidez. Com efluente de curtume pós-tratamento, obteve-se eficiência de 46%, 88%, 16%, 67% e 48% para DQO, DBO5, NTK, P-Total e cromo, respectivamente. Ademais, após 15 dias de operação, o sistema estabilizou com fluxo permeado elevado: 43 L/m².h. / The preoccupation with the quality of water resources is intensifying studies about advanced technologies for wastewater treatment. A promising technology in Brazil is the membrane bioreactors (MBR), due its capacity to operate with high application rates and may also obtains a treated effluent able to reuse. Thus, this work aimed to study a MBR with external membrane module. Firstly, it has been determined operational parameters by preliminary studies, namely: membrane compactation, hydraulic permeability and permeability to activated sludge. After that, the MBR was setting. Then, it was initially fed a synthetic wastewater and, then, with tannery wastewater collected after conventional treatment. Operating with synthetic wastewater, it was obtained a reduction of more than 95% for COD and turbidity. The operation with tannery wastewater post treatment resulted in efficiency of 46%, 88%, 16%, 67% and 48% for COD, BOD5, TKN, Total-P and chromium, respectively. Moreover, after 15 days of operation, the system has stabilized with high permeate flux: 43 L/m².h.

abstract: Neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s Disease, Parkinson’s Disease and Amyotrophic Lateral Sclerosis are marked by the loss of different types of neurons and glial cells in the central nervous system (CNS). Human Pluripotent Stem Cell (hPSC)-derived Neural Progenitor Cells (hNPCs) have the ability to self-renew indefinitely and to differentiate into various cell types of the CNS. HNPCs can be used in cell based therapies and have the potential to reverse or arrest neurodegeneration and to replace lost neurons and glial cells. However, the lack of completely defined, scalable systems to culture these cells, limits their therapeutic and clinical applications. In a previous study, a completely defined, robust, synthetic peptide- a Vitronectin Derived Peptide (VDP) that supports the long term expansion and differentiation of various embryonic and induced pluripotent stem cell (hESC/hIPSC) derived hNPC lines on two dimensional (2D) tissue culture plates was identified. In this study, the culture of hNPCs was scaled up using VDP coated microcarriers (MC). VDP MC were able to support the long term expansion of hESC and hiPSC derived hNPCs over multiple passages and supported higher fold changes in cell densities, compared to VDP coated 2D surfaces. VDP MC also showed the ability to support the neuronal differentiation of hNPCs, and produced mature neurons expressing several neuronal, neurotransmitter and cortical markers. Additionally, alzheimer’s disease (AD) relevant phenotypes were studied in patient hIPSC derived hNPCs cultured on laminin MC to assess if the MC culture system could be used for disease modelling and drug screening. Finally, a microcarrier based bioreactor system was developed for the large scale expansion of hNPCs, exhibiting more than a five-fold change in cell density and supporting more than 100 million hNPCs in culture. Thus, the development of a xeno-free, scalable system allows hNPC culture under standard and reproducible conditions in quantities required for therapeutic and clinical applications. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Bioengineering 2017

abstract: The basic scheme for photosynthesis suggests the two photosystems existing in parity with one another. However, cyanobacteria typically maintain significantly more photosystem I (PSI) than photosystem II (PSII) complexes. I set out to evaluate this disparity through development and analysis of multiple mutants of the genetically tractable cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 that exhibit a range of expression levels of the main proteins present in PSI (Chapter 2). One hypothesis was that the higher abundance of PSI in this organism is used to enable more cyclic electron flow (CEF) around PSI to contribute to greater ATP synthesis. Results of this study show that indeed CEF is enhanced by the high amount of PSI present in WT. On the other hand, mutants with less PSI and less cyclic electron flow appeared able to maintain healthy levels of ATP synthesis through other compensatory mechanisms. Reduction in PSI abundance is naturally associated with reduced chlorophyll content, and mutants with less PSI showed greater primary productivity as light intensity increased due to increased light penetration in the cultures. Another question addressed in this research project involved the effect of deletion of flavoprotein 3 (an electron sink for PSI-generated electrons) from mutant strains that produce and secrete a fatty acid (Chapter 3). Removing Flv3 increased fatty acid production, most likely due to increased abundance of reducing equivalents that are key to fatty acid biosynthesis. Additional components of my dissertation research included examination of alkane biosynthesis in Synechocystis (Chapter 4), and effects of attempting to overexpress fibrillin genes for enhancement of stored compounds (Chapter 5). Synechocystis is an excellent platform for metabolic engineering studies with its photosynthetic capability and ease of genetic alteration, and the presented research sheds light on multiple aspects of its fundamental biology. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Biology 2017

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-10-01Bitstream added on 2014-06-13T19:26:15Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_ksm_me_rcla.pdf: 637533 bytes, checksum: f315d101c191461c95fee11e9fd4d042 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A goma xantana é um biopolímero produzido por Xanthomonas campestris muito utilizado como agente espessante. A síntese do biopolímero pode ocorrer em variadas condições, no entanto a qualidade a goma produzida também muda. Alguns trabalhos sugerem que a produção de goma xantana por batelada alimentada pode resultar num desempenho melhor em concentração de goma, rendimento e produtividade quando comparado à batelada simples. Nesse trabalho foram avaliados a influência de diferentes metodologias de oferta de sacarose na produção de goma xantana e sua qualidade, e também a produtividade e rendimento do processo. As melhores metodologias foram testadas em bioreator de 7,5L. Também foram avaliadas diferentes metodologias de separação do biopolímero (com o acréscimo de sais ao caldo ou ao etanol na etapa de extração da goma), bem como a influência de surfactantes e sais na viscosidade da goma em solução. Em incubadora com agitação orbital a quantidade e qualidade de goma xantana produzida a 25°C foram mais interessantes. Em fermentador, a produção de xantana a 30°C em meio contendo 2% de sacarose pode ter seu tempo reduzido sem que isso afete a concentração e a viscosidade da goma obtida. A viscosidade do biopolímero produzido a 25°C em meio contendo 4% de sacarose foi superior (365,9 cP) quando comparado ao biopolímero produzido a 30°C, em meio contendo 2% de sacarose. A produtividade e concentração de goma obtidos estão entre os encontrados na literatura (0,34 g xantana L-1 h-1 e 24 g xantana L-1). O uso de sais na extração da goma permite a redução do solvente utilizado e uma goma de melhor qualidade. Destacaram-se a utilização dos sais NaCl na concentração de 0,01% e CaCl2 a 0,05%. O tratamento térmico aumenta a quantidade e a viscosidade do biopolímero além de eliminar as células. A adição de 0,01% de SDS e de 0,001% de Tween 80 na solução de goma xantana aumenta sua viscosidade. / Xanthan gum is a biopolymer produced by Xanthomonas campestris, used as a thickener. Its synthesis can happen in different conditions, but quality of xanthan produced also changes. Studies suggest that fed batch xanthan gum production can result in better performance in gum concentration, yield and productivity, when compared to batch. This work evaluates the influence of different methods of sucrose supply on xanthan gum quantity and quality, as well its productivity and process efficiency. The best methods were tested in a bioreactor of 7.5 L. Were also evaluated different separation methods (with the addition of salt in broth or ethanol during the separation phase) and the influence of surfactants on viscosity on xanthan solution. In shaker incubator, the gum produced at 25°C was more interesting. In bioreactor, the xanthan production at 30°C using 2% sucrose can be reduced to 40 hours, without affecting concentration and viscosity of the gum obtained. The viscosity of the biopolymer produced at 25°C using 4% sucrose were higher (365.9 cP) when compared to biopolymer produced at 30°C with 2% sucrose. Concentration and yield are similar than those found in the literature (0.34 g xanthan L-1 h-1 and 24 g xanthan L-1). The use of salts in xanthan extraction reduces the input and a better quality gum. The salts NaCl (concentration of 0.01%) and CaCl2 (0.05%) showed best results. Heat treatment increases the xanthan quantity and viscosity and eliminates cells from broth. The addition of 0.01% SDS and 0.001% Tween 80 in the solution of xanthan gum increases its viscosity.

The weeds can result in large losses in agricultural production and the main method of control is the use of chemical herbicides. Chemical herbicides are effective and great practicality, however bring direct and indirect consequences that cause different impacts on the environment. An important alternative to reduce the excessive use of chemical herbicides would be the use of biological control, including the use of phytotoxins as organic herbicides. A significant barrier in the production of organic products is the development of an economically viable process. The objectives of this study were to have a biological herbicide from the fungus Phoma sp. phytotoxin through a submerged fermentation,to optimize the formulations of the phytotoxin adjuvants together with the aid of various mixers and evaluate the herbicidal activity of the phytotoxin formulations on the control bioindicators. In submerged fermentation was used a bioreactor. The fermentation time was 5 days, other parameters used were rotation of 50 rpm, 15% dissolved oxygen, of 6.0 pH and aeration ranging from 1.0 to 7.0 L / min.Ultrasound showed the best results, in general, for the physicochemical properties studied, for example the formulations has remained stable with different concentrations together phytotoxin of Silwet L-77 and Aporte Plus.The evaluation of the possible action herbicide was divided in primary screening and secondary screening, with 17 formulations of the Central Composed Delineation Rotaticional (CCRD) made by ultrasound and turrax stirrer. At primary screening was performed by germination tests on seeds of cucumber (Cucumis sativus) and sorghum (Sorghum bicolor). The germination results obtained for control on cucumber seeds ranged from 57.0% to 100%, as in the 45.1% to 100% sorghum. Tests showed that 100% germination control for cucumber and sorghum, were the tests 10, 12, 14 and the central points. Secondary Screening was with the application of the formulations on four bio-indicator species have emerged more than 15 days, where dicotyledon were the lettuce (Lactuca sativa L) and cucumber (Cucumis sativus.), And Monocotyledon (Allium cepa L. - Alliaceae) and sorghum (Sorghum bicolor), determined the possible action herbicide in post-emergence. The results of 17 tests CCRD were similar to the experiment in preemergence tests having 10, 12, 14 and the midpoints of the top herbicidal effects, control of 100%. / As plantas daninhas podem acarretar grandes prejuízos na produção agrícola e o principal método de controle é o uso de herbicidas químicos. Os herbicidas químicos são eficientes e de grande praticidade, porem trazem consequências diretas e indiretas que causam diversos impactos sobre o meio ambiente. Uma alternativa importante para diminuir o uso abusivo de herbicidas químicos seria a utilização do controle biológico, entre eles, o uso das fitotoxinas como herbicidas biológicos. Uma barreira significativa na produção dos produtos biológicos, como as fitotoxinas, é o desenvolvimento de um processo economicamente viável, logo, os objetivos deste trabalho foram produzir um herbicida biológico da fitotoxina do fungo Phoma sp. por fermentação submersa através de um biorreator, otimizar as formulações da fitotoxina em conjunto de adjuvantes com ajuda de diferentes misturadores e avaliar a atividade herbicida das formulações de fitotoxina no controle de plantas bioindicadoras. Na fermentação submersa foi utilizado um biorreator, com um tempo de fermentação de 5 dias, rotação de 50 rpm, 15% de oxigênio dissolvido, pH de 6,0 e malha de aeração variando de 1,0 ate 7,0 L/min. O ultrassom apresentou os melhores resultados, num geral, para as propriedades físico químicas estudadas, onde por exemplo manteve a estabilidade das formulações com as diferentes concentrações de fitotoxina em conjunto do Silwet L-77 e Aporte Plus. A avaliação de o possível poder herbicida foi dividida em Screening primário e Screening secundário, com as 17 formulações do Delineamento Composto Central Rotaticional (DCCR) formuladas por ultrassom e agitador turrax. O Screening primário foi realizado atráves de testes de germinações com sementes de pepino (Cucumis sativus) e sorgo (Sorghum bicolor). Os resultados obtidos para o controle de germinação nas sementes de pepino variaram de 57,0% até 100%, já no sorgo de 45,1% até 100%. Os ensaios que apresentaram controle de germinação de 100% para pepino e sorgo, foram os ensaios 10, 12, 14 e os pontos centrais. O Screening secundário foi com a aplicação das formulações sobre quatro espécies bioindicadoras já emergidas a mais de 15 dias, onde as dicotiledôneas foram à alface (Lactuca sativa L) e pepino (Cucumis sativus.), e as monocotiledôneas a cebola (Allium cepa L. - Alliaceae) e sorgo (Sorghum bicolor), determinaram o possível poder herbicida em pós emergência. Os resultados dos 17 ensaios DCCR foram semelhantes ao experimento em préemergência, apresentando os ensaios 10, 12, 14 e os pontos centrais os melhores efeitos herbicidas, controle de 100%.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-28Bitstream added on 2014-06-13T18:21:12Z : No. of bitstreams: 1 casciatori_fp_me_sjrp_parcial.pdf: 81692 bytes, checksum: 8909085df78fb65d202e35e91ecbb5b2 (MD5) Bitstreams deleted on 2015-08-28T16:08:54Z: casciatori_fp_me_sjrp_parcial.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-28T16:09:59Z : No. of bitstreams: 1 000640118.pdf: 1821375 bytes, checksum: 2ac04413db80f0e987e207401ed80680 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O propósito deste trabalho foi obter parâmetros físicos e térmicos para simulação de reatores de leito fixo para fermentação em estado sólido (FES), empregando rejeitos sólidos agroindustriais como substratos e fungos como agentes fermentativos. Os materiais estudados foram bagaço de cana, resíduo agroindustrial comumente empregado na FES, e um meio composto por bagaços de cana e laranja e farelo de trigo na proporção 1:2:2 (p/p), substrato empregado para obtenção de enzimas pectinolíticas por FES. Foi determinada a condutividade térmica na estagnação (K0) pelo método da sonda linear. Observou-se que a condutividade era muito baixa para os recheios secos (inferior a 0,1 W/mºC), mas aumentava bruscamente para recheios muito úmidos (atingindo 0,5 W/mºC), o que foi atribuído à condução de calor através da água. Também foram determinados os parâmetros térmicos dos leitos percolados por ar com baixas vazões, típicas da FES. Os valores da condutividade térmica efetiva radial (Kr) obtidos foram muito baixos, tendendo ao valor da estagnação, e os valores do coeficiente convectivo de transferência de calor parede-fluido (hp) foram muito inferiores aos encontrados na literatura, devido às baixas vazões de ar. Foram desenvolvidos programas para aquisição de dados experimentais de temperatura por meio do software de interface gráfica LabView (National Instruments). Também foram desenvolvidos programas em MatLab para cálculo dos parâmetros térmicos dos sistemas, tanto para o modelo unidimensional (coeficiente global U) quanto para o bidimensional. Esses programas permitiram calcular os parâmetros térmicos imediatamente após aquisição dos dados do processo. Programas de simulação numérica foram desenvolvidos em MatLab para simular o crescimento do fungo termofílico Thermomucor indicae seudaticae N31 e o comportamento térmico do processo de FES... / The purpose of this work was to get physical and thermal parameters for simulation of reactors of fixed packed beds percolated by air for solid state fermentation (SSF), using agro- industrial solid residues as substrata and molds as fermentative agents. The materials studied were sugar cane bagasse, agro-industrial residue commonly used in SSF, and a medium composed by sugar cane and orange bagasses and wheat bran in ratio 1:2:2 (w/w), substratum used for pectinolitics enzymes attainment for SSF. The thermal conductivity on stagnation (K0) was determined by heating linear method. It was observed that the conductivity was very low for dried materials (below 0,1 W/mºC), but increased brusquely for very humid materials (reaching 0,5 W/mºC), what it was admitted to be due to conduction of heat through the water. Also the thermal parameters of the fixed packed beds percolated by air with low outflows, typical of SSF, had been determined. The values of the thermal conductivity radial effective (Kr) gotten had been very low, tending to the value of the stagnation, and the values of the convective coefficient of heat transfer wall-fluid (hp) had been very below to the found on literature, which had to the low air outflows. Programs for acquisition of experimental data of temperature by means of the software of graphical interface LabView had been developed (National Instruments). Also programs in MatLab for calculation of the thermal parameters of the systems had been developed, as much for the one-dimensional model (global coefficient U) how much for the two-dimensional. These programs had allowed calculating the thermal parameters immediately after acquisition of the data of the process. Programs of numerical simulation had been developed in MatLab to simulate the growth of thermopile mold Thermomucor indicae seudaticae N31 and the thermal behavior of the process of SSF lead by Umsza Guez... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-05-11T00:11:45Z No. of bitstreams: 1 MANIZA SOFIA MONTEIRO FERNANDES LOPES – TESE(PPGEQ) 2017.pdf: 3583306 bytes, checksum: 5cb9a8ad6bd93dd659f061639f9baf25 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-11T00:11:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MANIZA SOFIA MONTEIRO FERNANDES LOPES – TESE(PPGEQ) 2017.pdf: 3583306 bytes, checksum: 5cb9a8ad6bd93dd659f061639f9baf25 (MD5) Previous issue date: 2017 / Capes / O crescimento populacional e aumento dos usos múltiplos da água vêm gerando uma pressão sobre os recursos hídricos superficiais e subterrâneos. Na região do Nordeste, a carência de água potável tratada, em função da escassez hídrica durante os longos períodos de estiagens, tem-se mostrado uma das fontes de problemas de ordem ambiental e socioeconômica. Os processos de dessalinização dessas águas vêm sendo uma das alternativas aplicadas para minimizar esses tipos de problemas, com o beneficiamento de água para as comunidades que não têm acesso a água potável. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência das espécies de microalgas isoladas da região semiárida do Nordeste com a finalidade de “bio-dessalinização”, com a produção concomitante de biomassa de algas como fonte potencial de bioenergia. As microalgas foram cultivadas em meios aquosos com concentrações de sal de acordo com a classificação estabelecida pelo CONAMA 357/2005. Este estudo foi dividido em duas fases: a primeira avaliou o crescimento de cinco espécies de microalgas cultivadas em meio aquoso contendo diferentes concentrações de cloreto de sódio; na segunda fase, as duas microalgas apresentando maior tolerância a concentrações (CDM) foram selecionadas para avaliar a capacidade de dessalinização e a produtividade de biomassa concomitante no contexto da produção de bioenergia. As duas microalgas mais tolerantes ao sal das espécies testadas foram as Chlorella sp., que cresceram bem em meios com 10,0 g.L-1 de NaCl, e Scenesdesmus acuminatus, com 6,0 g.L-1 de NaCl. Analisando o desempenho do CDM utilizando membranas de osmose reversa na presença de Scenesdesmus acuminatus ou Chlorella sp. no compartimento catódico, houve uma remoção do íon cloreto no compartimento central da ponte salina de 64,15% e 60,15%, respectivamente. Ao usar membranas eletrodialíticas, as reduções foram de 49,9% e 43,75%, respectivamente. A produção de biomassa com Scenesdesmus acuminatus no compartimento catódico do CDM usando membranas de osmose reversa atingiu uma concentração de 8,00 x 107 células.ml-1 com uma concentração de lipídeos de 12,65% do peso seco celular. No caso da Chlorella sp., a biomassa total atingiu 8,70 x 107 células.mL-1, com um teor lipídico de 15,69% do peso seco celular. A CDM gerou uma tensão de aproximadamente 0,65 V para ambas as algas. Ao usar membranas eletrodialíticas no biorreator, Scenesdesmus acuminatus atingiu uma biomassa de células de 7.64x107 mL-1 e um teor de lipídeos de 12.17% do peso seco celular para uma tensão entre os dois eletrodos de 0.880V. A Chlorella sp. atingiu uma concentração de biomassa de 7,35 x 107 células.ml-1, com um teor de lipídeos de 12,20% de peso seco celular e tensão de 0,66 V. Para o experimento utilizando a água do poço e o efluente de fossa séptica, a CDM teve um desempenho satisfatório tanto com a membrana de osmose quanto com a eletrodialítica, alcançando 7,25x107 células.mL-1 e 7,48x107 células.mL-1, redução na condutividade de 54,60% e 21,98% e geração de tensão de 0,650 V e 0,690 V, e as concentrações de lipídeos foram de 12,3% e 9,8% respectivamente. Os resultados indicam que as microalgas tolerantes ao sal podem ser usadas no biorreator do CDM para fornecer dessalinização pelo menos parcial de águas salobras com a produção concomitante de biomassa de algas com elevadas concentrações de lipídeos importantes para a produção de biocombustíveis em pressões atmosféricas normais. A energia elétrica, embora com baixas tensões, também foi produzida. Outras investigações devem considerar a geometria do CDM, os tipos de eletrodos e a avaliação de microalgas potencialmente mais eficiente. / Population growth and the increasing multiple uses of water have generated pressures on surface and groundwater resources. This is particularly true in semi-arid regions such as northeast Brazil, where the shortage of drinking water due to water scarcity occurs during the long periods of drought and is one of the sources of environmental and socioeconomic problems. The desalination process of these waters has been one of the key alternatives used to minimize these types of problems with the provision of water for communities that do not have access to conventional drinking water supplies. The present work aims to evaluate the efficiency of microalgae species isolated from the northeastern semi-arid region for the purpose of “bio-desalination”, with the concomitant production of algal biomass as a potential source of bioenergy. The microalgae were cultured in aqueous media with salt concentrations above the maximum permissible value permitted according to the classification established by CONAMA 357/2005. This study was divided into two phases: the first involved evaluating the growth of five microalgae species isolated from the northeast region, cultured in aqueous media containing different concentrations of sodium chloride; in the second phase the two microalgae showing the most tolerance to elevated saline concentrations were grown in a Microbial Desalination Cell (MDC), to evaluate their desalination capacity and concomitant biomass productivity in the context of bioenergy production. The two most salt tolerant microalgae of the species tested were a Chlorella sp. which grew well in media with 10.0 g.L-1 of NaCl and Scenesdesmus acuminatus with 6.0 g.L-1 of NaCl. Analyzing the performance of the MDC using electro-dialytic membranes (ED), in the presence of Scenesdesmus acuminatus or Chlorella sp. in the cathodic compartment, there were reductions of the chloride ion in the central, “saline bridge” compartment of 64.15% and 60.15% respectively. When using ED membranes, the reductions were 49.9% and 43, 75% respectively. Biomass production with Scenesdesmus acuminatus in the MDC cathodic compartment using RO membranes reached a concentration of 8.00x107 cells.ml-1 with a lipid concentration of 12.65% of the cellular dry weight. In the case of the Chlorella sp., total biomass reached 8.70x107 cells.mL-1, with a lipid content of 15.69% of the cellular dry weight. The MDC generated a voltage of approximately 0.65V for both algae. When using ED membranes in the CDM, Scenesdesmus acuminatus attained a biomass of 7.64x107 cells ml-1 and a lipid content of 12.17% of the cellular dry weight for a voltage between the two electrodes of 0.880V. The Chlorella sp. attained a biomass concentration of 7.35 x 107 cells.ml-1, with a lipid content of 12.20% of cellular dry weight and voltage 0.66 V. In the MDC experiment using brackish well water in the central “salt bridge” compartment and septic tank effluent in the anodic compartment and Chlorella, algal cell density reached a concentration of 7.25x107 cells.ml-1 with the RO membranes and 7.48x107 cells.ml-1 with ED membranes with reductions in conductivity of 54.60% and 21.98% respectively. Lipid concentrations for Chlorella were 12.3% of the cellular dry weight using RO and 9.8% with ED membranes. The voltages generated in the MDC were similar to values of 0.650 V and 0.690 V for RO and ED membranes respectively. The results suggest that salt tolerant microalgae can be used in the MCD bioreactor to provide at least partial desalination of brackish waters with the concomitant production of algal biomass with elevated lipid concentrations important for biofuel production at normal atmospheric pressure. Electrical energy, albeit at low voltages, was also produced. Further investigations should consider MDC geometry, the use of other types of electrodes and evaluate other potentially more efficient microalgae.

Orientador: Pedro de Oliva Neto / Banca: Jonas Contiero / Banca: Ranulfo Monte Alegre / Resumo: A goma xantana é um biopolímero produzido por Xanthomonas campestris muito utilizado como agente espessante. A síntese do biopolímero pode ocorrer em variadas condições, no entanto a qualidade a goma produzida também muda. Alguns trabalhos sugerem que a produção de goma xantana por batelada alimentada pode resultar num desempenho melhor em concentração de goma, rendimento e produtividade quando comparado à batelada simples. Nesse trabalho foram avaliados a influência de diferentes metodologias de oferta de sacarose na produção de goma xantana e sua qualidade, e também a produtividade e rendimento do processo. As melhores metodologias foram testadas em bioreator de 7,5L. Também foram avaliadas diferentes metodologias de separação do biopolímero (com o acréscimo de sais ao caldo ou ao etanol na etapa de extração da goma), bem como a influência de surfactantes e sais na viscosidade da goma em solução. Em incubadora com agitação orbital a quantidade e qualidade de goma xantana produzida a 25°C foram mais interessantes. Em fermentador, a produção de xantana a 30°C em meio contendo 2% de sacarose pode ter seu tempo reduzido sem que isso afete a concentração e a viscosidade da goma obtida. A viscosidade do biopolímero produzido a 25°C em meio contendo 4% de sacarose foi superior (365,9 cP) quando comparado ao biopolímero produzido a 30°C, em meio contendo 2% de sacarose. A produtividade e concentração de goma obtidos estão entre os encontrados na literatura (0,34 g xantana L-1 h-1 e 24 g xantana L-1). O uso de sais na extração da goma permite a redução do solvente utilizado e uma goma de melhor qualidade. Destacaram-se a utilização dos sais NaCl na concentração de 0,01% e CaCl2 a 0,05%. O tratamento térmico aumenta a quantidade e a viscosidade do biopolímero além de eliminar as células. A adição de 0,01% de SDS e de 0,001% de Tween 80 na solução de goma xantana aumenta sua viscosidade. / Abstract: Xanthan gum is a biopolymer produced by Xanthomonas campestris, used as a thickener. Its synthesis can happen in different conditions, but quality of xanthan produced also changes. Studies suggest that fed batch xanthan gum production can result in better performance in gum concentration, yield and productivity, when compared to batch. This work evaluates the influence of different methods of sucrose supply on xanthan gum quantity and quality, as well its productivity and process efficiency. The best methods were tested in a bioreactor of 7.5 L. Were also evaluated different separation methods (with the addition of salt in broth or ethanol during the separation phase) and the influence of surfactants on viscosity on xanthan solution. In shaker incubator, the gum produced at 25°C was more interesting. In bioreactor, the xanthan production at 30°C using 2% sucrose can be reduced to 40 hours, without affecting concentration and viscosity of the gum obtained. The viscosity of the biopolymer produced at 25°C using 4% sucrose were higher (365.9 cP) when compared to biopolymer produced at 30°C with 2% sucrose. Concentration and yield are similar than those found in the literature (0.34 g xanthan L-1 h-1 and 24 g xanthan L-1). The use of salts in xanthan extraction reduces the input and a better quality gum. The salts NaCl (concentration of 0.01%) and CaCl2 (0.05%) showed best results. Heat treatment increases the xanthan quantity and viscosity and eliminates cells from broth. The addition of 0.01% SDS and 0.001% Tween 80 in the solution of xanthan gum increases its viscosity. / Mestre

A utilização de inóculos líquidos na produção de Shiitake (Lentinula edodes (Berk.) Pegler) é uma tecnologia promissora para a industrialização do cultivo em sistema axênico, uma vez que permite a inoculação do micélio de forma rápida e bem distribuída, reduzindo riscos de contaminação e o período de incubação dos substratos. Neste trabalho, o cultivo submerso para a produção de micélio de Shiitake foi avaliado em um biorreator airlift de circulação externa, idealizado e projetado no grupo, utilizando o meio de cultura Mushroom Complete Medium adicionado de micronutrientes, nas condições de operação: taxas de aeração: 0.16, 0.20, e 0.24 vvm e tamanhos de inóculo (i.s.): 1.0 g.L-1 e 2.0 g.L-1. Na melhor condição de operação (0.16 vvm e 1.0 g.L-1 i.s.), um modelo matemático foi desenvolvido usando o software EMSO para descrever a cinética da cultura em ajuste aos dados experimentais. Foram atingidos 15,47 g.L-1 de biomassa total, após 10 dias de cultivo, 0,516 d-1 de taxa máxima de crescimento específico, fatores de rendimento Yx/s 1,06 g.g-1, YP/X 0,485 (g.L-1).g-1, YP/S 0,140 (g.L-1).g-1 e produtividade PX 0,061 (g.L-1).h-1. A predição do modelo demonstrou ser um parâmetro confiável para estudos de aumento de escala já que descreveu bons resultados preditivos para biomassa em relação aos produtos do metabolismo (CO2 e síntese de H+ pela acidificação do meio) e ao consumo de nutrientes (O2 e glicose). A seleção e a avaliação de linhagens no cultivo também são fatores a serem considerados para obtenção de boas produtividades e, deste modo, o desempenho produtivo de cinco linhagens de Shiitake foi avaliado em cultivo axênico, utilizando um planejamento composto central (CCD) para avaliar as variáveis independentes: tempo de incubação I(t), e percentual de farelo de trigo em relação a serragem Eucalypitus saligna (representada pela relação carbono/nitrogênio (RC/N)), tendo a eficiência biológica (BE) e o peso unitário dos cogumelos como resultados de destino . Os substratos utilizados tiveram sua composição físico-química determinada e as taxas de suplementação do substrato foram otimizadas, não só para o rendimento em cultivo, mas também para o crescimento vegetativo do micélio. Os melhores resultados de BE em todas as linhagens foram obtidos em cultivos com RC/N 57,62/1, com indução dos primórdios em 130 dias de I(t). Os cogumelos colhidos nesta condição de produção tiveram sua composição centesimal determinada. Atividades enzimáticas amilolíticas e celulolíticas, β-glicosidase e proteases específicas foram realizadas em ensaios de colonização do substrato. Três linhagens foram selecionadas para o isolamento de esporos e hibridização intraespecífica. As linhagens híbridas foram comparadas com as parentais em termos de rendimento e síntese das enzimas extracelulares. Os resultados deste trabalho demonstraram que a linhagem cultivada tem um efeito considerável sobre o rendimento, sobre o peso unitário e sobre a síntese de enzimas extracelulares produzidas pelo fungo, tanto pelas linhagens híbridas, como pelas parentais. / The use of liquid inoculant production of Shiitake (Lentinula edodes (Berk.) Pegler) is a promising technology for the industrialization farming of this fungus in axenic system because it allows the mycelium inoculation in a quick and well distributed way, thus reducing the risks of contamination and the incubation time of cultures. In this work, the submerged cultivation for the production of Shiitake mycelium was evaluated in an airlift bioreactor of external circulation, conceived and designed in the group, using the culture medium Mushroom Complete Medium added of micronutrients, under the operating conditions: rates of aeration: 0.16, 0.20, and 0.24 vvm and inoculum sizes (i.s.): 1.0 g. L-1 and 2.0 g. L-1. Under the best operating condition (0.16 vvm and 1.0 g L-1 i.s.), a mathematical model was developed using the EMSO software to describe the kinetics of culture fittnes to experimental data. It was possible to obtain 15.47 g L-1 of total biomass, after 10 days of cultivation, a maximum specific growth rate of 0.516 d-1, yields of Yx/s 1,06 g.g-1, YP/X 0,485 (g.L-1).g-1, YP/S 0,140 (g.L-1).g-1 and PX (productivity) 0.061 (g.L-1).h-1. The prediction of the model has proven to be a reliable parameter for studies for scaling up because it was predictive for biomass considering the products of metabolism (CO2 and H+ synthesis by acidification of the medium) and nutrient consumption (O2 and glucose). The selection and evaluation of strains in cultivation are also factors to be considered to obtain good productivity and, therefore, the productive performance of five strains of Shiitake cultivated under axenic system, was carried out using a central composition design (CCD) to evaluate the independent variables: incubation time I(t), and percentage of wheat bran in relation to sawdust of Eucalypitus saligna (represented by the carbon/nitrogen ratio (RC/N)), and having the biological efficiency (BE) and the unit weight of the mushrooms as target results. The best results for BE for all the strains were obtained in cultures with RC/N 57.62/1, with primordia induced at 130 days of I(t). The substrates used had their physico-chemical composition determined and the rates of substrate supplementation have been optimized, not only for the cultivation yields, but also for vegetative growth of the mycelium. The mushrooms harvested in this condition of production had their centesimal composition determined. Amilolytic, cellulolytic, β-glucosidase and specific proteases activities were performed in tests of colonization of the substrate. Three strains were selected for the isolation of spores and intraspecific hybridization was carried out. Hybrid strains were compared with the parental strains in terms of yields and synthesis of extracellular enzymes. The results of this study showed that strain has a considerable effect on both the yield and the unit weight of mushrooms.

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