Nas últimas décadas, muitos países têm visto o uso automotivo de biocombustíveis como uma contribuição para soluções importantes, como aumento da eficiência energética, da flexibilidade e da diversificação das fontes de energia disponíveis; resposta à questão de segurança energética; promoção do uso de fontes energéticas renováveis e menos agressivas ao meio ambiente, especialmente com relação à necessidade de redução dos Gases de Efeito Estufa e aproveitamento das vantagens comparativas do país, com a promoção do desenvolvimento e da exportação de novas tecnologias e produtos. O Brasil é pioneiro na produção e utilização do etanol e, aliando-se ao aquecimento do mercado interno, existe a expectativa de aumento das exportações desse combustível, mantendo o Brasil como líder no mercado internacional. Este trabalho identifica e analisa os entraves que envolvem as perspectivas de exportação de etanol brasileiro, através do estudo dos potenciais mercados, seus programas de utilização do etanol combustível e suas barreiras tarifárias e não tarifárias, como as medidas protecionistas contra produtos estrangeiros, os subsídios aos produtores domésticos e as certificações, que podem retardar o estabelecimento do etanol como commodity e, ainda, impedir o seu crescimento no comércio internacional. / In recent decades, many countries have seen the use of biofuels in light vehicles as a contribution to important steps: to increase energy efficiency and the flexibility and diversification of available energy resources; to respond to the challenge of energy security; to promote the use of renewable and less environmentally harmful energy resources, especially with regard to the need to reduce GHG emissions and exploit the countrys comparative advantages; and to promote the development and export of new technologies and products. Brazil is a pioneer in the production and use of ethanol, and in addition to the expansion of its domestic market for this fuel, exports are expected to rise, so that Brazil will retain its leading position in the international market. This study identifies and analyzes future challenges to Brazilian ethanol exports by studying potential markets, their fuel ethanol programs, their tariff and non-tariff barriers, their protectionist measures against foreign products, their subsidies for domestic producers, and their certifications, which may delay the consolidation of ethanol as a commodity and impede its growth in international trade.

Atualmente existe um grande interesse mundial na substituição de produtos obtidos a partir do petróleo para o desenvolvimento de novos materiais a partir de fontes renováveis. Neste contexto, o estudo de células a combustível (Fuel Cell) tem recebido destaque em pesquisas tecnológicas. O uso de células a combustível como membrana trocadora de prótons (PEMFC) é uma das mais promissoras. A célula a combustível é um sistema eletroquímico que transforma diretamente energia química a partir de um combustível (hidrogênio, gás natural, etanol, etc.) em energia elétrica. No entanto, as células a combustível do tipo PEM são usualmente alimentadas com hidrogênio como combustível, o qual apresenta dificuldades devido a sua produção, armazenamento e transporte. Como uma alternativa para o hidrogênio, a oxidação eletroquímica direta de moléculas orgânicas pequenas, como o etanol, tem sido amplamente investigada. Além do mais, o uso de etanol diretamente aplicado em células a combustível mostra algumas vantagens, por apresentarem na forma liquida e ter densidade de energia teórica elevada (8,0 kWh Kg-1). No entanto, o maior problema de células a combustível de etanol resulta na produção de produtos paralelos, como o ácido acético e acetaldeído como produto final, além do CO2 que é o produto da oxidação completa do álcool, diminuindo a eficiência do processo. O objetivo deste trabalho é estudar a eletro-oxidação de etanol em Pt policristalina em solução ácida usando técnica como voltametria cíclica e cronoamperometria como técnicas eletroquímicas no intervalo de temperatura de 25 à 180°C. Particularmente, o desempenho de ligas catalisadoras de Pt com outros metais (PtRh, Pt3Ru2, e PtSn) foram comparados. A dependência da temperatura com a corrente para a eletro-oxidação de etanol a partir de curvas cronoamperométricas para a Pt policristalina e ligas catalisadoras foram medidas em potencial constante de 500 e 650 mV vs EDH. Os resultados mostraram que para a liga PtSn no potencial de 500 mV a corrente em 180°C é de aproximadamente trezentas vezes maior do que a 25°C e sete vezes maior que os outros materiais à 180°C, para a reação de oxidação. A partir dos valores das correntes de cronoamperométricas foi calculado a energia de ativação aparente (Ea) para a Pt policristalina e as ligas PtRh, Pt3Ru2 e PtSn. / In the present days there is a great world interest in substituting products obtained from petroleum applied in energy conversion by developing new materials from renewable resources. In this context, the study of fuel cells has received growing attention in technology researches. The use of fuel cells such as proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) have been shown to be one of the most promising devices. Fuel cell is an electrochemical system, which transforms directly chemical energy of a fuel (hydrogen, natural gas, ethanol, etc.) into electric energy. However, the fuel cell is based on hydrogen, which presents difficulties concerning its production, storage and transportation. As an alternative to hydrogen, the direct electrochemical oxidation of small organic molecules, such as ethanol, has been investigated widely. Moreover, the use of ethanol in a direct alcohol fuel cell shows some advantages, it is liquid and their theoretical mass energy density is rather high (8,0 kWh Kg-1). However, the major problem of direct ethanol fuel cell results in acetic acid and acetaldehyde as an -end-product?, which competes with complete oxidation of the alcohol to CO2, decreasing the efficiency of the latter process. Based on these observations, the aim of this work is the study of the electro-oxidation of ethanol on polycrystalline Pt in acid solution using cyclic voltammetry and chronoamperometry as techniques, at temperatures ranging from 25 to 180°C. Particularly, the performances of platinum based electro-catalysts with other metals (PtRh, Pt3Ru2 and PtSn) were compared. The temperature dependence of the current for ethanol electro-oxidation from chronoamperometric curves for polycrystalline Pt and catalysts alloys were measured at constant potentials of 500 and 650 mV. The results showed that for the PtSn catalyst at 500 mV and 180°C the current is approximately three hundred times higher than that at 25°C and seven times higher than the other materials investigated at 180°C, for the same oxidation reaction. The apparent activation energies (Ea) values were experimentally determined through the current values from chronoamperometric curves for polycrystalline Pt and PtRh, Pt3Ru2 and PtSn catalysts.

Este trabalho consiste em utilizar a técnica de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) na investigação da cinética de diferentes materiais eletrocatalíticos. O modelo de eletrodos porosos se apresenta como uma forma bastante promissora no tratamento das respostas em freqüência dos ADEs. Uma vez estabelecida a aplicação do modelo, pode-se chegar à obtenção de informações cinéticas importantes durante a análise de vários fatores que ocorrem no sistema em questão, sendo possível então, confirmar resultados obtidos por outras técnicas. Foram investigados eletrodos do tipo ADEs de composição Ti/Ru0,3Ti(0,7-x)SnxO2 (x = 0; 0,3 e 0,7), investigando o efeito da eletrodeposição de Pt na superfície do ADE de Ti/Ru0,3Ti0,7O2, a fim de comparar os resultados obtidos por EIE (ac) com o estudo cinético realizado por curvas de polarização de Tafel (dc) em meio ácido. Além destes realizou-se a investigação dos ânodos, aplicáveis a células a combustível de etanol (DEFCs), de composição: Ti/Pt, Ti/Pt:Ru (80:20), Ti/Pt:Sn (80:20) e Ti/Pt:Ru:Sn (80:10:10) em meio ácido e também de etanol, utilizando-se a EIE como elemento de diagnóstico da atividade da composição do ânodo. Os resultados de EIE confirmam que, o aumento da concentração de SnO2 na composição dos ADEs, favorece a formação de oxigênio, como o apresentado na literatura, por outras técnicas eletroquímicas. A linha de transmissão de um canal apresentou valores satisfatórios dos seus elementos, coerentes com os valores apresentados na literatura, quanto utilizada a técnica da EIE. Foi observado também que adição de Pt na composição do ADE Ti/Ru0,3Ti0,7O2 melhorou a eficiência do material, apresentando menores valores de resistência à transferência de carga, A resistência de transferência de carga (Rtc) diminui à medida que se aumenta o potencial, no sentido da RDO. Analisando-se aos valores de potencial em função das curvas de polarização de Tafel e EIE, pode-se concluir então que existe um relação entre o comportamento ac e dc do sistema. Nos estudos de materiais aplicados a DEFCs, confirmam os resultados que a introdução de Sn melhora a atividade para a oxidação do etanol. A composição Ti/Pt:Sn(80:20) apresentou os melhores resultados nos testes de EIE, obtendo-se valores menores de resistência a transferência de carga, concordando com os resultados obtidos no estudo de célula a combustível. / This work consists in using Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) in the research of various electrocatalytic materials. The porous electrode model is a very promising approach to treat the frequency responses of Dimensionally Stable Anodes (DSA®). Once the application of the model is established, it is possible to obtain important kinetic information while various factors occurring in the system are analyzed. This allows confirmation results obtained by other techniques. Electrodes of the DSA® type with composition Ti/Ru 0,3Ti(0,7-x)SnxO2 (x=0; 0,3 e 0,7) were investigated. In order to compare the results obtained for DSA® Ti/Ru 0,3Ti0,7O2 electrodes by EIS (ac) with the kinetic studies by Tafel (dc) polarization curves performed in acid environment. Additionally, an investigation of the anodes, applicable to Direct Oxidation of Ethanol Fuel Cells (DEFCs), with composition Ti/Pt, Ti/Pt:Ru (80:20), Ti/Pt:Sn (80:20) and Ti/Pt:Ru:Sn (80:10:10) in acid environment and also in ethanol was carried out, using EIS as a diagnosis element for the activity of the anode composition. The EIS results confirmed that increasing concentration of SnO2 in the DSA® composition enhances oxygen formation, as reported in the literature, for other electrochemical techniques. The EIS technique revealed that the transmission line of one canal provided satisfactory data for its elements, in agreement with literature data. Pt addition to the DSA® Ti/Ru 0,3Ti0,7O2 improved the material efficiency, giving smaller resistance values for charge transfer. The resistance of the charge transfer (Rtc) lowered with increasing potential, in the direction of RDO. Analysing the potential values as a function of the Tafel polarization curves and EIS, it is possible to conclude that there is a relationship between the ac and dc behaviors of the system. In the studies of materials applicable to DEFCs it was confirmed that Sn improves the activity for ethanol oxidation. The composition Ti/Pt:Sn (80:20) led to the best results in EIS tests, revealing lower resistance values in the charge transfer, in agreement with results obtained in the study of fuel cells.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2018. / A indústria sucroalcooleira do Brasil está desenvolvendo métodos para tornar os custos de produção e comercialização do etanol de segunda geração viáveis. A recalcitrância da fibra celulósica não permite sua conversão em açúcares de forma eficiente sem uma etapa adicional de pré-tratamento da biomassa. Tratamentos hidrotérmicos possibilitam a solubilização da hemicelulose e consequente recuperação de açúcares fermentescíveis com baixo impacto ambiental. Neste estudo, foi aplicado o tratamento hidrotérmico de bagaço de cana-de-açúcar visando a produção de enzimas holocelulolítcas pelo fungo Aspergillus niger. O foco do trabalho foi otimizar a atividade de xilanases, analisando os efeitos dos parâmetros de pré-tratamento utilizados e alguns fatores que podem influenciar na eficiência da reação enzimática. Adicionalmente, propõe possíveis metodologias para a purificação das xilanases obtidas e analisa as diferenças encontradas entre as xilanases obtidas utilizando bagaço in natura (BNT) ou pré-tratado (Tr10 e Tr16). As atividades de celulase e hemicelulase variaram em função dos parâmetros do pré-tratamento e foi possível obter um aumento de até 470 % na atividade de xilanase quando comparada ao bagaço-não tratado, além de aumentos nas atividades de pectinase, mananase, CMCase, FPAse e avicelase. As xilanases obtidas apresentaram atividade num amplo gradiente de temperatura (35-70 ºC) e pH (3 – 9,0), termoestabilidade a 40 ºC, e estabilidade na presença de diversos íons e fenóis durante a reação enzimática. Após 4 etapas de separação de moléculas foi possível obter duas amostras semi-puras de xilanases, cada uma com 2 isoformas da enzima. Foram identificadas 42 proteínas no extrato bruto de BNT e 99 em Tr16; apenas 23 das proteínas identificadas estavam presentes em ambas as amostras. Em Tr16 foi obtida uma variedade de celulases 2,3 vezes maior do que em BNT, ressaltando o potencial do tratamento hidrotérmico como ferramenta para modular a produção de enzimas holocelulolíticas pelo fungo. / The sugar and alcohol industry of Brazil is developing methods to make viable costs for producing and commercializing second generation ethanol. The cellulosic fiber recalcitrance does not allow for an efficient conversion of sugars without adding a step for pretreatment of the biomass. Hydrothermal pretreatment can solubilize hemicellulose and recover fermentable sugars with low environmental impact. In this study, hydrothermal pretreatment of sugarcane bagasse was used for the production of holocellulolitic enzymes by Aspergillus niger. The focus of this work was optimizing the activity of xylanases, analyzing the effects of pretreatment parameters and other factors that could influence the efficiency of enzymatic reaction. Furthermore, it proposes methodologies for purifying the obtained xylanases and analyzes the differences found when using raw (BNT) and pretreated sugarcane bagasse (Tr10 and Tr16). Cellulase and hemicellulase activities were found to vary according to the parameters used for pretreatment and an increase of 470 % on xylanase activity was obtained when compared to raw SCB. Pectinase, mananase, CMCase, FPAse and avicelase activities were also increased. The xylanases presented activities in a wide range of temperature (35-70 ºC) and pH (3,0-9,0), thermoestability at 40 ºC, and stability in the presence of several ionic and phenolic compounds during enzymatic reactions. It was possible to recover two semi-pure samples of xylanase after 4 steps for the separation of molecules, and there were 2 isoforms of the enzyme in each sample. In BNT crude extract, 42 proteins were identified, while in Tr16 there were 99 proteins; only 23 of the identified proteins were found in both samples. In Tr16 it was obtained a variety of cellulases 2,3 times larger than BNT, thus highlighting the potential of this hydrothermal pretreatment for modulating holocellulolitc enzyme production by fungi.

Orientador: Márcia Justino Rossini Mutton / Coorientador: Sarita Cândida Rabelo / Banca: Carlos Eduardo Vaz Rossell / Banca: Maria das Graças de Almeida Felipe / Banca: Sandra Regina Ceccato Antonini / Banca: Eleni Gomes / Resumo: A produção de etanol no Brasil é desenvolvida principalmente através do caldo e melaço de cana-de-açúcar. Considerando-se o aumento da demanda por combustíveis, a biomassa lignocelulósica surge como alternativa pois é o recurso biológico renovável mais abundante da terra. A produção de cana-de-açúcar gera diversos resíduos, como a palhada, deixada no campo após a colheita mecanizada, e o bagaço, que é separado do caldo na operação de moagem dos colmos de cana, e atualmente existem programas de melhoramento genético que visam o desenvolvimento de variedades com altos teores de lignina, para o uso na geração de energia elétrica. Essa biomassa lignocelulósica é composta por cerca de 70% de polímeros de açúcar, materiais que têm grande potencial para a produção de etanol. Este estudo foi realizado objetivando o uso da palhada, bagaço e clones de cana energia, através de pré-tratamento e hidrólise, avaliando seus potenciais para a produção de etanol. Utilizou-se 6 amostras de biomassa: a palhada de três variedades de cana-de-açúcar, coletadas em épocas diferentes; bagaço de cana; e dois clones de cana energia. Estes materiais foram caracterizados com relação a composição de celulose, hemicelulose, lignina, extrativos e cinzas e, logo após, passaram por pré-tratamento ácido, do qual foi obtido um licor, que foi concentrado e destoxificado, para o uso no processo fermentativo. Utilizou-se a estirpe de levedura Rhodotorula glutinis que apresenta habilidade de assim... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Ethanol production in Brazil is mainly developed through sugarcane juice and molasses. Considering the increased demand for fuels, lignocellulosic biomass appears as an alternative because it is the most abundant renewable biological resource on earth. Sugar cane production generates various residues, such as straw, left in the field after mechanized harvesting, and bagasse, which is separated from the broth in the milling operation of sugarcane fields, and there are currently breeding programs that Aim at the development of varieties with high lignin contents, for use in the generation of electric energy. This lignocellulosic biomass is composed of about 70% of sugar polymers, which materials have great potential for the production of ethanol. This study was carried out with the objective of using straw, bagasse and sugar cane clones, through pre-treatment and hydrolysis, evaluating its potential for ethanol production. Six biomass samples were used: the straw of three sugarcane varieties, collected at different times; sugarcane bagasse; And two sugar cane clones. These materials were characterized with respect to the composition of cellulose, hemicellulose, lignin, extractives and ashes and, thereafter, underwent acid pretreatment, from which a liquor was obtained, which was concentrated and detoxified, for use in the fermentation process. The yeast strain Rhodotorula glutinis was used which has the ability to assimilate xylose. Fermentations were performed in three replicates, evaluating the cell viability, viability of shoots and shoots of the cells. The consumption of xylose and ethanol production were also evaluated. The amount of mineral nutrients at all stages of this research was analyzed. The enzymatic hydrolysis of cellulignin was performed and the composition of the hydrolyzate was evaluated. From the dried biomass, analyzes of scanning electron (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:29:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10953_Dissertacao_Christina.pdf: 2153110 bytes, checksum: 0e878215d0e85414b336f7d102ce4c7f (MD5) Previous issue date: 2017-05-05 / O bagaço e a palha da cana-de-açúcar, que antes eram avaliados como resíduos sem função, se mostram como fonte para suprir as necessidades energéticas das usinas, através da cogeração de energia elétrica, tanto para autossuficiência quanto para a venda a concessionária de energia, podendo ainda, serem utilizados para a produção de etanol 2G, e assim desempenhar um papel importante para as usinas, por que tem uma fonte a mais de receita. Sendo então, possível aumentar a produção de etanol apenas com a utilização da palha e do bagaço da cana-de-açúcar, sem ampliar a área plantada, contribuindo com o incremento e produtividade no setor. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho é analisar os custos da produção de etanol 2G, a partir da avaliação da viabilidade técnico-econômica para implantação de uma unidade de produção de álcool de segunda geração a partir dos resíduos da cana-de-açúcar. A avaliação de desempenho econômico-financeira não é prática recente nas organizações, e é a partir da análise dos indicadores utilizados (Margem de contribuição, TIR, VPL e Payback descontado) que será realizada a verificação de desempenho das seis usinas alcooleiras do estado do Espírito Santo, mediante quatro cenários distintos: Cenário I - Produção de álcool 2G a partir da palha obtida nas áreas de cultivo de municípios capixabas produtores de cana-de-açúcar; Cenário II - Produção de álcool 2G a partir da utilização de todo bagaço da cana-de-açúcar originado na própria usina e sem cogeração de energia elétrica; Cenário III - Produção de álcool 2G por meio da utilização do excedente de bagaço da própria usina; e Cenário IV - Produção de álcool 2G a partir do excedente do bagaço adquirido pela compra desse resíduo nas demais usinas do Espírito Santo. Para a apreciação da viabilidade econômica dessa implantação, nos diversos cenários, considera-se necessário um investimento inicial para compra de equipamentos (reatores para pré-tratamento e hidrólise). As demais etapas de produção de etanol 2G, fermentação e destilação, são idênticas ao etanol 1G, portanto esses processos serão realizados na usina existente com seu próprio maquinário.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:36:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2298_1.pdf: 1442134 bytes, checksum: 1d02a33585d247fd73fb6ccb901b64e9 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A qualidade das águas subterrâneas vem sendo comprometida devido à contaminação por gasolina resultante de vazamentos em postos de combustíveis. Os principais contaminantes são os compostos BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos) por causarem toxicidade crônica, serem carcinogênicos e teratogênicos. Uma alternativa de biorremediação é o uso de biorreatores anaeróbios. Neste trabalho foi avaliada a biodegradação anaeróbia de BTEX, no tratamento de água residuária sintética que simulou água contaminada com gasolina, considerando a influência dos macro e micronutrientes. Foram utilizados 3 reatores (RI, RII e RIII) de 4 l cada, operados em bateladas de 48 h, sob agitação constante, em sala climatizada (30 ± 1 ºC). O inóculo utilizado foi uma mistura de lodo proveniente de 2 reatores UASB (esgoto doméstico: abatedouro de aves, 1:1). O experimento foi conduzido em 4 fases com aumento gradativo de DQO, em mg.l-1 (FI-1000, FII-1000, FIII-2000 e FIV-4000). Em FI utilizou-se esgoto sintético para adaptação do inóculo. Em FII, FIII e FIV, o reator RI recebeu etanol, macro e micronutrientes; RII, água contaminada com gasolina e macronutrientes; e RIII, água contaminada com gasolina, macro e micronutrientes. Os resultados indicaram que a presença de nutrientes foi determinante do melhor desempenho de remoção de DQO observado em RIII (56%, 88% e 83% para FII, FIII e FIV), quando comparado com RII (55%, 32% e 42% para FII, FIII e FIV). No entanto, não foi observada influência dos micronutrientes sobre a remoção de BTEX. A presença dos BTEX não afetou o desempenho de remoção de DQO em RIII, uma vez que seu comportamento foi semelhante ao de RI. A maior velocidade de remoção da DQO aconteceu em até 12 horas de experimento na última fase (FIV), em todos os reatores avaliados. Portanto, a escolha por um dos tratamentos deve depender dos compostos de interesse, uma vez que para remoção de matéria orgânica total pode ser conveniente investir na adição de micronutrientes, enquanto que para remoção de BTEX seu efeito não foi efetivo

Submitted by ROSENDO PARRA MILIAN null (rparram71289@gmail.com) on 2017-03-29T21:23:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Mestrado Quimica ROSENDO2017.pdf: 7139645 bytes, checksum: 4a067eda23c61d350682552eab51a0e4 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-03-30T18:26:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 milian_rp_me_araiq.pdf: 7139645 bytes, checksum: 4a067eda23c61d350682552eab51a0e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-30T18:26:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 milian_rp_me_araiq.pdf: 7139645 bytes, checksum: 4a067eda23c61d350682552eab51a0e4 (MD5) Previous issue date: 2017-03-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Esse trabalho consistiu em sintetizar, caracterizar e avaliar o desempenho catalítico para a oxidação de etanol de catalisadores contendo nanopartículas de PdCu e PdNi com diferente conteúdo do segundo metal (Cu e Ni em 10, 20, 30, 40 e 50%). A síntese foi realizada pelo método do poliol modificado e as nanopartículas foram suportadas em carbono de alta área superficial. Os catalisadores de PdCu e PdNi sintetizados foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão em modo varredura (STEM), espectroscopia fotoeletrônica de raios-X (XPS) e espectroscopia de absorção de raios-X (XAS). A caracterização eletroquímica foi feita por voltametria cíclica em meio ácido e alcalino. A atividade catalítica foi avaliada por cronoamperometria em solução alcalina contendo etanol. De forma geral, os dados mostraram a incorporação do segundo metal (Cu e Ni) na estrutura cristalina do Pd que resulta na contração da rede cristalina, nanopartículas pequenas (menores que 5 nm) e presença de aglomerados. Tanto para PdCu quanto para PdNi, a formação de liga com o segundo metal produz um aumento da ocupação eletrônica da banda 4d do Pd. A presença de espécies oxidadas tem efeito oposto, ou seja, produz uma diminuição do preenchimento da banda. No caso de PdCu, os dados de XPS indicaram uma diminuição da quantidade de Pd metálico na superfície. O efeito contrário foi observado para PdNi. As atividades catalíticas para a oxidação de etanol foram menores que para Pd, diferentemente do que mostram a maioria dos dados da literatura. Resultados de espectroscopia de absorção-reflexão no infravermelho por transformada de Fourier (FTIRAS) mostraram que em todos os casos o principal produto da oxidação de etanol é acetato. PdCu/C (70:30) e PdNi/C (90:10) foram os catalisadores que apresentaram maior atividade catalítica para a oxidação de etanol em meio alcalino no seus respetivos conjuntos. / This work consisted in the synthesis, characterization and evaluation of the catalytic performance for the oxidation of ethanol of catalysts containing PdCu and PdNi nanoparticles with different contents of the second metal (Cu and Ni at 10, 20, 30, 40 and 50%). The synthesis was carried out by a modified polyol method and the nanoparticles were supported on high surface area carbon. Catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy scanning mode (STEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray absorption spectroscopy (XAS). The electrochemical characterization was done by cyclic voltammetry in acid and alkaline medium. The catalytic activity was evaluated by chronoamperometry in alkaline solution containing ethanol. In general, data showed incorporation of the second metal (Cu and Ni) into the crystal structure of Pd that results in the contraction of the Crystal lattice, small particles (smaller than 5 nm) and the presence of agglomerates. For PdCu as well as for PdNi, the formation of alloy with the second metal produces an increase in the electronic occupancy of the Pd 4d band. The presence of oxidized species has the opposite effect, i.e., produces a decrease in the band filling. For PdCu, XPS data indicated a decrease in the percentage of metallic Pd on the surface. The opposite was observed for PdNi. The catalytic activities for the oxidation of ethanol were lower than for Pd, differently from what most data in the literature show. Results of measurements by Fourier transformed absorption-reflection infrared spectroscopy showed that the main product of the oxidation of ethanol is, in all cases, acetate. The PdCu/C (70:30) and PdNi/C (90:10) exhibited the highest catalytic activity for ethanol oxidation in alkaline solution of the corresponding set of catalysts.

Orientador: Hebe de las Mercedes Villullas / Banca: Joelma Perez / Banca: Janaina Fernandes Gomes / Resumo: Esse trabalho consistiu em sintetizar, caracterizar e avaliar o desempenho catalítico para a oxidação de etanol de catalisadores contendo nanopartículas de PdCu e PdNi com diferente conteúdo do segundo metal (Cu e Ni em 10, 20, 30, 40 e 50%). A síntese foi realizada pelo método do poliol modificado e as nanopartículas foram suportadas em carbono de alta área superficial. Os catalisadores de PdCu e PdNi sintetizados foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão em modo varredura (STEM), espectroscopia fotoeletrônica de raios-X (XPS) e espectroscopia de absorção de raios-X (XAS). A caracterização eletroquímica foi feita por voltametria cíclica em meio ácido e alcalino. A atividade catalítica foi avaliada por cronoamperometria em solução alcalina contendo etanol. De forma geral, os dados mostraram a incorporação do segundo metal (Cu e Ni) na estrutura cristalina do Pd que resulta na contração da rede cristalina, nanopartículas pequenas (menores que 5 nm) e presença de aglomerados. Tanto para PdCu quanto para PdNi, a formação de liga com o segundo metal produz um aumento da ocupação eletrônica da banda 4d do Pd. A presença de espécies oxidadas tem efeito oposto, ou seja, produz uma diminuição do preenchimento da banda. No caso de PdCu, os dados de XPS indicaram uma diminuição da quantidade de Pd metálico na superfície. O efeito contrário foi observado para PdNi. As atividades catalíticas para a oxidação de etanol foram menores que para ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work consisted in the synthesis, characterization and evaluation of the catalytic performance for the oxidation of ethanol of catalysts containing PdCu and PdNi nanoparticles with different contents of the second metal (Cu and Ni at 10, 20, 30, 40 and 50%). The synthesis was carried out by a modified polyol method and the nanoparticles were supported on high surface area carbon. Catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy scanning mode (STEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray absorption spectroscopy (XAS). The electrochemical characterization was done by cyclic voltammetry in acid and alkaline medium. The catalytic activity was evaluated by chronoamperometry in alkaline solution containing ethanol. In general, data showed incorporation of the second metal (Cu and Ni) into the crystal structure of Pd that results in the contraction of the Crystal lattice, small particles (smaller than 5 nm) and the presence of agglomerates. For PdCu as well as for PdNi, the formation of alloy with the second metal produces an increase in the electronic occupancy of the Pd 4d band. The presence of oxidized species has the opposite effect, i.e., produces a decrease in the band filling. For PdCu, XPS data indicated a decrease in the percentage of metallic Pd on the surface. The opposite was observed for PdNi. The catalytic activities for the oxidation of ethanol were lower than for Pd, differently from what most data in the litera... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2015. / O aumento na demanda por energias sustentáveis impulsiona o desenvolvimento de estratégias biotecnológicas para a produção de biocombustíveis. Neste contexto, o aproveitamento eficiente da biomassa lignocelulósica como matéria prima é fundamental para a produção de etanol de segunda geração. A levedura Saccharomyces cerevisiae, organismo mais utilizado na produção industrial de bioetanol, é incapaz de utilizar pentoses, como a xilose, que é o segundo açúcar mais abundante em algumas biomassas. Neste trabalho, plasmídeos epissomais foram construídos para expressão de genes codificadores para xilose isomerase (XI) de Piromyces sp. e xiluloquinase (XK) de S. cerevisiae. As linhagens laboratoriais de S. cerevisiae CEN.PK 113.14A Δtrp1-289 (L2) e CEN.PK 113.3C Δtrp1-289, Δura-52 (L7) foram transformadas com os plasmídeos gerados. Desta forma, foram construídas linhagens recombinantes de S. cerevisiae expressando XI isoladamente (L2XI) ou em conjunto com XK (L7XIXK). Uma terceira linhagem, L7XIΦ, expressando XI e com o segundo plasmídeo vazio foi construída como controle. A linhagem L7XIXK apresentou melhores taxas fermentativas que as demais linhagens, confirmando o efeito positivo da expressão de XK. As linhagens L2XI, L7XIΦ e L7XIXK obtidas foram submetidas a um processo de condicionamento em meio seletivo contendo xilose como única fonte de carbono. Ao final do condicionamento, quando comparadas com as originais, apresentaram menor fase lag de crescimento e maior taxa de crescimento, maior consumo de xilose (entre 1,8 e 18,5 vezes) e rendimento de etanol (47% para L7XIXK), concomitante à diminuição do rendimento de xilitol (entre 87,6% e 91,8%). A linhagem L2XI, investigada anaerobicamente, também apresentou aumento no consumo específico de xilose (49,8%), rendimento de etanol (19%) e redução no rendimento de xilitol (75%). As linhagens condicionadas foram submetidas então a um processo de cura para remoção dos plasmídeos. Uma das linhagens obtidas, LC7, derivada de L7XIXK perdeu a capacidade de crescer em meio mínimo, indicando a perda dos plasmídeos. Entretanto o gene para XI ainda foi identificado na levedura. A retransformação desta levedura curada com os plasmídeos originais demonstrou que as melhorias da levedura condicionada podem estar associadas a mutações fora do plasmídeo. Esta linhagem curada tem grande potencial para desenvolvimento de uma linhagem de seleção para novas enzimas da via do catabolismo de xilose. / The increasing demand for sustainable energy drives the development of biotechnological strategies for the production of biofuels. In this context, efficient utilization of lignocellulosic biomass as feedstock is essential for the production of second generation biofuels. The yeast S. cerevisiae, main organism utilized in the industrial production of bioethanol, is unable to use pentoses, such as xylose, which is the second most abundant sugar in some biomasses. In this work, multi-copy plasmids were constructed for the expression of genes coding xylose isomerase (XI) from Piromyces sp. and xylulokinase (XK) from S. cerevisiae. The laboratory strains of S. cerevisiae CEN.PK 113.14A Δtrp1-289 (L2) and CEN.PK 113.3C Δtrp1-289, Δura-52 (L7) were transformed with the generated plasmids. Thus, recombinant strains of S. cerevisiae expressing solely XI (L2XI), or combined with XK (L7XIXK) were obtained. A third strain, L7XIΦ, expressing XI and with an empty second plasmid, was constructed as control. The L7XIXK strain presented better fermentative rates than the other strains, confirming the positive effect of XK expression. The obtained strains L2XI, L7XIΦ and L7XIXK underwent a conditioning process in selective medium with xylose as sole carbon source. At the end of the process, when compared to the original strains, conditioned strains presented shorter lag growth phase, and increased growth rate, increased xylose consumption (1,8 to 18,5 fold) and ethanol yield (47% for L7XIXK), along with reduction in xylitol production (between 87,6 and 91,8%). The strain L2XI was investigated under anaerobic conditions and also has presented improved xylose specific consumption (49,8%), ethanol yield (19%) and xylitol reduction (75%). The conditioned strains underwent a curing process, in order to remove the plasmids. One of the obtained strains, LC7, which derived from L7XIXK, has lost its ability to grow on minimal medium, a result consistent with the loss of plasmids. However the XI gene was still identified in the yeast. The retransformation of this curated yeast with the originally constructed plasmids showed that the improvements observed in conditioned strains may be associated with mutations outside of the plasmids. The curated strain has a great potential for the development of a screening strain for new enzymes of the xylose catabolic pathway.