Na busca por matérias-primas alternativas à produção de etanol no Brasil, a batata-doce surge como opção promissora, principalmente no estado do Rio Grande do Sul, maior produtor nacional da raiz e que importa, em média, 98% do etanol hidratado combustível que consome. A viabilidade econômica da produção de etanol a partir da batata-doce passa pela necessidade de otimização do processo. Esta dissertação foca no pré-processamento da matéria-prima e na hidrólise do amido, duas etapas fundamentais para viabilizar economicamente o processo. São comparadas as produções de açúcares redutores de experiências de hidrólise enzimática conduzidas com a batata-doce in natura triturada e com farinhas preparadas através de seis diferentes métodos de secagem (liofilização, ar quente a 60°C, estufa a 60°C e a 105°C com convecção natural do ar, com microondas e solar). A mistura comercial de enzimas STARGEN 002 foi utilizada inicialmente na concentração de 68 μL/g farinha. Os resultados mostram um rendimento maior obtido nos ensaios com matéria-prima seca em comparação a in natura, independentemente do método de secagem empregado. São comparados os custos acrescentados ao processo devido à inclusão da etapa de secagem com o retorno financeiro em função do aumento da eficiência da etapa de hidrólise. A utilização de micro-ondas apresentou, em comparação às demais técnicas de desidratação, além da maior concentração de açúcares redutores, um balanço econômico promissor, sendo então, selecionada como pré-processamento para os próximos experimentos da pesquisa. Através de um planejamento experimental se verificou que na etapa de hidrólise enzimática, a utilização da Pectinase, enzima complementar ao processo, não trouxe benefícios estatisticamente significativos. Dentro do mesmo estudo, a conversão máxima de 93,9% do amido foi alcançada com concentração inicial de matéria-prima de 110 g/L e de STARGEN 002 igual a 7,5 μL/g farinha, com possibilidade de utilizar níveis ainda mais baixos de enzima e mais altos de farinha conforme análise das superfícies de respostas. Na sequência, o trabalho traz resultados do processo de hidrólise e fermentação simultâneas com pré-tratamento realizado por 2 horas a 52°C. É obtido o valor de 72,2% ± 1,6% de eficiência na etapa de fermentação com 140 g/L de matéria-prima e 3 μL de enzima por grama de farinha. A análise econômica, feita a partir dos resultados apresentados nessa pesquisa, resulta no custo de R$ 1,35 por litro de EHC. / In the search for alternative feedstocks for ethanol production in Brazil, the sweet potato emerges as a promising option, particularly in the state of Rio Grande do Sul, the main national producer of the root and has imported, on average, 98% hydrated ethanol fuel it consumes. To obtain the economic feasibility of ethanol from sweet potato the process optimization is necessary. This work focuses on the pre-processing of the raw material and the hydrolysis of starch, two fundamental steps to make the process economically viable. The reducing sugars production by the enzymatic hydrolysis experiments conducted with the fresh and triturated sweet potato is compared with the use of flour prepared by six different drying methods (lyophilization, hot air at 60°C, oven with air natural convection at 60°C and 105°C , microwave and solar). The commercial mixture of enzymes STARGEN 002 was initially used at a concentration of 68 μL/g flour. The results show a higher yield in tests of dry feedstock, regardless of the employed drying method. The added costs to the process due the inclusion of the drying step are compared with the financial return of this procedure. In comparison to other techniques of dehydration, the use of microwave resulted in the largest concentration of reducing sugars and a promising economic balance, so the microwave drying was selected as preprocessing for the next experiments of research. Through an experimental design, the use of Pectinase, a complementary enzyme of process, showed to be statistically insignificant in the enzymatic hydrolysis step. In the same study, the starch conversion of 93.9% was achieved with an initial concentration of 110 g/L of dried sweet potato and STARGEN 002 equal to 7.5 mL/g flour, with possibility to use lower levels of enzyme and higher of flour according to response surface analysis. Furthermore, are presented the results of simultaneous hydrolysis and fermentation with pretreatment process conducted for 2 hours at 52°C. The fermentation efficiency reached 72.2% ± 1.6% with 140 g/L of raw material and 3 mL of enzyme per gram of flour. The economic analysis, based on the results presented in this research, results in the cost of R$ 1.35 per liter of hydrated ethanol.

Psicólogo / La literatura reporta diversas técnicas para conseguir la expresión del aprendizaje de extinción en condiciones diferentes a las del entrenamiento de extinción. Una de ellas es la utilización de una clave de extinción (CE), un estímulo presentado junto a varios de los ensayos no reforzados de la extinción. La utilización de una CE en diferentes preparaciones experimentales ha demostrado demorar el fenómeno de rápida readquisición, renovación, recuperación espontanea, todos fenómenos en que la memoria de extinción es débilmente reactivada. Diversos experimentos han intentado dilucidar el mecanismo asociativo a la base del funcionamiento de la clave de extinción (e.g., inhibición o modulación), ignorando posibles asociaciones contextuales formadas durante la extinción y su influencia en el funcionamiento de las claves. En este experimento, posterior al entrenamiento de una CE en una preparación de tolerancia asociativa al etanol, se expuso a los sujetos al contexto de extinción con el fin de devaluar su rol en los efectos de la dicha clave. Los resultados sugieren que una CE demora la readquisición de la tolerancia asociativa al etanol, y que este efecto es dependiente del estatus asociativo del contexto de extinción. Los resultados se discuten tomando en cuenta los parámetros del presente experimento y hallazgos de otros laboratorios utilizando similares procedimientos

El primer que es va abordar en la present Tesi Doctoral va ser la determinació de l'estructura primària completa de l'alcohol deshidrogenasa humana de la classe IV, de la qual només se'n coneixien alguns fragments parcials obtinguts per anàlisi de pèptids, en col.laboració amb el grup del Prof. Hans Jörnvall, del Karolinska Institutet d'Estocolm. Es va optar, doncs, per la clonació del seu cDNA mitjançant el triatge d'una biblioteca, utilitzant com a sonda un fragment del cDNA de l'ADH4 de rata. Posteriorment, es va procedir a l'estudi de la rellevància funcional de la posició 294, que presenta una valina en la forma humana i una alanina en la de rata. Aquesta posició està situada en la regió intermèdia de la cavitat d'unió del substrat. Així, es va fer un treball paral.lel de mutagènesi dirigida d'aquest aminoàcid, realitzant substitucions recíproques en els dos enzims. En la present Tesi Doctoral, es va expressar en E. coli i es va obtenir el mutant Ala294Val. Es van caracteritzar l'enzim recombinant i el mutant amb etanol i retinoides. També es va desenvolupar un model molecular de l'estructura tridimensional de l'enzim ADH4 de rata i es van fer simulacions de la interacció de retinoides amb els dos enzims, mitjançant estudis de docking. D'altra banda, en el nostre grup es va identificar una forma present en la mucosa digestiva de l'amfibi Rana perezi, que mostrava analogies estructurals i funcionals amb els enzims ADH4 de mamífer. La determinació parcial de la seva seqüència d'aminoàcids va suggerir que aquesta forma d'alcohol deshidrogenasa era dependent de NADP(H) en lloc de NAD(H), degut a la substitució de l'aspàrtic 223 per glicina. Els estudis cinètics subsegüents van confirmar una especificitat de coenzim fins aleshores inèdita entre les alcohol deshidrogenases de vertebrat. Per a obtenir l'estructura primària completa d'aquest enzim es va procedir a la clonació del seu cDNA, utilitzant la PCR i estratègies d'amplificació dels extrems de cDNA. Prosseguint amb la determinació de la presència en altres espècies de formes d'ADH, es va estudiar el pollastre, com a espècie model de les aus. Es va identificar un enzim amb activitat alcohol deshidrogenasa i amb preferència per NADP(H), que s'expressava en el tracte digestiu superior i en ull. L'enzim responsable d'aquesta activitat va resultar ser una aldo_ceto reductasa, que presentava la peculiaritat de ser activa amb etanol i amb retinoides, un fet fins aquell moment mai observat en aquesta família. Es va clonar el cDNA de l'aldo_ceto reductasa i es va obtenir la seva seqüència completa. Es va estudiar el patró d'expressió del gen per transferència Northern. Es van obtenir les constants cinètiques de l'enzim amb diversos substrats, incloent retinoides. Per a estudiar la base estructural de les propietats de l'enzim, es va desenvolupar un model molecular i es van realitzar simulacions de docking. / Initially, in the present Doctoral Thesis, the primary structure of human alcohol dehydrogenase class IV (ADH4) was determined by screening of a cDNA library, and using a DNA fragment of rat ADH4.The function of position 294 in human and rat ADH4 was studied by site-directed mutagenesis. Position 294 is localized in the middle region of the substrate-binding pocket, and is occupied by a Valine in human ADH4 and an Alanine in rat ADH4, being this substitution the most significant difference between both enzymes. Rat ADH4 and rat Ala294Val mutant were kinetically characterized, with ethanol and all-trans, 9-cis and 13-cis retinoids. A molecular model of rat ADH4 was built, and docking studies with retinoid isomers were performed.On the other hand, in our group, an ADH from an amphibian species (Rana perezi) was characterized. This enzyme was kinetically similar to rat and human ADH4. However, this enzyme was NADP(H)-dependent, instead od NAD(H)-dependent like all other vertebrate ADHs. In the present Doctoral Thesis, the cDNA of the amphibian ADH (named ADH8) was obtained and the structural features that correlate with its distinct NADP(H) dependence were analyzed. Finally, the presence of an ADH homologous to human ADH4 or amphibian ADH NADP(H)-dependent was studied in an avian species (chicken, Gallus Domesticus). An enzyme NADP(H)-dependent, similar to amphibian ADH8, was characterized. However, the analysis of the primary structure revealed that this enzyme was not an ADH from the medium chain dehydrodrogenase/reductase superfamily. The ADH characterized from chicken tissues was an aldo-keto reductase, an enzyme from a completely different family. Chicken AKR was unique in all AKR superfamily because it was able to use ethanol and retinoids as substrates.

Made available in DSpace on 2014-08-13T14:50:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-12-09Bitstream added on 2014-08-13T18:01:31Z : No. of bitstreams: 1 000746865_20141209.pdf: 573680 bytes, checksum: 39e1c41cf48b90af6f3ef88dc4a388af (MD5) / The production of fuel ethanol in Brazil is currently obtained by fermentation of sugar cane juices and/or molasses which have around 20% of dissolved solids leading the alcoholic yield to be smaller than that desired. Thus, large volumes of vinasse are generated, leading to high energy consumption in distillation. Taking into account the renewed interest in improving the process to obtain higher levels of ethanol, and reduce expenses associated with the process, new studies are being conducted to determine the adequacy of industrial strains of Saccharomyces cerevisiae in the fermentation of concentrated media with fermentable sugars. In this context the present work aims to study the fermentation characteristics of five industrial strains, four used in Brazilian industries PE-2, CAT-1, SA-1 and BG, and a Ethanol REDTM, used in corn bioethanol production. The fermentation process was carried out in simple batch at 30° and 37°C with 250 rpm rotation. The sucrose concentration in the fermentation medium varied between 21 and 30% (w/v) focusing on Very High Gravity Fermentation Technology conditions - musts with high levels of fermentable sugars, with or without supplementation with peptone and yeast extract at pH 5.0; and with high cell density. The fermentation profile was assessed by determining parameters such as biomass, cell viability, consumption of carbon source, ethanol and production of used for trehalose. Wine with ethanol content ranging between 17 to 20% (v/v) was obtained at the end of the fermentation musts which had sucrose 30 to 35% (w/v). Supplementation with nitrogen source led to an improvement in the performance of industrial yeasts fermentation. High levels of trehalose were observed during the fermentation process as compared to the cells in stationary phase used as inoculum, as well as growing cells, suggesting that industrial strains have the ability to adapt to the stressing conditions of caused by high gravity...

Orientador: Cláudio Kitano / Banca: Aparecido Augusto de Carvalho / Banca: Walter Katsumi Sakamoto / Banca: Anderson Rodrigues Lima Caires / Banca: Samuel Leite de Oliveira / Resumo: Neste trabalho, foi desenvolvida uma câmara fototérmica para quantificar o teor de água em álcool etílico hidratado combustível . A câmara fototérmica para amostras líquidas é feita em alumínio, utilizando como transdutor um cristal de Tantalato de Lítio (LiTaO3) recoberto com ITO (Índium Tin Óxide). O cristal fica em contato com a amostra líquida enquanto esta recebe uma radiação modulada de um diodo laser. Inicialmente, para caracterização da câmara fototérmica, foram realizadas várias configurações experimentais, variando a posição, inclinação e distância do feixe do laser em relação ao cristal do transdutor. A dependência do sinal fototérmico também foi avaliada para diferentes concentrações de água em etanol alterando-se a frequência de pulsação do feixe de luz incidente, potência de excitação da fonte laser e a temperatura das amostras. Foram recolhidas amostras de seis postos de gasolina na cidade de Campo Grande-MS e quantificado o teor de água nos biocombustíveis pela câmara fototérmica e por titulação Karl Fisher, que é o método recomendado pela ANP (Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis). Os resultados obtidos demostraram que as menores concentrações que a câmara fototérmica pode detectar com certa margem de segurança são de 0,75 e 0,90%(m/m) para potências do laser de 345 e 135 mW, respectivamente. A câmara fototérmica apresentou também uma boa aproximação na quantificação de água em etanol em comparação com o método Karl Fisher, com erros médios de aproximadamente 1 e 2% para potências da fonte de 345 e 135mW, respectivamente. / Abstract: In this study, a photothermal chamber was developed to quantify the water content in hydrated ethyl alcohol fuel. The photothermal chamber for liquid samples is made of aluminum, using a crystal of Lithium Tantalate (LiTaO3) coated with ITO (Indium Tim Oxide) as a transducer. The crystal remains in contact with the liquid sample while it receives a modulated radiation from a laser diode. Initially, to characterize the photothermal chamber, various experimental configurations were performed, varying the position, the inclination and the distance of laser beam regarding the transducer crystal. The dependence of the photothermal signal was also evaluated for different concentrations of water in ethanol by changing the pulse frequency of the incident light beam, the excitation power of the laser and the temperature of the samples. Samples from six gas stations were collected in Campo Grande-MS and the water content in biofuels was quantified by the photothermal chamber and by the Karl Fisher titration, which is the method recommended by ANP (Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis). The results showed that the lowest concentrations that the photothermal camera can detect with certain safety margin are 0.75 and 0.90% (m/ m) for laser power of 345 and 135 mW, respectively. The photothermal camera also showed a good approximation for the quantification of water in ethanol compared to the Karl Fisher method, with mean error of approximately 1 and 2% to the power source of 345 and 135mW, respectively. / Doutor

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000431141-Texto+Completo-0.pdf: 13187681 bytes, checksum: 1ec3202d47e45648161456f90fa14a9e (MD5) Previous issue date: 2011 / Resveratrol is a naturally occurrence polyphenol, widely studied in prevention and age related diseases. It was shown by increased lifespan of lower organisms and obese rodents, that its mechanism could be sirtuin 1 dependent. Thus, the compound was considered as an important mimicking calorie restriction agent, the only non-genetic intervention known to increase the lifespan. Sirtuins belong to a family of enzymes NAD+-dependent targeting histones and non-histones proteins, therefore regulating several cellular events related to metabolism. Despite the mechanism of resveratrol showed to be SIRT1-dependent, it is more complex than firstly reported and it is not yet clear. In this study, we investigated the gene expression of three sirtuins members and targets of these enzymes family, modulated by resveratrol in three different conditions: without stress or injury, with ethanol, - as a stressor compound and after caloric restriction, using adult zebrafish as a model organism. Although wild-type zebrafish is considered a consolidated experimental model, little have been explored conserning sirtuins mechanism, resveratrol modulation and caloric restriction. The mRNA expression was detected by semiquantitative RT-PCR in zebrafish liver after different time of exposure and concentrations of resveratrol, ethanol and, also in the muscle after caloric restriction. In our experimental model neither resveratrol nor caloric restriction modulated the SIRT1 gene expression. However we saw a similar profile between SIRT3 and SIRT4 transcription, a decrease in liver mRNA levels. Under this scenario we suggested that the resveratrol can exert health benefits similar to that presented by caloric restriction, modulating other sirtuins, rather than SIRT1, opening another perspective that must be exploited, since, in zebrafish, resveratrol altered the sirtuins and other genes (such as NAMPT) expression. This modulation should be better understood at physiological levels once resveratrol have been used by health subjects as a nutraceutical compound. Even though, here ethanol was used as stressor compound, we did not observed hepatic injury, especially in the animals subjected to chronic exposition. Nevertheless, was possible detected that resveratrol and ethanol showed different profiles of gene expression and protein acetylation but, when the compounds were administered together levels were reverted close to the control group. The results here described helps to consolidate the zebrafish as an experimental model for understanding the sirtuin modulation by resveratrol and caloric restriction. / Resveratrol é um polifenol de ocorrência natural amplamente estudado na prevenção de doenças associadas ao envelhecimento. Foi caracterizado por aumentar a longevidade em organismos menores e em roedores obesos, mecanismos relacionados a modulação de sirtuína 1. Desta forma, foi comparado e apresentado como um importante composto mimetizador de restrição calórica, única intervenção não genética conhecida por aumentar a longevidade. Sirtuínas compreendem uma família de enzimas NAD+ dependentes que têm como alvo proteínas histonas e não histonas, regulando uma série de eventos celulares relacionados ao metabolismo. Apesar do resveratrol ter sido apresentado por modular SIRT1, este mecanismo parece ser muito mais complexo e não está completamente elucidado. Neste estudo, nós investigamos o perfil de transcrição de SIRT1, SIRT3 e SIRT4 e genes alvos relacionados a estas enzimas, PGC1α, PPARγ e NAMPT, modulados por resveratrol, em um modelo sem injúria e estress; e na presença de um agente estressor, neste caso o etanol e; após restrição calórica. Para o estudo, foi utilizado zebrafish adulto tipo selvagem, por ser um modelo experimental consolidado, porém pouco explorado quanto ao mecanismo de sirtuinas, do composto resveratrol e restrição calórica. Para análise transcricional foi utilizado a técnica de RT-PCR semiquantitativo. Para determinação do estado de acetilação H3 lys9 foi utilizado a técnica de Western Blotting. As expressões de mRNA foram analisadas em fígado de zebrafish após exposição a diferentes tempos e concentrações de resveratrol, etanol e, também no músculo, após restrição calórica. Em nosso modelo experimental nem o resveratrol, nem a restrição calórica modularam a expressão de SIRT; porém, nós observamos que ambas intervenções apresentaram perfil similar na transcrição de SIRT3 e SIRT4, diminuindo os níveis de mRNA no fígado. Nós sugerimos que o composto pode exercer efeitos benéficos similar a RC por modulação de outras sirtuínas que não SIRT1 e, estas devem ser melhor exploradas. Ainda, nós demonstramos que resveratrol modula a expressão de sirtuínas e outros genes analisados como NAMPT, em um modelo sem injúria, e esta modulação deve ser compreendida a níveis fisiológicos uma vez que o composto vem sendo utilizado como composto nutracêutico por indivíduos saudáveis. Etanol, aqui utilizado como um agente estressor, não causou dano hepático, principalmente nos animais que receberam tratamento crônico. Porém, foi possível observar que resveratrol e etanol apresentaram padrão diferente no perfil de expressão gênica e acetilação de proteína e, que a associação dos dois compostos reverteu aos níveis próximos do controle estas alterações. Estes resultados consolidam o zebrafish como modelo experimental a ser utilizado na compreensão da modulação de sirtuínas modulado por resveratrol e restrição calórica.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-07Bitstream added on 2014-06-13T19:40:16Z : No. of bitstreams: 1 000750712.pdf: 2752975 bytes, checksum: f18618a04d58e1e358913efa50bc51b2 (MD5) / Neste trabalho, foi desenvolvida uma câmara fototérmica para quantificar o teor de água em álcool etílico hidratado combustível . A câmara fototérmica para amostras líquidas é feita em alumínio, utilizando como transdutor um cristal de Tantalato de Lítio (LiTaO3) recoberto com ITO (Índium Tin Óxide). O cristal fica em contato com a amostra líquida enquanto esta recebe uma radiação modulada de um diodo laser. Inicialmente, para caracterização da câmara fototérmica, foram realizadas várias configurações experimentais, variando a posição, inclinação e distância do feixe do laser em relação ao cristal do transdutor. A dependência do sinal fototérmico também foi avaliada para diferentes concentrações de água em etanol alterando-se a frequência de pulsação do feixe de luz incidente, potência de excitação da fonte laser e a temperatura das amostras. Foram recolhidas amostras de seis postos de gasolina na cidade de Campo Grande-MS e quantificado o teor de água nos biocombustíveis pela câmara fototérmica e por titulação Karl Fisher, que é o método recomendado pela ANP (Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis). Os resultados obtidos demostraram que as menores concentrações que a câmara fototérmica pode detectar com certa margem de segurança são de 0,75 e 0,90%(m/m) para potências do laser de 345 e 135 mW, respectivamente. A câmara fototérmica apresentou também uma boa aproximação na quantificação de água em etanol em comparação com o método Karl Fisher, com erros médios de aproximadamente 1 e 2% para potências da fonte de 345 e 135mW, respectivamente. / In this study, a photothermal chamber was developed to quantify the water content in hydrated ethyl alcohol fuel. The photothermal chamber for liquid samples is made of aluminum, using a crystal of Lithium Tantalate (LiTaO3) coated with ITO (Indium Tim Oxide) as a transducer. The crystal remains in contact with the liquid sample while it receives a modulated radiation from a laser diode. Initially, to characterize the photothermal chamber, various experimental configurations were performed, varying the position, the inclination and the distance of laser beam regarding the transducer crystal. The dependence of the photothermal signal was also evaluated for different concentrations of water in ethanol by changing the pulse frequency of the incident light beam, the excitation power of the laser and the temperature of the samples. Samples from six gas stations were collected in Campo Grande-MS and the water content in biofuels was quantified by the photothermal chamber and by the Karl Fisher titration, which is the method recommended by ANP (Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis). The results showed that the lowest concentrations that the photothermal camera can detect with certain safety margin are 0.75 and 0.90% (m/ m) for laser power of 345 and 135 mW, respectively. The photothermal camera also showed a good approximation for the quantification of water in ethanol compared to the Karl Fisher method, with mean error of approximately 1 and 2% to the power source of 345 and 135mW, respectively.

Orientador: Elisete Aparecida Batista / Banca: Cecílio Sadao Fugivara / Banca: Margarida Juri Saeki / Resumo: Células a combustível são dispositivos eletroquímicos que convertem a energia química em energia elétrica e calor. As DAFCs (Direct alcohol fuel cells) têm sido objeto de muitos estudos alternativos à célula de hidrogênio. Para que as DAFCs operem em grande escala, é de grande importância o desenvolvimento de eletrocatalisadores para as reações de oxidação de álcoois como metanol e etanol, que ocorrem no ânodo da célula a combustível. Neste contexto, este trabalho relata a síntese de nanocatalisadores de paládio suportados em carbono e óxido de cério, a caracterização física dos materiais preparados e a avaliação da atividade catalítica para a oxidação de metanol e etanol. A caracterização física foi realizada utilizando-se as técnicas de difratometria de raios X, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X e, espectroscopia de absorção de raios X. Os materiais também foram caracterizados eletroquimicamente por voltametria cíclica. A atividade catalítica dos materiais preparados foi estudada através de técnicas eletroquímicas, como voltametria cíclica e cronoamperometria, e também pela técnica espectro-eletroquímica de FTIR in situ, que permite a identificação de produtos e intermediários das reações. Os difratogramas de raios X mostraram que a adição de óxido de cério não modifica a estrutura cristalina do Pd. As imagens de microscopia eletrônica de transmissão permitem afirmar que o método de síntese utilizado gerou nanopartículas de paládio bem dispersas sobre o suporte e com estreita distribuição de tamanhos. Os espectros de absorção de raios X indicaram um preenchimento da banda 4d do paládio com a adição de óxido de cério. Medidas de oxidação de monocamada de CO mostraram que a presença de óxido de cério no suporte não promoveu alteração nos potenciais de picos de... / Abstract: Fuel cells are electrochemical devices that convert chemical energy into electrical energy. The DAFCs (Direct alcohol fuel cells) present as an alternative for hydrogen fuel cells. For the DAFCs operate on a large scale, is of great importance the development of electrocatalysts for oxidation reactions of alcohols as methanol and ethanol, which occur at the anode of the fuel cell. In this context, this work reports the synthesis of nanocatalysts of palladium supported on carbon and cerium oxide, physical characterization of the prepared materials and the evaluation of the catalytic activity for the oxidation of methanol and ethanol. The physical characterization was performed using X-ray diffraction, transmission electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and X ray absorption spectroscopy techniques. Materials were also electrochemically characterized by cyclic voltammetry. The catalytic activity of the prepared materials was studied using electrochemical techniques such as chronoamperometry and cyclic voltammetry and also the spectroelectrochemical technique of in situ FTIR, which allows the identification of reaction products and intermediates. The X-ray diffraction showed that the addition of cerium oxide does not modify the crystalline structure of the Pd. The transmission electron microscopy images allow us to state that the method of synthesis used produced well dispersed palladium nanoparticles onto the support and narrow size distribution. The X-ray absorption spectra showed a higher fill on the 4d band of the palladium with the addition of cerium oxide. Experiments of CO monolayer oxidation showed that the presence of cerium oxide in the support did not cause change in the potential of CO oxidation peak. Regarding the catalytic activity for the electro-oxidation of methanol, palladium showed very low activity. For the electro-oxidation of ethanol, the materials synthesized at 25... / Mestre

Orientador: José Roberto Ernandes / Banca: Rubens Monti / Banca: João Atílio Jorge / Resumo:A produção de etanol combustível no Brasil é atualmente obtida através da fermentação de mostos de cana de açúcar que apresentam em torno de 20% de sólidos dissolvidos, levando a um rendimento alcoólico abaixo do desejado, gerando grandes volumes de vinhaça, induzindo a um grande consumo de energia na destilação. Com o interesse renovado na melhoria do processo para a obtenção de níveis mais altos de etanol e diminuição de gastos associados ao processo, novos estudos estão sendo realizados para verificar a adequação de linhagens industriais de Saccharomyces cerevisiae na fermentação de meios concentrados em açúcares fermentescíveis. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo estudar o perfil fermentativo de quatro linhagens industriais brasileiras; PE-2, CAT-1, SA-1 e BG, além da Ethanol REDTM, usada preferencialmente na produção de etanol a partir do milho. Neste trabalho os processos de fermentação foram conduzidos em batelada simples, a 30°C E 37°C e com rotação de 250 rpm, a concentração de sacarose no meio de fermentação variou entre 21, 30 e 35% (m/v), com ênfase às condições de Very High Gravity Fermentation Technology - Tecnologia de Fermentação de Mostos com Altos Teores de Açúcares Fermentescíveis, com ou sem suplementação com peptona e extrato de levedo, e com alta densidade celular. O perfil fermentativo foi avaliado determinando parâmetros de etanol e produção de trealose. Vinhos com teores de etanol variando de 16 a 20% (v/v) foram obtidos ao final da fermentação de mostos contendo sacarose de 30 a 35% (m/v). A completa utilização da sacarose e manutenção da viabilidade celular em experimentos com reciclo celular mostrou ser viável a aplicação da fermentação de mostos concentrados para a produção de bioetanol, pelo menos com sacarose 30%, a 30° C. A suplementação com fonte de nitrogênio pode induzir a melhoria no desempenho fermentativo das leveduras... / Abstract: The production of fuel ethanol in Brazil is currently obtained by fermentation of sugar cane juices and/or molasses which have around 20% of dissolved solids leading the alcoholic yield to be smaller than that desired. Thus, large volumes of vinasse are generated, leading to high energy consumption in distillation. Taking into account the renewed interest in improving the process to obtain higher levels of ethanol, and reduce expenses associated with the process, new studies are being conducted to determine the adequacy of industrial strains of Saccharomyces cerevisiae in the fermentation of concentrated media with fermentable sugars. In this context the present work aims to study the fermentation characteristics of five industrial strains, four used in Brazilian industries PE-2, CAT-1, SA-1 and BG, and a Ethanol REDTM, used in corn bioethanol production. The fermentation process was carried out in simple batch at 30° and 37°C with 250 rpm rotation. The sucrose concentration in the fermentation medium varied between 21 and 30% (w/v) focusing on Very High Gravity Fermentation Technology conditions - musts with high levels of fermentable sugars, with or without supplementation with peptone and yeast extract at pH 5.0; and with high cell density. The fermentation profile was assessed by determining parameters such as biomass, cell viability, consumption of carbon source, ethanol and production of used for trehalose. Wine with ethanol content ranging between 17 to 20% (v/v) was obtained at the end of the fermentation musts which had sucrose 30 to 35% (w/v). Supplementation with nitrogen source led to an improvement in the performance of industrial yeasts fermentation. High levels of trehalose were observed during the fermentation process as compared to the cells in stationary phase used as inoculum, as well as growing cells, suggesting that industrial strains have the ability to adapt to the stressing conditions of caused by high gravity... / Mestre

Orientador: Alessandro de Mello Varani / Coorientador: Lucia Maria Carareto Alves / Banca: Victor Satler Pylro / Banca: Jackson Antonio Marcondes de Souza / Resumo: A indústria sucroalcooleira gera elevado número de resíduos de origem da biomassa lignocelulósica que apresentam grande potencial para produção de biocombustíveis, em particular o etanol de segunda geração. Uma das formas promissoras para a desconstrução da biomassa lignocelulósica é através da utilização de consórcios bacterianos que produzem enzimas altamente específicas com a capacidade de quebrar a estrutura da lignocelulose. Porém, para a otimização desse processo é importante entender as funções metabólicas presentes nesses consórcios degradadores de biomassa. Portanto, esse estudo objetivou identificar e classificar a composição de uma comunidade bacteriana proveniente de consórcio oriundo de solo contendo bagaço de cana-de-açúcar em decomposição e avaliar sua capacidade metabólica através de sequenciamento genômico de alto rendimento e análises de bioinformática. Esse consórcio foi cultivado durante vinte semanas, sendo que amostras de DNA foram extraídas para sequenciamento a cada sete dias. O sequenciamento da subunidade 16S do operon ribossomal (16S rRNA) foi realizado utilizando a plataforma Ion PGM™, enquanto que o sequenciamento do DNA total foi realizado na plataforma HiSeq 2500, Illumina®. Os resultados do sequenciamento do 16S rRNA indicam 5 diferentes famílias bacterianas ao longo das 20 semanas, sendo Burkholderiaceae (73%) e Rhodanobacteraceae (24%) as mais abundantes. Análises do potencial funcional do consórcio realizadas através dos programas PICRUSt e ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The sugarcane ethanol industry generates a number of residues related to the lignocellulosic biomass which exhibit potential for the production of biofuels, in particular second generation ethanol. One of the promising ways for the deconstruction of lignocellulosic biomass to valuable products is through the use of bacterial consortia. These consortia encode a specific set of enzymes capable to metabolize and decompose the lignocellulose structure. However, to optimize this process, the metabolic functions present in a biomass-degrading consortia must be well known. Therefore, this study aimed to unravel the taxonomic composition, and to evaluate the metabolic profile of a bacterial consortium from a sugar-cane derived soil containing decomposing straw, through high-throughput genomic sequencing and bioinformatics analyzes. The selected consortium was cultivated in laboratory for twenty weeks, and DNA samples were extracted for sequencing every seven days. The 16S subunit of the ribosomal operon (16S rRNA) and total DNA sequencing were performed through the Ion PGM™ (Thermo Fischer) and HiSeq 2500 (Illumina) platforms, respectively. The 16S rRNA sequencing indicate at least 5 different bacterial families during the 20 weeks of cultivation. The Burkholderiaceae (73%) and Rhodanobacteraceae (24%) are the most abundant. Functional analyses, indicate an enrichment of the transporter-related function, including ABC-transporters mainly in the first week of cultivation, suggesting a probable role related with the decomposing of the lignocellulolytic material. The whole metagenome sequencing uncover the genomic sequence of one of the most abundant organisms present in the consortium (abundance ~24% of the sequenced reads). This genome was finished and circularized, exhibiting 4,758,639 bp, GC% of 65.25, a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre