Os resíduos lignocelulósicos agroindustriais, como a casca de arroz, são fontes abundantes e de baixo custo de celulose e hemicelulose, para produção biotecnológica de compostos de alto valor agregado, como os alcoóis, etanol e xilitol. O presente trabalho teve como objetivo otimizar a hidrólise ácida diluída da casca de arroz, utilizando como ferramenta o planejamento experimental, e ampliar os conhecimentos sobre a produção biotecnológica de etanol e xilitol, mediante o cultivo de microrganismos sobre esse hidrolisado. Um planejamento composto central 22 com três pontos centrais foi realizado abrangendo apenas as variáveis significativas para liberação de açúcares (temperatura e concentração de ácido). A máxima solubilização dos açúcares (70% de eficiência) foi obtida a 150ºC e 3 mmol H2SO4 g-1 sólido seco (SS), gerando cerca de 2,3 g L-1 de tóxicos totais (soma de inibidores ácido acético, furfural e hidroximetilfurfural). No entanto, é desejável que o hidrolisado contenha baixo teor de compostos tóxicos, já que estes podem comprometer a eficiência da fermentação. Sendo assim, a condição que empregou a temperatura de 129ºC e 4,4 mmol H2SO4 g-1 SS, apresentando 52% de eficiência na liberação de açúcares e apenas 0,18 g l-1 de inibidores, foi selecionada. Cultivos sobre meio semissintético e hidrolisado de casca de arroz, a 180 rpm e 30oC, foram realizados em agitador orbital, utilizando leveduras fermentadoras de hexoses e pentoses, como Saccharomyces cerevisiae, e Candida shehatae, Pichia stipitis e Spathaspora arborariae, respectivamente, em cultivos isolados e em co-cultivo. As cepas testadas isoladamente apresentaram valores de produtividade de etanol (YP/S) entre 0,35 e 0,46 g g-1, enquanto que o rendimento dos co-cultivos variou de 0,30 a 0,77 g g-1 de etanol, sobre ambos os meios. Cultivos foram conduzidos em biorreatores submersos utilizando S. cerevisiae, individualmente e em consórcio com S. arborariae sobre hidrolisado de casca de arroz (1 vvm de aeração e 300 rpm). O maior rendimento de etanol foi obtido no cultivo isolado de S. cerevisiae, com YP/S de 0,52 g g-1, enquanto que o co-cultivo apresentou um YP/S de 0,42 g g-1. Foi avaliado o desempenho do processo de sacarificação e fermentação simultânea sobre hidrolisado de casca de arroz não filtrado, associando um complexo enzimático (contendo celulases e xilanases) ao co-cultivo (S. cerevisiae - S. arborariae), este processo aumentou a produtividade de etanol em 26%. / Agroindustrial lignocellulosic residues such as rice hulls, are abundant resources and low cost of cellulose and hemicellulose, compounds for biotechnological production of high value by-products, such as alcohols, ethanol and xylitol. This study aimed to optimize the dilute acid hydrolysis of rice hull, using the experimental design tool and expand knowledge about the biotechnological production of ethanol and xylitol by cultivation of microorganisms on the hydrolysate. A 22 central composite design with three central points was carried out covering only the significant variables for the release of sugars (acid concentration and temperature). The maximum sugars solubilization (70% efficiency) was obtained at 150°C and 3 mmol H2SO4 g-1 dry solids (SS), generating about 2.3 g L-1 of toxic compounds (sum of acetic acid inhibitors, furfural and hydroxymethylfurfural). However, it is desirable that the hydrolysate contains low levels of toxic compounds, as these can compromise the efficiency of fermentation. Thus, the condition that used the temperature of 129°C and 4.4 mmol g-1 H2SO4 g-1 SS, with 52% efficiency in the release of sugars and only 0.18 g l-1 inhibitors, has been selected. Cultures on semi-synthetic medium and hydrolysate rice hull at 180 rpm and 30oC, were performed in shaker, using yeast that ferment hesoxes as Saccharomyces cerevisiae, and pentoses as Candida shehatae, Pichia stipitis and Spathaspora arborariae, in isolated cultures and co-cultivation. The strains tested alone showed ethanol yields coefficients values (YP/S) between 0.35 and 0.46 g g-1, while the yields of co-cultures varied from 0.30 to 0.77 g g-1 ethanol, on both media. Cultures were conducted in submerged bioreactors using S. cerevisiae, both individually and in consortium with S. arborariae on hydrolysate rice hull (1 vvm aeration and 300 rpm). The highest ethanol yield coefficient was obtained in the culture isolate of S. cerevisiae, with YP/S = 0.52 g g-1, while the co-culture showed YP/S of 0.42 g g-1. The performance of the simultaneous saccharification and fermentation process of rice hull hydrolysate (unfiltered), involving an enzyme complex (containing cellulases and xylanases) to co-cultivation (S. cerevisiae-S. arborariae), were evaluated, and this process increases the ethanol yield in 26%.

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-07-12T16:07:19Z No. of bitstreams: 1 Tese_Dutorado_Vitor_2013_Novo_Final.pdf: 12346858 bytes, checksum: 0c843802bb815cd2314b71864062a9c0 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-07-12T16:08:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_Dutorado_Vitor_2013_Novo_Final.pdf: 12346858 bytes, checksum: 0c843802bb815cd2314b71864062a9c0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T16:08:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Dutorado_Vitor_2013_Novo_Final.pdf: 12346858 bytes, checksum: 0c843802bb815cd2314b71864062a9c0 (MD5) / O biodiesel é um biocombustível intensamente proposto para utilização em motores Diesel, pois tem apresentado redução nas emissões de monóxido de carbono, hidrocarbonetos, e material particulado, contudo com um discreto aumento das emissões de NOx, motivando, portanto, a inclusão de outros compostos visando a minimização deste poluente. Este trabalho estuda os efeitos da adição de etanol no desempenho mecânico e no perfil de emissões de diferentes motores de ignição por compressão por três ensaios distintos. O primeiro destes foi realizado em um grupo gerador de injeção indireta em que o etanol foi injetado eletronicamente no ar de admissão. Foram observadas reduções no consumo de diesel, bem como da opacidade e NOx, contudo foi verificado um acentuado aumento das emissões de CO e HC. A ação do aditivo de número de cetano DTBP (peróxido de ditercbutila) adicionado ao tanque principal gerou discretas reduções de CO e HC, e aumento das emissões de NOx. O segundo ensaio foi realizado em um motor de injeção direta mecânica acoplado a um dinamômetro hidráulico, onde foram observadas reduções de NOx, CO, discreto aumento de HC, além de redução da potência efetiva com uma mistura ternária com 6% de etanol. O terceiro ensaio foi realizado em um veículo Diesel equipado com motor de injeção eletrônica (common rail), onde foram avaliadas as potências, torques e aceleração operando com diesel, biodiesel, além de misturas binárias e ternárias de diesel, biodiesel e etanol (até 6% v/v). Foi verificada discreta redução da potência e torque máximo com a inclusão do etanol e do biodiesel. O uso do aditivo 2-EHN (2- etilhexilnitrato) proporcionou recuperação parcial de potência e torque. O biodiesel oxidado foi testado como aditivo de cetano, mostrando recuperação de parte da potência perdida com o uso do etanol. Foram realizados testes de estrada com uma mistura aditivada com 4% de etanol e 1% de biodiesel oxidado, sendo verificadas reduções de NOx, CO, e MP, discreto aumento do consumo. Não foram notadas alterações no óleo lubrificante e filtro de combustível comparativamente ao diesel B-5. Foi demonstrado que a adição de etanol, por ser renovável, e de alto calor latente de vaporização, é uma valiosa solução para redução das emissões de NOx em motores Diesel operando com elevados teores de biodiesel. O biodiesel oxidado mostrou ser uma interessante alternativa para compensar o baixo número de cetano do etanol, por ser um aditivo de baixo custo, biodegradável, atóxico e renovável.

Orientador: Manoel Lima de Menezes / Banca: Valdecir Farias Ximenes / Banca: Rosa dos prazeres Melo Furriel / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: Com a expansão da agroindústria e comercialização manga tem demonstrado grande potencial econômico, podendo ser utilizada na formulação de polpa, néctares, sucos, geléias e compotas. Em contrapartida, a industrialização gera uma grande quantidade de resíduos que equivale a aproximadamente 35 a 60% do peso bruto da materia prima. Por razões sanitárias, a deposição do resíduo deve ser feita em locais distantes da unidade de processamento, o que agrega custo adicional e gera problemas ambientais. Dentro deste contexto o principal objetivo deste trabalho foi obter etanol a partir da amêndoa do caroço de manga e desenvolver uma nova metodologia de desidratação e retificação. Por meio do processo de preparação da matéria prima, hidrólise seguida por fermentação e destilação, obteve-se um resultado por cromatografia gasosa de 275 litros de etanol hidratado para cada tonelada de amêncoa de caroço de manga. Na metodologia desenvolvida para desidratação do etanol hidratado em amostras fortificadas, foram empregados os solventes: glicerina, etilenoglicol e polietilenoglicol como agentes desidratantes, aplicados num processo de destilação com arraste de vapor, obtendo uma relação de agente desidratante/etanol anidro de 1:1,7, 1:1,8 e 1:2, respectivamente. Simultaneamente ao processo de desidratação avaliou-se a retificação do etanol, observando reduções dos componentes presentes no etanol hidratado, da ordem de 90,6, 91,7 e 97,0% (m/v) para glicerina, etilenoglicol e polietilenoglicol, respectivamente. No processo de retificação obteve-se uma redução de 75,0% na acidez de 92,2% na condutividade do etanol retificado. O etanol produzido a partir da amêndoa do coroço da manga foi submetido ao mesmo processo de desidratação e retificação desenvolvido, obtendo índices de desidratação de 99,9%(m/v), em um álcool com teor de 88%(m/v). Com relação a eliminação dos demais componentes presentes na referida... / Abstract: With the expansion of agribusiness marketing the manga has shown great economic potential and can be used in the formulation of pulp, nectars, juices, jellies and jams. In contrast, the manufacturing generates a large amount of waste which is approximately 35 to 60% of the gross weight of the feedstock. For health reasons, the deposition of waste should be carried out in remote locations of the processing unit, which adds additional cost and creates environmental problems. Within this context the main objective of this work was to obtain ethanol from mango seed almond and develop a new methodology for dehydration and rectification. By means of the preparation of the feedstock, hydrolysis followed by fermentation and distillation process obtained theoretical results by gas chromatography of 275 liters of hydrous ethanol spiked samples, the solvents were employed: glycerin, ethylene glycol and polyethylene glycol as dehydrating agents, applied in a process of steam distillation drag, showed a ratio of dehydrating agent/anhydrous ethanol 1:1,7, 1:1.8 and 1:2 respectively. Simultaneously, the dehydration process was evaluated rectification of ethanol observing reductions of the components present in hydrous ethanol, in the order of 90.6, 91.7 and 97.0% (w/v) glycerine, ethylene glycol and polyethylene glycol, respectively. In the grinding process yielded a reduction of 75.0% in the acidity of 92.2% in the conductivity of ethanol rectified. The ethanol produced from almond core sleeve was subjected to the same process of dehydration and grinding developed and obtained from dehydration of 99,9% (m/v) with an alcohol content of 88% (w/v). Regarding the removal of other components present in said sample to ethanol, there was a reduction of 94.8; 91,5; 97.0 and 100% (w/v) for acetaldehyde, methanol, isoamy alcohol and acetic acid, respectively, promoting the reduction of acidity and condutivity. Thus it can be inferred that the new method was... / Mestre

Os resíduos lignocelulósicos agroindustriais, como a casca de arroz, são fontes abundantes e de baixo custo de celulose e hemicelulose, para produção biotecnológica de compostos de alto valor agregado, como os alcoóis, etanol e xilitol. O presente trabalho teve como objetivo otimizar a hidrólise ácida diluída da casca de arroz, utilizando como ferramenta o planejamento experimental, e ampliar os conhecimentos sobre a produção biotecnológica de etanol e xilitol, mediante o cultivo de microrganismos sobre esse hidrolisado. Um planejamento composto central 22 com três pontos centrais foi realizado abrangendo apenas as variáveis significativas para liberação de açúcares (temperatura e concentração de ácido). A máxima solubilização dos açúcares (70% de eficiência) foi obtida a 150ºC e 3 mmol H2SO4 g-1 sólido seco (SS), gerando cerca de 2,3 g L-1 de tóxicos totais (soma de inibidores ácido acético, furfural e hidroximetilfurfural). No entanto, é desejável que o hidrolisado contenha baixo teor de compostos tóxicos, já que estes podem comprometer a eficiência da fermentação. Sendo assim, a condição que empregou a temperatura de 129ºC e 4,4 mmol H2SO4 g-1 SS, apresentando 52% de eficiência na liberação de açúcares e apenas 0,18 g l-1 de inibidores, foi selecionada. Cultivos sobre meio semissintético e hidrolisado de casca de arroz, a 180 rpm e 30oC, foram realizados em agitador orbital, utilizando leveduras fermentadoras de hexoses e pentoses, como Saccharomyces cerevisiae, e Candida shehatae, Pichia stipitis e Spathaspora arborariae, respectivamente, em cultivos isolados e em co-cultivo. As cepas testadas isoladamente apresentaram valores de produtividade de etanol (YP/S) entre 0,35 e 0,46 g g-1, enquanto que o rendimento dos co-cultivos variou de 0,30 a 0,77 g g-1 de etanol, sobre ambos os meios. Cultivos foram conduzidos em biorreatores submersos utilizando S. cerevisiae, individualmente e em consórcio com S. arborariae sobre hidrolisado de casca de arroz (1 vvm de aeração e 300 rpm). O maior rendimento de etanol foi obtido no cultivo isolado de S. cerevisiae, com YP/S de 0,52 g g-1, enquanto que o co-cultivo apresentou um YP/S de 0,42 g g-1. Foi avaliado o desempenho do processo de sacarificação e fermentação simultânea sobre hidrolisado de casca de arroz não filtrado, associando um complexo enzimático (contendo celulases e xilanases) ao co-cultivo (S. cerevisiae - S. arborariae), este processo aumentou a produtividade de etanol em 26%. / Agroindustrial lignocellulosic residues such as rice hulls, are abundant resources and low cost of cellulose and hemicellulose, compounds for biotechnological production of high value by-products, such as alcohols, ethanol and xylitol. This study aimed to optimize the dilute acid hydrolysis of rice hull, using the experimental design tool and expand knowledge about the biotechnological production of ethanol and xylitol by cultivation of microorganisms on the hydrolysate. A 22 central composite design with three central points was carried out covering only the significant variables for the release of sugars (acid concentration and temperature). The maximum sugars solubilization (70% efficiency) was obtained at 150°C and 3 mmol H2SO4 g-1 dry solids (SS), generating about 2.3 g L-1 of toxic compounds (sum of acetic acid inhibitors, furfural and hydroxymethylfurfural). However, it is desirable that the hydrolysate contains low levels of toxic compounds, as these can compromise the efficiency of fermentation. Thus, the condition that used the temperature of 129°C and 4.4 mmol g-1 H2SO4 g-1 SS, with 52% efficiency in the release of sugars and only 0.18 g l-1 inhibitors, has been selected. Cultures on semi-synthetic medium and hydrolysate rice hull at 180 rpm and 30oC, were performed in shaker, using yeast that ferment hesoxes as Saccharomyces cerevisiae, and pentoses as Candida shehatae, Pichia stipitis and Spathaspora arborariae, in isolated cultures and co-cultivation. The strains tested alone showed ethanol yields coefficients values (YP/S) between 0.35 and 0.46 g g-1, while the yields of co-cultures varied from 0.30 to 0.77 g g-1 ethanol, on both media. Cultures were conducted in submerged bioreactors using S. cerevisiae, both individually and in consortium with S. arborariae on hydrolysate rice hull (1 vvm aeration and 300 rpm). The highest ethanol yield coefficient was obtained in the culture isolate of S. cerevisiae, with YP/S = 0.52 g g-1, while the co-culture showed YP/S of 0.42 g g-1. The performance of the simultaneous saccharification and fermentation process of rice hull hydrolysate (unfiltered), involving an enzyme complex (containing cellulases and xylanases) to co-cultivation (S. cerevisiae-S. arborariae), were evaluated, and this process increases the ethanol yield in 26%.

A gasolina comercial é formada por uma mistura de diversos hidrocarbonetos sendo que a fração aromática, conhecida como os BTX, e apresenta risco potencial a saúde humana. A gasolina comercial brasileira contém 24% de etanol, este aditivo pode interferir na degradação destes compostos que são mais recalcitrantes e tóxicos. Devido a característica hidrofóbica da gasolina os biossurfactantes, podem aumentar a disponibilidade destes poluentes, possibilitando maior taxa de biodegradação. O objetivo deste trabalho foi isolar e caracterizar uma população microbiana, isolada de locais contaminados por hidrocarbonetos, avaliando a produção de biossurfactantes e a degradação do etanol e fração BTX, presentes na gasolina comercial e gasolina pura. Foi realizado o isolamento e seleção preliminar dos microrganismos produtores de biossurfactantes (medidas de tensão superficial, IE 24% e teste colorimétrico) e avaliação do crescimento em gasolina e derivados (meio mineral e gasolina comercial, gasolina pura e fração BTX (P.A). A análise da degradação foi realizada por cromatografia gasosa. A produção de biossurfactantes foi verificada em diferentes meios de cultura e foi extraído e quantificado o ramnolipídeo produzido. Foram isolados 131 microrganismos, dois se destacaram dos demais. A cepa P. aeruginosa UFRGS38, produziu 5,9 g/L de ramnolipídeos, reduziu a medida de tensão superficial de 42,8 para 33,2 mN/m, obteve I.E 24% de 53 % e atingiu a CMC em 1,1 mg/L. O isolado B. vietnamiensis UFRGS62, degradou: 52% do etanol, 50% do benzeno, 48% do tolueno, 36% do m-xileno, 30% do p-xileno e 48% do o-xileno, em meio contendo, meio mineral, gasolina comercial e 0,2% de glicose. / The commercial gasoline is constituted by a mixture of many hydrocarbons, the aromatic fraction, known as BTX, presents risk to human health. The Brazilian commercial gasoline contains 24% of ethanol, this additive may interfere in the degradation of these compounds, that are recalcitrant and toxic. Due to gasoline hydrophobic characteristic, the biosurfactant can improve the biovailability of these pollutants, enhanced their biodegradation. The object of this research was to isolate and characterize the microbial population from hydrocarbon contaminated sites, making an assessment about the biosurfactant production and the degradation of ethanol and BTX fraction, components of commercial gasoline and regular gasoline. A screening was made to select biosurfactant producers (surface tension, IE 24% and colorimetric assay) and an assessment of the growing capacity in gasoline and derivates (mineral salts medium with commercial gasoline, regular gasoline and BTX (P.A). The degradation was determined by gas chromatography. Different culture mediums were screened for biosurfactant production. The rhamnolipid produced was extracted and quantified. From the 131 microorganisms obtained, two were chosen to the next experiments. P. aeruginosa UFRGS38 strain, showed yield of 5,9 g/L of rhamnolipid production, reduced the surface tension from 42,8 to 33,2 mN/m, the emulsifying capacity was 53 % and the CMC was 1,1 mg/L. B. vietnamiensis UFRGS62 strain degraded: 52% of the ethanol, 50% of the benzene, 48% of the toluene, 36% of the m-xylene, 30% of the p-xylene e 48% of the o-xylene, in mineral salts medium, containing commercial gasoline and 0,2% of glucose.

MOURA, Joana Gomes de. Seletividade de herbicidas e avaliação agronômica de sorgo sacarino no semiárido. 60 f. 2017. Dissertação (Mestrado em Agronomia)- Universidade Federal do Ceará, 2017 / Submitted by Weslayne Nunes de Sales (weslaynesales@ufc.br) on 2017-02-24T18:16:29Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_jgdemoura.pdf: 1220862 bytes, checksum: f136a95f61ab3f3b1947132bfa226035 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-03-23T17:57:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_jgdemoura.pdf: 1220862 bytes, checksum: f136a95f61ab3f3b1947132bfa226035 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-23T17:57:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_jgdemoura.pdf: 1220862 bytes, checksum: f136a95f61ab3f3b1947132bfa226035 (MD5) Previous issue date: 2017 / The increase in the demand for ethanol contributes to sweet sorghum emerging as an important alternative in the generation of biomass for the production of this biofuel, mainly in the sugar cane harvest. However, one of the main problems in sorghum cultivation has been the management of weeds that is hampered by the lack of selective herbicides for the crop. Therefore, the objective of this work was to evaluate the behavior of sorghum genotypes submitted to chemical weed control. The sorghum genotypes used were BRS 506, BRS 511 and SF 15, submitted to weed management, with a mixture of the following treatments: atrazine + nicosulfuron (2.500 + 50 g ha-1), (2.500 + 40 g ha-1), (2.500 + 30 g ha-1), (2.500 + 20 g ha-1), (2.500 + 10 g ha-1) and no control. The experiment was carried out in an experimental area of the Curu Valley Farm of the Federal University of Ceará, Pentecoste – CE. The experimental design was randomized blocks, in a 3 x 6 factorial scheme, with four replications. Fresh and dry biomass production (leaf, panicle and stem) and yield related traits (yield, weight, density, total soluble solids, total soluble carbohydrate content and estimated ethanol production) were evaluated. Data were submitted to analysis of variance, mean comparison test and regression. The doses of 30 and 40 g ha-1 of nicosulfuron in mixture with atrazine were selective for the crop and resulted in high yield of sweet sorghum. The results show that the genotypes BRS 506 and BRS 511 have a high potential for cultivation, due to the higher yield both in the characteristics related to the phytomass production and in the variables related to the ethanol production. / O aumento da demanda por etanol contribui para que o sorgo sacarino desponte como importante alternativa na geração de biomassa para a produção desse biocombustível, principalmente na entressafra da cana-de-açúcar. No entanto, um dos principais problemas na cultura do sorgo tem sido o manejo das plantas daninhas que é dificultado pela falta de herbicidas seletivos para a cultura. Diante disso, o objetivo desse trabalho foi avaliar o comportamento de genótipos de sorgo sacarino submetidos ao controle químico de plantas daninhas. Os genótipos de sorgo utilizados foram o BRS 506, BRS 511 e SF 15, submetidos ao manejo de plantas daninhas, com mistura dos seguintes tratamentos: atrazine + nicosulfuron (2.500 + 50 g ha-1), (2.500 + 40 g ha-1), (2.500 + 30 g ha-1), (2.500 + 20 g ha-1), (2.500 + 10 g ha-1) e ausência de controle. O experimento foi realizado em uma área experimental da Fazenda Vale do Curu da Universidade Federal do Ceará, Pentecoste – CE. O delineamento experimental adotado foi em blocos casualizados, em esquema fatorial 3 x 6, com quatro repetições. Foram realizadas avaliações da produção de biomassa fresca e seca (folha, panícula e colmo) e dos caracteres relacionadas ao caldo extraído do colmo (rendimento, peso, densidade, sólidos solúveis totais, conteúdo de carboidratos solúveis totais e a produção estimada de etanol). Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância, teste de comparação de média e regressão. As doses de 30 e 40 g ha-1 de nicosulfuron em mistura com atrazina foram seletivas para a cultura e resultaram em alta produtividade do sorgo sacarino. Os resultados evidenciam que os genótipos BRS 506 e BRS 511 têm elevado potencial para cultivo, devido ao maior rendimento tanto nas características relacionadas à produção de fitomassa quanto nas variáveis relacionadas à produção de etanol.

PINHEIRO, A. D. T. Viabilidade técnica e econômica da produção de etanol a partir do suco de caju por Saccharomyces cerevisiae floculante. 2015. 182 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-12-14T12:47:10Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_adtpinheiro.pdf: 3859351 bytes, checksum: b8cd9c0ad4713c5bb5dd7f2b79a62082 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-12-18T13:34:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_adtpinheiro.pdf: 3859351 bytes, checksum: b8cd9c0ad4713c5bb5dd7f2b79a62082 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-18T13:34:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_adtpinheiro.pdf: 3859351 bytes, checksum: b8cd9c0ad4713c5bb5dd7f2b79a62082 (MD5) Previous issue date: 2015-05-05 / Given the current situation in which it is the global energy sector, biofuels have been gaining more space, earning special attention the ethanol, which has shown growing demands. From this scenario, the objective of this work was to develop a bioprocess technically and economically practicable for ethanol production from cashew apple juice, using yeast Saccharomyces cerevisiae (CCA008) genetically modified containing a flocculent gene (FLO5α). The work was divided in 4 four stages that are linked throughout the study. In the first stage was evaluated the temperature influence (26, 30, 34, 38 and 42°C), the inoculum concentration (3, 5, 8 and 10 g.L-1) and the stirring speed (80, 150, 300, 490, 650 and 800 rpm), so it could be determined the best conditions to maximize ethanol production. It was observed that the temperature operating parameter, the initial cellular concentration, substrate concentration and stirring exerted influence on the alcoholic fermentation of the cashew apple juice. The best performance to the fermentative process (98,8 %) happened when the process was conducted at 34 °C, under 150 rpm stirring and 5 g.L-1 of initially cell concentration. The second stage was intended to describe the process efficiency in face of the operation parameters evaluated in fermentation. To this end, it was successfully used statistic models to describe the interaction between the initial substrate concentration, temperature, initial cell concentration, stirring and their possible effects on the yield. The model that best fit the experimental data was used to obtain the optimum conditions from the operating variables, indicating the following conditions as great: substrate concentration (S0) of 102 g.L-1, temperature (T) at 34°C, inoculum concentration (X0) of 5 g.L-1 and stirring (Agit) of 140 rpm, predicting a 98,80 % of efficiency. In the third stage was studied ethanol production in optimum conditions, being used to implement the scale up process, in which the data obtained in a 1L bioreactor batch were used to predict the fermentation behavior in a 14L bioreactor batch, using the volumetric power consumption as a parameter to scale-up. Using this factor as being of 10,67 kW/m3, it was possible to calculate the fermenter stirring power in a 14 times bigger volume, as well as foresee which stirring would be necessary so the fermentation can occur, similarly as in the lower volume fermenter. Results showed that yield from the 14L bioreactor were satisfactory, having a small difference (96,56 % ± 0,3 %) between yield from the 1L bioreactor (98,80 % ± 1,6 %). The fourth and last stage was rated the technical and economic viability of the process. Analyzing results, it is possible to say the industrial process here proponed has shown technical viability, since the value obtained for the process yield (68 L/ton), was close to sugar cane fermentation (61 – 72 L/ton). However, it did not show economic viability since the industrial unity provides negative cash flow (- R$ 93.840.874) in the end of 10 years that was analyzed. So, new studies must be conducted in order to make this process economically viable, this possibility being observed in various scenarios generated in analyzing the sensibility of process, which presents possible economically viable settings. / Diante da conjuntura atual em que se encontra o setor energético mundial, os biocombustíveis vêm ganhando cada vez mais espaço, merecendo atenção especial o etanol, o qual apresenta demanda crescente. A partir desse cenário, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver um bioprocesso tecnicamente e economicamente viável para produção de etanol a partir do suco de caju, utilizando levedura Saccharomyces cerevisiae (CCA008) geneticamente modificada contendo gene floculante (FLO5α). O trabalho foi dividido em 4 quatro etapas que se interligam durante todo o estudo. Na primeira etapa foi avaliada a influência da temperatura (26, 30, 34, 38 e 42°C), da concentração de inóculo (3, 5, 8 e 10 g.L-1) e da velocidade de agitação (80, 150, 300, 490, 650 e 800 rpm) para que as condições ótimas que maximizam a produção de etanol, fossem determinadas. Observou-se que os parâmetros operacionais de temperatura, concentração celular inicial, concentração de substrato e agitação exerceram influência na fermentação alcoólica do suco de caju. O melhor rendimento para o processo fermentativo (98,8 %) ocorreu quando o processo foi conduzido a 34 °C, sob agitação de 150 rpm e contendo incialmente 5 g.L-1 de células. Na segunda etapa, pretendeu-se descrever o rendimento do processo em função dos parâmetros operacionais avaliados na fermentação. Para tanto, utilizaram-se, com sucesso, modelos estatísticos para descrever a interação entre a concentração inicial de substrato, temperatura, concentração celular inicial, agitação e seus possíveis efeitos no rendimento. O modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais foi utilizado na obtenção das condições ótimas das variáveis operacionais, indicando as seguintes condições como ótimas: concentração de substrato (S0) de 100 g.L-1, temperatura (T) igual a 34 °C, concentração de inóculo (X0) igual a 5 g.L-1 e agitação (Agit) de 140 rpm, predizendo um rendimento de 98,80 %. Na terceira etapa, realizou-se o estudo da produção de etanol nas condições ótimas, sendo as mesmas utilizadas para implementar a ampliação de escala do processo, na qual os dados obtidos em biorreator batelada de 1L foram utilizados para predizer o comportamento da fermentação em biorreator batelada de 14L, utilizando a potência por unidade de volume como parâmetro de scale-up. Utilizando tal fator como sendo de 10,67 kW/m3, foi possível calcular a potência de agitação do fermentador de volume 14 vezes maior, assim como prever qual agitação seria necessária para que a fermentação ocorresse de forma semelhante à ocorrida no fermentador de menor volume. Os resultados mostraram que o rendimento obtido no biorreator de 14L foi satisfatório, apresentando uma pequena diferença (96,56 % ± 0,3 %) para o biorreator de 14L em relação ao rendimento obtido para o de 1L (98,80 % ± 1,6 %). Como quarta e ultima etapa, avaliou-se a viabilidade técnica e econômica do processo. Analisando os resultados obtidos, é possível afirmar que o processo industrial proposto apresentou viabilidade técnica, uma vez que o valor obtido para o rendimento do processo (68 L/ton), foi próximo ao da fermentação da cana-de-açúcar (61 – 72 L/ton). Contudo, o mesmo não apresentou viabilidade econômica, uma vez que a unidade industrial proporciona um fluxo de caixa negativo (- R$ 93.840.874) ao final dos 10 anos em que foi analisado. Assim, novos estudos devem ser realizados com o intuito de tornar tal processo economicamente viável, sendo esta possibilidade observada nos vários cenários gerados na análise de sensibilidade do processo, o qual apresenta possíveis configurações economicamente viáveis.

A necessidade de modificar a matriz energética, fortemente dependente de combustíveis fósseis, está impulsionando estudos que visam buscar alternativas mais sustentáveis. Uma alternativa promissora é a utilização de processos biotecnológicos para a conversão de resíduos lignocelulósicos agroindustriais ricos em celulose (casca de soja, casca de arroz, bagaço de cana-de-açúcar, entre outros) a açúcares fermentescíveis para uma posterior fermentação a etanol de segunda geração. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo estudar a capacidade de conversão dos açúcares provenientes de biomassas hidrolisadas por diferentes leveduras e avaliar a utilização de líquidos iônicos na dissolução de materiais lignocelulósicos. Desta forma, a capacidade de bioconversão dos açúcares contidos no hidrolisado de casca de arroz (RHH) e em meio sintético a etanol foi avaliada utilizando a levedura Candida shehatae e sua co-cultura com Saccharomyces cerevisiae. Este estudo foi realizado em agitador orbital e biorreator. Nos experimentos utilizando co-cultura e agitador orbital o rendimento de etanol (YP/S) foi de 0,42 e 0,51 g g-1 em meio sintético simulando a composição do hidrolisado e em RHH, respectivamente. Utilizando culturas puras de C. shehatae nas mesmas condições, o rendimento de etanol foi de 0,40 g g-1. Determinadas leveduras tem seu metabolismo alterado com a variação de oxigenação do meio. Com o intuito de realizar esta avaliação, experimentos em anaerobiose e com limitação de oxigênio foram realizados em biorreatores. Nestas condições e utilizando as leveduras em co-cultura foi possível obter rendimentos de etanol similares (0,50-0,51g g-1) em meio sintético, enquanto que em RHH, rendimentos de 0,48 e 0,44 g g-1 foram obtidos, respectivamente. Assim como o RHH, o hidrolisado de casca de soja também pode ser uma alternativa para este desenvolvimento. Foi investigada a capacidade de uma linhagem recentemente isolada de Candida guilliermondii converter hexoses e pentoses a partir de hidrolisado ácido/enzimático de casca de soja em etanol. As condições operacionais e suplementação do meio de cultivo foram otimizados utilizando planejamentos experimentais estatísticos (Plackett-Burman e CCD). Os resultados demonstraram que a C. guilliermondii BL 13 foi capaz de crescer em hidrolisado nãosuplementado, não-detoxificado, e as melhores condições de cultivo foram 28 °C, pH 5 e um tamanho de inóculo de 109 UFC ml-1. A produtividade do etanol atingiu um máximo de 1,4 g h-1 L-1e o rendimento de 0,41 g g-1. Para que os materiais lignocelulósicos sejam utilizados em processos destinados à produção de etanol, uma etapa de pré-tratamento é necessária a fim de desorganizar a estrutura deste material facilitando a sacarificação dos açúcares. Com esta finalidade e pensando na utilização de recursos renováveis, foram utilizados no pré-tratamento de casca de soja líquido iônico (LI) de acetato de 1-butil-3-metilimidazólio ([bmim][Ac]). Desta forma, a fim de otimizar o processo de dissolução da celulose, os efeitos da temperatura, tempo de incubação, da relação sólido/líquido (biomassa/IL) e a concentração de líquido iônico (mistura de IL-água) foram avaliadas utilizando um planejamento composto central (CCD). A biomassa regenerada foi analisada por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). A eficiência do pré-tratamento foi quantificada através da glicose liberada após hidrólise enzimática utilizando um complexo celulolítico produzido por Penicillium echinulatum em comparação a casca de soja não tratada (matriz celulolítica). O hidrolisado do ponto ótimo foi utilizado em processo fermentativo com C. shehatae HM 52,2. As condições ótimas foram de 75 °C, 165 minutos de tempo de incubação, 57 % (fração de massa) de [bmim] [Ac] e 12,5 % de carga sólida. As análises de FTIR demonstraram que a casca de soja teve uma perda na cristalinidade de sua estrutura. A utilização do complexo enzimático no processo de hidrólise da biomassa conseguiu liberar 92 % da glicose da matriz celulósica e foi obtido uma conversão de glicose em etanol com rendimento de 0,31 (g g-1). As alterações na estrutura da biomassa regenerada após tratamento com os líquidos iônicos cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio ([bmim][Cl]) ou acetato de 1-butil-3- metilimidazólio ([bmim][Ac]) também foram estudadas. A caracterização foi realizada por uma combinação de análise termogravimétrica (TGA), análise de espectroscopia de absorção no infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), difracção de raios X (XRD) e por microscopia electrônica de varredura (MEV). Os tratamentos foram estudados utilizando diferentes tempos de tratamento (2 h e 6 h), diferentes temperaturas (75 °C e 100 °C) e variações na concentração de LI (50 % e 100 %). Os resultados sugerem que a casca de soja apresenta uma maior perda da cristalinidade do que a casca de arroz. A alta recalcitrância da casca de arroz devido a sílica presente pode explicar a pequena redução na cristalinidade desta biomassa. Observou-se que a dissolução da biomassa lignocelulósica sofreu influencia do tipo de biomassa e LI utilizado, temperatura, tempo e proporção LI-água. / The necessity of changing energy matrix, which is highly dependent on fossil fuel, it is booking studies wich seek more sustainable alternatives. One promising alternative is the use of biotechnological processes from the conversion of lignocellulosic agroindustrial waste rich in cellulose (soybean hulls, rice hull, bagasse, etc.) to fermentable sugars for subsequent fermentation second-generation ethanol. In this context, the present work has the goal to study the capacity of the conversion sugars coming from biomass hydrolyze by different yeasts and evaluates the use of ionic liquids on the dissolution of lignocellulosic materials.Thus, the capacity of the sugars bioconversion contained in the rice hull hidrolisate (RHH) and in synthetic medium for ethanol was evaluated using the yeast Candida shehatae and their co-culture with Saccharomyces cerevisiae. This study was carried in an orbital shaker and bioreactor. In co-culture experiments using orbital shaker the ethanol yields (Y P/S) was 0.42 and 0.51 g g-1 in synthetic medium simulating the sugar composition of RHH and in RHH, respectively. By using pure cultures of C. shehatae in the same conditions the ethanol yield was 0.40 g g-1. Certain yeasts have their altered metabolism by varying the oxygenation of the medium. In order to accomplish this evaluation experiments under anaerobic conditions and with limited oxygen were performed in bioreactors. In those conditions and by using the yeast in co-culture, it was possible to obtain similar ethanol yields of (0.50 to 0.51 g g-1) in the synthetic medium, while in RHH, yields of 0.48 and 0.44 g g-1 were obtained respectively.The ability of a newly isolated strain of Candida guilliermondii BL13converting hexoses and pentoses from the soybean hull hydrolysate acid / enzyme in ethanol was investigated. The operating conditions and supplementation of the culture medium were optimized using statistical experimental design (Plackett-Burman and CCD). The results bring to us the conclusion that C. guilliermondii BL 13 was able to grow on non-supplemented and non-detoxified hydrolyzate, and best culture conditions were 28 °C, pH 5 and inoculum size of 109 CFU ml-1. The ethanol productivity reached a maximum of 1.4 g L-1 h-1, and the yield of 0.41 g g-1. For that lignocellulosic materials was used in processes for the production of ethanol, a pretreatment step is required in order to disrupt the structure of this material facilitating the saccharification of sugar. With this purpose, and considering the use of renewable resources were used in the pretreatment of soybean hulls with ionic liquid (IL) 1-butyl-3-methylimidazolium acetate ([bmim][Ac]). Thus, in order to optimize the dissolution of the cellulose process, the effects of temperature, incubation time, the solid / liquid ratio (biomass / IL), and the concentration of ionic liquid (IL-water mixture) were evaluated using a central composite design (CCD). The regenerated biomass was analyzed by Fourier transform infrared (FTIR) analysis. The effectiveness of the pretreatment was measured by glucose released after enzymatic hydrolysis using a cellulolytic complex produced by Penicillium echinulatum in untreated soybean hulls comparison (cellulolsic matrix). The hydrolyzate was used in optimum fermentation with C. shehatae HM 52.2. Optimal conditions were 75 °C, 165 minutes of incubation time, 57 % (mass fraction) of [bmim][Ac] and 12.5 % of solid. The FTIR analysis showed that soybean hulls had a loss in the crystallinity of its structure. The use of the enzyme complex in the biomass hydrolysis process achieved 92 % of the glucose release the cellulosic matrix was obtained and an ethanol conversion of glucose to yield 0.31 (g g-1).The changes in the structure of the regenerated biomass after treatment with ionic liquids 1-butyl-3-methylimidazolium chloride ([bmim][CI]) or 1-butyl-3- methylimidazolium acetate ([bmim][Ac]) were also studied. The characterization was done by a combination of thermogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared (FTIR) analysis, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The treatments were studied using different treatment times (2h and 6h), different temperatures (75 °C and 100 °C) and different IL concentration (50 % and 100 %). The results suggest that soybean hull has a higher loss of crystallinity than rice hull. The high recalcitrance of rice hull, due to silica present, may explain the low decrystallization this biomass. It was observed that the dissolution of the lignocellulosic biomass has undergone the influence of the type of biomass used and IL, temperature, time and ratio IL-water.

Made available in DSpace on 2015-12-06T23:45:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012 / O estresse no inicio da vida aumenta a vulnerabilidade a disturbios psiquiatricos, como depressao e ansiedade, assim como ao abuso de drogas. Um paradigma utilizado para estudar esses efeitos em roedores e a separacao materna longa (SML). Em um estudo previo realizado por nosso grupo, a SML acelerou o desenvolvimento da sensibilizacao comportamental ao efeito estimulante do etanol (EtOH) em femeas e este efeito pode ter sido decorrente de diversas alteracoes, entre elas, hormonais, neuroquimicas e comportamentais. No presente estudo procuramos dissecar essas influencias dos efeitos da SML sobre a sensibilizacao comportamental ao EtOH. Para isso, foram utilizados camundongos machos e femeas, submetidos a SML, que consiste em separar os filhotes de suas maes por 3h/dia do 2º ao 14º dia de vida. O grupo controle foi formado por ninhadas nao manipuladas, exceto para a limpeza das gaiolas-moradia (cuidado padrao de bioterio - CPB). No primeiro experimento, avaliou-se o efeito da SML per se ou apos o tratamento cronico de EtOH na atividade locomotora, nas concentracoes plasmaticas de corticosterona (CORT) e de monoaminas no cortex frontal, estriado e hipocampo, dosadas pelo metodo de ohigh performance liquid chromatographyo (HPLC). Os principais resultados deste experimento mostraram que os machos submetidos a SML e tratados cronicamente com EtOH apresentaram maiores concentracoes de CORT plasmatica e monoaminas hipocampais. Esse ultimo resultado poderia sugerir alteracao do comportamento tipo ansioso, que foi avaliado no Experim ento 2. Assim, os animais CPB e SML foram testados no labirinto em cruz elevado apos a administracao aguda de salina ou de 1,0 ou de 1,25 g/kg de EtOH e os machos SML apresentaram maior comportamento tipoansioso apos a administracao de salina, enquanto que foram mais sensiveis ao efeito ansiolitico do EtOH do que os machos CPB. Outros sistemas envolvidos no processo da sensibilizacao comportamental sao os sistemas opioidergico e do hormonio liberador de corticotrofina (CRH), que foram testados, respectivamente, nos experimentos tres e quatro. Os antagonistas opioidergico (naltrexone) e do receptor 1 do CRH (CRH-R1; CP-154526) diminuiram ou bloquearam a sensibilizacao comportamental dependendo do sexo, sendo que a SML nao modificou este efeito. Concluindo, as concentracoes de CORT e monoaminas foram mais sensiveis aos efeitos da SML, sendo que os machos foram mais influenciados pela manipulacao. A sensibilizacao comportamental nao foi modificada pela SML e o bloqueio da expressao desse fenomeno pelos antagonistas opioidergico e de CRH-R1 ocorreu de maneira sexo-dependente, sendo que os machos foram mais sensiveis ao naltrexone e as femeas ao antagonista de CRH-R1 / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Made available in DSpace on 2015-12-06T23:45:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012 / A dependência de drogas, dentre as quais ao álcool, envolve complexos processos fisiológicos e pode ser caracterizada não somente por suas propriedades comportamentais e fenotípicas, mas também pelas várias adaptações celulares e moleculares associadas ao seu uso repetido. Neste estudo avaliamos a manipulação farmacológica de dois sistemas de neurotransmissão utilizando dois modelos animais para avaliação dos efeitos reforçadores do etanol. Na primeira etapa deste estudo, avaliamos os efeitos da administração de drogas que atuam nos sistemas noradrenérgico ou orexinérgico sobre o desenvolvimento e expressão da sensibilização comportamental. A prazosina (um antagonista alfa1-adrenérgico) e a ioimbina (um antagonista alfa2-adrenérgico) reduziram os níveis de atividade dos animais durante o desenvolvimento e também na expressão da sensibilização ao etanol. A fenilefrina (um agonista alfa1-adrenérgico) reduziu os níveis de atividade somente na expressão. O SB334867-A (um antagonista de receptor de orexina tipo 1) não modificou a atividade locomotora dos animais. Na segunda etapa deste estudo, avaliamos o papel do receptor de orexina tipo 1 do córtex pré-límbico e da área tegmental ventral, em um modelo de restabelecimento da busca pelo etanol. A administração de SB334867-A intra córtex pré-límbico ou intra-área tegmental ventral reduziu o restabelecimento da busca dos animais pelo álcool, mas não pela sacarose. Os resultados do presente estudo sugerem que estes dois sistemas participam modulando a principal via de recompensa cerebral e que manipulações farmacológicas podem interferir na busca pelo álcool e nos comportamentos relacionados aos seus efeitos reforçadores, que poderão servir de base para futuras ações terapêuticas. / BV UNIFESP: Teses e dissertações