O presente estudo teve como objetivo produzir e avaliar o desempenho de painéis de partículas homogêneas de cimento-bagaço de cana-de-açúcar curados por carbonatação acelerada. Para atingir os resultados foram realizados ensaios de caracterizações morfológica e físico-química das partículas de bagaço de cana-de-açúcar, bem como ensaio de termometria para identificar a compatibilidade da matéria prima (bagaço) com o cimento. Os painéis de partículas cimento-bagaço produzidos foram submetidos a dois processos de cura distintos: 1- cura por 48 h em câmara climática, seguida por 24 h em ambiente com concentração de 15% ±0.6 de CO2, seguida por 24 dias em ambiente saturado ao ar; 2- cura em câmara climática por 48 h, seguida por 25 dias em ambiente saturado ao ar. Ao final dos 28 dias de cura e após ensaio de envelhecimento acelerado de imersão e secagem foram realizadas as caracterizações físico-mecânicas seguindo as recomendações das normativas DIN: 310; 322 e 323, bem como caracterização microestrutural e de condutividade térmica do painel de partículas cimento-bagaço. Os resultados obtidos indicaram que os painéis de partículas cimento-bagaço curados por carbonatação acelerada apresentaram melhor desempenho físico-mecânico quando comparados aos painéis não carbonatados, pois a carbonatação melhorou a interface entre as partículas e a matriz cimentícia, proporcionando maior adesividade entre as fases. E, além disso, reduziu o pH do meio alcalino em que as partículas de bagaço de cana-de-açúcar estão inseridas, minimizando o processo de degradação da lignina, celulose e hemicelulose. / The present study aimed to produce and evaluate the performance of homogeneous particles of cement panels-bagasse-sugar cured by accelerated carbonation. To achieve the results tests were carried out morphological and physical-chemical characterization of particles of bagasse of sugar cane, as well as Thermal-test to identify the compatibility of the raw material (bagasse) with cement. The particle cement-bagasse produced were subjected to two different curing processes: 1-cure for 48 h in climate Chamber, followed by 24 h in environment with concentration of 15% ± 0.6, followed by 24 days in saturated air environment; 2-cure in climate Chamber for 48 h, followed by 25 days in saturated air environment. At the end of the 28 days of curing and after accelerated aging test of soaking and drying were realized the physical-mechanical characterizations according the recommendations of the DIN standards: 310; 322 and 323, as well as micro-structural characterization and thermal conductivity of Particleboard bagasse-cement. The results obtained indicated that the particle bagasse-cement cured by accelerated carbonation presented physical-mechanical performance better than compared with non-carbonated panels because the carbonation has improved the interface between the particles and the cementitious matrix, providing greater adhesion between phases. In addition, reduced the pH of the alkaline medium in which the particles of bagasse of sugar cane are inserted, minimizing the process of degradation of lignin, cellulose and hemicellulose.

El bioetanol es uno de los biocombustibles líquidos con mayor potencial para sobrellevar el agotamiento y sobreutilización del petróleo como principal carburante a nivel mundial. El presente trabajo estudia la estrategia Sacarificación y Fermentación Simultáneas (SSF) como la principal tecnología de fermentación que permite aumentar la producción de bioetanol a partir de residuos forestales, específicamente de la especie Nothofagus pumilio también conocida lenga. El estudio comprendió una primera etapa en donde se identificaron los parámetros críticos que afectan el rendimiento de etanol al utilizar la estrategia SSF. En una segunda etapa, se realizó un trabajo experimental sobre éstas y se determinaron las mejores condiciones de operación. El factor que mostró tener un efecto más significativo en el rendimiento de etanol correspondió al tipo de pretratamiento utilizado: ácido sulfúrico diluido (ASD 0,75%) versus el líquido iónico (LI) 1-etil-3-metiImidiazol cloro ([EMIM]Cl). Los resultados obtenidos mostraron que la mayor concentración de etanol, 10,4 g/l, fue alcanzada usando una fracción sólida al 9% p/v del material pretratado con el líquido iónico [EMIM]Cl. Se utilizó la levadura S. cerevisiae cepa Red Star como microorganismo fermentador, una concentración inicial de inóculo de 10 g p.s./l, una carga enzimática de 37 FPU/g de sustrato, 40°C como la temperatura de fermentación, 72 horas como el tiempo de reacción, 300 rpm como la velocidad de agitación y el surfactante Tween 20 como modificador de la actividad enzimática. Para el mejor caso se obtuvo un rendimiento de etanol de 0,12 g/g de material pretratado y una productividad volumétrica de etanol de 1,2 g/lh para las primeras 6 horas. Al comparar los dos tipos de pretratamiento, se obtuvo que utilizar el LI se logró un valor de rendimiento de fermentación del orden de un 47% respecto del valor teórico máximo; mientras que para el pretratamiento con ASD sólo se logró un valor del 23%. Además, se observó que un aumento en la masa a pretratar implicaría una disminución de los azúcares fermentables disponibles en la etapa de sacarificación y una consecuente disminución en el rendimiento final de etanol. Por otro lado, se comparó la estrategia SSF con la estrategia Sacarificación y Fermentación Separadas (SHF). Se obtuvieron valores de 146 y 72 litros de etanol por tonelada de material pretratado con LI, respectivamente, destacándose un incremento del 103% en la producción de etanol por la tecnología SSF respecto de la estrategia SHF. Considerando una masa potencial de 254 mil toneladas anuales de residuos de lenga, se estimó una producción de 32 mil m3 de bioetanol, que corresponderían al 50 y 20% de la demanda nacional del biocombustible necesario para utilizarse en las mezclas normadas de 2 y 5% etanol-gasolina. Como conclusión del trabajo elaborado, se estima importante continuar con los estudios desarrollados con el fin de aumentar el rendimiento de etanol obtenido a partir de la estrategia SSF. Para esto, se recomienda seguir estudiando las condiciones de pretratamiento con el LI [EMIM]Cl, aumentar el tiempo de reacción y analizar factores que limiten el desarrollo del M.O. fermentador.

Este trabalho teve como objetivo principal o aproveitamento dos resíduos agroindustriais provenientes da extração do pigmento de cúrcuma e do óleo de babaçu para elaboração de filmes biodegradáveis. Foram utilizados três diferentes métodos (moagem em meio ácido AS, em meio alcalino KS e em água WS) para isolamento do amido de babaçu e de cúrcuma. Os resíduos e amidos foram caracterizados em composição química, cor, distribuição do tamanho de partícula, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, poder de inchamento e solubilidade, espectroscopia de infravermelho, propriedades térmicas, teor de compostos fenólicos e atividade antioxidante. Os métodos AS e KS forneceram materiais com maior grau de pureza, porém menor teor de amilose. Filmes foram elaborados a partir dos amidos de cúrcuma e de babaçu, e também do mesocarpo de babaçu e tiveram suas propriedades mecânicas, funcionais e ativa determinadas. Filmes elaborados com os amidos de babaçu são mais resistentes e rígidos, menos elongáveis, solúveis e permeáveis ao vapor de água que com mesocarpo de babaçu. Filmes de amido de babaçu WS foram mais resistentes e rígidos, menos flexíveis, mais cristalinos, menos solúveis em água e hidrofílicos, com menor capacidade de absorção de água. Filmes de amido de babaçu AS apresentaram maior atividade antioxidante. O efeito de diferentes plastificantes (glicerol, sorbitol, ureia e glicose) nas propriedades dos filmes de amidos de babaçu também foi estudado. Notou-se que as propriedades finais dos filmes dependeu da interação entre os componentes na matriz: plastificante, amido e água. Para o babaçu também se realizou um estudo sobre os efeitos da concentração de sorbitol (Cs) e da temperatura de aquecimento (Ta) nas propriedades dos filmes através de um planejamento experimental 22 utilizando a metodologia de superfície de resposta e análise de multiresposta para avaliação dos resultados. As regiões sugeridas para se obter filmes com melhores propriedades foram: 26 a 30 g de sorbitol/100 g de amido acompanhado de temperatura de aquecimento de 78 a 80 °C. Para a cúrcuma, apesar do processo de isolamento do amido obter altos teores deste carboidrato (~80%), o material se apresenta bem compactado devido ao processamento industrial com presença de aquecimento. Assim, filmes elaborados com amidos de cúrcuma exigiram 4 h de aquecimento para o seu processamento. Filmes de amido de cúrcuma WS apresentaram maior flexibilidade, menor xxv resistência e rigidez, maior solubilidade e molhabilidade e os filmes de amido de cúrcuma AS, maior atividade antioxidante. Foram elaboradas também blendas com os diferentes amidos de cúrcuma com fécula de mandioca em diferentes proporções (30:70, 50:50 e 70:30). As blendas possibilitaram a elaboração de materiais com menor tempo de preparo (1 h). A adição de fécula de mandioca nas blendas diminuiu a resistência mecânica e rigidez, mas aumentou a elongação, solubilidade e permeabilidade ao vapor de água enquanto que a adição de amido de cúrcuma proporcionou aumento da atividade antioxidante nestes materiais. Também fora realizado tratamentos (mecânicos/químicos) do resíduo de cúrcuma com o objetivo de tornar este material com melhor capacidade filmogênica. Estes tratamentos permitiram melhor incorporação do material lignocelulósico à matriz do filme e liberação do amido, além de ter promovido oxidação do amido causando a formação de novos grupamentos (carboxílicos e carbonílicos), o que permitiu obter filmes com melhores propriedades que os elaborados com amido de cúrcuma / The main objective of this work was the use of agroindustrial residues from the extraction of turmeric pigment and babassu oil for the preparation of biodegradable films. Three different methods (steeping in acid media - AS, in alkaline media - KS and in water - WS) were used to isolate babassu and turmeric starch. The residues and starches were characterized in centesimal composition, color, particle size distribution, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, swelling power and solubility, infra-red spectroscopy, thermal properties, phenolic compounds content and antioxidant activity. The AS and KS methods provided materials with higher purity but less amylose content. Films were made from the turmeric and babassu starches, and also from the babassu mesocarp and had it mechanical, functional and active properties determined. Films made from babassu starches are more resistant and rigid, less flexible, soluble and permeable to water vapor than with babassu mesocarp. WS babassu starch films were more resistant and rigid, less flexible, more crystalline, less water soluble and hydrophilic, with less water absorption capacity. AS babassu starch films showed the highest antioxidant activity. The effect of different plasticizers (glycerol, sorbitol, urea and glucose) on the properties of babassu starch films was also studied. It was noted that the final properties of the films depended on the interaction between the components in the matrix: plasticizer, starch and water. A study on the effects of sorbitol concentration (Cs) and heating temperature (Ta) on the properties of the films was also carried out for the babassu through an experimental design 22 using the response surface methodology and multi-response analysis for evaluation of the results. The regions suggested to obtain films with better properties were: 26 to 30 g of sorbitol / 100 g of starch accompanied by a heating temperature of 78 to 80 °C. For turmeric, although the starch isolation process obtained high levels of this carbohydrate (~ 80%), the material presents well compacted due to industrial processing with presence of heating. Thus, films made with turmeric starches required 4 h of heating for processing. Turmeric WS starch films showed greater flexibility, lower strength and stiffness, higher solubility and wettability and the films of turmeric starch AS, higher antioxidant activity. Blends with the different turmeric starches with cassava starch in different proportions (30:70, 50:50 and 70:30) were also prepared. The blends made possible the preparation of materials with less preparation time (1 h). The addition of cassava starch to the blends decreased xxvii mechanical rigid and mechanical resistance, but increased elongation, solubility and water vapor permeability while the addition of turmeric starch provided increased antioxidant activity in these materials. It was done also treatments (mechanical / chemical) in the turmeric residue to have this material with better filmogenic capacity. These treatments allowed better incorporation of the lignocellulosic material to the matrix of the film and release of the starch, besides promoting oxidation of the starch causing the formation of new groups (carboxylic and carbonylic), which allowed to obtain films with better properties than those elaborated with starch of turmeric

A viabilidade econômica da produção de etanol de segunda geração (2G) depende do desenvolvimento de tecnologias eficientes e baratas para a hidrólise da biomassa lignocelulósica. Em particular, o grande consumo de água nas plantas de processamento de biomassa pode inviabilizar o processo. As xilanases são enzimas chave na hidrólise enzimática da xilana para a produção de etanol 2G e atualmente é grande o interesse na identificação de xilanases tolerantes a altas concentrações salinas, bem como aos subprodutos de etapas de pré-tratamento da biomassa, o que permitiria reduzir o volume de água empregado em etapas de lavagem e/ou a substituição da água doce pela água do mar. Neste contexto, os objetivos deste trabalho foram a purificação e caracterização bioquímica e cinética de uma endo-xilanase halotolerante e termoestável produzida por uma linhagem de C. graminicola isolada da floresta Amazônica (Brasil). A enzima pura (Excg1) apresentou massa molecular aparente de 20,0 ± 2,4 kDa em SDS-PAGE e 17,3 ± 1,9 kDa por filtração em gel, sugerindo que a enzima nativa é monomérica. O teor de carboidratos totais de Excg1 foi de 97,0 ± 3,7 % (m/m) e o seu ponto isoelétrico correspondeu a 9,200 ± 0,018. A enzima manteve cerca de 85% da atividade controle na presença de NaCl 0,5 mol/L. Em ausência e presença de NaCl em concentração 0,5 mol/L a temperatura e o pH ótimos de atividade de Excg1 foram 65 ºC e 5,5, respectivamente, enquanto na presença de NaCl 2,5 mol/L o pH ótimo foi alterado para 6,0. Excg1 mostrou-se bastante termoestável a 50ºC, com tempo de meia-vida de 48 h na ausência do substrato. Já na presença de NaCl 2,5 mol/L a termoestabilidade foi substancialmente maior, com atividade residual de 75% após o mesmo intervalo de tempo. Excg1 apresentou excelente estabilidade na faixa de pH de 3,0-10,0 na ausência de sal, mantendo-se também completamente estável entre pH 4,0 e 10,0 na presença de NaCl em concentração 0,5 e 2,5 mol/L. Os parâmetros cinéticos determinados para a hidrólise de xilana Beechwood por Excg1 na ausência de NaCl foram Vmax= 481,3 ± 34,0 U/mg e KM= 3,7 ± 0,3 mg/mL, resultando em eficiência catalítica (kcat/KM) de 36,9 mL/s.mg. Parâmetros muito similares foram determinados na presença de NaCl 0,5 mol/L, porém em presença do sal em concentração 2,5 mol/L ocorreu diminuição da afinidade aparente pelo substrato e redução da velocidade máxima, resultando em eficiência catalítica 2,3 vezes menor. Já a hidrólise de xilana Birchwood em ausência de sal ocorreu com constante de afinidade aparente similar e eficiência catalítica cerca de 18% maior, se comparada à hidrolise de xilana Beechwood na mesma condição. Excg1 foi tolerante a K+, Na+, Pb2+, Ni2+, Zn2+, Mn2+, Mg2+, Co2+, Ca2+ e Sr2+ em concentração 10 mmol/L, além de Cu2+, Al3+, Cr3+ e Fe3+ em concentração 1 mmol/L. Além disso, Excg1 foi tolerante a diferentes solventes orgânicos e a acetato. A análise dos produtos de hidrólise de xilana Beechwood por Excg1 revelou que os produtos principais formados foram xilobiose e xilotriose com uma ramificação de ácido 4-O-metilglucurônico. A presença de NaCl 0,5 mol/L não afetou este padrão de hidrólise e a enzima mostrou também boa tolerância aos produtos de hidrólise. Em conjunto, as propriedades de Excg1 sugeriram bom potencial de aplicação na sacarificação da biomassa lignocelulósica, particularmente em condições de salinidade elevada e/ou em presença de resíduos de etapas de pré-tratamento, o que é potencialmente interessante para viabilizar economicamente processos de produção de etanol 2G. / The economic viability of the production of second-generation (2G) ethanol depends on the development of efficient and inexpensive technologies for the hydrolysis of lignocellulosic biomass. In particular, the large consumption of water in the biomass processing plants can make the process unfeasible. The xylanases are key enzymes in the enzymatic hydrolysis of xylan aiming the production of 2G ethanol and there is currently great interest in identifying xylanases tolerant to high salt concentrations and to the byproducts from biomass pretreatment steps, allowing the reduction of the volume of water used in washing steps and/or the replacement of fresh water by sea water. In this context, the objectives of this work were the purification and the biochemical and kinetic characterization of a salt-tolerant and thermostable endoxylanase produced by a strain of C. graminicola isolated from the Amazon forest (Brazil). The pure enzyme (Excg1) showed apparent molecular mass of 20.0 ± 2.4 kDa by SDS-PAGE and 17.3 ± 1.9 kDa by gel filtration, suggesting that the native enzyme is monomeric. The total carbohydrate content of Excg1 was 97.0 ± 3.7% (m/m) and its isoelectric point corresponded to 9.200 ± 0.018. The enzyme retained approximately 85% of control activity in the presence of 0.5 mol.L-1 NaCl. In the absence and presence of NaCl at 0.5 mol.L-1 concentration, the optimum reaction temperature and pH of Excg1 were 65 ° C and 5.5, respectively, while in the presence of 2.5 mol.L-1 NaCl the optimum pH was altered to 6.0. Excg1 was highly thermostable at 50 °C, with a half-life of 48 h in the absence of substrate. In the presence of 2.5 mol.L-1 NaCl the thermal stability was greatly increased, and a residual activity of 75% was determined after 48 h at 50 ºC. Excg1 showed excellent stability in the pH range from 3.0 to 10.0 in the absence of salt, and was likewise completely stable at pH 4.0-10.0 in the presence of NaCl at the concentrations 0.5 mol.L-1 and 2.5 mol.L-1. The kinetic parameters for the hydrolysis of Beechwood xylan by Excg1 in the absence of salt were Vmax = 481.3 ± 34.0 U.mg-1 and KM = 3.7 ± 0.3 mg.mL-1, with a catalytic efficiency (kcat/KM) of 36.9 mL.s-1.mg-1. Similar parameters were determined in the presence of 0.5 mol.L-1 NaCl, while in the presence of a higher salt concentration (2.5 mol.L-1) decreases in the apparent affinity for the substrate and in the maximum velocity were observed, resulting in a catalytic efficiency 2.3 fold lower. In comparison with Beechwood xylan, the hydrolysis of Birchwood xylan in the absence of salt occurred with similar apparent affinity and catalytic efficiency about 18% greater. Excg1 was tolerant to 10 mmol.L-1 K+, Na+, Pb2+, Ni2+, Zn2+, Mn2+, Mg2+, Co2+, Ca2+ or Sr2+, and also to Cu2+, Al3+, Cr3+ e Fe3+ at 1 mmol.L-1 concentration. Furthermore, the enzyme was tolerant to various organic solvents and acetate. The analysis of Beechwood xylan hydrolysis products by Excg1 revealed that the main products were xylobiose and xylotriose with a 4-O-methylglucuronic acid branch. The presence of 0.5 mol.L-1 NaCl has not affected the hydrolysis pattern and the enzyme showed good tolerance to the hydrolysis products. Altogether, the properties of Excg1 suggested good potential for the saccharification of lignocellulosic biomass, particularly under high salinity conditions and/or in the presence of residues of pre-treatment steps, which is potentially interesting for the economically viable production of 2G ethanol.

Este projeto tem como objetivo o estudo do recobrimento superficial de filmes poliméricos à base de látex e breu, com microbicida de prata em painéis multicamadas de bagaço de cana-de-açúcar, reforçados com partículas de bambu (PMBB), visando seu o uso como material isolante térmico em instalação agroindustrial sujeita a ambientes úmidos e com grande carga bacteriana. O projeto foi desenvolvido em quatro etapas. Na etapa 1 (Estudo dos painéis multicamadas), foi realizado o estudo de dois diferentes procedimentos de moldagem, sendo moldagem 1 (PMBB-M1) com prensagem nas camadas e a moldagem 2 (PMBB-M2) sem prensagens nas camadas. Na avaliação física e mecânica o painel PMBB-M2 apresentou melhor desempenho físico e mecânico, por conta da melhor interação entre as camadas, quando comparado ao painel PMBB-M1. A etapa 2 (Estudo do tratamento superficial dos painéis) consistiu na produção e caracterização dos filmes de breu, látex-LT e látex-LS, e na avaliação do recobrimento do painel PMBB e da sua durabilidade expostos às intempéries ambientais (sol, chuva, vento e orvalho). Os filmes apresentaram bom desempenho físico, dificultando a penetração de água no material, contudo, a exposição à radiação e as intempéries climáticas promoveram a degradação dos filmes, apesar disso o látex-LT e o breu apresentaram, até os três meses de envelhecimento natural, melhor desempenho mecânico. A etapa 3 (Estudo da impregnação de nanopartículas de prata (AgNPs) nos filmes) consistiu na preparação e avaliação dos filmes com AgNPs. Por meio da análise microbiológica constatou-se que os filmes de látex-LT e breu apresentaram caráter bacteriostático. Por fim, na etapa 4 (Aplicação dos painéis PMBB em Instalação Suinícola), foi analisado o potencial do painel PMBB-M2 como material isolante térmico, na forma de abrigo para leitão (escamoteador) em uma granja de suínos. Nessa etapa, foi avaliado o microclima gerado no interior dos escamoteadores aquecidos com lâmpada incandescente, por meio da coleta de dados ambientais e análise dos índices de conforte térmico. O painel apresentou bom desempenho, atendendo a faixa de temperatura e umidade de conforto térmico para os leitões na primeira semana de vida. Portanto, pode-se concluir que os filmes de breu e látex-LT no painel PMBB-M2, promoveram uma impermeabilização do material e por apresentarem caráter bacteriostático, evitaram a proliferação de bactérias quando em contato com os filmes, sendo assim, a aplicação deste material como isolante térmico em instalação para suíno apresenta um grande potencial, pois, o recobrimento no material propicia sua aplicação em um ambiente úmido e com grande carga bacteriana. / This project aims the study of surface coatings with polymeric films based on latex and rosin, by using a microbicide agent of\' silver in multilayer panels of sugarcane bagasse reinforced with bamboo particles (PMBB) to be used as an insulate material in agroindustrial facilities subject to humid environments with high bacterial load. This project was conducted into four steps. In the step 1 (Study of the multilayer panels), the evaluation of two different molding procedures was conducted, with molding 1 (PMBB-M1) with pre-pressing in the layers and molding 2 (PMBB-M2) without pre-pressing in the layers. Physical and mechanical properties of the PMBB-M2 panel presented better physical and mechanical performance due to the best interaction between the layers compared to the PMBB-M1 panel. In the step 2 (Study of the superficial treatment of panels), it was studied the production and characterization of the films of rosin, latex-LT and latex-LS, as well as the evaluation of the PMBB panel covering, and evaluation of the durability of these panels exposed to weather conditions (sun, rain, wind and dew). The films presented good physical performance, making it difficult to penetrate water in the material, on the other hand, by exposing the materials to radiation and weather conduction it was noticed the degradation of the films, despite the fact that latex-LT and rosin presented better mechanical performance until three months of age. In the step 3 (Study of impregnation of silver nanoparticles (AgNPs) in the films) it was conducted the preparation and evaluation of the films with AgNPs. By means of the microbiology analyses it was stated that the latex-LT and rosin presented bacteriostatic character. In the step 4 (Application of PMBB panels in Poultry facilities) it was evaluated the potential of the PMBB panel as an insulation material in a pig-farm as a piglet shelter. In this step, the microclimate generated inside of the pig shelter heated by incandescent lamps was evaluated through the collection of environmental data and evaluation of the thermal comfort indices. The panel presented good performance, taking into account the temperature and humidity range of thermal comfort for the piglets in the first week of life. Therefore, it can be concluded that the films of rosin and latex-LT in the PMBB panel, promoted a waterproofing of the materials and due to the bacteriostatic character, it was noticed that proliferation of the bacteria when in contact with the films was avoided, thus, the application of this material as thermal insulation in pig installation presents a great potential, due to the coating in the material and propitiates its application in a humid environment and with bacterial load.

Submitted by Rosangela Silva (rosangela.silva3@unioeste.br) on 2017-08-29T17:53:24Z No. of bitstreams: 2 Dissertação DEBORA.pdf: 1099973 bytes, checksum: aabc08a0f4d095fb9706cae57d8da79a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-29T17:53:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação DEBORA.pdf: 1099973 bytes, checksum: aabc08a0f4d095fb9706cae57d8da79a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-02-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Second generation bioethanol employs lignocellulosic materials in its preparation. One of the steps for these materials degradation utilizes cellulases produced by microorganisms. Among these, Trichoderma reesei fungus is one of the main cellulases producers used in industry. This fungus genetic modification can lead to enzimes production optimization, reducing cost and improving biofuels manufacture. Thus, the present work objective was delete the sequence encoding zinc fingers motifs of cellulase ACE1repressor transcription factor from T. reesei RUT-C30 fungus, seeking enzymatic production optimization. In primers construction for amplification ACE1 regions 5’ and 3' and the hph selection marker, which confers hygromycin B resistance, Joint Genome Institute - JGI site and the BioEdit ® program were used. The deletion cassette with pRS426 vector construction was mediated by Saccharomyces cerevisiae SC9721 yeast. After the cassette construction, T. reesei RUT-C30 transformation was made by protoplast and this transformation confirmation was effected by part of the hph using hphNestF and hphNestR amplification primers. After transformation with mutants obtained, endoglucanase, exoglucanase and total cellulase activity was quantified with carboxymethylcellulose substrates (CMC), microcrystalline cellulose (Avicel®) and Whatman paper filter (PF), respectively. The enzymatic production and biomass hydrolysis efficiency were performed comparing RUT-C30 strain for mutants. After deletion cassette construction, a 3501 bp fragment amplification confirmed the cassette formation. Posteriorly, RUT-C30 strain transformation, a 989 bp amplification was observed, confirming the 3 mutants target sequence deletion. With cellulase activity assay, 3 transformed strain showed higher enzymatic production when compared to RUT-C30 strain. In this comparison, a significant statistical difference was observed of RUT-C30Δace1-1 strain with Avicel® and PF (p <0.001) CMC (p <0.01), RUT-C30Δace1-2 strain with CMC (p<0,01) e PF (p<0,05), and RUT-C30Δace1-3 strain with Avicel (p<0,001), CMC and PF (p<0,01). The mutants also showed greater efficiency in biomass hydrolysis, with release sugar increase between 21 and 42%. Based on this study, mutants are promising for most efficient and viable ethanol production. Nevertheless, additional tests must be carried out to better understand these fungi applicability in the industrial level. / O bioetanol de segunda geração emprega materiais lignocelulósicos na sua elaboração. Uma das etapas para a degradação destes materiais utiliza celulases produzidas por microrganismos. Dentre estes, o fungo Trichoderma reesei é um dos principais produtores de celulases utilizadas na indústria. A modificação genética deste fungo pode levar à otimização da produção de suas enzimas, diminuindo o custo e melhorando a fabricação de biocombustíveis. Desta forma, o objetivo do trabalho foi deletar a região dos motivos dedos de zinco no gene que codifica o fator de transcrição repressor de celulase ACE1 do fungo T. reesei RUT-C30, buscando a otimização na produção enzimática. Na construção dos primers para amplificação das regiões 5’ e 3’ de ace1 e do marcador de seleção hph, que confere resistência à higromicina B, utilizou-se o site Joint Genome Institute – JGI e o programa BioEdit®. A construção do cassete de deleção com o vetor pRS426 foi mediado pela levedura Saccharomyces cerevisiae SC9721. Posteriormente, a construção do cassete, a transformação de T. reesei RUT-C30 foi realizada através de protoplasto e a confirmação desta transformação foi efetuada por amplificação de parte do hph utilizando os primers hphNestF e hphNestR. Após a transformação, com os mutantes obtidos, a atividade de endoglucanase, exoglucanase e celulase total foi quantificada com os substratos carboximetilcelulose (CMC), celulose microcristalina (Avicel®) e papel de filtro Whatman (PF), respectivamente. A produção enzimática e a eficiência na hidrólise da biomassa foram realizadas comparando-se a linhagem RUT-C30 aos mutantes. Após a construção do cassete de deleção, a amplificação de um fragmento de 3501 pb confirmou a formação do cassete. E, posteriormente à transformação da linhagem RUT-C30, o amplificado de 989 pb foi observado, confirmando a deleção da sequência alvo em 3 mutantes. Com o ensaio de atividade de celulases, as 3 linhagens transformadas mostraram maior produção enzimática quando comparadas à linhagem RUT-C30. Nessa comparação, foi observada diferença estatística significativa da linhagem RUT-C30Δace1-1 com Avicel® e PF (p<0,001), da linhagem RUTC30Δace1- 2 com CMC (p<0,01) e PF (p<0,05) e da linhagem RUT-C30Δace1-3 com Avicel (p<0,001), CMC e PF (p<0,01). Os mutantes também apresentaram maior eficiência na hidrólise da biomassa, com aumento na liberação de açúcar entre 21 e 42%. Com base nos dados deste estudo, os mutantes apresentam-se promissores para a produção mais eficiente e viável de etanol. Apesar disso, testes adicionais devem ser realizados para melhor entendimento da aplicabilidade destes fungos a nível industrial.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-06T12:27:05Z No. of bitstreams: 1 ALBERTO BRANDÃO TORRES NETO - TESE (PPGEQ) 2015.pdf: 1786888 bytes, checksum: d93a46d60c6d2323451d80eaecb9a9f7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-06T12:27:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALBERTO BRANDÃO TORRES NETO - TESE (PPGEQ) 2015.pdf: 1786888 bytes, checksum: d93a46d60c6d2323451d80eaecb9a9f7 (MD5) Previous issue date: 2015-04-30 / Capes / A busca por alternativas à produção de etanol para atender a atual demanda faz surgir como matérias-primas alternativas ao caldo de cana-de-açúcar (etanol de 1ª geração), os materiais lignocelulósicos (etanol de 2ª geração), que apresentam em sua composição celulose, hemicelulose e lignina que podem ser convertidos, por meio de processos químicos e bioquímicos (hidrólises ácida e enzimática) em açúcares fermentáveis e, posteriormente, nesse biocombustível. Como material lignocelulósico surge-se a palma forrageira, uma cultura amplamente difundida, de fácil manejo e cultivada em todos os períodos do ano. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi estudar os processos de hidrólises ácida/enzimática da palma forrageira para a sacarificação da celulose visando a produção de etanol, caracterizando-a físico-quimicamente/morfologicamente, além de realizar os processos químicos e bioquímicos da conversão da celulose, como também da hemicelulose em açúcares diretamente fermentáveis, verificando, por meio da metodologia de planejamento experimental, a influência das variáveis temperatura, concentração de ácido sulfúrico e relação massa seca de palma/ácido (hidrólise ácida) sobre concentração de glicose, como também a carga enzimática, bem como a relação massa seca de palma/extrato (hidrólise enzimática) sobre o rendimento de conversão da celulose em glicose, finalizando com a fermentação do licor hidrolisado obtido nas melhores condições do planejamento, determinando assim, os parâmetros do processo. Os resultados obtidos mostraram que a palma apresenta uma boa composição de celulose (37,34%) comparada a outros materiais estudados e baixos teores de hemicelulose (10,88%) e lignina (3,36%), dispensando-se assim, a realização de um pré-tratamento à hidrólise deste material. Os baixos teores de hemicelulose e lignina também puderam ser verificados por meio da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) que demonstraram um grau de desordem acentuado para a palma forrageira. Os modelos estatísticos obtidos para as hidrólises ácida/enzimática foram estatisticamente significativos ao nível de 95% de confiança, mostrando que, para hidrólise ácida, aumentando-se a concentração de ácido, diminuindo-se a relação massa seca de palma/ácido obtém-se concentrações de glicose no licor acima de 7500 mg/L, enquanto para a hidrólise enzimática, aumentando-se a carga enzimática e diminuindo-se a relação massa seca de palma/extrato obtém-se rendimentos de conversão maiores que 60%. Os parâmetros fermentativos do hidrolisado calculados mostraram que a palma forrageira apresenta-se como fonte potencial à produção de etanol, com conversão dos açúcares fermentáveis em torno de 98%. / The pursuit for alternatives to ethanol production in order to meet the current demand raises as raw materials, besides the sugarcane broth (first generation ethanol), the lignocellulosic materials (second generation ethanol), which have in their composition cellulose, hemicellulose and lignin, that through chemicals and biochemical processes (acid and enzymatic hydrolysis) can be converted into fermentable sugar and, after, into biofuel. As an example the lignocellulosic material, there is the cactus pear, with a widespread cropping of easy handling and cultivated in all periods of the year. Therefore, the main goal of this paper was to study the cactus pear process of acid/enzymatic hydrolysis for cellulose saccharification aiming ethanol production, characterizing it physic chemically and morphologically, besides perform chemical and biochemical processes of cellulose conversion, as well for the hemicelulose into directly fermentable sugars, verifying by the experimental design, the influence of the variables: temperature and sulfuric acid concentrations and the relation dry mass of cactus pear/acid concentration (acid hydrolysis) over the glucose concentration. It was also studied the enzyme load and the relation dry mass of cactus pear/extract (enzymatic hydrolysis) over the conversion of cellulose into glucose efficiency, ending with the fermentation of the hydrolyzed liquor, gathered in the best experimental design conditions, setting then the process parameters. The results indicated that the cactus pear presents a considerable cellulose content (37.34%) compared to other studied sources and low contents of hemicellulose (10.88%) and lignin (3.36%), dismissing the execution of a pre-treatment in this material. The low contents of hemicellulose and lignin also were verified by the Scanning Electron Microscopy (SEM), which shows a high disorder level for the cactus pear. The statistic models obtained for the acid and enzymatic hydrolysis were statically significant with 95% reliability. The results showed that, for the acid hydrolysis, raising the acid concentration and lowering the relation dry mass of cactus pear/acid it is obtained glucose concentrations in the liquor above 7500 mg/L, while for the enzymatic hydrolysis, raising de enzymatic load and lowering the relation dry mass of cactus pear/extract it is obtained conversion. efficiency above 60%. The hydrolyzate fermentation parameters calculated showed that cactus pear presents itself as a potential source for ethanol production, with conversion of fermentable sugars around 98%.

The increase of coconut water consume has led to a greater amount of residues which in turns is calling researchers attention on how to reuse them. Due to the features, the green coconut fiber shows itself as one more alternative to the development and production of ethanol 2G, as well as being a good option for the reuse of this agro industrial residue. Currently, the enzymatic hydrolyze is seen as one of the most attractive option to convert cellulose in glucose. However, because of the recalcitrant nature of the varieties of biomass existing, the enzymatic hydrolyze becomes inefficient, demanding a pretreatment of the lignocellulose material. This paper shows a study focusing on two different chemical pretreatments with the green coconut fiber, the first using acid and the second using alkaline; aiming to evaluate the sugar amount consequently liberated in the liquid fraction of the solution used to obtain ethanol of second generation. The tests were made in autoclave at 121ºC and 1 atm, varying the concentration of the reagent (from 0.5 to 10%), sulfuric acid and hydroxide of sodium, and the time reaction (20, 40 and 60 minutes). The greater sugar amount liberation occurred during the alkaline pretreatment at 5% and 40 minutes, showing an average concentration of 44.72 g/100g of non-treated fiber. In the test of fermentation capacity with the pretreated juice, two yeasts were used, Saccharomyces cerevisiae and Pichia stipitis, in which was observed success in the fermentation process whose experiments were developed by using 0 and 5% of sulfuric acid, both inoculated with the yeast Pichia stipitis. The hydrolysis results, together with the chemical analysis of the pretreated biomass have confirmed the alkaline pretreatment as the best working condition. The best result obtained was an enzymatic conversion of 87% and an overall yield of 22.34 g/ 100g of fresh fiber. The fermentation of the hydrolyzed one was promoted using Saccharomyces cerevisiae during the period of 9 hours, which showed a concentration of ethanol and an fermentative yield, on average, 5,90 g/L e 90,42%, respectively. The feasibility production study found that it is possible to produce 39 liters of ethanol for each ton of residue of green coconut husk. / O aumento do consumo da água de coco leva a uma maior geração de resíduos, os quais vêm merecendo atenção de pesquisadores para o aproveitamento desta biomassa. Devido a suas características, a fibra da casca do coco verde se apresenta como mais uma alternativa para o desenvolvimento e produção do etanol 2G, além de ser uma opção de aproveitamento deste resíduo agroindustrial. Atualmente, a hidrólise enzimática é vista como uma das rotas mais atrativas para converter celulose em glicose. Porém, devido à natureza recalcitrante das variedades de biomassa, a hidrólise enzimática se torna ineficiente, fazendo-se necessário o pré-tratamento deste material lignocelulósico. O trabalho estuda dois tipos de pré-tratamento químico, ácido e alcalino, na fibra da casca do coco verde a fim de avaliar a quantidade de açúcares liberados na fração líquida da solução para a obtenção de etanol de segunda geração. Os ensaios foram realizados em autoclave a 121ºC e 1atm, variando-se a concentração do reagente (0, 5 e 10%), ácido sulfúrico e hidróxido de sódio, e o tempo de reação (20, 40 e 60 min). A maior liberação de açúcares redutores ocorreu no pré-tratamento alcalino, com 5% e 40 min, apresentando concentração média de 44,72 g/100 g de fibra não tratada. No teste de capacidade fermentativa com o caldo pré-tratado, foram utilizados dois tipos de leveduras, a Saccharomyces cerevisiae e a Pichia stipitis, onde se observou êxito na fermentação nos experimentos com 0 e 5% de ácido sulfúrico, ambos inoculados com a levedura Pichia stipitis. A hidrólise enzimática foi realizada com a fração sólida do material pré-tratado, utilizando a enzima comercial Accellerase 1500, com 1 % de carga de sólidos. Os resultados de hidrólise, juntamente com a caracterização química da biomassa pré-tratada, confirmaram o pré-tratamento alcalino como a melhor condição de trabalho. O melhor resultado obtido foi conversão enzimática de 87% e rendimento global de 22,34 g/100g de fibra in natura. A fermentação do hidrolisado foi promovida usando leveduras Saccharomyces cerevisiae, durante o período de 9 horas, a qual apresentou concentração de etanol e rendimento fermentativo, em média, 5,90 g/L e 90,42%, respectivamente. O estudo de viabilidade de produção constatou que é possível produzir 39 litros de etanol para cada tonelada da casca do coco verde.

Este projeto tem como objetivo o estudo do recobrimento superficial de filmes poliméricos à base de látex e breu, com microbicida de prata em painéis multicamadas de bagaço de cana-de-açúcar, reforçados com partículas de bambu (PMBB), visando seu o uso como material isolante térmico em instalação agroindustrial sujeita a ambientes úmidos e com grande carga bacteriana. O projeto foi desenvolvido em quatro etapas. Na etapa 1 (Estudo dos painéis multicamadas), foi realizado o estudo de dois diferentes procedimentos de moldagem, sendo moldagem 1 (PMBB-M1) com prensagem nas camadas e a moldagem 2 (PMBB-M2) sem prensagens nas camadas. Na avaliação física e mecânica o painel PMBB-M2 apresentou melhor desempenho físico e mecânico, por conta da melhor interação entre as camadas, quando comparado ao painel PMBB-M1. A etapa 2 (Estudo do tratamento superficial dos painéis) consistiu na produção e caracterização dos filmes de breu, látex-LT e látex-LS, e na avaliação do recobrimento do painel PMBB e da sua durabilidade expostos às intempéries ambientais (sol, chuva, vento e orvalho). Os filmes apresentaram bom desempenho físico, dificultando a penetração de água no material, contudo, a exposição à radiação e as intempéries climáticas promoveram a degradação dos filmes, apesar disso o látex-LT e o breu apresentaram, até os três meses de envelhecimento natural, melhor desempenho mecânico. A etapa 3 (Estudo da impregnação de nanopartículas de prata (AgNPs) nos filmes) consistiu na preparação e avaliação dos filmes com AgNPs. Por meio da análise microbiológica constatou-se que os filmes de látex-LT e breu apresentaram caráter bacteriostático. Por fim, na etapa 4 (Aplicação dos painéis PMBB em Instalação Suinícola), foi analisado o potencial do painel PMBB-M2 como material isolante térmico, na forma de abrigo para leitão (escamoteador) em uma granja de suínos. Nessa etapa, foi avaliado o microclima gerado no interior dos escamoteadores aquecidos com lâmpada incandescente, por meio da coleta de dados ambientais e análise dos índices de conforte térmico. O painel apresentou bom desempenho, atendendo a faixa de temperatura e umidade de conforto térmico para os leitões na primeira semana de vida. Portanto, pode-se concluir que os filmes de breu e látex-LT no painel PMBB-M2, promoveram uma impermeabilização do material e por apresentarem caráter bacteriostático, evitaram a proliferação de bactérias quando em contato com os filmes, sendo assim, a aplicação deste material como isolante térmico em instalação para suíno apresenta um grande potencial, pois, o recobrimento no material propicia sua aplicação em um ambiente úmido e com grande carga bacteriana. / This project aims the study of surface coatings with polymeric films based on latex and rosin, by using a microbicide agent of\' silver in multilayer panels of sugarcane bagasse reinforced with bamboo particles (PMBB) to be used as an insulate material in agroindustrial facilities subject to humid environments with high bacterial load. This project was conducted into four steps. In the step 1 (Study of the multilayer panels), the evaluation of two different molding procedures was conducted, with molding 1 (PMBB-M1) with pre-pressing in the layers and molding 2 (PMBB-M2) without pre-pressing in the layers. Physical and mechanical properties of the PMBB-M2 panel presented better physical and mechanical performance due to the best interaction between the layers compared to the PMBB-M1 panel. In the step 2 (Study of the superficial treatment of panels), it was studied the production and characterization of the films of rosin, latex-LT and latex-LS, as well as the evaluation of the PMBB panel covering, and evaluation of the durability of these panels exposed to weather conditions (sun, rain, wind and dew). The films presented good physical performance, making it difficult to penetrate water in the material, on the other hand, by exposing the materials to radiation and weather conduction it was noticed the degradation of the films, despite the fact that latex-LT and rosin presented better mechanical performance until three months of age. In the step 3 (Study of impregnation of silver nanoparticles (AgNPs) in the films) it was conducted the preparation and evaluation of the films with AgNPs. By means of the microbiology analyses it was stated that the latex-LT and rosin presented bacteriostatic character. In the step 4 (Application of PMBB panels in Poultry facilities) it was evaluated the potential of the PMBB panel as an insulation material in a pig-farm as a piglet shelter. In this step, the microclimate generated inside of the pig shelter heated by incandescent lamps was evaluated through the collection of environmental data and evaluation of the thermal comfort indices. The panel presented good performance, taking into account the temperature and humidity range of thermal comfort for the piglets in the first week of life. Therefore, it can be concluded that the films of rosin and latex-LT in the PMBB panel, promoted a waterproofing of the materials and due to the bacteriostatic character, it was noticed that proliferation of the bacteria when in contact with the films was avoided, thus, the application of this material as thermal insulation in pig installation presents a great potential, due to the coating in the material and propitiates its application in a humid environment and with bacterial load.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2016-07-06T13:08:28Z No. of bitstreams: 1 Expedito Baracho Junior.pdf: 1671964 bytes, checksum: e5b078ff0c67b31f5eef46fceadc67a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-06T13:08:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Expedito Baracho Junior.pdf: 1671964 bytes, checksum: e5b078ff0c67b31f5eef46fceadc67a1 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / This work results from the use of lignocellulosic residues, Portland cement CP IV - 32, washed sand and water in the production of composites intended to provide subsidies that enable the production of elements of popular low-cost construction. The objectives of this study relate to the use of methods and low technology requirement procedures, according to the reality of the metropolitan area of Recife, which boost the use of lignocellulosic wastes to enable efficiency and quality in the use of available forest biomass. Fragments of the original dimensions – not selected or standardized granulometry – Bamboo (Bambusa vulgaris var vulgaris), Maçaranduba (Manilkara spp) and mixed wood previously treated with soaking in water and subsequently in an aqueous solution of 2% NaOH was manually compacted into molds cylindrical steel 5 x 10 cm with cement, washed sand and water, forming composites, this being technologically and allowing to obtain a product of adequate strength. The evaluation of total content of extract residues of untreated and pretreated Maçaranduba showed 5.85% for the untreated particles, 3.31% for the immersed in hot water and 11.22% for those treated with 2% NaOH. Preliminary formulations were undertaken in order to assist in making the decision adopted trait. The employee trace was 1:0.05:3:0.4, respectively cement, lignocellulosic, washed sand and water. The degree of compatibility between cement and lignocellulosic residues, determined by the obtained compatibility index by maximum hydration temperature was classified as good for Bamboo and regular for Maçaranduba. The compression strength was adequate as a decision tool to determine the compatibility of the composite cement-lignocellulosic. Found with ultrasound, the composite cement bamboo presented ultrasonic pulse velocity 1820 m/s, proving its appropriate compatibility with cement. Composite cement lignocellulosic had average resistances to simple compression of 10.28 MPa (Bamboo), 9.95 MPa (Maçaranduba) and 7.40 MPa (mixed wood). The average dynamic modulus of elasticity were the order of 8870 MPa for Bamboo, of 8330 MPa for Maçaranduba and 7140 MPa for mixed wood. The average density shown by these composites in g/cm3, was 1.88 for Bamboo, 1.85 to 1.85 for Maçaranduba and mixed wood. Based on these results, those previously treated woody material can be used in combination with cement and are intended for non-structural use, acoustic and thermal insulation. / Esse trabalho resulta da utilização de resíduos lignocelulósicos, cimento Portland CP IV - 32, areia lavada e água na confecção de compósitos destinados a fornecer subsídios que viabilizem a produção de elementos para construção popular de baixo custo. Os objetivos dessa pesquisa referem-se aos usos de métodos e procedimentos de baixa exigência tecnológica, de acordo com a realidade da região metropolitana do Recife, que incrementem a utilização dos resíduos lignocelulósicos de modo a permitir a eficiência e qualidade na utilização da biomassa florestal disponível. Fragmentos nas dimensões originais – sem granulometria selecionada ou padronizada – de Bambu (Bambusa vulgaris var. vulgaris), Maçaranduba (Manilkara spp) e madeira mista previamente tratados com imersão em água e posteriormente em solução aquosa de NAOH a 2% foram adensados manualmente em moldes cilíndricos de aço 5 x 10 cm com cimento, areia lavada e água, constituindo compósitos, sendo avaliados tecnologicamente e possibilitando a obtenção de um produto com resistência adequada. A avaliação dos teores de extrativos totais dos resíduos sem tratamento e previamente tratados de maçaranduba apresentou 5,85 % para as partículas sem tratamento, 3,31% para as imersas em água quente e 11,22% para as tratadas com 2% NaOH. Formulações preliminares foram realizadas de forma a auxiliar na tomada de decisão do traço adotado. O traço empregado foi 1:0,05:3:0,4, respectivamente cimento, lignocelulósico, areia lavada e água. O grau de compatibilidade entre o cimento e os resíduos lignocelulósicos, determinado pelo índice de compatibilidade obtido através da temperatura máxima de hidratação, foi classificado como bom para o Bambu e regular para a Maçaranduba. A resistência à compressão simples mostrou-se adequada como ferramenta de decisão para determinar a compatibilidade dos compósitos cimento-lignocelulósicos. Determinada com o ultrassom, o compósito cimento-bambu apresentou velocidade do pulso ultrassônico de 1820 m/s, comprovando sua adequada compatibilidade com o cimento. Os compósitos cimento-lignocelulósicos apresentaram resistências médias a compressão simples de 10,28 MPa (Bambu), 9,95 MPa (Maçaranduba) e 7,40 MPa (madeira mista). Os módulos de elasticidade dinâmicos médios foram da ordem de 8870 MPa para o Bambu, de 8330 MPa para a Maçaranduba e de 7140 MPa para madeira mista. A densidade média apresentada por esses compósitos, em g/cm3, foi de 1,88 para o Bambu, de 1,85 para a Maçaranduba e de 1,85 para madeira mista. Com base nesses resultados, esses materiais lenhosos previamente tratados podem ser utilizados na associação com o cimento e serem destinados ao emprego não-estrutural, isolamentos acústico e térmico.