Orientadores: Eduardo Augusto Caldas Batista, Marcelo Lanza / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-18T08:03:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_CesarAugustoSodreda_D.pdf: 1528934 bytes, checksum: 876115f0d607a9ede4187d15d39c0054 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo a investigação do comportamento de fases através da determinação de dados de equilíbrio líquido-líquido em diferentes sistemas graxos envolvidos na produção e purificação de biodiesel, além da correlação e avaliação desses dados empregando o modelo termodinâmico NRTL (non¿random, two¿liquid). Inicialmente, foram medidos experimentalmente os dados de equilíbrio líquido¿líquido para sistemas binários e ternários envolvendo óleo vegetal + etanol + água, onde foram determinadas as linhas de solubilidade mútua, em uma faixa de temperatura de 25 ºC a 60 ºC. Os óleos vegetais investigados foram: óleo de canola, óleo de milho, óleo de pinhão manso (Jatropha curcas), e óleo de polpa de macaúba (Acrocomia aculeata). De acordo com os resultados, o aumento da temperatura dentro das condições experimentais analisadas favoreceu a miscibilidade óleo¿solvente em ambas as fases. Em uma segunda etapa, dados de equilíbrio líquido¿líquido para sistemas ternários e quaternários empregados no processo de desacidificação de óleos vegetais foram determinados. Tais dados de equilíbrio foram gerados em diferentes condições de temperatura e porcentagens de água no solvente. Os sistemas investigados foram: óleo de polpa de macaúba + ácido oléico + etanol + água e óleo de pinhão manso + ácido oléico + etanol + água. Os resultados mostraram que o coeficiente de distribuição do ácido oléico entre as fases foi mais afetado pelo conteúdo de água no solvente do que pela temperatura. Finalmente, foram determinados dados de equilíbrio líquido¿líquido para sistemas ternários de interesse na purificação de ésteres etílicos (biodiesel), produzidos pela transesterificação alcalina do óleo da polpa de macaúba. Os sistemas investigados foram: biodiesel de macaúba + etanol + glicerol e biodiesel de macaúba + etanol + água; sistemas encontrados durante a separação e a lavagem do biodiesel com água, respectivamente. Os resultados obtidos no processo de separação do biodiesel mostraram que o etanol é completamente solúvel no biodiesel e no glicerol, enquanto que o glicerol apresenta uma baixa solubilidade no biodiesel. Para o processo de lavagem do biodiesel, o aumento da temperatura, dentro da faixa estudada (25 ºC a 45 ºC), não contribuiu para a redução da região bifásica. Todos os dados de equilíbrio foram correlacionados utilizando o modelo NRTL, sendo o desvio global entre os dados calculados e experimentais inferior a 0,99%, mostrando a boa qualidade descritiva e aplicabilidade do modelo NRTL na análise de dados de equilíbrio líquido¿líquido / Abstract: This study aimed to investigate the phase behavior of liquid¿liquid equilibrium data for systems of relevance in biodiesel production and purification, as well as their correlation using the NRTL model (non¿random, two¿liquid). Initially, experimental liquid¿liquid equilibrium data were determined for binary and ternary systems composed of vegetable oil + ethanol + water, in which mutual solubility between vegetable oils and aqueous ethanol or anhydrous ethanol were investigated, at temperatures ranging from 25 ºC to 60 º C. The following vegetable oils were investigated: canola oil, corn oil, Jatropha curcas oil and macauba (Acrocomia aculeata) pulp oil. According to the results, an increase in temperature within the study ranges led to an increase in oil¿solvent miscibility in both phases. In the second part of this work, liquid¿liquid equilibrium data for systems of interest in deacidification of vegetable oils were experimentally determined. These equilibrium data were analyzed in different temperature conditions and water mass fractions in the solvent. The following systems were investigated: macauba pulp oil + oleic acid + ethanol + water and Jatropha curcas oil + oleic acid + ethanol + water. The results indicated that the oleic acid distribution coefficients were more affected by water content in the alcoholic solvent than by temperature. Finally, liquid¿liquid equilibrium data for systems of interest in biodiesel purification were measured. The biodiesel were produced by transesterification of macauba pulp oil with ethanol, using KOH as a homogeneous catalyst. In these studies, the following systems were investigated: macauba biodiesel + glycerol + ethanol and macauba biodiesel + ethanol + water. These systems are found in the separation and washing of biodiesel with water, respectively. From the results, it can be observed that biodiesel and glycerol were partially soluble in each other; however, the solubility of biodiesel in the glycerol phase was slightly greater than that of glycerol in the biodiesel phase. In the washing process of biodiesel, an increase in temperature within the range studied (25 ° C to 45 ° C) did not contribute to a reduction in biphasic region. The liquid¿liquid equilibrium experimental data were correlated using the NRTL model. In all these systems, the global deviations between calculated and experimental data were lower than 0.99 %, showing the good descriptive quality and applicability of the NRTL model in liquid¿liquid equilibrium data analyses / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos

Made available in DSpace on 2015-04-13T12:17:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO Jose.pdf: 1028996 bytes, checksum: 8d9faba237022e641d0274d797eb13c8 (MD5) Previous issue date: 2011-09-30 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / The biofuels use comes today as alternative source of energy. Among the advantages of the job of the biofuels, there are the decrease of the emission of pollutant gases and decrease of the greenhouse effect. For the biofuels production, the culture of the tame physic comes as viable alternative, due to his rusticity, resistance to the drought and for being adaptable to a range of atmospheres. Before that, it was aimed at to evaluate the effect of the nutritional limitations in the initial development of plants of physic nut (Jatrophas curcas L.), in the absence and in the liming presence. The research was carried in the greenhouse of the Department of Agricultural Engineering and soils of the Federal University of Amazon, in Manaus/AM. Used samples of a Cambisol, collected of the layer of 0-30 cm of depth, under vegetation of natural fields. The treatments were disposed in design entirely randomozed with five repetitions, distributed in factorial arrangement (2 x 7), combining two conditions of acidity of the soil (I not sole corrected and corrected) and seven conditions of fertilization of the soil, which were: T-1 Controls (I sole natural); T-2 Controls with micronutrients (I sole natural fertilized with micronutrients); T-3 Complete (soil fertilized with N,P,K,S and micronutrients); T-4 Complete - N (soil fertilized with P,K,S and micronutrients); T-5 Complete - P (soil fertilized with N,K,S and micronutrients); T-6 Complete - K (soil fertilized with N,P,S and micronutrients); T-7 Complete - S (soil fertilized with N,P,K and micronutrients), totaling 70 experimental units. To the 70 days of transport of the experiment the plants were picked and appraised the following characteristics: height of plants, diameter stem, number of leaves, root length, production of dry matter of the aerial part and of the root, matter total drought, relationship root leaves aerial and content of nutrients in the matter dries of the aerial part. The results obtained in the conditions of the present study allowed to end that: It is done necessary the united correction of the acidity and of the fertility of the soil, because the same was classified of low natural fertility. Among the used nutrients P was what more limited the development of the plants and the accumulation of nutrients. / O uso de biocombustíveis apresenta-se hoje como fonte de energia alternativa. Dentre as vantagens do emprego dos biocombustíveis, há a diminuição da emissão de gases poluentes e diminuição do efeito estufa. Para a produção de biocombustível, a cultura do pinhão manso apresenta-se como alternativa viável, devido a sua rusticidade, resistência à seca e por ser adaptável a uma gama de ambientes. Diante disso, objetivou-se avaliar o efeito das limitações nutricionais no desenvolvimento inicial de plantas de pinhão-manso (Jatrophas curcas L.), na ausência e na presença de calagem. A pesquisa foi conduzida em casa de vegetação no Departamento de Engenharia Agrícola e solos da Universidade Federal do Amazonas, em Manaus/AM. Utilizaram-se amostras de um Cambissolo, coletado da camada de 0-30 cm de profundidade, sob vegetação de campos naturais. Os tratamentos foram dispostos em delineamento inteiramente casualizados com cinco repetições, distribuído em arranjo fatorial (2 x 7), combinando duas condições de acidez do solo (solo não corrigido e corrigido) e sete condições de fertilização do solo, os quais foram: T-1 Controle (solo natural); T-2 Controle + micronutrientes (solo natural adubado com micronutrientes); T-3 Completo (solo adubado com N,P,K,S e micronutrientes); T-4 Completo -N (solo adubado com P,K,S e micronutrientes); T-5 Completo -P (solo adubado com N,K,S e micronutrientes); T-6 Completo -K (solo adubado com N,P,S e micronutrientes); T-7 Completo -S (solo adubado com N,P,K e micronutrientes), totalizando 70 unidades experimentais. Aos 70 dias de condução do experimento as plantas foram colhidas e avaliadas as seguintes características: altura de plantas, diâmetro caulinar, número de folhas, comprimento de raiz, produção de matéria seca da parte aérea e da raiz, matéria seca total, relação raiz parte aérea e conteúdo de nutrientes na matéria seca da parte aérea. Os resultados obtidos nas condições do presente estudo permitiram concluir que: faz-se necessária a correção conjunta da acidez e da fertilidade do solo, pois o mesmo foi classificado de baixa fertilidade natural. Dentre os nutrientes usados o P foi o que mais limitou o desenvolvimento das plantas e o acúmulo de nutrientes.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O pinhÃo manso (Jatropha curcas L.), pertencente à famÃlia Euphorbiaceae, à uma planta oleaginosa com grande potencial para a produÃÃo de biocombustÃvel devido à riqueza de lipÃdios em suas sementes. Ele tambÃm apresenta toxicidade devido à presenÃa de Ãsteres de forbol. Nesse contexto, o objetivo deste estudo à realizar o isolamento de plastÃdios, local de sÃntese de Ãcidos graxos e de Ãsteres de forbol, presentes no endosperma de sementes em desenvolvimento de J. curcas. Experimentos preliminares atravÃs de anÃlises morfolÃgica, histolÃgica e histoquÃmica foram realizados para determinaÃÃo do estÃgio do desenvolvimento da semente mais adequado para o isolamento de plastÃdios presentes no endosperma. Estas anÃlises revelaram que a deposiÃÃo de lipÃdios e proteÃnas no endosperma se inicia por volta do 30o DAA. O isolamento de plastÃdios, do endosperma de sementes nesse estÃgio foi realizado por centrifugaÃÃo em gradiente descontÃnuo de PBF-Percoll (10%, 22%, 35%). A fraÃÃo enriquecida de plastÃdios foi obtida a partir da banda formada na interface da camada de 22-35%. AnÃlises por microscopia eletrÃnica de varredura e de transmissÃo foram realizadas para confirmar a eficiÃncia do protocolo empregado na purificaÃÃo dos plastÃdios. Mapas bidimensionais foram estabelecidos, os âspotsâ detectados nos mesmos serÃo identificados por espectrometria de massa, o que possibilitarà a identificaÃÃo das proteÃnas plastidiais envolvidas na sÃntese dos Ãcidos graxos e dos Ãsteres de forbol no endosperma de sementes de J. curcas. / Jatropha (Jatropha curcas L.), belonging to the Euphorbiaceae family, is an oilseed plant with great potential for biofuel production because of the richness of lipids in their seeds. It also presents toxicity due to the presence of phorbol esters. In this context, the objective of this study is the isolation of plastids, the site of synthesis of fatty acids and phorbol esters, present in the endosperm of developing seeds of J. curcas. Preliminary experiments by testing morphology, histology and histochemistry was performed to determine the stage of seed development most suitable for the isolation of plastids present in the endosperm. These analyzes revealed that the deposition of lipids and proteins in the endosperm starts around the 30th DAA. The isolation of plastids, the endosperm of the seeds in this stage was performed by gradient centrifugation PBF-Percoll discontinuous (10%, 22%, 35%). The enriched fractions of plastids has been obtained from the band formed in the interface layer of 22-35%. Analysis by scanning electron microscopy and transmission were performed to confirm the efficiency of the protocol employed in the purification of the plastids. Two-dimensional maps have been laid, the "spots" detected in the same will be identified by mass spectrometry, which will allow the identification of the plastid proteins involved in the synthesis of fatty acids and phorbol esters in the endosperm of seeds J. curcas.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Embora o potencial das sementes de pinhÃo manso como fonte de matÃria prima para a produÃÃo de biodiesel seja amplamente reconhecido, pouco se sabe sobre os padrÃes de deposiÃÃo de Ãleo e proteÃna durante o desenvolvimento da semente. A disponibilidade deste conhecimento serà de fundamental importÃncia para a criaÃÃo de novos genÃtipos que atendam a demanda das indÃstrias do biodiesel. Neste trabalho, foi realizada uma anÃlise proteÃmica inicial do endosperma em desenvolvimento e maduro, objetivando identificar proteÃnas envolvidas no metabolismo de Ãcidos graxos assim como proteÃnas com propriedades alergÃnicas/tÃxicas/antinutricionais que sÃo responsÃveis por tornar o resÃduo da extraÃÃo do Ãleo inadequado para o consumo animal. AtravÃs de eletroforese bidimensional (2DE) foram estabelecidos mapas de referÃncia das fraÃÃes protÃicas do endosperma de sementes em desenvolvimento (ESD) e maduras (ESM), que foram obtidas explorando as propriedades de solubilidade diferencial das proteÃnas do endosperma. Desses mapas de referÃncia, um total 1480 spots foram selecionados (712 âESDâ e 768 âESMâ), retirados dos gÃis 2DE e digeridos com tripsina para posterior anÃlise por espectrometria de massa. Foram utilizados para as buscas, os bancos de dados do NCBInr e um banco de dados local de ESTs de sementes em desenvolvimento e durante a germinaÃÃo de sementes de pinhÃo manso. Um total de 525 spots foram identificados e classificados funcionalmente. Embora a maioria das proteÃnas identificadas fosse relacionadas com funÃÃo de reserva, proteÃnas envolvidas em vias biossintÃticas dos Ãcidos graxos e dos diterpenos foram identificadas, assim como vÃrias proteÃnas relacionadas com metabolismo, inibidores de protease e a proteÃna tÃxica curcina. A taxa de identificaÃÃo relativamente baixa obtida neste estudo pode em parte ser atribuÃda ao fato de nÃo existir bancos de dados extensos para esta espÃcie. Os resultados aqui apresentados representam a primeira anÃlise em profundidade do padrÃo de deposiÃÃo e identificaÃÃo das proteÃnas de sementes de pinhÃo manso e fixam as bases sobre as quais o proteoma completo de sementes de pinhÃo manso poderà ser estabelecido. / Although the potential of the seed Jatropha as a source of raw material for the production of biodiesel is widely recognized, little is known about the deposition patterns of oil and protein during seed development. The availability of this knowledge will be crucial for the creation of new genotypes to meet the demand from the biodiesel industry. In this study, we performed an initial proteomic analysis of the endosperm in developing and mature in order to identify proteins involved in fatty acid metabolism as well as proteins with allergenic properties / toxic / antinutritional that are responsible for marking the residue of oil extraction unsuitable for consumption animal. Through two-dimensional electrophoresis (2DE) were established reference maps of protein fractions from the endosperm of the seed development (ESD) and mature (ESM), which were obtained by exploring the properties of differential solubility of proteins in the endosperm. These reference maps, 1480 spots in total were selected (712 "ESD" and 768 "ESM"), removed from the 2DE gel and digested with trypsin for subsequent analysis by mass spectrometry. Were used for searching the databases NCBInr and a local database of ESTs from developing seeds and during germination of Jatropha. A total of 525 spots were identified and classified functionally. Although most of the proteins identified were related reservation function, proteins involved in biosynthetic pathways of fatty acids were identified and diterpenes, as well as various metabolic-related proteins, protease inhibitors and curcina toxic protein. The relatively low rate of identification obtained in this study may in part be attributed to the fact that there is extensive databases for this species. The results presented here represent the first in-depth analysis of the deposition pattern and identification of proteins from seeds of Jatropha and lay the foundations on which the complete proteome of seeds of Jatropha can be established.

The determination of crop coefficient (Kc) with adequate methodology is important to quantify regional water requirement. Jatropha (Jatropha curcas L.) Kc is still unknown and this information will be essential to provide reliable irrigation parameters, as well as for crop zoning. The objective of this study was to determine jatropha actual crop evapotranspiration (ETc) and Kc from 1st to 4th growing year, and correlate Kc with leaf area index (LAI) and cumulative thermal unit (CTU). The experiment was performed from March 2012 to August 2015 at \"Luiz de Queiroz\" College of Agriculture (ESALQ)/University of São Paulo (USP), at Piracicaba city, SP, Brazil. The experiment was divided into center pivot, drip, and rainfed treatments. Two large weighing lysimeters (12 m2 each lysimeter) per treatment were used to determine jatropha ETc (one plant per lysimeter). Reference evapotranspiration (ET0) was determined by Penman-Monteith method from a weather station data situated close to the treatments. Daily Kc was determined for the two irrigated treatments by the ration between ETc and ET0 (Kc=ETc/ET0). LAI was determined using the LAI-2200 plant canopy analyzer, which was previously calibrated for jatropha canopy type. In all growing years, LAI was almost zero at the beginning of vegetative stage, increasing until a maximum during productive stage, and decreasing to zero in the leaf senescence stage. Annual ETc trend during the three growing was very similar, which was explained by the different growing periods and the LAI variation. In the 1st year Kc was 0.47 for both treatments. In the 2nd, 3rd, and 4th years Kc ranged from 0.15 to 1.38 for center pivot treatment and from 0.15 to 1.25 for drip treatment. Kc average in 2nd, 3rd, and 4th years during vegetative and productive growing periods was 0.77, 0.93, and 0.82 for center pivot treatment, respectively, and 0.69, 0.79, and 0.74 for drip treatment, respectively. The relationship between Kc and LAI for the center pivot treatment was adjusted to a logarithmical equation with coefficient of determination (R2) and root mean square error (RMSE) of 0.7643 and 0.334, respectively. For the drip treatment R2 was 0.8443 and 0.2079, respectively. In all three years analyzed, Kc related to CTU by a 3rd degree polynomial equation for both treatments. / A determinação de coeficiente de cultivo (Kc) com metodologia adequada é essencial para quantificar o consumo hídrico de cultivos em diferentes regiões. Valores de Kc do pinhão-manso (Jatropha curcas L.) ainda não foram determinados e essa informação é muito importante para auxiliar o manejo de irrigação de maneira adequada. O objetivo desse estudo foi determinar a evapotranspiração (ETc) e Kc do 1º ao 4º ano de cultivo do pinhão-manso, e correlacionar Kc com o índice de área foliar (IAF) e a soma da unidade térmica (SUT). O experimento foi realizado de março de 2012 à agosto de 2015 na Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" (ESALQ)/Universidade de São Paulo (USP), na cidade de Piracicaba, SP, Brasil. O experimento foi divido nos tratamentos irrigados por pivô central, gotejamento e sem irrigação. Foram utilizados dois lisímetros de pesagem (12 m2 de superfície em cada lisímetro) por tratamento para realizar a determinação de ETc (uma planta por lisímetros). A evapotranspiração de referência (ET0) foi determinado pelo método de Penman-Monteith a partir de dados meteorológicos coletados na estação meteorológica localizada ao lado do experimento. Valores diários de Kc foram determinados nos tratamentos irrigados pela razão entre ETc e ET0 (Kc=ETc/ET0). IAF foi determinado utilizando o equipamento LAI-2200 Plant Canopy Analyzer, que foi previamente calibrado para adequar as características do dossel do pinhão-manso. Em todos os anos avaliados, o IAF foi quase zero durante o início do período vegetativo, aumentando os valores conforme a planta começou a se desenvolver até atingir valores máximos durante o período produtivo, decrescendo os valores até zero no estádio de desenvolvimento de senescência foliar. A variação anual de ETc no 2º, 3º e 4º ano foi muito similar, explicado pelos diferentes períodos de desenvolvimento da cultura e a variação de IAF no ano. No 1º ano, Kc foi 0,47 para os dois tratamentos irrigados. No 2º, 3º e 4º ano, Kc variou de 0,15 a 1,38 no tratamento irrigado por pivô central e de 0,15 a 1,15 no tratamento irrigado por gotejamento. A média dos valores de Kc no 2º, 3º e 4º ano durante os períodos vegetativos e produtivos foi de 0,77, 0,93 e 0,82 no tratamento irrigado por pivô central, respectivamente, e 0,69, 0,79 e 0,74 no tratamento irrigado por gotejamento, respectivamente. A relação entre Kc e IAF mostrou, para o tratamento irrigado por pivô central, um ajuste logaritmo com coeficiente de determinação (R2) e somatória do erro médio ao quadrado (SEMQ) de 0,7643 e 0,334, respectivamente, e 0,8443 e 0,2079 para o tratamento irrigado por gotejamento, respectivamente. Nos três anos analisados, Kc correlacionado com SUT mostrou o melhor ajuste à equação polinomial de 2ª ordem para os dois tratamentos.

Impulsionados pelo crescente aumento no consumo de energia e pela pressão às fontes de combustíveis fósseis causada por este aumento, vem crescendo também o interesse por culturas bioenergéticas, buscando substituir, pelo menos em parte, a matriz energética mundial por uma mais sustentável. Dentre as várias opções de oleaginosas disponíveis, tem se apresentado o pinhão-manso (Jatropha curcas L.) como uma planta promissora na produção de biocombustíveis, apesar da baixa disponibilidade de informação sobre esta planta como cultura comercial. Juntamente com esse aumento de interesse nas culturas destinadas a produção de energia, vem aumentando também, o interesse em métodos de análises multicritérios, que seja capaz de apresentar indicativos não só econômicos, mas também de sustentabilidade. Neste contexto, a análise dos fluxos de energia vem sendo muito utilizado para avaliar e comparar diferentes sistemas de produção, quanto ao seu balanço de energia, ou seja, a entrada e saída de energia de um sistema. Realizou-se, portanto, um estudo dos componentes de produção da cultura do pinhão-manso, em seis áreas de produção no estado de São Paulo, onde se determinou a demanda de energia do sistema de produção na condição de sequeiro, e o efeito da inclusão da irrigação via gotejamento e pivô central neste sistema. Na condição de sequeiro, o ponto de equilíbrio entre a incorporação e produção de energia, foi atingido com as produtividades de 1,5 Mg ha-1 ano-1, sem considerar o aproveitamento dos resíduos e 1,3 Mg ha-1 ano-1 se estes forem aproveitados na cogeração. O fator que mais influenciou a incorporação de energia foi a utilização intensiva de insumos como fertilizantes e agroquímicos para controle de pragas e doenças, representando cerca de 65% do total de energia incorporada no sistema de produção de sequeiro. Para a condição de irrigação avaliada, as produtividades mínimas para se iniciar a viabilidade energética foram de 4,27 e 3,60 Mg ha-1 ano-1 respectivamente, para irrigação via pivô central e gotejamento, sem o aproveitamento dos resíduos na cogeração de energia e de 3,88 e 3,27 Mg ha-1 ano-1 quando se considera os resíduos na avaliação. O consumo direto de energia na pressurização do sistema foi o fator de maior influência na incorporação total do sistema de produção irrigado, representando em média 55%. / The increase in the energy consumption and the pressure on the fossil fuel sources have increased the interest in the bioenergy crops, in order to have more sustainable options in the world energy matrix. Among the oilseeds available, Jatropha curcas L. is taken as a promising oil provider to biofuel production. As the interest in bioenergy crops increases, the interest in advanced analysis methods also increases, being able to evaluate the production systems not only economically, but also regarding sustainability. In this context, the analysis of energy flows has been widely used to evaluate and to compare different production systems, determining its input and output energy flows. A study about the inputs required to produce Jatropha in six areas in the state of São Paulo was done. It was determined the energy demand of the production system in dryland condition, and also the effect of drip and center pivot irrigation. In dryland conditions, the feasibility breakeven point between input and output was achieved with yields of 1.5 Mg ha-1 yr-1, without waste recovery and of 1.3 Mg ha-1 yr-1 if wastes are utilized in cogeneration. The factor that most influenced the energy embodiment was the intensive use of inputs such as fertilizers and pesticides, which accounted about 65% of the total embodied energy in the dryland systems. With irrigation, minimum yields to achieve the energy feasibility were 4.27 and 3.60 Mg ha-1 yr-1 respectively, for center pivot and drip, without using wastes in the energy cogeneration and 3.88 and 3.27 Mg ha-1 yr-1 when considering wastes in the evaluation. The direct energy consumption in the pressurization system was the most important factor in the irrigated production system, representing 55% on average.

Nos últimos anos tem aumentado o interesse no uso do pinhão-manso (Jatropha curcas L.) como fonte de óleo para a produção de biodiesel. No entanto, o conhecimento atualmente disponível sobre o consumo hídrico desta cultura é escasso e constitui um dos principais fatores limitantes no seu uso como alternativa agroenergética. Somado a isso, acredita-se que o aumento da produção de biodiesel no mundo irá aumentar a pressão sobre os recursos hídricos, o que torna necessário utilizar a água na agricultura da forma mais eficiente possível. Assim, este estudo teve como objetivo construir seis lisímetros de pesagem direta que serão utilizados para estudar o consumo hídrico do pinhão-manso irrigado por pivô central, gotejamento e sem irrigação. Esses lisímetros foram calibrados e testados quanto a sua sensibilidade a temperatura do ar e vento. Além disso, comparou-se a influência do uso de duas células de carga diferentes na qualidade dos mesmos. Na área de cada tratamento foram instalados dois lisímetros, sendo um utilizando células de carga ALFA® e outro HBM®. Cada lisímetro foi constituído por tanques de aço carbono de 1,955 m de raio interno (12 m2) e 1,3 m de profundidade útil. Estes foram circundados por paredes de concreto, possuíam sistema de drenagem e se encontravam diretamente apoiados sobre três células de carga. Ambos os modelos das células apresentavam capacidade nominal de 10.000 kg, sendo a capacidade combinada do lisímetro de 30.000 kg. Os lisímetros foram calibrados adicionando e, depois, retirando 1.000 kg de massa dos mesmos. Os dados foram usados para ajustar um modelo de regressão linear entre a massa acumulada e a média do sinal de saída das três células de carga. No teste de sensibilidade à temperatura, a massa dos lisímetros foi monitorada por até dois dias consecutivos, sob condição de massa constante e com proteção para não haver interferência do vento. Os dados foram comparados com a temperatura registrada na estação meteorológica e, também, com a temperatura medida pelo datalogger e um termohigrômetro, os quais foram instalados no fosso dos lisímetros. Para a avaliação da sensibilidade ao vento, foram construídos protótipos de árvores usando tubos de PVC e lonas de ráfia. Em cada lisímetro instalou-se uma árvore e, sob condição de massa constante, a massa dos mesmos foi monitorada por seis dias consecutivos. Os dados obtidos foram comparados com a velocidade do vento medida na estação meteorológica. Todos os lisímetros construídos neste estudo apresentaram qualidade suficiente para serem usados na determinação da evapotranspiração em escala horária e diária. Nos lisímetros ALFA®, a resolução final das medidas foi de 0,0013 mm, sendo realizadas com boa precisão, apresentando histerese e baixa acurácia (erro padrão entre 0,27 e 1,04 mm). Os lisímetros HBM® apresentaram resolução final de 0,00088 mm, boa precisão, pouca ou nenhuma histerese e alta acurácia (erro padrão entre 0,03 e 0,1 mm). Todos os lisímetros demonstraram não sofrer influência da temperatura e do vento na determinação da evapotranspiração, embora, em ambos, ALFA® e HBM®, a precisão das medidas foi reduzida linearmente com o aumento da velocidade do vento. / Recently, there is an increasing interest in using physic nut (Jatropha curcas L.) as a source of oil for biodiesel production. However, currently knowledge regarding its crop water requirement is scarce and constitutes one of the main gaps that limit its use as an agroenergy alternative. In addition, there is a general agreement that an increase in biodiesel production worldwide will bring additional pressure to water resources, what provokes to use water in agriculture in a more efficient way. So, this study had as objective to construct six direct weighing lysimeter that will be used to study the water use of physic nut conducted under sprinkler and drip irrigation, and without irrigation. These lysimeters were calibrated and tested for its sensibility to air temperature and wind. Furthermore, there was also compared the influence of using two different load cells on their quality. Two lysimeters were installed for each treatment, one using ALFA® load cells and other using HBM®. Each lysimeter was constituted by a steel tank with 1.955 m inner radius (12 m2) and 1.3 m of usable depth. They were encompassed by concrete walls, have a drainage system and were directly supported by three load cells. Both load cell models has a nominal capacity of 10,000 kg, with a lysimeter summed capacity of 30,000 kg. Lysimeters calibration procedure was done by adding and, after it, removing 1,000 kg of mass from then. Data were used to fit a linear regression model between the accumulated mass and the mean output value of the three load cells. For testing the sensibility to temperature, lysimeters mass were monitored till two consecutive days, under constant mass and with a barrier for protecting against wind interference. Data were compared to the temperature measured by the weather station and, also, by that measured by a datalogger and a thermohygrometer, which were installed inside the lysimeters pit. For testing to wind sensibility, there were constructed some trees prototypes using PVC pipes and raffia tarpaulin. One tree was installed on each lysimeter and, under constant mass, lysimeters mass were monitored during six consecutive days. Data were compared to the wind velocity, as measured by the weather station. All the six lysimeters constructed in this study presented adequate quality to be used for the determination of evapotranspiration on hourly and daily basis. For ALFA® lysimeters, the final measurement resolution was 0.0013 mm, being obtained with good precision, hysteresis, and low accuracy (standard error of 0.27 to 1.04 mm). HBM® lysimeters presented a final resolution of 0.00088 mm, good precision, few or no hysteresis, and high accuracy (standard error between 0.03 and 0.1 mm). All lysimeters proved to be not influenced by air temperature and wind on the determination of evapotranspiration, in spite of, in both, ALFA® and HBM® lysimeters, their measurement precision was linearly reduced with an increase in wind velocity.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T13:17:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miranda_JulioCesardeCarvalho_M.pdf: 5447186 bytes, checksum: 673a48d41a839dc0293c2ea573c40fad (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O biodiesel é um combustível produzido a partir de fontes renováveis, atóxico e livre de enxofre. Apesar de ser uma alternativa possível aos combustíveis fósseis, os dados relacionados ao biodiesel e principalmente à simulação de processos são escassos. Para que isso fosse superado foi construído a partir de métodos de contribuição de grupos e dados experimentais um banco de dados próprio para a simulação do processo de produção do Biodiesel a partir dos óleos de Soja, Pinhão Manso e Mamona. A partir da composição inicial dos triacilgliceróis presentes nos três óleos foram calculadas propriedades como: Temperatura Crítica, Pressão Crítica, Pressão de Vapor, Energia Livre de Gibbs de Formação Padrão, Entalpia de Formação. Os óleos virtuais foram testados em um mesmo layout de simulação com o objetivo de comparar energeticamente as três fontes de matéria-prima, esse layout promoveu a inserção de um vaso flash para prover o reciclo do etanol para o sistema. Foram testadas também outras duas mudanças de layout de simulação. Nos casos da soja e da mamona, respectivamente, duas colunas de destilação e uma retirada lateral na coluna de destilação. Os resultados obtidos foram de grande significância, pois foi possível comparar as três matérias-primas e os três layouts de simulação de forma adequada, sendo os melhores resultados obtidos para a soja. No entanto, se pode desconsiderar tecnicamente o uso do Pinhão Manso e da Mamona, fontes que não competem com commodities alimentícias e possuem alta produtividade no Brasil / Abstract: Biodiesel is a fuel made from renewable sources, nontoxic and sulfur free. Despite being a possible alternative to fossil fuels, the data related to biodiesel and especially to the process simulation are scarce. To overcome this, was constructed, using group contribution methods and experimental data, a database suitable for the simulation of the production process of biodiesel from soybean oil, castor and physic nut oils. From the initial composition of triacylglycerols present in the three oils were calculated properties as: Critical Temperature, Critical Pressure, Vapor Pressure, Gibbs Free Energy of Formation of Standard Enthalpy of Formation. The virtual oils were tested within a same simulation layout in order to compare the energetically the three raw material sources, this layout has promoted the inclusion of a flash drum to provide the recycling of ethanol into the system. Were also tested two other changes on simulation layout in cases of soybean and castor oil, respectively, two distillation columns and one lateral withdraw in the distillation column. The results were especially significant because it was possible to compare the three raw materials and the three layouts simulated adequately, and the best results obtained for soybean, however, technically not disregarding the use of physic nut and castor, sources that do not compete with food commodities and have high productivity in Brazil / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Iraê Amaral Guerrini / Banca: Dirceu Maximino Fernandes / Banca: Jacob Silva Souto / Resumo: Objetivou-se avaliar o crescimento inicial e a nutrição mineral do pinhão-manso (Jatropha curcas L.) em função da adubação com doses de N, P e K. O estudo foi composto por três experimentos conduzidos em estufa plástica e dispostos em blocos casualizados, utilizando-se vasos plásticos preenchidos com 50 dm3 de um Latossolo Vermelho Escuro. Testou-se as doses de 0, 40, 80, 120 e 160 mg dm-3 de N; de 0, 50, 100, 150 e 200 mg dm-3 de P e de 0, 40, 80, 120 e 160 mg dm-3 de K, além de um tratamento controle. Mensalmente, avaliou-se diâmetro de colo e altura das mudas, além de leituras de índice SPAD nas plantas do experimento com N. O estudo foi encerrado 150 dias após o transplantio das mudas, quando se determinou a área foliar, massa seca (MS) de folhas, MS de raiz, MS caule+pecíolo e a MS total, além dos teores foliares e acúmulo total de macro e micronutrientes e os atributos químicos do solo. Conclui-se que a adubação nitrogenada para a cultura do pinhão-manso poderia ser realizada em cobertura a partir dos 60 dias após o plantio e com a dose de 65 mg dm-3 N e que o índice SPAD de 46 pode ser utilizado como referência nutricional de N no seu desenvolvimento inicial. A ausência da adubação fosfatada é a mais limitante ao crescimento inicial do pinhão-manso, entretanto, doses próximas a 50 mg dm-3 P são suficientes para promover melhor desenvolvimento inicial da cultura. Em seu crescimento inicial, o pinhão-manso não responde à adubação potássica até a dose de 160 mg dm-3 K, possivelmente por absorver K da fração não-trocável do solo quando das menores doses de K, e/ou absorver K como "consumo de luxo" quando das maiores doses. A adubação com doses de N, P e K não modificam a ordem de requerimento de nutrientes pelo pinhão-manso em seu desenvolvimento inicial, sendo mantida a seguinte ordem de acúmulo: K > N > Mg > Ca > P > S > Fe > Mn > B > Zn > Cu / Abstract: This research aimed to evaluate the early growth and nutrition of physic nut (Jatropha curcas L.) as affected by fertilization with rates of N, P and K. The research was composed for three experiments conducted in plastic greenhouse and carried out in randomized blocks, using plastic pots filled with 50 dm3 of a Dark Rhodic Hapludox. Treatments consisted of N rates (0, 40, 80, 120 and 160 mg dm-3), P rates (0, 50, 100, 150 e 200 mg dm-3) and K rates (0, 40, 80, 120 e 160 mg dm-3), plus a control. Lap diameter, plant height and SPAD index (only in plants of N experiment) were measured. The research was terminated 150 days after seedlings planting, when leaf area, dry matter (DM) of leaves, root DM, stem + petiole DM and total DM were determined, as well as foliar content and accumulation of macro and micronutrients and chemical soil properties. We concluded that nitrogen fertilization to physic nut crop could be held in coverage from 60 days after planting and with rate of 65 mg dm-3 N. Moreover, a SPAD index of 46 can be used as reference to nitrogen nutrition in early growth of physic nut. The absence of phosphorus is the greater limiting to the early growth of physic nut, however, rates near of 50 mg dm-3 are sufficient to promote a better initial crop development. In your early growth, the physic nut does not respond to potassium fertilization until 160 mg dm-3 rate, possibly by absorbing K from non-exchangeable fraction of soil when cropped with low K rates and/or to absorb K as "luxury consumption" when cropped with the largest rates. The fertilization with rates of N, P and K does not change the order of nutrient requisition by physic nut in your early growth, so much that the follow accumulation order was maintained: K > N > Mg > Ca > P > S > Fe > Mn > B > Zn > Cu / Mestre

Nos últimos anos tem aumentado o interesse no uso do pinhão-manso (Jatropha curcas L.) como fonte de óleo para a produção de biodiesel. No entanto, o conhecimento atualmente disponível sobre o consumo hídrico desta cultura é escasso e constitui um dos principais fatores limitantes no seu uso como alternativa agroenergética. Somado a isso, acredita-se que o aumento da produção de biodiesel no mundo irá aumentar a pressão sobre os recursos hídricos, o que torna necessário utilizar a água na agricultura da forma mais eficiente possível. Assim, este estudo teve como objetivo construir seis lisímetros de pesagem direta que serão utilizados para estudar o consumo hídrico do pinhão-manso irrigado por pivô central, gotejamento e sem irrigação. Esses lisímetros foram calibrados e testados quanto a sua sensibilidade a temperatura do ar e vento. Além disso, comparou-se a influência do uso de duas células de carga diferentes na qualidade dos mesmos. Na área de cada tratamento foram instalados dois lisímetros, sendo um utilizando células de carga ALFA® e outro HBM®. Cada lisímetro foi constituído por tanques de aço carbono de 1,955 m de raio interno (12 m2) e 1,3 m de profundidade útil. Estes foram circundados por paredes de concreto, possuíam sistema de drenagem e se encontravam diretamente apoiados sobre três células de carga. Ambos os modelos das células apresentavam capacidade nominal de 10.000 kg, sendo a capacidade combinada do lisímetro de 30.000 kg. Os lisímetros foram calibrados adicionando e, depois, retirando 1.000 kg de massa dos mesmos. Os dados foram usados para ajustar um modelo de regressão linear entre a massa acumulada e a média do sinal de saída das três células de carga. No teste de sensibilidade à temperatura, a massa dos lisímetros foi monitorada por até dois dias consecutivos, sob condição de massa constante e com proteção para não haver interferência do vento. Os dados foram comparados com a temperatura registrada na estação meteorológica e, também, com a temperatura medida pelo datalogger e um termohigrômetro, os quais foram instalados no fosso dos lisímetros. Para a avaliação da sensibilidade ao vento, foram construídos protótipos de árvores usando tubos de PVC e lonas de ráfia. Em cada lisímetro instalou-se uma árvore e, sob condição de massa constante, a massa dos mesmos foi monitorada por seis dias consecutivos. Os dados obtidos foram comparados com a velocidade do vento medida na estação meteorológica. Todos os lisímetros construídos neste estudo apresentaram qualidade suficiente para serem usados na determinação da evapotranspiração em escala horária e diária. Nos lisímetros ALFA®, a resolução final das medidas foi de 0,0013 mm, sendo realizadas com boa precisão, apresentando histerese e baixa acurácia (erro padrão entre 0,27 e 1,04 mm). Os lisímetros HBM® apresentaram resolução final de 0,00088 mm, boa precisão, pouca ou nenhuma histerese e alta acurácia (erro padrão entre 0,03 e 0,1 mm). Todos os lisímetros demonstraram não sofrer influência da temperatura e do vento na determinação da evapotranspiração, embora, em ambos, ALFA® e HBM®, a precisão das medidas foi reduzida linearmente com o aumento da velocidade do vento. / Recently, there is an increasing interest in using physic nut (Jatropha curcas L.) as a source of oil for biodiesel production. However, currently knowledge regarding its crop water requirement is scarce and constitutes one of the main gaps that limit its use as an agroenergy alternative. In addition, there is a general agreement that an increase in biodiesel production worldwide will bring additional pressure to water resources, what provokes to use water in agriculture in a more efficient way. So, this study had as objective to construct six direct weighing lysimeter that will be used to study the water use of physic nut conducted under sprinkler and drip irrigation, and without irrigation. These lysimeters were calibrated and tested for its sensibility to air temperature and wind. Furthermore, there was also compared the influence of using two different load cells on their quality. Two lysimeters were installed for each treatment, one using ALFA® load cells and other using HBM®. Each lysimeter was constituted by a steel tank with 1.955 m inner radius (12 m2) and 1.3 m of usable depth. They were encompassed by concrete walls, have a drainage system and were directly supported by three load cells. Both load cell models has a nominal capacity of 10,000 kg, with a lysimeter summed capacity of 30,000 kg. Lysimeters calibration procedure was done by adding and, after it, removing 1,000 kg of mass from then. Data were used to fit a linear regression model between the accumulated mass and the mean output value of the three load cells. For testing the sensibility to temperature, lysimeters mass were monitored till two consecutive days, under constant mass and with a barrier for protecting against wind interference. Data were compared to the temperature measured by the weather station and, also, by that measured by a datalogger and a thermohygrometer, which were installed inside the lysimeters pit. For testing to wind sensibility, there were constructed some trees prototypes using PVC pipes and raffia tarpaulin. One tree was installed on each lysimeter and, under constant mass, lysimeters mass were monitored during six consecutive days. Data were compared to the wind velocity, as measured by the weather station. All the six lysimeters constructed in this study presented adequate quality to be used for the determination of evapotranspiration on hourly and daily basis. For ALFA® lysimeters, the final measurement resolution was 0.0013 mm, being obtained with good precision, hysteresis, and low accuracy (standard error of 0.27 to 1.04 mm). HBM® lysimeters presented a final resolution of 0.00088 mm, good precision, few or no hysteresis, and high accuracy (standard error between 0.03 and 0.1 mm). All lysimeters proved to be not influenced by air temperature and wind on the determination of evapotranspiration, in spite of, in both, ALFA® and HBM® lysimeters, their measurement precision was linearly reduced with an increase in wind velocity.