Substantial amounts of methane are sequestered in naturally occurring ice-like formations known as gas hydrates. In particular, oceanic gas hydrates are globally distributed in complex heterogeneous ecosystems that typically occur at depths exceeding 300 m. Gas hydrates have received attention for their potential as an alternative energy resource, as marine geohazards, and their role in cycling of greenhouse gases. In addition, chemosynthetic communities often play a vital role in the cycling and sequestration of carbon emanating from cold hydrocarbon seeps surrounding hydrate sites. Research efforts are presently striving to better understand the significance and complexity of these ecosystems through the establishment of seafloor observatories capable of long-term monitoring with integrated sensor networks. In this thesis, infrared (IR) spectroscopy has been implemented for the investigation of molecular-specific signatures to monitor gas hydrate growth dynamics and evaluate carbonate minerals, which are intimately connected with complex chemosynthetic processes occurring in these harsh environments. The first fundamental principles and data evaluation strategies for monitoring and quantifying gas hydrate growth dynamics utilizing mid-infrared (MIR) fiber-optic evanescent field spectroscopy have been established by exploiting the state-responsive IR absorption behavior of water. This has been achieved by peak area evaluation of the O-H stretch, H-O-H bend, and libration modes and assessing peak shifts in the 3rd libration overtone and libration bands during the formation and dissociation of simple clathrate hydrates of methane, ethane, and propane formed from aqueous solution. Hydrate growth and monitoring was facilitated with a customized pressure cell enabling operation up to ~5.9 MPa with spectroscopic, temperature, pressure, and video monitoring capabilities. Furthermore, the initial feasibility for extending the developed IR spectroscopic hydrate monitoring strategies into oceanic gas hydrate ecosystems has been demonstrated through the evaluation of potential spectroscopic interferences from sediment matrices in samples collected from two hydrate sites in the Gulf of Mexico (GoM). With exception of the libration band, the primary IR absorption features of water are readily accessed within hydrated sediment samples. Additional consideration for potential long-term hydrate monitoring applications revealed that the collection of approx. 2 IR spectra per day should enable direct insight into the temporal dynamics of hydrates...

Different wave power technologies are in development around the world in different stages of prototype testing. So far only a few devices have been deployed offshore at full scale for extended periods of time. Little data is published about how these different devices perform. This thesis presents results from experiments with the full-scale offshore wave energy converters at the Lysekil research site on the Swedish west coast. The theories, experiments, measurements, performance evaluations and developments of the submerged transmission in the direct driven permanent magnet linear generator are in focus. The reciprocating submerged transmission fulfills the purpose of transmitting the absorbed mechanical wave energy through the capsule wall into the generator, while preventing the seawater from entering the capsule and reducing the life time of the converter. A measuring system with seven laser triangulation sensors has been developed to measure small relative displacements between piston rod and seal housing in the submerged transmission with excellent accuracy for the purpose of evaluating both functional behavior and successive wear in-situ. A method for calculating relative tilt angles, azimuth angles, differential tilt angles, and successive wear in the submerged transmission has been developed. Additional sensors systems have been installed in the converter enabling correlation and a thorough investigation into the operating conditions of the transmission and the converter. The thesis presents unique results from the measurements. A data acquisition system transmits the signals from the converter on the seabed to an onshore measuring station. Results are presented in time-, frequency- and the time-frequency domain. The results have given important information for further development of the submerged transmission, which is important to the survivability of the system. The thesis describes the status of research, and is a step that may influence future designs of wave energy devices for reaching survivability and a cost-effective renewable energy system. / <p>Published is a preprint version of the full text and should be combined by the errata.</p> / The Lysekil Wave Power Project

La thèse est consacrée à l’étude de l’influence de l’aération sur le colmatage demembranes fibres creuses, en application aux bioréacteurs à membranes (BAMs)traitant les eaux usées. Un pilote expérimental permet des expériences de filtrationpar plusieurs faisceaux de fibres creuses immergées, en filtration externe-interne, lacompacité des fibres est proche de la configuration de modules membranairesindustriels. Les fibres ont une surface totale de 1,2 m. Les filtrations sont menéessur une suspension synthétique complexe dont les caractéristiques rhéologiquessont comparables à celles des boues activées de BAM. Les différents paramètresde l’aération testés sont le débit d’air, le lieu d’injection des bulles, et le type debulles injectées (grosses ou fines), pour un flux de filtration constant égalementparamètre d’étude. Pour des conditions d’aération montrant des performances defiltration contrastées, il est effectué la caractérisation locale de la phase gaz parbisonde optique, à l’intérieur des faisceaux de fibres. La rétention gazeuse et lesprofils de vitesse (tant la vitesse moyenne des bulles, que les fluctuations de vitesse)sont mesurés et analysés en fonction des paramètres d’aération. La synthèse des résultats met en évidence deux mécanismes hydrodynamiqueslocaux liés à l’aération, et permettant d’expliquer les performances de filtrationconsidérées. Les perspectives de l’étude proposent des emplacements pour lesaérateurs ce qui pourrait mener à une meilleure utilisation de l’air pour la réductiondu colmatage dans les bioréacteurs à membranes. / This thesis is dedicated to better understand the role of aeration to limit fouling onsubmerged hollow fibers membrane fouling, for wastewater treatment industry. Thisstudy uses an innovative experimental setup to perform outside-in filtrationexperiments thanks to several submerged loose hollow fibers organized in confinedbundles. The total membrane area is about 1.2 m2; the configuration of the bundlesis close to the one found in Membrane Bioreactors (MBRs). A complex synthetic fluidwith rheological characteristics close to MBRs sludge is used. Different aerationconditions such as the air flowrate, the location of the air injection, the type ofbubbles injected (whether they are coarse or fine bubbles injected in the reactor)were tested and membrane performances were analysed under a low or a ratherhigh flux of filtration. In specific aeration conditions showing a different behaviour interm of fouling, local characterization of the dispersed phase in an air and watersystem was undertaken by optical probes. Gas hold up and both mean and rootmean square bubble velocity profiles were determined and analysed regarding thelocation of air injection, the air flowrate and the type of bubbles. This study helps understanding the link between local hydrodynamics and foulingmechanisms and could lead to input for aeration device design and location in orderto decrease operating costs due to aeration in Membrane Bioreactors technology.

O processo de Biorreatores com Membranas (BRM) foi desenvolvido no final da década de 1960, consistindo em um sistema que associa o tratamento biológico de efluentes com o mecanismo de separação por membranas, e apresenta vantagens com relação ao tratamento convencional, tais como maior eficiência de tratamento e um menor espaço físico de instalação para a mesma capacidade de tratamento. O fenômeno de incrustação das membranas (em inglês, fouling) representa a principal limitação desse processo, de modo que uma das condições operacionais mais importantes na prevenção da incrustação em um sistema BRM Submerso (BRMS) é a vazão de aeração. Diante desta situação, o objetivo do trabalho consiste em avaliar os efeitos das condições hidrodinâmicas no desempenho do processo, tais como vazão de aeração, densidade de empacotamento do módulo de membranas e geometria dos aeradores. O sistema utilizado no trabalho consistiu em um BRMS automatizado, operando em pressão constante e de forma contínua, durante um período de 4 dias. Os módulos foram construídos com membranas poliméricas de microfiltração do tipo fibra oca, cujo material foi a poli(éter)-imida (PEI). Três diferentes vazões de aeração foram estudadas (2, 5 e 8 L.min-1), mostrando, a partir dos resultados, que existe uma vazão de aeração limite benéfica ao sistema e que, acima deste valor, um melhor desempenho não pode ser atingido, inclusive, podendo prejudicá-lo. Para o sistema de estudo, a vazão de 5 L.min-1 apresentou o melhor desempenho, seguido de 8 e 2 L.min-1. O estudo da densidade de empacotamento do módulo mostrou que esta é uma variável que também exerce influência no desempenho do processo de BRMS. Módulos com dois diferentes diâmetros foram testados (2,54 cm e 1,91 cm); o melhor resultado foi observado no módulo de maior diâmetro. A menor densidade de empacotamento resulta em um maior espaçamento entre as fibras, provocando uma aeração mais homogênea no interior do feixe de membranas. As duas geometrias de aeração testadas (Modo 1 e Modo 2) apresentaram resultados semelhantes de fluxo permeado, indicando que o Modo 2 de aeração não melhorou o desempenho do processo como se esperava. A maior homogeneidade de aeração no interior de feixe, a partir de aeradores construídos com as próprias fibras, não foi atingida, mostrando que um novo projeto de aeradores deve ser estudado. Em todas as condições hidrodinâmicas testadas, a eficiência do tratamento foi verificada, uma vez que a remoção de matéria orgânica para COT e DQO foi de 96% e 93%, respectivamente. Propriedades do permeado, como condutividade elétrica, pH e turbidez foram mensuradas, apresentando variações menores que as medidas do efluente, revelando a capacidade que o sistema apresenta em suportar as variações na corrente de alimentação. / The Membrane Bioreactor (MBR) process was developed in the late 1960. The system consists in a combination of biological process and membrane separation mechanism, and the advantages with respect of conventional treatment are the higher treatment efficiency and a smaller area of installation for the same treatment capacity. The main limitation of this process is the membrane fouling, in a way that air flow rate represents an important operating condition to prevent the fouling formation in Submerged Membrane Bioreactors (SMBR). In this sense, the aim of this work is to evaluate the effects of hydrodynamic conditions on process performance, such as air flow rate, packing density of the membrane module and aeration geometry. The system used consists in a pilot-scale SMBR, which operates at constant pressure and continuous mode during a period of 4 days. The modules were built with hollow fiber polymeric microfiltration membrane and the material is poly(ether)imide (PEI). For the three different air flow rates studied (2, 5 and 8 L.min-1), results showed there is a limit value for this parameter, in which above this value a better performance will not be obtained, even can be worse. The air flow rate of 5 L.min-1 presented the best performance, followed by 8 and 2 L.min-1. The module packing density study for two diameters (0.75 and 1 inch), the best result was observed in the larger diameter module, because lower packing density causes more space between fibres, increasing the aeration homogeneity inside de fibre bundle. Both aeration geometry tested showed similar permeate flows, indicating the different geometry used did not affect the performance process. The aerators constructed with the hollow fibers did not promote aeration homogeneity inside the bundle, and new aeration geometry must be projected. For all hydrodynamics conditions, the system treatment was efficient in removing organical matter, since the removal for TOC and COD was 96% and 93%, respectively. Permeate properties such as electrical conductivity, pH and turbidity measurements presented minor variations than effluent properties measurements, showing the system capacity to withstand with feed stream variations.

Orientadora: Prof.ª Dra Luisa Helena dos Santos Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental, 2016. / Biorreatores com Membranas Submersas (BRMS) são, atualmente, reconhecidos como opção viável para o tratamento de esgotos sanitários e o reúso de águas. Apesar disso, a tecnologia é geralmente vista como de alto investimento quando comparado a sistemas convencionais de tratamento de esgoto, sobretudo pelo maior gasto energético com aeração do sistema. Porém, BRMS quando operados sob condições específicas para nitrificação e desnitrificação simultâneas (NDS), é possível obter um efluente de elevada qualidade com menor custo, devido a menor necessidade de aeração. Nesse sentido, a operação do sistema de BRMS com o processo de NDS pode aumentar a utilização desta tecnologia no tratamento de esgoto sanitário. Neste contexto, este trabalho teve por objetivo principal avaliar a remoção de nitrogênio via NDS em diferentes concentrações de oxigênio dissolvido (OD) em uma unidade piloto de um Biorreator de Membranas Submersas tratando esgoto sanitário. Para isso, o experimento foi dividido em três Fases de acordo com a concentração de oxigênio dissolvido no licor misto: Fase I (2,3 mgO2/L), Fase II (0,8 mgO2/L e Fase III (0,3 mgO2/L). Foram alcançadas elevadas eficiências de remoção de material orgânico, independente das variações na concentração de OD, DBO5 com valores médios de 98%, 97% e 98% e DQO de 95%, 96% e 95% para as Fases I, II e III, respectivamente. A remoção média de nitrogênio total obtida foi 33% na Fase I, 60% na Fase II e 50% na Fase III. Onde a remoção via NDS foi responsável por 60%, 78% e 74% do total removido para as Fases I, II e III, respectivamente. A remoção de nitrogênio amoniacal não foi limitada devido as baixas concentrações de OD e houve acúmulo de NO2-. O sistema operou sob baixos valores de pressão transmembrana durante todo o período, porém foi encontrada diferença significativa nos valores da Fase III em relação às Fases I e II. Houve uma redução significativa na permeabilidade da membrana quando a concentração de OD no licor misto foi reduzida para 0,3 mg/L, porém sem efeito significativo quando a concentração de OD foi de 0,8 mg/L. Foram observados maiores valores de SPE ligado na Fase III em relação às demais, principalmente na fração de carboidratos que pode estar diretamente ligada a taxa de fouling. Foi possível alcançar remoção de NT em OD de 0,8 mg/L (Fase II) sem causar um impacto negativo no desempenho das membranas, sendo esta fase a mais adequada para a ocorrência do processo de NDS em BRMS. / Submerged Membrane Bioreactors (SMBR) are actually, recognized as viable option for wastewater treatment and reuse. Nevertheless, this technology is generally viewed as a high investment compared to conventional sewage treatment systems, especially for greater energy requirement for aeration system. However, SMBR when operated under specific conditions for simultaneous nitrification and denitrification (SND) it is possible to obtain a high quality effluent with lower compared to the conventional configuration because of less need for aeration. Therefore, the operation of the system SMBR with the NDS process can increase the utilization of this technology in the wastewater treatment. In this context, this study aimed to evaluate the removal of nitrogen via SND under different dissolved oxygen concentrations (DO) in a pilot of a SMBR treating wastewater. For this, the experiment was divided into three phases according to the concentration of dissolved oxygen in the mixed liquor: Phase I (2,3 mgO2/L), Phase II (0,8 mgO2/L and Phase III (0,3 mgO2/L). Were achieved high organic matter removal efficiencies regardless of fluctuations in DO concentration in terms of BOD5 average values of 98%, 97% and 98% and COD average values of 95%, 96% and 95% for Phases I, II and III respectively. The average total nitrogen removal was 33% in Phase I, 60% in Phase II and Phase III 50%. Where the removal means SND is responsible for 60%, 78% and 74% of the total removed for Phases I, II and III respectively. The removal of ammoniacal nitrogen is not limited by the low DO concentrations and there was accumulation of NO2- in Phase III. The system operated under low transmembrane pressure values throughout the period, but significant difference was found in the values of Phase III in relation to phases I and II. There was a significant reduction in membrane permeability when the DO concentration in the mixed liquor was reduced to 0.3 mg/L, but without significant effect when the DO concentration was 0.8 mg/L. It was observed highest bound EPS values in Phase III in relation to the others, mainly in the fraction of carbohydrates that can be directly linked to fouling rate. Satisfactory NT removal was achieved when concentration DO was 0.8 mg/L (Phase II) without causing a negative impact on the performance of membranes, being this phase the most suitable for the occurrence of the SND process in SMBR.

Submitted by Maurício Bonatto Machado de Castilhos (mbonattosp@yahoo.com.br) on 2016-03-21T14:52:28Z No. of bitstreams: 1 Tese Bonatto_corrigida_final.pdf: 3969473 bytes, checksum: b52bf638d9c0de021358f0dd1af6792a (MD5) / Approved for entry into archive by Sandra Manzano de Almeida (smanzano@marilia.unesp.br) on 2016-03-22T16:52:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 castilhos_mbm_dr_sjrp.pdf: 3969473 bytes, checksum: b52bf638d9c0de021358f0dd1af6792a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-22T16:52:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 castilhos_mbm_dr_sjrp.pdf: 3969473 bytes, checksum: b52bf638d9c0de021358f0dd1af6792a (MD5) Previous issue date: 2016-03-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A produção brasileira de vinhos encontra-se em constante especialização e tem como objetivo incrementar a qualidade dessas bebidas a fim de atender e superar as expectativas dos consumidores. Diante desse contexto, algumas entidades governamentais pesquisam o melhoramento genético de uvas almejando produzir matérias-primas com características singulares a fim de elaborar vinhos com qualidade ímpar e de caráter regional. Adicionalmente, cientistas da área pesquisam variações no processo de vinificação e, através dessas técnicas, promovem variações no perfil químico dos vinhos, respondendo positivamente no perfil sensorial descritivo e de aceitação. Esse estudo pesquisou os efeitos da pré-secagem das uvas e o emprego do chapéu submerso e explorou o comportamento químico e sensorial de vinhos elaborados com uvas americanas e híbridas. Os resultados mostraram que os vinhos elaborados pelo processo de pré-secagem das uvas apresentaram forte degradação de compostos fenólicos como antocianinas e flavonóis, sendo os flavan-3-óis (galoilados ou não) e proantocianidinas os que apresentaram maior resistência ao calor produzido pela secagem. De uma forma geral, tais vinhos foram descritos como amargos, adstringentes, encorpados, pungentes e persistentes por apresentarem elevada concentração desses compostos fenólicos. Os vinhos elaborados pelo processo de chapéu submerso não apresentaram diferenças significativas nos conteúdos de antocianinas, piranoantocianinas e flavonóis quando comparados aos vinhos elaborados pelo processo tradicional de vinificação, sendo descritos com elevada intensidade de cor e matiz violeta, além de apresentarem, em alguns casos, aroma foxado e frutado evidente. Apresentaram elevada aceitação em alguns casos, sendo considerados como alternativa ao tratamento tradicional. / Brazilian wine production is in constant specialization and aims to enhance the quality of red wines in order to meet and exceed consumer expectations. Thus, some governmental entities develop genetic improvement programs aiming at producing grapes with singular features that will be employed in the production of regional wines, i.e., wines whose features indicate their origin of production. Moreover, scientists from enological area study the variations in winemaking aiming at promoting such improvement on the chemical properties of wines, enhancing their acceptance sensory profile. Therefore, this study aimed at analyzing the effects of grape pre-drying and submerged cap in order to explore the chemical and sensory behavior of red wines produced from Vitis labrusca grapes and their hybrids. The results showed that the wines produced from pre-drying process presented relevant degradation of the phenolic compounds, mainly anthocyanins and flavonols; and flavan-3-ols (galloylated or not) and proanthocyanidins were the compounds that seemed to be less affected by the heat produced by the pre-drying procedure. In general, these wines were described as bitter, astringent, full-bodied, pungent and persistent to palate due to their high concentration of these aforementioned compounds. Wines produced form submerged cap winemaking presented no significant differences from the wines elaborated by traditional process concerning anthocyanin, pyranoanthocyanin and flavonol contents, and were described as colorful with intense violet hue and strong foxy and fruity aroma. These wines presented higher acceptance in some cases and were considered as an alternative to the traditional winemaking treatment.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Weeds are one of the major problems in the agricultural products cultivation and the main strategy of control is the use of chemical herbicides. Although is efficient, the herbicides bring direct and indirect consequences that overcome its benefits and this opened the way for bioherbicides. A significant barrier in the bioherbicide production is the development of an economically viable fermentation process. This way the aim of this work was to assess the production of a bioherbicide from the Phoma sp. fungus by submerged fermentation and solid-state fermentation, optimizing the fermentation medium in both cases and evaluating the herbicidal activity from the fermentation extracts in the control of the target plants. The culture medium was optimized and the cell growing was monitoring as response in the submerged fermentation. The optimum composition for the synthetic medium was glucose and peptone at 20 gL-1, yeast extract 7.5 gL-1 and an initial pH of 6.0. For the industrial medium, the ideal composition was 20 gL-1 of sucrose, 8 % CSL and initial pH of 6.0. Under these conditions, the maximum biomass obtained was 22 and 33 gL-1, for the synthetic and industrial medium, respectively. Therefore it was possible to obtain a 50 % higher biomass production in the industrial medium, reducing the cost of this fermentation medium. In the solid fermentation the composition of the culture medium was evaluated for obtaining the maximum herbicide action on target plants (cucumber). Bioassays were realized and the plant height, fresh weight, dry weight and phytotocixity mainly were the responses evaluated. The results obtained in the bioassays demonstrate that the bioherbicide presented activity towards the target plant and the intensity of the effect was influenced by the formulation of the fermentation medium. The optimized condition for bioherbicide production was moisture at 70 %, soybean bran of 30 wt% and CSL of 20 wt%, being possible to obtain a moderate injury, usually with recovery. The bioherbicide produced showed a mode of action based on the inhibition of carotenoids biosynthesis. / As plantas daninhas são um dos principais problemas no cultivo de produtos agrícolas e o principal método de controle é o uso de herbicidas químicos. Embora eficiente, os herbicidas trazem consequências diretas e indiretas que superam os benefícios em muitos casos, abrindo assim caminho para o desenvolvimento de bioherbicidas. Uma barreira significativa na produção de muitos bioherbicidas é o desenvolvimento de um processo economicamente viável, logo, os objetivos deste trabalho foram produzir um bioherbicida a partir do fungo Phoma sp. por fermentação submersa e fermentação em estado sólido, otimizar o meio de fermentação em ambos processos e avaliar a atividade herbicida dos extratos das fermentações no controle de plantas-teste. Na fermentação submersa foi otimizado o meio de cultivo e monitorado o crescimento celular como variável resposta. A composição otimizada do meio sintético foi 20 gL-1 de glicose e peptona, 7,5 gL-1 de extrato de levedura e pH inicial de 6.0. Para o meio industrial, a composição otimizada foi 20 gL-1 de sacarose, 8 % de água de maceração de milho (AMM) e pH inicial de 6.0. Nessas condições a máxima biomassa obtida foi de 22 e 33 gL-1, para o meio sintético e industrial, respectivamente, com uma produção de biomassa 50 % maior para o meio industrial e ainda possibilitou a redução do custo deste meio de fermentação. Na fermentação sólida foi otimizada a composição do meio de cultivo para obter a máxima ação do bioherbicida em plantas de pepino. Bioensaios foram realizados e o teste de Tukey mostrou que a altura da planta, massa verde da parte aérea, massa seca da parte aérea e principalmente os sinais de fitotoxidade foram significativos, entretanto, o comprimento do sistema radicular, a massa verde do sistema radicular, massa seca do sistema radicular e número de flores não apresentam resultados significativos. Os resultados obtidos nos bioensaios demonstraram que o bioherbicida apresenta atividade em plantas de pepino e a intensidade do efeito foi influenciado pela formulação do meio de fermentação. A condição otimizada para produção do bioherbicida foi 70 % de umidade, 30 % (p/v) de farelo de soja e 20 % (p/v) de AMM, nessas condições o nível de injúria obtida foi moderada com recuperação. O bioherbicida produzido mostrou um possível modo de ação baseado na inibição de biossíntese de carotenóides.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / In this work, 150 fungal strains isolated in the Pampa biome were evaluated for. The microbial oil was produced by submerged fermentation in shaken flasks at 120 rpm, 28 °C for 7 days. The lipids were extracted from cells by Soxhlet (AOAC) method and the fatty acids profile determined by gas chromatography (GC-FID). Seven strains presented the best results in terms of lipids production, which were selected to evaluate the influence of temperature on microbial oil production and PUFA profiles. The fermentations were conducted under the same conditions previously defined at 15 and 28 °C. The fungus SPII65, identified as belonging to the genus Nigrospora sp., produced the highest level of lipids, yielding 11.28% and 6.02% with PUFAs production of 51.94% and 42.39% at 28 °C and 15 °C, respectively. From the results obtained, it was conceived a Plackett-Burmann design to investigate the main effects of temperature (15-25 °C), pH (4.0-6.0), agitation (120-200 rpm), corn steep liquor concentration (5-15% (v/v)) and sucrose (60-180 g/L). The largest production of PUFAs (55.75%) was observed in the smallest evaluated temperatures (15 °C), whereas the maximum lipid production was 5.54% at 25 °C. Lower lipid contents were produced using industrial medium compared to the results obtained with synthetic medium. PUFAs profiles were similar in the culture media evaluated. / O objetivo deste trabalho foi selecionar micro-organismos do Bioma Pampa com potencial para a produção de ácidos graxos poli-insaturados (PUFAs). Foi avaliada a capacidade de produção de lipídeos de 150 cepas fúngicas, isoladas de plantas daninhas de áreas de cultivo de arroz irrigado e pastagens do Bioma Pampa. Os fungos foram cultivados em meio de cultura Batata Dextrose Ágar (BDA) a 28 °C durante 7 dias. Após esse período, foram repicados sucessivamente, em meio BDA, até a obtenção de colônias isoladas. A produção de óleo microbiano foi realizada através de cultivo submersa das 150 cepas isoladas, utilizando frascos mantidos sob agitação orbital a 120 rpm, 28 °C durante 7 dias. A determinação de lipídeos foi realizada através do método de Soxhlet e o perfil de ácidos graxos através de cromatografia gasosa (GC-FID). Dentre as cepas avaliadas, sete apresentaram maior produção de lipídeos, sendo, portanto, realizada nova fermentação onde foi avaliada a influência da temperatura na produção e perfil do óleo microbiano. A fermentação foi conduzida nas mesmas condições definidas anteriormente e as temperaturas avaliadas foram 15 e 28 oC. O fungo codificado SPII65, identificado como pertencente ao gênero Nigrospora sp., produziu o maior teor de lipídeos tanto a 28 oC quanto a 15 oC, produzindo 11,28% e 6,02%, respectivamente. Em relação aos PUFAs a produção foi de 51,94% a 28 ºC e 42,39% a 15 ºC. Através dos resultados obtidos, foi delineado um planejamento experimental do tipo Plackett-Burman, onde as variáveis estudadas foram: temperatura (15-25 ºC), pH (4,0-6,0), agitação (120-200 rpm), concentração da água de maceração de milho (5-15% (v/v)) e sacarose (60-180 g/L) durante 14 dias. A maior produção de PUFAs (55,75%) foi verificada nas menores temperaturas avaliadas (15 oC). Já a maior produção de lipídeos (5,54%) foi observada na temperatura de 25 oC. Foram produzidos menores teores de lipídeos utilizando meio industrial comparado aos resultados obtidos com meio sintético. Os perfis de PUFAs obtidos foram semelhantes nos meios de cultura avaliados.

A produção de proteases e biossurfactantes por Bacillus licheniformis UCP-1014 foi investigada neste trabalho. Os experimentos foram realizados em frascos de Erlenmeyer de 125 mL, em triplicata, inóculo 10% v/v, a 150 rpm e 37C. Um planejamento fatorial foi realizado para investigar as concentrações dos componentes do meio de cultivo. Amostras de líquido metabólico foram coletadas, centrifugadas e os sobrenadantes utilizados para determinar pH, atividade proteolítica e tensão superficial. O líquido metabólico foi concentrado por ultrafiltração e a estabilidade da atividade proteolítica no retentado foi determinada quanto ao pH e à temperatura. A estabilidade do retentado foi investigada por planejamento fatorial e a atividade proteolítica determinada com 10, 20 e 30 dias de armazenamento a 28 C. A determinação de proteases foi realizada na presença de azo-caseína. A cultura de B. licheniformis UCP-1014 produziu 112 U/mL de proteases na presença de melaço 1% e uréia 0,5%, a pH 7,5 com 24 h de cultivo. A redução da tensão superficial do líquido metabólico não foi significativa nessas condições de trabalho. O líquido metabólico concentrado reteve cerca de 50% da atividade proteolítica inicial. O concentrado de proteases apresentou a maior atividade enzimática em pH 8 durante 30 min de incubação, retendo 97 % da atividade; a estabilidade térmica máxima foi a 50C durante 30 min, retendo 98 % da atividade enzimática. O retentado do líquido metabólico após formulado manteve 54 % da atividade com 30 dias de armazenamento a 28C. Proteases produzidas por B. licheniformis UCP-1014 na presença de nutrientes de baixo custo podem ser competitivas no mercado / The production of protease and biosurfactant by Bacillus licheniformis UCP-1014 was investigated in this work. The experiments were performed in Erlenmeyer flasks, in triplicate, and inoculum 10% v/v, 150 rpm and 37C. A factorial design was conducted to investigate the concentrations of the medium. Metabolic fluid samples were collected, centrifuged and the supernatant used to determine pH, proteolytic activity and surface tension. The liquid was concentrated by ultrafiltration metabolic the stability and proteolytic activity in the retentate was determined for pH and temperature. In making the retentate was used a factorial design, and protease stability was determined during 10, 20 and 30 days at 28C. The determination of protease was performed in the presence of azo-casein. The culture of B.licheniformis UCP-1014 produced 112 U/mL protease in the presence of 1% molasses and urea 0,5%, pH 7,5 at 24h of culture. The reduction in surface tension was not significant in these metabolic conditions. The concentration of proteases produced by B. licheniformis UCP-1014 had the highest stability of enzyme activity in the absence of substrate at pH 7 during 60 min of incubation and maximum thermal stability between 40 90C for 90 min. The liquid concentrate and formulated metabolic retained about 50% of proteolytic activity whose value decreased during storage at 28C. Proteases produced by B. licheniformis UCP-1014 in the presence of nutrients of low cost can be competitive in the market

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A fisiologia microbiana é uma área promissora da biotecnologia para a síntese de compostos de elevado valor agregado. Os micro-organismos apresentam vantagens devido ao menor período de geração, às facilidades de modificações fisiológicas e genéticas e à grande diversidade de processos metabólicos. O objetivo deste trabalho foi degradar óleos e gorduras de efluente lácteo por lipases produzidas por Yarrovia lipolytica. Planejamentos fatoriais foram utilizados para investigar os efeitos de variáveis em três etapas: em fermentação para produção de lipases, em formulação de bioproduto com atividade lipásica para estabilização da ação catalítica da enzima e em tratamento de soro de queijo para degradação de óleos e gorduras. Na presença de resíduo de refinaria de óleo vegetal a 3 % e cloreto de amônio a 0,2 g.L-1 com 48 h a 28 oC, lipases foram produzidas sob cultivo submerso. O líquido metabólico livre de células com atividade lipásica foi estabilizado com sorbato de sódio a 0,5 %, glicerol a 5 % e RENEX-95 a 10 %. Esse bioproduto apresentou 177 UI.mL-1 da atividade enzimática durante 30 dias sob armazenamento à temperatura ambiente (27 - 30 oC); pH ótimo 5,0 e 7,0, temperatura ótima de 50 oC e estabilidade térmica durante 120 min com retenção de 100 % da atividade enzimática a 50 oC e pH 5,0. A aplicação de 7 % do bioproduto durante 12 h de tratamento de efluente lácteo degradou 98 % dos óleos e gorduras presentes no soro de queijo. As lipases produzidas por Y. lipolytica e formuladas com substâncias estabilizadoras tem potencial para serem aplicadas na degradação de óleos e gorduras. / The microbial physiology is a promising area of biotechnology for the synthesis of compounds of high value. The micro-organisms have advantages because of their shorter generation facilities to physiological and genetic changes and the wide variety of metabolic processes. The aim of this study was to degrade oils and fats from lipases produced by Yarrovia lipolytica. Factorial designs were used to investigate the effects of variables in three stages: fermentation for lipase production, bioproduct formulation for stabilization the catalytic action of lipases and treatment of whey for degradation of fats and oils. In the presence of a vegetable oil residue at 3 % and ammonium chloride at 0,2 g.L-1, during 48 h at 28 oC, lipases were produced under submerged cultivation. The cell-free liquid metabolic was stability with sodium sorbate at 0.5 %, glycerol at 5 %, RENEX-95 at 10 %. This bioproduct presented 177 UI.mL-1 of the lipase activity during 30 days of storage at room temperature (27 - 30 C); it showed optimum pH at 5.0 and 7.0, optimum temperature of 50 oC and thermal stability for 120 min with retention of 100 % of the enzyme activity at 50 oC and pH 5,0. The application of the bioproduct at 7 % during 12 h degraded 98 % of oils and fats present in cheese whey. The lipases produced by Y. lipolytica and formulated with stability agents have potential to be applied in the degradation of oils and fats.