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Smeták, Pavel. "Bioetanol pro pohon automobilu." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2010. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-228971.
Full textAbstract:
Content of my diploma thesis focuses on identification of properties and usability of nascent fuel for automotive use. It is a bio-ethanol which can be produced from renewable sources. The heart of this work is to develop methodology of experimental trials in connection with utilization of bio-ethanol E85 as a fuel for vehicle combustion engines. The aim is to perform tests with E85 and BA95 fuels in engine testing room of ÚADI FSI, to compare these trials amongst themselves and to analyze obtained results. Subsequent part of diploma thesis covers overview of general usage of bio-ethanol in road transportation.
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Theimya, Eh Hser Nay. "Brödrester till bioetanol och djurfoder." Thesis, Högskolan i Borås, Akademin för textil, teknik och ekonomi, 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hb:diva-21188.
Full textAbstract:
Idag produceras bioetanol från grödor som sockerrör, majs, vete osv. Det är ett etiskt dilemma att använda potentiell mat för produktion av bränsle när det samtidigt som det råder matbrist i många länder. En bättre lösning är att använda restprodukter istället. I projektet utnyttjades restprodukter som bröd. Bröd innehåller stärkelse som består av glukosmonomerer. Idag finns många intressanta produkter som skulle kunna utnyttjas istället för att använda matprodukter som nämndes ovan. Två olika brödsorter användes i experimenten som kommer från lantmännen. De två olika brödsorterna var korvbröd och brödmix (blandade brödrester). Anledningen till varför olika sorter av bröd användes var för att kunna jämföra om det finns någon skillnad mellan produkten. För att kunna se det, behövdes bröd förberedas och med samma faktorer som temperatur, koncentration och alla steget som den måste gå igenom dvs förvätskning, sackarifering och fermentering. För kunna produceras etanol från brödrester behövdes två steg av stärkelsehydrolys. Första steget kallas förvätskning och med hjälp av enzymet alfa-amylas kunde stärkelsens kedja klippas till kortare kedjor. Viskositet testades efter förvätskning för att kunna bestämma vilken eller vilka koncentrationer skulle process kunna utföras. Det visades sig att mellan 10 och 30 procent av bröd går att använda. Efter detta steg skedes en annan process som kallas sackarifiering som utfördes med enzymet gluko-amalys för att frigöra glukos. Detta steg användes framför allt för när jäst användes. Jäst har inte förmåga att produceras eller omvandlas kolhydraten till glukos. Svamp- och jäst-mikroorganismer användes i processen. Efter sackarifiering tillfördes mikroorganismerna i processen som kallas jäsning eller fermentering för att producera etanol och djurfoder som är slutprodukter. I projektet användes olika former av mikroorganismer som pellet, filamentös och sporer som inokulat. Detta gjordes för att se om det finns någon skillnad mellan olika formerna. Det spelade ingen roll vilken typ av bröd som användes. Högsta koncentration av etanol var ca 26 g/L. I projektet utnyttjades även tunndrank som kommer också från lantmännen. Anledningen var att minska användnings av rent vatten vid etanolproduktion.Today bioethanol is produced from crops such as sugar cane, corn, and wheat. It is an ethical dilemma to use potential food for fuel production when a lot of countries do not have enough food. There is a better solution for this case and that is to use waste products. In this project exploitation of bread waste was investigated. Bread is rich in starch which consist of glucose monomers. Two types of bread waste were used in the experiment: hotdog bread and mixed bread. The reason why two types of breads were used was to compare if there are any differences between the products. The bread was prepared via liquefaction and saccharification using different factors like temperature and solid concentration, and was then fermented. In the first step, liquefication, alpha-amylase was used to cut the starch polymer to shorter oligomers. The viscosity was tested after liquefaction to determine which bread concentrations could be used. It turned out that between 10 and 30 percent of bread was usable. In the next step, saccharification, gluco-amylase was used to release glucose monomers. This step was used mainly when yeast was used. Both fungi and yeast-microorganisms were used in the process. After saccharification the microorganisms were added to the process to carry out fermentation to produce ethanol and animal feed as final products. In the project different forms of fungi were used for inoculation like pellets, filamentous, and spores. This was done to see if there were any difference between the forms. The type of bread that was used did not matter. The highest concentration of ethanol was ca 26 g/L. In the project thin stillage from was also used. The reason was to reduce the amount of clean water for ethanol production.
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Odorico, F. H. "Deslignificação e sacarificação do capim colonião (panicum maximum) utilizando líquido iônico/." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da FEI, 2015. http://sofia.fei.edu.br:8080/pergamumweb/vinculos/00000e/00000e6a.pdf.
Full text
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Diogo, Elsa Maria dos Santos. "Utilização de Algas na produção de bioetanol." Master's thesis, Instituto Politécnico de Tomar, 2012. http://hdl.handle.net/10400.26/5849.
Full textAbstract:
Este trabalho, desenvolvido no contexto de estágio curricular nos laboratórios de Engenharia Química e Ambiente do Instituto Politécnico de Tomar, teve como principal objectivo estudar a potencialidade de produzir biomassa algal, de forma integrada no processo de tratamento de águas residuais através de zonas húmidas construídas. Neste âmbito, desenvolveram-se actividades predominantemente de foro experimental segundo três vertentes: a implementação ou validação de técnicas analíticas, tais como a determinação da concentração de nutrientes na fase aquosa, o teor de biomassa em termos secos e o teor de açúcares totais e redutores; o estudo da potencialidade de utilização de lixiviados, ricos em nutrientes, obtidos de argilas expandidas usadas como enchimento de zonas húmidas construídas, como meio de crescimento de micro e de macroalgas; a avaliação e tentativa de optimização do crescimento das microalgas e das macroalgas.
Escolheu-se a macroalga Cladophora aegagropila atendendo a estar referenciada pela sua capacidade de clarificação das águas. Estudou-se o crescimento da macroalga em substratos tradicionais, e na argila expandida sem qualquer tratamento, verificando-se uma aparente boa adequação das algas a este diferente substrato. Não existindo dados na literatura sobre o teor de açúcares ou amidos nesta alga, determinou-se por análise que o teor em açúcares totais é de 38,8%, dos quais 22,4% são açúcares redutores.
Foram também estudadas duas microalgas, Anabaena sp. e Spirogyra sp. Avaliou-se a cinética de crescimento em diferentes meios de crescimento, determinando-se a taxa específica de crescimento e o tempo de duplicação. A concentração máxima obtida foi de 0,21 g/L para a Anabaena sp., sendo de salientar que o meio líquido obtido por lixiviação da argila expandida comprovou ser apropriado para o crescimento das microalgas, apesar de conduzir a taxas específicas de crescimento inferiores. A utilização dos lixiviados pode representar uma redução de custos na produção de algas, e uma forma de regenerar os materiais de enchimento usados nas zonas húmidas construídas
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Hang, Andreas, and Srdjan Ilic. "En förstudie för bioetanol produktion i Borås." Thesis, Högskolan i Borås, Institutionen Ingenjörshögskolan, 2008. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hb:diva-18711.
Full textAbstract:
AbstractThe purpose of project is to study the possibility for Borås Energy & Environment to build and run a commercial ethanol production facility in Borås. The project also studies the technology for the production of ethanol using renewable energy, e.g. lignocelluloses with focus on two processes, svag-syra hydrolyse and enzymatic hydrolyse. The technology of the process is based of hydrolysation of biomass (hemicelluloses and cellulose) to sugar and extract it to ethanol. These two techniques will compare with each other to determine which of them that it’s more suitable for ethanol production. Also a comparison will be made and determine which of them that it’s economic favourable and suitable to integrate with a thermal power plant. A structure plan over different process steps of the ethanol facility have been made and will be describing in this report. The sizes of the ethanol facility have two alternatives been proposed. The first alternative is to build a facility with a production of 200 000 m3 ethanol each year. The second alternative is to build a facility with a production of 400 000 m3 ethanol each year.The design of this hydrolysation process is more complicated compare with other processes that use grain in theirs ethanol production. Both of the techniques are still under development and so far have any full-scale ethanol production been built. Etek Etanolteknik AB in Örnsköldsvik has recently built a pilot using the svag-syra technique to produce ethanol by lignocelluloses. The purpose of pilot is to develop a commercial technique for the production of ethanol that can be use in a facility.Data receives from analyses have been used in the calculation of material- and energy- balance, which create an overview on the facility. The performance of the difference process steps have been analysed and the results used in the economical calculation. After haven analysed all the data, results, economic costs and put them together and the investment cost for the facility has been estate mated. The investment cost for a facility with production of 200 000 m3 ethanol/year estate mated to cost 1, 18 billions SEK for svag-syra process and 2, 85 billions SEK for enzymatic process. And the investment cost for a facility with production of 400 000 m3 ethanol/year estate mated to cost 1, 94 billions SEK for svag-syra process and 5, 22 billions SEK for enzymatic process.Out of these four alternatives the most economical alternative is to build a facility applied with svag-syra process and a production of 400 000 m3 ethanol/year. A facility like this one can a huge profit been earned and also the payback time is short. But the economic aspect it’s not always that important. Due a facility applied with enzymatic process is in present not economic profitable compared with svag-syra process, but there is still an opportunity for the facility to gain profit. In long-term building a facility applied with enzymatic process can be more economical compare with svag-syra process. The cost of equipments for svag-syra process is much higher than for enzymatic process. The reason is the svag-syra process equipments expose for harsh environment e.g. acid attack, oxidation, and corrosion and have to been changed more often.The price on produced ethanol will be put to 5 SEK/litre so the facility can gain profit. Besides ethanol that produces as product from the facility also other byproducts have been receive e.g. lignin, carbon dioxide and heat. Lignin has a great energy value and can be use as combustion fuel in a thermal power plant. The huge amount of lignin that receive from the ethanol process can not all be use in thermal power plant, so the surplus will be sell to others power plant or facilities.Uppsatsnivå: D
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Ortiz, Samara 1985, Márcia Brandão 1968 Palma, and Universidade Regional de Blumenau Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. "Produção de bioetanol a partir de resíduos agroindustriais /." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações FURB, 2010. http://www.bc.furb.br/docs/DS/2010/346068_1_1.pdf.
Full text
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Henriques, Henrique João Castanheiro. "Viabilidade do uso de bioetanol como combustível alternativo." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2012. http://hdl.handle.net/10773/10127.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia MecânicaOs problemas relacionados com o consumo energético e emissões de poluentes relativos ao setor dos transportes representam seguramente a maior preocupação ao nível europeu no que respeita às emissões de gases de efeito de estufa (GEE) e à poluição atmosférica. O preço do petróleo é outra preocupação crescente, que gera a necessidade de poupança de combustível. Uma das formas de resolver / minimizar estes problemas é através da aposta em novas tecnologias, como os combustíveis alternativos. As ferramentas para Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) permitem identificar e quantificar os consumos energéticos e as emissões de poluentes de um combustível desde a sua produção até à sua utilização nos veículos. No entanto, as ferramentas numéricas mais apropriadas para a avaliação de ciclo de vida de combustíveis encontram-se concebidas, muitas vezes, para uma realidade distinta da realidade Europeia / Portuguesa. Assim, pretende-se com este trabalho atualizar a ferramenta numérica de ACV GREET (desenvolvida pelo Argonne National Laboratory), para contemplar a realidade Europeia no que se refere ao ciclo de vida do bioetanol. A atualização do modelo GREET originou o modelo MACVEtOH, que após ser calibrado foi submetido a um caso de estudo baseado no percurso do Oceanário de Lisboa à Universidade de Aveiro com veículos ligeiros de passageiros. Na análise de fonte-ao-depósito (WTP) concluiu-se que o bioetanol, independentemente da origem deste, apresenta maior consumo energético total (de 6,9 a 10,2 vezes o consumo da gasolina) e de energia fóssil (1,6 a 3,3 vezes o valor de referência) do que a gasolina. Considerando apenas as emissões de poluentes locais, concluiu-se que a gasolina é o combustível menos poluente. Contudo, relativamente às emissões de GEE concluiu-se que o bioetanol apresenta emissões inferiores à gasolina (de 0,3 a 0,65 vezes o valor da gasolina). Na análise de fonte-à-roda (WTW), relativamente ao consumo energético total por quilómetro percorrido, concluiu-se que o veículo FFV E85 apresenta um consumo energético superior ao do veículo ICE a gasolina (1,6 a 2,1 vezes) enquanto o veículo ICE E10 apresenta um consumo praticamente igual ao do veículo ICE a gasolina (1,04 a 1,06 vezes o do veículo padrão). Quanto ao consumo de energia fóssil por quilómetro percorrido, o veículo FFV E85 apresenta valores inferiores aos do veículo a gasolina (0,32 a 0,48 vezes o consumo do veículo de referência), enquanto o veículo ICE E10 apresenta um consumo praticamente igual ao do veículo a gasolina (0,93 a 0,95 vezes o valor do veículo de referência), sendo que o bioetanol de gramíneas, resíduos florestais e árvores são os que consomem menos energia de origem fóssil. Quanto aos poluentes locais, a gasolina é a que apresenta emissões inferiores. Relativamente aos GEE, o veículo FFV E85 apresenta menores emissões que o veículo a gasolina (0,13 a 0,56 vezes as emissões do veículo de referência) enquanto o veículo ICE E10 apresenta emissões praticamente iguais às do veículo ICE a gasolina (0,936 a 0,938 vezes as emissões do veículo padrão).
The problems related to energy consumption and pollutant emissions for the transportation sector certainly represent a major concern at European level regarding greenhouse gases emissions (GHG) and local air pollution. The oil price is another growing concern, which generates the need for fuel savings. One way to solve / minimize these problems is through investment in new technologies like alternative fuels. Tools for Life Cycle Assessment (LCA) can identify and quantify energy consumption and pollutant emissions of a fuel since its production to its use in road vehicles. However, the most appropriate numerical tools for LCA of fuels are often developed for a different reality from Europe / Portugal. Thus, the main objective of this research work was to update the LCA model GREET (developed by Argonne National Laboratory), to behold the European reality regarding the life cycle of bioethanol. The update of GREET model originated MACVEtOH model, which was submitted after being calibrated to a case study based on the route between Lisbon Oceanarium to the University of Aveiro with passenger cars. In analysis Well-To-Pump (WTP) bioethanol (regardless its source), leads to a higher total energy consumption (6,9 to 10,2 times the gasoline consumption) and fossil energy use (1,6 to 3,3 times the value reference) than gasoline. Considering local pollutants emissions, it was concluded that gasoline is the less polluting fuel. However, bioethanol leads to lower GHG emissions than gasoline (from 0,3 to 0,65 times the value of the gasoline). In analysis Well-To-Wheels (WTW), for the total energy consumption per kilometer, it was concluded that the FFV E85 vehicle has a higher total energy consumption than ICE E10 vehicle (1,6 to 2,1 times relative to the reference vehicle) while the ICE E10 vehicle has almost equal consumption than ICE gasoline vehicle (1,04 to 1,06 times relative to the reference vehile). Regarding the fossil fuel consumption per kilometer travelled, the FFV E85 vehicle has lower consumption that the gasoline vehicle (0,32 to 0,48 times relative to the reference vehicle), while the ICE E10 vehicle has almost equal consumption that ICE gasoline vehicle (0,93 to 0,95 times relative to the reference vehicle), and that cellulosic bioethanol consumes less fossil energy. Regarding local pollutants, gasoline shows lower emissions. For GHG, the FFV E85 vehicle has lower emissions than gasoline vehicle (0,12 to 0,56 times relative the reference vehicle), while the ICE E10 vehicle has almost equal emissions than gasoline vehicle (0,936 to 0,938 times relative the reference vehicle).
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Costa, Liliana Vieira. "Estudo da influência do oxigénio na produção de bioetanol." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2011. http://hdl.handle.net/10773/7780.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia QuímicaO objectivo deste trabalho foi o estudo da influência de arejamento na produção de etanol a partir do licor de cozimento ao sulfito ácido (HSSL). O HSSL é rico em açúcares, xilose e glucose que podem ser utilizados como substrato por Pichia stipitis, um microrganismo utilizador de hexoses e pentoses, para a produção de etanol. Na primeira parte do trabalho estudou-se a transferência de massa do oxigénio para o meio reaccional escolhido, na ausência do microrganismo. Calculou-se o coeficiente volumétrico de transferência de massa, kLa e a taxa de transferência de oxigénio, OTR, pelo método estático da desgaseificação. Foi fornecida ao sistema uma mistura de gases (ar comprimido e azoto) variando-se as proporções relativas de ambos os gases, bem como o caudal total de gás fornecido ao reactor e a velocidade de agitação. Na segunda parte do trabalho realizaram-se os ensaios com o microrganismo utilizando um bio-reactor em descontínuo. Foi então possível determinar, além do kLa e da OTR, a taxa de consumo de oxigénio, OUR, pelo método dinâmico. Monitorizou-se o consumo de substrato e produção de etanol por P. stipitis através de análises periódicas em HPLC. Os melhores resultados foram obtidos para o ensaio que continha uma proporção de 8.40% de O2 e 91.6% de N2 em 100 mL/min (Fermentação III), obtendo-se uma concentração máxima de etanol produzido de 2.44 g.L-1. O rendimento de produção de etanol foi de 0.27 g.g-1 em 48 horas de fermentação com um kLa de 6.67h-1 e uma taxa específica de consumo de oxigénio, qO2, de 0.39 mmolO2g-1h-1.
The aim of this work was the study of the influence of the oxygen supply on the production of ethanol from Hardwood Spent Sulfite Liquor (HSSL), a substrate rich in xylose by the xylose-fermenting yeast Pichia stipitis. The present study aimed to evaluate the influence of agitation and aeration conditions on ethanol production by P. stipitis. In the first part of this work the study of the oxygen mass transfer was performed in the absence of microorganisms. The volumetric mass transfer coefficient, kLa and the oxygen transfer rate, OTR, were calculated using the static gassing out method. In the second part of this work several biological assays were performed in a batch reactor. A mixture of gases (air and nitrogen) was supplied to the system and the effects of the proportion of the gases, the total volumetric flow of the gas and the stirring speed were studied. It was possible to calculate kLa, OTR and the oxygen uptake rate, OUR, by the dynamic in situ method. The consumption of substrate and production of ethanol by P. stipitis was monitored through periodic analysis by high-performance liquid chromatography, HPLC. The best results were achieved for the fermentantion that contained a proportion of 8.40% O2 and 91.6% N2 in 100 mL/min (Fermentation III), yielding a maximum ethanol concentration of 2.44 g.L- 1. The yield of ethanol production was 0.27 g.g-1 in 47 hours of fermentation with a kLa of 6.67 h-1 and a specific oxygen uptake rate, qO2, of 0.39 mmolO2g-1h-1.
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Miranda, João Ricardo Pereira de Cabral. "Produção de bioetanol a partir da microalga Scenedesmus obliquus." Master's thesis, Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2011. http://hdl.handle.net/10362/5997.
Full textAbstract:
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e BioenergiaO aumento do preço dos combustíveis e as crescentes preocupações com as alterações climáticas provocadas pela emissão de gases de efeito de estufa têm impulsionado a produção de biocombustíveis. De entre as várias matérias-primas disponíveis as microalgas surgem como a uma alternativa sustentável devido à elevada produtividade e à possibilidade de cultivo em terrenos impróprios para culturas alimentares e de utilização de águas não potáveis para a produção de biomassa. No presente trabalho estudou-se a produção de bioetanol a partir da microalga Scenedesmus obliquus, tendo-se optimizado métodos de ruptura celular e extracção de açúcares. Estudaram-se métodos para destoxificação do hidrolisado de microalga e seleccionaram-se leveduras para o processo fermentativo. Dos métodos físicos e físico-químicos testados para extracção de açúcares, o que permitiu a melhor extracção foi a hidrólise de biomassa seca com ácido sulfúrico 2 N, a 120 ºC durante 30 min. Estudou-se também o efeito da iluminação no crescimento da microalga e na acumulação de açúcares. Para este estudo usou-se um fotobioreactor exterior, com ciclos de luz dia/noite, e outro interior, com iluminação artificial contínua. Neste reactor observou-se uma produtividade inferior e uma fase de morte prematura, provavelmente devido a stress celular. Em ambos os casos, a depleção de nitrato induziu a acumulação de açúcares por parte das células. No final, realizou-se um ensaio global de produção de etanol desde a inoculação de uma lagoa fotossintética do tipo raceway de 4500 L, até à fermentação. Após 53 dias de cultivo da microalga Scenedesmus obliquus na lagoa obteve-se 4,7 kg de biomassa com um teor de açúcares de 30 % m.m-1. O hidrolisado obtido do processamento da biomassa foi destoxificado e fermentado, por diferentes leveduras, tendo-se obtido uma concentração de etanol de 11,7 g.L-1 com a melhor levedura - Kluyveromyces marxianus.
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Usucachi, López Pablo Antonio. "Proceso de obtención de bioetanol a partir de papa peruana." Universidad Nacional de Ingeniería. Programa Cybertesis PERÚ, 2011. http://cybertesis.uni.edu.pe/uni/2011/usucachi_lp/html/index-frames.html.
Full textAbstract:
Este Proyecto de tesis consiste en te obtención de Bioetenol a partir da la papa. Para esto primeramente se extrajo el almidón contenido en la papa y luego mediante hidrólisis enzimática se convirtió el almidón en azucares usando enzimas amilasas; seguidamente estos azúcares se llevaron a fermentación usando lavaduras provenientes del proceso Pisco - UNI que convirtieron estos azúcares en etanol. El proceso de hidrólisis enzimática consistió de dos etapas, que se conforman por la fase de licuefacción del almidón, convirtiendo el almidón en dextrinas y de una baja cantidad de azúcares, y la segunda etapa consistió en la sacarificación de las dextrinas, aumentando así la cantidad de azúcares fermentables. La conversión del almidón a azucares fue total debido al uso de las enzimas alfa amibsa y glucoamilasa responsables de la hidrólisis del almidón. Los azucares obtenidos fueron fermentados usando lavadura del proceso Pisco-UNI obteniéndose resultados satisfactorios. El rendimiento obtenido indica que se obtendrían 69 litros de etanol al 96% v/v por tonelada de papa. Las pruebas se hicieron a nivel de laboratorio y a nivel banco en un reactor de 45 litros, en el laboratorio da operaciones unitarias de la FIQT - UNI y en el equipo de destilación del proceso Pisco - UNI. Con los datos obtenidos se procedió a diseñar una planta da producción para que se pueda aprovechar la papa proveniente de los excedentes de producción de las provincias de la sierra del Perú, y de este manera darte un valor agregado a esto recurso agrícola que muchas veces no tiene un mercado asegurado por poseer una demanda inelástica. Se diseñó una planta para que pueda procesar 2500 TN de papa por año y pueda producir 172000 litros de Bioetanol al 96% en volumen. Este bioetanol podrá ser utilizado como biocombustible mediante deshidratación previa en una planta deshidratadora o podrá ser comercializado para su uso en bebidas alcohólicas. Para la ubicación de la planta se escogía la provincia de Apurímac, siendo Andahuaylas el lugar más idóneo al ser uno de los sitios en donde se acumula papa de calidad tercera. El proyecto resulta rentable para un precio de venta de 3 dólares el litro de bioetanol y el tiempo de recuperación es de 7.1 años.
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Klein, Bruno Colling 1987. "Cultivo de microalgas para produção de bioetanol de terceira geração." [s.n.], 2013. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266647.
Full textAbstract:
Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Reinaldo Gaspar BastosDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química
Made available in DSpace on 2018-08-22T08:48:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Klein_BrunoColling_M.pdf: 2562214 bytes, checksum: f891de86d253786cf5d2101fec1f3eba (MD5) Previous issue date: 2013
Resumo: A busca por uma maior sustentabilidade tem levado a uma mudança em direção à utilização de fontes renováveis para geração de energia em detrimento do uso de combustíveis fósseis, visando a uma modificação na matriz energética global. A utilização da biomassa de microalgas para produção de biocombustíveis vem sendo vista como uma alternativa promissora, uma vez que o seu cultivo proporciona produtividades em carboidratos e lipídios superiores às matérias-primas vegetais convencionalmente utilizadas na obtenção de etanol e biodiesel. Neste contexto, o objetivo da presente dissertação de mestrado foi avaliar a produção de biomassa da microalga clorofícea Chlorella vulgaris em fotobiorreator de placa plana em diferentes condições de fluxo luminoso, concentração de CO2 na alimentação gasosa e concentração de NaNO3 no meio de cultivo, visando o acúmulo de carboidratos para obtenção de bioetanol de terceira geração. As influências das variáveis nutricionais e de processo sobre a eficiência fotossintética das microalgas também foram estimadas para determinação do estado fisiológico das culturas. A produtividade média de biomassa e a concentração máxima final das microalgas foram significativamente afetadas pela incidência de radiação luminosa e pela suplementação de CO2 gasoso, obtendo-se maiores produtividades de carboidratos em cultivos com alto fluxo luminoso e concentrações de CO2 intermediárias (7,5%). Também foi observado o efeito positivo do aumento do fotoperíodo sobre o crescimento das microalgas. Através de hidrólise ácida foi possível atingir concentrações de até 2 g L-1 de açúcares fermentescíveis no hidrolisado a partir de biomassa de microalgas cultivadas em meio com baixo teor de nitrogênio. A fermentação etanólica foi então conduzida com a levedura Dekkerabruxellensis capaz de converter diferentes hexoses e pentoses em bioetanol, dada a presença de ambos os tipos de açúcares no hidrolisado
Abstract: The search for industrial processes with higher sustainability has led to a change towards the utilization of renewable sources for energy generation in substitution of fossil fuels, aiming the modification of the global energy matrix. The utilization of microalgal biomass for the production of biofuels is viewed as a promising alternative, since its cultivation yields carbohydrate and lipid productivities superior to those of conventional sources used in the obtention of bioethanol and biodiesel. In this context, the goal of this master thesis was to evaluate the biomass production of the chlorophycean microalga Chlorella vulgaris in a flat plate photobioreactor under different conditions of light flux, CO2 concentration in the gas feed and NaNO3 concentration in the culture medium, aiming carbohydrate accumulation for the production of third generation bioethanol. The influences of both process and nutritional variables on the photosynthetic efficiency of microalgae were estimated for the determination of the physiological condition of the cultures. The mean biomass productivity and the maximum final microalgae concentration were significantly affected by the incidence of light radiation and by the supplementation of gaseous CO2, the highest carbohydrate productivities being obtained in cultivations with high light flux and intermediate CO2 concentrations (7,5%). It was also observed the positive effect of increasing the photoperiod over microalgae growth. Through acid hydrolysis, it was possible to attain fermentable sugar concentration of up to 2 g L-1 from biomass of microalgae cultivated in low-nitrogen medium. The ethanolic fermentation was then carried out with the Dekkerabruxellensis yeast, capable of converting different hexoses and pentoses into ethanol, due to the presence of both sugar types in the hydrolysate
Mestrado
Desenvolvimento de Processos Químicos
Mestre em Engenharia Química
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Ortiz, Pablo Andres Silva. "Hierarquização exergética e ambiental de rotas de produção de bioetanol." Universidade de São Paulo, 2016. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-20012017-091639/.
Full textAbstract:
Na atualidade, a geração de eletricidade e a produção de etanol de segunda geração a partir de materiais lignocelulósicos se apresentam como uma alternativa de desenvolvimento tecnológico no setor sucroenergético. Não obstante, a introdução de novos processos produtivos representa um verdadeiro desafio devido à complexidade e diversidade das rotas tecnológicas alternativas que podem ser avaliadas. Além disso, existem fatores econômicos e ambientais, que devem ser considerados durante o desenvolvimento e consolidação destas novas configurações. Nesse sentido, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia para realizar a hierarquização exergética e exergo-ambiental de processos para obtenção de etanol e eletricidade a partir da cana-de-açúcar em distintas configurações de biorrefinarias. Para este fim, dados técnicos de operação foram adotados nas rotas tecnológicas envolvidas, bem como os aspectos ambientais da utilização destes sistemas. Os modelos propostos avaliaram as rotas Convencional (Caso 1), Bioquímica (Caso 2) e Termoquímica (Caso 3), utilizando programas de simulação e ferramentas matemáticas para simular estes processos. Ainda, a integração dos processos e diferentes usos para o bagaço excedente foram estudados, junto com diversos métodos de pré-tratamento visando à otimização e hierarquização destas rotas. O resultado final indicou configurações ótimas que permitiram a hierarquização em termos do índice exergético de renovabilidade dos processos de produção das rotas analisadas. Desse modo a rota convencional otimizada apresentou a máxima eficiência exergética dos processos e, por tanto, o menor custo exergético unitário médio das plataformas avaliadas. Ao passo que a rota bioquímica foi o sistema que promoveu um incremento de 28,58 % e 82,87 % na produção de etanol, quando comparado com o Caso 1 e o Caso 3, respectivamente. Além disso, a rota termoquímica apresentou a configuração com a maior taxa de geração de eletricidade excedente (214,98 kWh/TC). Em relação aos resultados do impacto ambiental das rotas tecnológicas, encontrou-se que a configuração mais sustentável foi a plataforma bioquímica, apresentando as menores taxas de emissões globais de CO2 (131,45 gCO2/MJ produtos).Currently, electricity generation and second-generation bioethanol production from lignocellulosic materials represent technological alternatives in the sugar-energy sector. Nevertheless, the introduction of new production processes represents a real challenge due to the complexity and diversity of the technological routes that can be evaluated. In addition, there are economic and environmental factors that must be considered during the development and consolidation of these new configurations. Accordingly, this project aims to develop a methodology to perform the exergy and exergo-environmental analysis, evaluation and ranking of processes in order to obtain ethanol and electricity from sugarcane in different biorefinery configurations. Hence, operating technical data of each technological route were adopted as well as the environmental aspects of using these systems. The proposed models assessed the Conventional (Case 1), Biochemical (Case 2) and Thermochemical (Case 3) routes using simulation programs and mathematical tools to simulate the ethanol production and electricity generation. Furthermore, the process integration and different uses for the excess bagasse were studied with various pretreatment methods aiming the optimizing and ranking of routes. The results indicated optimal settings that allowed the ranking in terms of the environmental exergy indicator \"renewability\" of the production processes for analyzed routes. In this way, the optimized conventional route presented the maximum exergy efficiency of the processes, therefore the lowest exergetic cost average of the evaluated platforms. While the biochemical route was the system that promoted an increase of 28.58 % and 82.87% in the ethanol production, when compared to Case 1 and Case 3, respectively. In addition, the thermochemical route presented the configuration with the highest power generation rate exceeding (214.98 kWh/TC). Concerning, the environmental impact results, it was found that the most sustainable configuration was the biochemical platform, which presented the lowest overall CO2 emissions rates (131.45 gCO2/MJ products).
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Salata, Cristiane da Cunha [UNESP]. "Sistemas de purificação de bioetanol para mini destilarias de mandioca." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2012. http://hdl.handle.net/11449/101721.
Full textAbstract:
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salata_cc_dr_botfca.pdf: 1371462 bytes, checksum: 6b53655dc286e55274fee57af09c38b1 (MD5)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Universidade Estadual Paulista (UNESP)
Este trabalho teve como objetivo purificar bioetanol originário de amido de mandioca utilizando processos de adsorção e troca iônica, avaliar a influência da temperatura, tempo de contato, concentração de adsorvente, vazão, tempo de residência nos processos de adsorção e troca iônica, analisar como os diferentes parâmetros desses processos afetam importantes características físico-químicas do bioetanol, tais como: condutividade, acidez e teste de Barbet, visando propor inovações nos sistemas de purificação, substituindo os processos clássicos de redestilação que são consumidores de energia. O estudo ainda propõe novas metodologias para aplicação na melhoria da qualidade de etanol produzido em pequenas unidades utilizando a mandioca como matéria-prima. Para a realização deste trabalho foram utilizados: a) etanol adquirido e comercializado no mercado, tais como, etanol neutro, etanol de primeira, etanol de segunda; b) etanol produzido em escala piloto no CERAT/UNESP; e c) etanol preparado em laboratório denominado neste trabalho de solução e etanol fortificado. Para a preparação da solução e do etanol fortificado foram adicionadas ao etanol padrão algumas das substâncias orgânicas provenientes da fermentação do amido de mandioca, todas com alto grau de pureza para observar o desempenho das metodologias propostas. Para a purificação das diferentes amostras e das soluções etanólicas foram empregados: a) processo de adsorção; b) processo de troca iônica; e c) processo combinando adsorção e troca iônica. No processo de purificação por adsorção foram testados, como adsorventes...
The objective of present work was to purify bioethanol from cassava starch using adsorption and ion exchange processes, to evaluate the influence of the temperature, contact time, adsorbent concentration, flow rate, residence time in these adsorption and ion exchange processes, to analyze as the parameters different of those processes affect important physico-chemical properties of the bioethanol such as conductivity, acidity and Barbet, to propose innovations in the purification systems, replacing the classic processes of redistillation that are consumers of energy. The study still propose new methodologies for application in the improvement of the quality of ethanol produced in small units using cassava as raw material. For the accomplishment of this work were used: a) purchased and sold ethanol in the market, such as, neutral ethanol, first ethanol, second ethanol; b) ethanol produced in scale pilot in the CERAT/UNESP; and c) ethanol prepared in the laboratory named as solution and contaminated ethanol. For the preparation of the solutions and of the contaminated ethanol, were added to the standard ethanol some organic substances from the fermentation of the cassava starch, all with a high degree of purity to observe the performance of the proposed methodologies. For the purification of samples different and of ethanolics solutions were employed: a) adsorption process; b) ion exchange process; and c) process combining adsorption and ion exchange. In the purification process by adsorption were tested, as adsorbents, different types of activated charcoal and diatomaceous earth. In the ion exchange... (Complete abstract click electronic access below)
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Bofo, Daniele Cristina dos Santos [UNESP]. "Reologia de fluidos envolvidos no processo de obtenção de bioetanol." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2015. http://hdl.handle.net/11449/127710.
Full textAbstract:
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000846706_20180210.pdf: 245321 bytes, checksum: 38030e6e1e95a57265d35cb69926d225 (MD5) Bitstreams deleted on 2018-02-16T12:28:23Z: 000846706_20180210.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2018-02-16T12:29:08Z : No. of bitstreams: 1
000846706.pdf: 2019837 bytes, checksum: fd9033dd7712703067ccb15ab39d43eb (MD5)O presente trabalho teve como objetivo estudar a reologia de melaços de cana-deaçúcar, do creme de levedura e de caldos de fermentação de Saccharomyces cerevisiae SA-1, sob diferentes condições, em reômetro de cilindros concêntricos. Para o melaço, foi avaliado o comportamento reológico em diferentes concentrações (20, 30, 40, 50, 60 e 70°Brix) e temperaturas (21, 32, 43, 54, 65, 76, 87 e 98°C). O creme de levedura teve seu comportamento reológico avaliado nas concentrações de 0,15; 0,25; 0,35; 0,45; 0,55 e 0,64g ml-1 e temperaturas de 20, 30, 40, 50, 60, 70 e 80°C. E para o processo fermentativo, foi avaliado o comportamento reológico dos caldos fermentados a 32 e 38°C de 0 a 10 horas. Os resultados experimentais das amostras de melaço mostraram comportamento Newtoniano nas concentrações de 20 a 40ºBrix e comportamento pseudoplástico nas concentrações de 50 a 70°Brix. Para estes resultados, o modelo da Lei da Potência apresentou os melhores ajustes. Além disso, a dependência do índice de comportamento e o índice de consistência do fluido do modelo Lei da Potência foram modelados em relação à temperatura e concentração de sólidos por um modelo polinomial e uma Equação do tipo Arrhenius, respectivamente. Os resultados experimentais obtidos das amostras do creme de levedura foram ajustados em quatro diferentes modelos e o da Lei da Potência demonstrou a melhor acurácia e comportamento pseudoplástico em todas as concentrações estudadas. A dependência do índice de comportamento e do índice de consistência do fluido, obtidos na Lei da Potência em relação à temperatura e à concentração de sólidos, foi modelado com sucesso pelo modelo quadrático e pela equação Tipo-Arrhenius, respectivamente. Para os caldos de fermentação, modelos com termos de segunda e terceira ordem para o fator tempo (t), de primeira ordem para o fator temperatura (T) e a combina...
This study aimed to study the rheology of sugarcane molasses, yeast cream and fermentation broths of Saccharomyces cerevisiae SA-1, under different conditions, in concentric cylinder rheometer. For molasses, the rheological behavior is evaluated at different concentrations (20, 30, 40, 50, 60 and 70°Brix) and temperatures (21, 32, 43, 54, 65, 76, 87 and 98°C). The rheological behavior of yeast cream was evaluated at concentrations of 0.15, 0.25, 0.35, 0.45, 0.55 and 0.64g ml-1 and temperatures of 20, 30, 40, 50, 60, 70 and 80°C. And for the fermentation process, the rheological behavior of the fermentation broths was evaluated at 32 to 38°C from 0 to 10 hours. The experimental results of the molasses samples showed Newtonian behavior at concentrations from 20 to 40°Brix and pseudoplastic behavior at concentrations from 50 to 70°Brix. For these results, the Power law model presented the best fit. Furthermore, the dependence of the behavior index and consistency index of the fluid of the power law model were modeled in relation to temperature and solid concentration by a polynomial model and an Arrhenius type equation, respectively. The experimental results obtained from the yeast cream samples were adjusted in four different models and the Power Law showed the best accuracy and pseudoplastic behavior in all concentrations. The dependence of the behavior index and the fluid consistency index, obtained in the Power Law in relation to temperature and solids concentration were modeled successfully by the quadratic model and by the Arrhenius type equation, respectively. For the fermentation process, models with second and third order terms for the factor time (t), first order for the factor temperature (T) and the combination of these were built to predict the behavior of experimental data percentage of yeast, acidity, pH, percentage of total soluble solids and ethanol in the temperature range and...
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Salata, Cristiane da Cunha 1972. "Sistemas de purificação de bioetanol para mini destilarias de mandioca /." Botucatu : [s.n.], 2012. http://hdl.handle.net/11449/101721.
Full textAbstract:
Orientador: Cláudio CabelloBanca: Manoel Lima de Menezes
Banca: Waldemar Gastoni Venturini Filho
Banca: Ana Paula Cerino Coutinho
Banca: Jorge Horii
Resumo: Este trabalho teve como objetivo purificar bioetanol originário de amido de mandioca utilizando processos de adsorção e troca iônica, avaliar a influência da temperatura, tempo de contato, concentração de adsorvente, vazão, tempo de residência nos processos de adsorção e troca iônica, analisar como os diferentes parâmetros desses processos afetam importantes características físico-químicas do bioetanol, tais como: condutividade, acidez e teste de Barbet, visando propor inovações nos sistemas de purificação, substituindo os processos clássicos de redestilação que são consumidores de energia. O estudo ainda propõe novas metodologias para aplicação na melhoria da qualidade de etanol produzido em pequenas unidades utilizando a mandioca como matéria-prima. Para a realização deste trabalho foram utilizados: a) etanol adquirido e comercializado no mercado, tais como, etanol neutro, etanol de primeira, etanol de segunda; b) etanol produzido em escala piloto no CERAT/UNESP; e c) etanol preparado em laboratório denominado neste trabalho de solução e etanol fortificado. Para a preparação da solução e do etanol fortificado foram adicionadas ao etanol padrão algumas das substâncias orgânicas provenientes da fermentação do amido de mandioca, todas com alto grau de pureza para observar o desempenho das metodologias propostas. Para a purificação das diferentes amostras e das soluções etanólicas foram empregados: a) processo de adsorção; b) processo de troca iônica; e c) processo combinando adsorção e troca iônica. No processo de purificação por adsorção foram testados, como adsorventes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: The objective of present work was to purify bioethanol from cassava starch using adsorption and ion exchange processes, to evaluate the influence of the temperature, contact time, adsorbent concentration, flow rate, residence time in these adsorption and ion exchange processes, to analyze as the parameters different of those processes affect important physico-chemical properties of the bioethanol such as conductivity, acidity and Barbet, to propose innovations in the purification systems, replacing the classic processes of redistillation that are consumers of energy. The study still propose new methodologies for application in the improvement of the quality of ethanol produced in small units using cassava as raw material. For the accomplishment of this work were used: a) purchased and sold ethanol in the market, such as, neutral ethanol, first ethanol, second ethanol; b) ethanol produced in scale pilot in the CERAT/UNESP; and c) ethanol prepared in the laboratory named as solution and contaminated ethanol. For the preparation of the solutions and of the contaminated ethanol, were added to the standard ethanol some organic substances from the fermentation of the cassava starch, all with a high degree of purity to observe the performance of the proposed methodologies. For the purification of samples different and of ethanolics solutions were employed: a) adsorption process; b) ion exchange process; and c) process combining adsorption and ion exchange. In the purification process by adsorption were tested, as adsorbents, different types of activated charcoal and diatomaceous earth. In the ion exchange... (Complete abstract click electronic access below)
Doutor
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Bofo, Daniele Cristina dos Santos. "Reologia de fluidos envolvidos no processo de obtenção de bioetanol /." São José do Rio Preto, 2015. http://hdl.handle.net/11449/127710.
Full textAbstract:
Orientador: Javier Telis RomeroBanca: Javier Telis Romero
Banca: João Cláudio Thoméo
Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi
Banca: Renato Alexandre Ferreira Cabral
Banca: Rodrigo Corrêa Basso
Resumo: O presente trabalho teve como objetivo estudar a reologia de melaços de cana-deaçúcar, do creme de levedura e de caldos de fermentação de Saccharomyces cerevisiae SA-1, sob diferentes condições, em reômetro de cilindros concêntricos. Para o melaço, foi avaliado o comportamento reológico em diferentes concentrações (20, 30, 40, 50, 60 e 70°Brix) e temperaturas (21, 32, 43, 54, 65, 76, 87 e 98°C). O creme de levedura teve seu comportamento reológico avaliado nas concentrações de 0,15; 0,25; 0,35; 0,45; 0,55 e 0,64g ml-1 e temperaturas de 20, 30, 40, 50, 60, 70 e 80°C. E para o processo fermentativo, foi avaliado o comportamento reológico dos caldos fermentados a 32 e 38°C de 0 a 10 horas. Os resultados experimentais das amostras de melaço mostraram comportamento Newtoniano nas concentrações de 20 a 40ºBrix e comportamento pseudoplástico nas concentrações de 50 a 70°Brix. Para estes resultados, o modelo da Lei da Potência apresentou os melhores ajustes. Além disso, a dependência do índice de comportamento e o índice de consistência do fluido do modelo Lei da Potência foram modelados em relação à temperatura e concentração de sólidos por um modelo polinomial e uma Equação do tipo Arrhenius, respectivamente. Os resultados experimentais obtidos das amostras do creme de levedura foram ajustados em quatro diferentes modelos e o da Lei da Potência demonstrou a melhor acurácia e comportamento pseudoplástico em todas as concentrações estudadas. A dependência do índice de comportamento e do índice de consistência do fluido, obtidos na Lei da Potência em relação à temperatura e à concentração de sólidos, foi modelado com sucesso pelo modelo quadrático e pela equação Tipo-Arrhenius, respectivamente. Para os caldos de fermentação, modelos com termos de segunda e terceira ordem para o fator tempo (t), de primeira ordem para o fator temperatura (T) e a combina...
Abstract: This study aimed to study the rheology of sugarcane molasses, yeast cream and fermentation broths of Saccharomyces cerevisiae SA-1, under different conditions, in concentric cylinder rheometer. For molasses, the rheological behavior is evaluated at different concentrations (20, 30, 40, 50, 60 and 70°Brix) and temperatures (21, 32, 43, 54, 65, 76, 87 and 98°C). The rheological behavior of yeast cream was evaluated at concentrations of 0.15, 0.25, 0.35, 0.45, 0.55 and 0.64g ml-1 and temperatures of 20, 30, 40, 50, 60, 70 and 80°C. And for the fermentation process, the rheological behavior of the fermentation broths was evaluated at 32 to 38°C from 0 to 10 hours. The experimental results of the molasses samples showed Newtonian behavior at concentrations from 20 to 40°Brix and pseudoplastic behavior at concentrations from 50 to 70°Brix. For these results, the Power law model presented the best fit. Furthermore, the dependence of the behavior index and consistency index of the fluid of the power law model were modeled in relation to temperature and solid concentration by a polynomial model and an Arrhenius type equation, respectively. The experimental results obtained from the yeast cream samples were adjusted in four different models and the Power Law showed the best accuracy and pseudoplastic behavior in all concentrations. The dependence of the behavior index and the fluid consistency index, obtained in the Power Law in relation to temperature and solids concentration were modeled successfully by the quadratic model and by the Arrhenius type equation, respectively. For the fermentation process, models with second and third order terms for the factor time (t), first order for the factor temperature (T) and the combination of these were built to predict the behavior of experimental data percentage of yeast, acidity, pH, percentage of total soluble solids and ethanol in the temperature range and...
Doutor
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Andrade, Olivalter Santos Pergentino de. "Preparação de titanoniobatos pilarizados e aplicação na desidratação de bioetanol." Instituto de Química, 2010. http://repositorio.ufba.br/ri/handle/ri/20274.
Full textAbstract:
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Atualmente o apelo ambiental para redução da emissão de poluentes atmosféricos e a substituição de derivados do petróleo por compostos oriundos de fontes renováveis já é uma realidade em implantação. O Brasil foi pioneiro nesta área com a produção de etanol a partir da cana-de-açúcar na década de 1970 e, atualmente, as pesquisas em energia renovável estão principalmente voltadas para o desenvolvimento de biocombustíveis e seu aproveitamento como matéria-prima na obtenção de outros insumos químicos de interesse para a indústria química. O bioetanol pode ser cataliticamente convertido em produtos de alto valor agregado como etileno, acetaldeído, aditivos, hidrogênio, entre outros. Dentre estes produtos, destaca-se o etileno, porque é uma matéria-prima importante na indústria de polímeros. Nos últimos anos, vários catalisadores já foram estudados para aplicação na síntese de etileno pela reação de desidratação catalítica de etanol. Devido a sua capacidade de ajuste de suas propriedades ácidas e texturais, materiais lamelares são uma alternativa promissora para produção de catalisadores para síntese de etileno a partir do bioetanol. Neste trabalho, um titanoniobato do tipo perovskita lamelar foi intercalado, pilarizado, caracterizado e avaliado na reação de desidratação de bioetanol variando o tempo de contato (razão massa de catalisador por fluxo) e na faixa de temperatura de 250 a 500oC. O titanoniobato de potássio de composição nominal KTiNbO5 foi preparado por reação no estado sólido a 1150oC por 24h, depois passou pelo processo de troca iônica dos cátions K+ por com H+, em seguida, foi intercalado sucessivamente com íons n-butilamônio (n-BuNH3+) e cetiltrimetilamônio (CTA+), e finalmente pilarizado com sílica utilizando tetraetilortosilicato (TEOS). Para investigar o efeito do processo de intercalação na pilarização do material, o titanoniobato intercalado com n-butilamônio também foi pilarizado pelo mesmo método. A caracterização dos materiais confirmaram o aumento progressivo do espaçamento basal da estrutura lamelar (de 9 para 31Å) e o sucesso da pilarização do material intercalado com CTA+. As análises texturais e o TPD-NH3 mostraram um aumento significativo na área superficial do material pilarizado, o qual é acompanhado por um aumento na acessibilidade e no número de sítios ácidos. A caracterização do material pilarizado a partir titanoniobato intercalado com n-butilamônio mostrou que não houve pilarização do material. Todos os catalisadores se mostraram ativos na conversão de etanol. O catalisador pilarizado com sucesso se mostrou mais ativo e seletivo a etileno que o titanoniobato de potássio, o titanoniobato na forma ácida e o pilarizado a partir da amostra trocada com íons n-BuNH3+, demonstrando que o melhoramento nas propriedades texturais, promovida pela pilarização, foi fundamental para obtenção de um catalisador mais ativo e seletivo. O catalisador que não obteve uma pilarização efetiva também mostrou atividade e alta seletividade a etileno. Estudos do efeito do tempo espacial na reação mostraram que maiores tempos de contato aumentam a conversão de etanol, mas ocorre diminuição da seletividade do catalisador. A analise térmica dos catalisadores pós-teste comprovou que a principal causa da desativação do catalisador é a obstrução dos sítios ácidos pela deposição de coque.
The environmental demands for reduction of the emission of atmospheric pollutants and for the substitution of fossil fuel by renewable energy sources are already a reality. Brazil was the first country to develop a technology based on sugar cane ethanol in the 1970s. Nowadays, the research on development of renewable energy sources are focused on bio-fuels, such as biodiesel and bio-ethanol, and their use for produce other important chemicals for industry. Bio-ethanol can be catalytically converted in high value products, like ethylene, acetaldehyde, diethylether, additives, hydrogen, etc. Ethylene is an important raw material for the polymers industry and can be produced by dehydration of ethanol over acid catalysts. Layered materials are very promising for preparation of active and selective catalysts, because their textural and acid properties can be tailored. In this work, a layered perovskite-type titanoniobate was synthesized, intercalated and pillared and then evaluated as a catalyst for ethanol dehydration to produce ethylene. A potassium titanoniobate of nominal composition KTiNbO5 was prepared by solid state reaction at 1150C for 24h, submitted to ion exchange of K+ by H+ cations, successively intercalated with n- buthylammonium (n-BuNH3+) and cetyltrimethylammonium (CTA+) ions, and then pillared with SiO2 using tetraethylorthosilicate (TEOS) as precursor. In order to investigate the importance of the intercalation process, the n-buthylammonium intercalated sample was pillared using the same method. Characterization of the samples confirmed that there was a progressive increase of basal space from 9 to 31Å and the success of the pillaring method when the CTA+ intercalated sample was used, but not for n-BuNH3+ intercalated sample. Textural analyses and TPD-NH3 showed a significant increase of surface area in the pillared sample, which is followed by increase of acid sites density and accessibility. All catalyst samples were active in the ethanol conversion. The pillared catalyst showed higher activity and selectivity for ethylene than KTiNbO5, HTiNbO5 and n-BuNH3+ intercalated-pillared samples. This result reflected the improvement of textural and acid properties due to the pillaring process. Studies on the effect of contact time showed that high values of W/F ratio resulted in high conversions but poor ethylene selectivity. Thermogravimetry of spent catalysts suggested that site blockage by coke formation is the main deactivation mechanism
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Tróia, Ana Jorge Ferreira Senos. "Produção de bioetanol: efeito da concentração da fonte de carbono." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2013. http://hdl.handle.net/10773/11478.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia QuímicaO licor de cozimento ao sulfito ácido de madeira folhosa, o HSSL (Hardwood Spent Sulphite Liquor), é um subproduto da indústria papeleira e uma matéria-prima adequada para a produção de bioetanol de 2ª geração, pois é rico em monossacarídeos, nomeadamente xilose. Contudo também contém compostos, como o ácido acético e diversos fenólicos, que exercem efeitos inibitórios em alguns microrganismos. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi o estudo da concentração da fonte de carbono na produção de bioetanol pela levedura Scheffersomyces stipitis. Para se conseguir estudar a influência da composição do substrato na produção do bioetanol, foram inicialmente efetuadas oito fermentações variando as concentrações de xilose e glucose entre 10, 20, 30 e 40 g/L e 0 e 5 g/L respetivamente. A concentração de ácido acético foi mantida nas 4g/L. Nos ensaios com 40 g/L de xilose obteve-se a maior concentração de etanol, 17, 3 g/L, a produtividade máxima de etanol, 0,477 g/L.h e o maior rendimento produto/substrato, 0,390 g/g. A taxa específica de crescimento mais elevada foi obtida num dos ensaios com 30 g/L de xilose, 0,124 h-1. Numa segunda fase do trabalho realizaram-se três fermentações com concentrações fixas de xilose, 30 g/L, e glucose, 5 g/L, variando a concentração de ácido acético entre 6, 8 e 10 g/L. Verificou-se que um aumento da concentração deste composto tem um efeito negativo na taxa específica de crescimento, na produtividade máxima de etanol, no rendimento produto/substrato e na concentração máxima de etanol. Foi também observado a extensão da fase lag com o aumento da concentração do ácido acético. Nestes ensaios obtiveram-se 10,6 g/L de etanol, com uma produtividade máxima de 0,196 g/L.h e um rendimento produto/substrato 0,259 g/g. Por fim executaram-se duas fermentações, uma com 60% HSSL e outra constituída por soluções definidas de modo a igualar as concentrações de xilose (34g/L), glucose (5g/L) e ácido acético (16g/L) no licor. Nestes ensaios foi possível observar uma queda drástica de todos os parâmetros estudados, tendo-se obtido uma concentração máxima de etanol de 5,52 g/L no ensaio em meio definido e 3,21 g/L no ensaio com 60% HSSL.
Hardwood Spent Sulphite Liquor (HSSL) is a by-product from the pulp and paper industry. It is rich in monosacharides being a suitable raw material for the production of 2º generation bioethanol. However it also has compounds which may have an inhibitory effect on some microorganisms. In this way, the aim of this work was to study the concentration of the carbon source for in production of bioethanol using the yeast Scheffersomyces stipitis. In order to study the influence of substrate composition on the production of bioethanol, eight fermentations were initially performed. The xylose and glucose concentrations varied between 10, 20, 30 and 40 g/L, and 0 and 5 g/L, respectively. The acetic acid concentration was maintained at 4 g/L. The assays with 40 g/L of xylose were the ones with the higher fermentation parameters: ethanol concentration of 17,3 g/L, maximum ethanol productivity of 0,477 g/L.h and the ethanol yield of 0,390 g/g. The highest specific growth rate was obtained in a 30 g/L xylose assay, 0,124 h-1. In the second part of this work three fermentation took place with 30g/L of xylose, 5 g/L of glucose, and the acetic acid concentration varied between 6, 8 and 10 g/L. It was found that an increased concentration of this compound has a negative effect in the specific growth rate, in ethanol productivity, ethanol yield and concentration and mostly in the lag phase period. In this assays the highest ethanol concentration was 10,6 g/L, with a maximum ethanol productivity of 0,196 g/L.h and an ethanol yield of 0,259 g/g. Finally, two fermentations were performed. The first one with 60% HSSL and the second one with synthetic solutions in order to even the xylose (34 g/L), glucose (5g/L), and acetic acid (16g/L) concentrations in HSSL. In this assays it was observed a drastic decline in all studied parameters. The maximum ethanol concentration was 5,52 g/L in the synthetic medium assay and 3,32 g/L in the 60% HSSL assay.
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Corona, Vazquez Brenda María. "PRODUCCIÓN DE AZÚCARES FERMENTABLES A PARTIR DE RESIDUOS DE NARANJA Citrus spp. PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOETANOL." Tesis de doctorado, Universidad Autónoma del Estado de México, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11799/80144.
Full textAbstract:
La importancia de este estudio se aborda desde la hidrólisis de azúcares fermentables con Saccharomyces cerevisiae protegida en alginato de calcio.La obtención de nuevos combustibles que sustituyan a los derivados del petróleo tiene gran importancia hoy en día debido a los altos precios de las gasolinas y a problemas ambientales de contaminación por emisiones de gases con efecto invernadero. Un combustible alterno a la gasolina es el bioetanol. Éste ha resultado ser una muy buena opción ya que reduce las emisiones de gases con efecto invernadero, tiene mayor octanaje y puede tener características similares a la gasolina a un menor costo. Además, se le pueden dar otros usos como combustible de chimeneas o para producción de bebidas alcohólicas. Sin embargo, su proceso de obtención y costo depende de la selección de la materia prima, pretratamiento, tipo de hidrólisis, condiciones de fermentación y destilación. En este trabajo se produjo bioetanol a partir de residuos de cáscara de naranja (CN) Citrus spp. mediante la aplicación de una hidrólisis térmica en un reactor de presión y fermentación con Saccharomyces cerevisiae. Durante la hidrólisis se estudiaron las variables de Temperatura (T) de 110 °C a 180 °C, Presión (P) de 0.5 MPa a 1 MPa, agitación, gas, tipo de catalizador y carga de cáscara. Para el caso de la fermentación se analizó el efecto de la presencia de la levadura en forma de polvo o esfera, la presencia de nutrientes, tiempo de crecimiento y de fermentación, agitación, número de ciclos y el efecto de la concentración inicial de glucosa. Los resultados se midieron con base en el porcentaje de azúcares reductores obtenidos al final de la hidrólisis y con base en el porcentaje de bioetanol para el caso de la fermentación. El proceso que dio valores más altos de azúcares reductores (AR): 0.47 g g-1 (por cada gramo de cáscara de naranja); y que son valores comparables con los que se obtienen al aplicar hidrólisis ácida estudiada anteriormente (0.50 g g-1), resultó ser el tratamiento a 160 °C, 6 MPa, 350 rpm, N2 y 30 min. Mientras que el rendimiento mayor de bioetanol (132 L/1000 kg) se logró al fermentar hidrolizados provenientes de un tratamiento a 120 °C y no a 160 °C, utilizando esferas de levadura y 48 h de fermentación con agitación. Estos resultados son importantes debido a que se establecen condiciones con las que se logran rendimientos altos dando la posibilidad de montar algún reactor y escalar el proceso para la obtención de bioetanol a partir de residuos de cáscara de naranja. Además, debido a que 10 existen otros residuos con una composición similar, da pie a seguir la investigación utilizando mezclas de residuos y a largo plazo la creación de una planta generadora de biocombustible.
CONACyT
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Moro, Glaci Venturini. "Bioprospecção de micro-organismos para a utilização na síntese de bioetanol." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2015. http://hdl.handle.net/10183/131951.
Full textAbstract:
As mudanças climáticas, aliadas às necessidades estratégicas de produção de energia, têm motivado uma corrida sem precedentes à produção de combustíveis alternativos, preferencialmente de fontes renováveis. Em vista disso, o presente trabalho visou avaliar a biodiversidade e realizar a bioprospecção de micro-organismos provenientes de diversos ambientes florestais brasileiros e selecionar micro-organismos capazes de produção de enzimas do complexo celulolítico e sua capacidade para a produção de bioetanol. Duzentos e trinta e sete micro-organismos silvestres foram utilizados para os testes de atividade enzimática, quatro linhagens de leveduras e 10 isolados de solo de alambique apresentaram notável índice enzimático de atividade (IAE) em meio sólido. Dentre os isolados pré-selecionados, as leveduras apresentaram menor atividade celulásica em meio líquido, enquanto que dos isolados de solo de alambique, destacaram-se TE13 e T8a, por apresentarem maior atividade hidrolítica em cultivo líquido, contendo carboximetilcelulose. O TE13 foi o único micro-organismo a apresentar atividade na degradação da celobiose. No entanto, nenhum micro-organismo testado apresentou atividade FPase. A identificação molecular desses micro-organismos revelou que o isolado TE13 é pertencente ao gênero Aspergillus, enquanto que T8a foi identificado como pertencente ao gênero Penicillium. No estudo para avaliar a capacidade de produção de xilanases, nenhum dos micro-organismos testados mostrou resultados satisfatórios. Setenta micro-organismos foram selecionados por sua capacidade de assimilação da xilose, porém, apenas três mostraram capacidade de produção de etanol em níveis moderados.Climate changes and the growing demand for energy have motivated an unprecedent number of studies for the production of fuels, particularly those from biorenewable sources. The work described herein is focused in the evaluation of biodiversity and bioprospection of Brazilian microorganisms able to produce cellulolytic enzymes and for the production of bioethanol. Two hundred thirty seven wild microorganisms were used for enzymatic studies, and four yeasts and 10 alambique soil isolates have shown significant levels of enzymatic activity in solid medium. Among the pre-selected strains, yeasts have shown lower levels of cellulosic activity in liquid medium, while the TE13 and T8a alambique soil isolates have shown good hydrolytic activity in liquid medium containing carboxymethylcellulose. TE13 was the only microorganism to present cellobiase activity. However, none of the microorganisms tested have displayed FPase activity. Molecular characterization of the microorganisms revealed that TE13 belongs to Aspergillus sp., while T8a was identified as Penicillium sp. In the xylanase activity studies, we were not able to achieve significant results with any of the microorganisms evaluated. Seventy microorganisms were selected by their ability to assimilate xylose, however, only three of them were able to produce ethanol in moderate levels.
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Carvalho, Juliana Maria Andrade. "Produção de bioetanol de terceira geração a partir de Euglena gracilis." Universidade Federal da Bahia, 2018. http://repositorio.ufba.br/ri/handle/ri/27079.
Full textAbstract:
Submitted by Juliana Carvalho (juma.andrade@gmail.com) on 2018-08-16T12:56:38Z
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Dissertação Digital.pdf: 1627062 bytes, checksum: 67f59becf12b9f50517eaaff5f564782 (MD5)Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2018-08-27T11:51:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Digital.pdf: 1627062 bytes, checksum: 67f59becf12b9f50517eaaff5f564782 (MD5)
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FAPESB/CNPq
Atualmente, as microalgas são consideradas uma fonte promissora de energia para a produção de biocombustíveis pelo fato de apresentarem rápido crescimento, não necessitarem de terras aráveis para seu cultivo e não contribuírem para o aquecimento global ou a emissão de gases de efeito estufa. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho é desenvolver uma metodologia para a produção de bioetanol a partir de biomassa da microalga Euglena gracilis (espécie ainda não estudada). Alguns parâmetros foram avaliados com intuito de aumentar a produção de paramylon como, meio de cultivo (mineral e lactato), métodos de separação da biomassa (centrífuga e rotaevaporador) e estresse com FeCl2. Além disso, tipos de hidrólise (ácida e enzimática) foram avaliadas visando o aumento da produção de bioetanol. A etapa de hidrólise foi importante para a produção de açúcares redutores. Ácido sulfúrico diluído (0,06% (v/v)) foi utilizado na hidrólise ácida e a mesma aconteceu em uma autoclave vertical a 127 °C e 10 minutos. Já a hidrólise enzimática foi realizada pela Cellulase (50 mL/L) por 72 h. As amostras hidrolisadas foram fermentadas pela levedura Saccharomyces cerevisiae e avaliou-se a produção de bioetanol em diferentes tempos de fermentação (3h, 1h e 30 min). O bioetanol foi caracterizado e quantificado por cromatografia gasosa (CG-FID). A centrifugação como método de separação de biomassa resultou em maiores concentrações de açúcar redutor. O tempo de fermentação de 30 minutos gerou maiores concentrações de etanol e, o maior rendimento da fermentação (50%) foi obtido partindo-se de um cultivo mixotrófico e hidrólise enzimática a partir de uma concentração inicial cerca de 15g/L de biomassa seca. Estes resultados podem tornar E. gracilis uma matéria-prima potencial para a produção de bioetanol.
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Linares, Díaz José Andrés. "Producción de bioetanol a partir de subproductos de la industria vitivinícola." Bachelor's thesis, Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias, 2018. http://bdigital.uncu.edu.ar/9909.
Full textAbstract:
Los orujos de uva blanca conforman los principales residuos del proceso de vinificación en blanco. Mendoza, como la principal provincia vitivinícola argentina, genera alrededor de 22.000 toneladas anuales de este residuo en peso seco. Por otro lado, en la actualidad, las naftas comercializadas en la Argentina contienen un 12% de bioetanol como sustancia de corte, lo que obliga a la Provincia de Mendoza a transportar un gran volumen de este biocombustible desde distintas regiones del país para realizar el corte de naftas.
El objetivo de este trabajo fue generar bioetanol a partir de orujos de uva blanca, aplicando tratamientos térmicos, químicos y enzimáticos para degradar los polisacáridos existentes e incrementar los rendimientos de etanol del proceso.
Se emplearon orujos de uva blanca del cultivar Chardonnay, residuos de la vinificación en blanco obtenidos de la Bodega Monteviejo, ubicada en Vista Flores, Tunuyán, Mendoza, los cuales se secaron en estufa a 40°C antes de su procesamiento. Los tratamientos de hidrólisis aplicados fueron: temperatura (25°C, 55°C, 97°C), ácido sulfúrico (concentraciones comprendidas entre 1 M y 0,06 M) y enzimas pectolíticas (0,062 a 0,5 gramos de enzimas por gramo de orujo seco). Las variables evaluadas fueron: 1) azúcares reductores (método del ácido 3,5-dinitrosalicílico) y 2) alcohol etílico (método densimétrico); realizando el procesamiento estadístico de los datos por medio del análisis de la varianza con el software “Statgraphics Centurion XV".
El tratamiento de hidrólisis de los orujos que arrojó los mejores resultados, comprendió una maceración en agua destilada a 97°C durante 1 hora con la posterior adición de 0,5 gramos de pectinasas por gramo de orujo seco y un reposo a 45°C durante 20 horas. La suspensión resultante se fermentó a 28°C empleando la levadura Saccharomyces cerevisiae obteniendo un rendimiento en alcohol etílico de 434 litros por tonelada de orujo seco procesado.
Debido a lo observado, los orujos de uva blanca parecerían conformar una materia prima adecuada para la producción de bioetanol, presentando: un volumen considerable emitido anualmente por la Provincia de Mendoza, un elevado valor inicial de azúcares (producto del proceso de elaboración del vino blanco) y una baja dispersión en el territorio, lo que facilitaría su recolección y posterior aprovechamiento.Fil: Linares Díaz, José Andrés. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias.
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Silva, Danielle Fernanda Carvalheiro [UNESP]. "Análise por técnica de RDA (Representational Difference Analysis) da expressão gênica diferencial, para a identificação de fatores genéticos associados à produção de etanol em linhagem de Saccharomyces cerevisae." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2012. http://hdl.handle.net/11449/88031.
Full textAbstract:
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Previous issue date: 2012-05-30Bitstream added on 2014-06-13T20:29:51Z : No. of bitstreams: 1
silva_dfc_me_arafcf.pdf: 568183 bytes, checksum: 73d6ec26cd4c744632d3e598a44b3af9 (MD5)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Universidade Estadual Paulista (UNESP)
A produção de bioetanol industrial pela levedura Saccharomyces cerevisiae continua em crescimento devido à demanda energética e ambiental. Considerando a importância da produção de bioetanol para a economia nacional é importante conhecer a levedura Saccharomyces cerevisiae, bem como as diversas formas de estresse que estas podem sofrer, suas respostas, os tipos de processos de fermentação, desta forma, foram testados a resistência dos isolados aos principais fatores de estresse (osmótico, térmico e etanólico) e a sua capacidade de produzir etanol. Estas informações serão necessárias para selecionar novas linhagens de leveduras, no intuito de melhorar a produção de etanol. Para tanto, foram selecionadas de uma safra de cana-de-açúcar que utiliza fermento de panificação como inóculo inicial, 34 leveduras da cuba e da dorna de fermentação de uma usina da região de Araraquara. Dessas, 28 isolados foram identificados como Saccharomyces cerevisiae a partir das técnicas moleculares de PCR e PCR-RFLP. Três isolados foram caracterizados e selecionados como resistentes a alta temperatura, alta concentração de açúcares e alta concentração de etanol. Porém somente o isolado denominado ZFC4 pode ser considerado como um bom inóculo para iniciar um processo fermentativo para a produção de bioetanol, pois este apresenta um alto rendimento de etanol, resistência a alta temperatura e às altas concentrações de etanol, mostrando-se mais tolerante que a linhagem de referencia PE-2. Para uma discriminação genética dos isolados selecionados foi realizado sequenciamento do gene rRNA da região 25S, 18S e 5.8S, porém os resultados não puderam elucidar sobre os seus diferentes comportamentos fenotípicos. Linhagens industriais apresentam uma constituição genética complexa...
Bio-ethanol production by yeast Saccharomyces cerevisiae continues a growing industry due to energy and environmental demands. Considering the importance of bioethanol to the national economy is important to know the yeast Saccharomyces cerevisiae, as well as various forms of stress they may suffer, their responses, types of processes of fermentation, thus, we tested the resistance of the isolates the main factors of stress (osmotic, thermal and ethanol) and the ability to produce ethanol. To somewhat of a crop of cane sugar were isolated 34yeasts from the vat and a tank of fermentation of the plant. These, 28 isolates were identified as Saccharomyces cerevisiae from PCR and PCR-RFLP. Three isolates were characterized as resistant to high concentration of sugar (20% glucose and sucrose) and 39°C in presence 12% ethanol. However, only the isolated ZFC4 can be considered as a good inoculum to start a fermentative process for the production of ethanol because it has a high ethanol yield and greater resistance to high temperature and high ethanol concentrations and proved to be more tolerant than the reference strain of Pe-2. For a genetic discrimination of selected isolates was performed sequencing gene rRNA of the region 25S, 18S and 5.8S, however the results could not elucidate their different phenotypic behavior. Industrial strains have a complex genetic constitution, molecular tools that are needed to understand the survival capacity of these strains to stress throughout the fermentation process. To that end, after the characterization of genotypes and phenotypes of Saccharomyces cerevisiae isolates selected genes differentially expressed during the fermentation test, were identified by technique known as RDA (Representational Difference Analysis). In this context, 196 clones were... (Complete abstract click electronic access below)
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Moraes, Débora Cristina [UNESP]. "Seleção de micro-organismos fermentadores de xilose em etanol a partir de diferentes variedades da casca de uvas (Vitis spp)." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2012. http://hdl.handle.net/11449/88389.
Full textAbstract:
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Previous issue date: 2012-02-24Bitstream added on 2014-06-13T20:50:21Z : No. of bitstreams: 1
moraes_dc_me_sjrp.pdf: 1032470 bytes, checksum: d66ccd7f4f58518fa691cb97c39d482c (MD5)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
A utilização dos resíduos da agroindústria para a criação de novos produtos com valor agregado é uma ferramenta muito importante que vem merecendo destaque no país e no mundo. O Brasil é considerado um dos países que mais geram resíduos, desta forma a transformação destes compostos em novos produtos é imprescindível já que contribui para a preservação ambiental promovendo a adequada disposição dos mesmos no ambiente. Neste contexto as indústrias vinícolas têm destaque, já que o subproduto gerado por elas é de lenta decomposição e acarreta em poluição do meio ambiente. A casca e a semente da uva são responsáveis pela maior parte dos resíduos deste setor (cerca de 20 a 48%). Esta é composta por celulose (glicose), hemicelulose (xilose, arabinose) e lignina. A glicose proveniente da celulose é facilmente fermentada pela levedura Saccharomyces cerevisiae, porém a xilose da hemicelulose não é fermentada por esta levedura. O presente trabalho busca selecionar a partir da casca de uva microrganismos capazes de fermentar a xilose dos materiais lignocelulósicos em etanol contribuindo para o aumento da produção de bioetanol além de reduzir o impacto ambiental causado por estes subprodutos. Foram selecionadas três variedades de uva (Rubi, Thompson e Niagara). Alíquotas destes materiais serviram de substrato em meio liquido para o crescimento de bactérias e leveduras. Os microrganismos isolados foram testados quanto à capacidade de assimilar xilose como fonte de carbono e realizar fermentação para produção de etanol a partir deste açúcar. Duas linhagens de leveduras denominadas RL1 e RL5 (da uva Rubi) mostraram-se promissoras neste tipo de fermentação. Também foram realizados ensaios para otimizar as condições de fermentação, verificar a tolerância em níveis mais elevados...
The use of agro-industrial residues to create new value-added products is a very important tool that is worth mentioning in the country and the world. Brazil is considered one of the countries that generate more residues, thus the transformation of these compounds into new products is essential as it contributes to environmental conservation by promoting the proper disposal of these compounds into the environment. In this context, the wine industries have highlighted, since by-product generated by them has a slow docomposition and lead to environmental pollution. The grape skin and seed are responsible for most of the residues from this sector (about 20 to 48%). The grape skin is composed of cellulose (glucose), hemicellulose (xylose, arabinose) and lignin. The glucose derived from cellulose is easily fermented by the yeast Saccharomyces cerevisiae, but xylose of hemicellulose is not fermented by this strain. This study aimed to select microorganisms of grape skins capable of fermenting xylose from lignocellulosic materials into ethanol contributing to the increase in bioethanol production and reducing the environmental impact caused by these products. Three grape varieties (Ruby, Thompson and Niagara) were selected.). Aliquots of these materials served as substrate in a liquid medium for bacteria and yeast growth. The isolated microorganisms were tested for their ability to assimilate xylose as carbon source and to carry out fermentation to ethanol production from this sugar. Two strains of yeast called RL1 and RL5 (Ruby grape) have shown promise in this type of fermentation. Additional tests were also performed to optimize the fermentation conditions and to verify the tolerance on higher levels of sugar in the wort, aerobic fermentation, to evaluate the glucose fermentation by the selected yeasts... (Complete abstract click electronic access below)
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Moraes, Débora Cristina. "Seleção de micro-organismos fermentadores de xilose em etanol a partir de diferentes variedades da casca de uvas (Vitis spp)/." São José do Rio Preto : [s.n.], 2012. http://hdl.handle.net/11449/88389.
Full textAbstract:
Orientador: Vanildo Luiz Del BianchiBanca: Crispin Humberto Garcia-Cruz
Banca: Ranulfo Monte Alegre
Resumo: A utilização dos resíduos da agroindústria para a criação de novos produtos com valor agregado é uma ferramenta muito importante que vem merecendo destaque no país e no mundo. O Brasil é considerado um dos países que mais geram resíduos, desta forma a transformação destes compostos em novos produtos é imprescindível já que contribui para a preservação ambiental promovendo a adequada disposição dos mesmos no ambiente. Neste contexto as indústrias vinícolas têm destaque, já que o subproduto gerado por elas é de lenta decomposição e acarreta em poluição do meio ambiente. A casca e a semente da uva são responsáveis pela maior parte dos resíduos deste setor (cerca de 20 a 48%). Esta é composta por celulose (glicose), hemicelulose (xilose, arabinose) e lignina. A glicose proveniente da celulose é facilmente fermentada pela levedura Saccharomyces cerevisiae, porém a xilose da hemicelulose não é fermentada por esta levedura. O presente trabalho busca selecionar a partir da casca de uva microrganismos capazes de fermentar a xilose dos materiais lignocelulósicos em etanol contribuindo para o aumento da produção de bioetanol além de reduzir o impacto ambiental causado por estes subprodutos. Foram selecionadas três variedades de uva (Rubi, Thompson e Niagara). Alíquotas destes materiais serviram de substrato em meio liquido para o crescimento de bactérias e leveduras. Os microrganismos isolados foram testados quanto à capacidade de assimilar xilose como fonte de carbono e realizar fermentação para produção de etanol a partir deste açúcar. Duas linhagens de leveduras denominadas RL1 e RL5 (da uva Rubi) mostraram-se promissoras neste tipo de fermentação. Também foram realizados ensaios para otimizar as condições de fermentação, verificar a tolerância em níveis mais elevados... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: The use of agro-industrial residues to create new value-added products is a very important tool that is worth mentioning in the country and the world. Brazil is considered one of the countries that generate more residues, thus the transformation of these compounds into new products is essential as it contributes to environmental conservation by promoting the proper disposal of these compounds into the environment. In this context, the wine industries have highlighted, since by-product generated by them has a slow docomposition and lead to environmental pollution. The grape skin and seed are responsible for most of the residues from this sector (about 20 to 48%). The grape skin is composed of cellulose (glucose), hemicellulose (xylose, arabinose) and lignin. The glucose derived from cellulose is easily fermented by the yeast Saccharomyces cerevisiae, but xylose of hemicellulose is not fermented by this strain. This study aimed to select microorganisms of grape skins capable of fermenting xylose from lignocellulosic materials into ethanol contributing to the increase in bioethanol production and reducing the environmental impact caused by these products. Three grape varieties (Ruby, Thompson and Niagara) were selected.). Aliquots of these materials served as substrate in a liquid medium for bacteria and yeast growth. The isolated microorganisms were tested for their ability to assimilate xylose as carbon source and to carry out fermentation to ethanol production from this sugar. Two strains of yeast called RL1 and RL5 (Ruby grape) have shown promise in this type of fermentation. Additional tests were also performed to optimize the fermentation conditions and to verify the tolerance on higher levels of sugar in the wort, aerobic fermentation, to evaluate the glucose fermentation by the selected yeasts... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre
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Nogueira, Priscila Peres Duarte. "Peptídeos antimicrobianos aplicados no controle da contaminação bacteriana na produção de bioetanol." reponame:Repositório Institucional da UnB, 2018. http://repositorio.unb.br/handle/10482/31989.
Full textAbstract:
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2018.Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-05-18T19:22:50Z No. of bitstreams: 1 2018_PriscilaPeresDuarteNogueira.pdf: 2026785 bytes, checksum: 7642632a0be351dfb8af86af1fba45b7 (MD5)
Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-05-29T16:41:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_PriscilaPeresDuarteNogueira.pdf: 2026785 bytes, checksum: 7642632a0be351dfb8af86af1fba45b7 (MD5)
Made available in DSpace on 2018-05-29T16:41:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_PriscilaPeresDuarteNogueira.pdf: 2026785 bytes, checksum: 7642632a0be351dfb8af86af1fba45b7 (MD5) Previous issue date: 2018-05-29
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
O Brasil é o segundo maior produtor mundial de etanol, utilizando cana-deaçúcar como matéria-prima. A levedura Saccharomyces cerevisiae é o principal microrganismo utilizado em escala industrial tanto para produção de bioetanol quanto para produção de bebidas fermentáveis, como a cerveja. Tipicamente, nas dornas de fermentação, a levedura hidrolisa açúcares produzindo etanol, dióxido de carbono e biomassa. Como essas fermentações não são mantidas estéreis, contaminantes bacterianos são originados de diversas fontes e proliferam nos tanques de fermentação, causando diversos prejuízos como a redução da produtividade e do rendimento de etanol. Bactérias do gênero Lactobacillus são as mais frequentes dentro das dornas industriais. Essas competem pelo substrato e produzem ácidos orgânicos que limitam o crescimento das leveduras e reduzem o rendimento de etanol. Dessa forma, estratégias de controle microbiano de baixo custo são requeridas, uma vez que as tecnologias existentes afetam o metabolismo das leveduras, não são economicamente viáveis ou representam uma ameaça ao meio ambiente. Nesse contexto, o presente trabalho propõe o uso de peptídeos antimicrobianos (PAMs) para o controle de contaminações bacterianas em processos fermentativos. Para isso, os peptídeos antimicrobianos PR-39, PMAP-23 e Cecropin P1 foram adicionados em cultivos de diferentes cepas de leveduras industriais para avaliar qualquer interferência nos seus perfis de crescimento. Dos PAMs testados, PR-39 apresentou a menor interação, sendo escolhido para produção heteróloga em cepa recombinante de S. cerevisiae, porém nenhuma atividade antimicrobiana foi detectada no sobrenadante do cultivo dessa cepa. Dessa forma, outros dois PAMs, X e Y, foram selecionados pela sua alta atividade antimicrobiana contra bactérias gram-positivas. Assim, esses foram utilizados em cocultivos de espécies de Lactobacillus e cepas industriais de S. cerevisiae. Observou-se total inibição do crescimento das bactérias com 5 µg/mL desses peptídeos no meio de cultivo, além de terem apresentado pouca interferência no crescimento das leveduras. Dessa forma, eles são potenciais candidatos para serem aplicados contra contaminações bacterianas, sendo o presente trabalho a etapa inicial para o estabelecimento de uma nova tecnologia de controle bacteriano em dornas industriais de fermentação alcóolica.
Brazil is the world's second largest producer of ethanol, using sugarcane as its raw material. The Saccharomyces cerevisiae yeast is the main microorganism used on industrial scale for bioethanol and fermentable beverages production, such as beer. Typically, in industrial fermenters, yeast hydrolyses sugars producing ethanol, carbon dioxide, and biomass. As these fermentations are not kept sterile, bacterial contaminants come from a variety of sources and proliferate in the fermentation tank, causing several losses, like the ethanol yield and productivity reduction. Bacteria of the genus Lactobacillus are the most common in industrial fermenters. They compete for the substrate and produce organic acids that limit the yeast growth and reduce the ethanol yield. Thus, low-cost microbial control strategies are required, since existing technologies affect yeast metabolism, are not economically feasible or pose a threat to the environment. In this context, the present work proposes the use of antimicrobial peptides (AMPs) for the control of bacterial contaminations in fermentative processes. For this, the antimicrobial peptides PR-39, PMAP-23 and Cecropin P1 were added in cultures of different industrial strains of yeasts to evaluate any interference in their growth profiles. From the AMPs tested, PR-39 presented the lowest interaction, being chosen for heterologous production in a recombinant strain of S. cerevisiae, however no antimicrobial activity was detected in the supernatant of the culture of this strain. In this way, two other AMPs, X e Y, were selected for their high antimicrobial activity against gram-positive bacteria. Thus, they were used in cocultures of Lactobacillus species and industrial strains of S. cerevisiae. Complete inhibition of bacterial growth was observed with 5 μg/ml of these peptides in the culture medium, presenting little interference in the yeast growth. In this way, they are potential candidates against bacterial contaminations and the present work is the initial stage for the establishment of a new bacterial control technology in industrial alcoholic fermentation.
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Ferreira, Juliana [UNESP]. "Produção de levana e bioetanol utilizando cascas de banana por Zymomona mobilis." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2013. http://hdl.handle.net/11449/88428.
Full textAbstract:
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000713585.pdf: 1158778 bytes, checksum: 1e847f6c71cc22a46b856af6284288ed (MD5)Muitos países estão considerando razoável, e necessário, a curto e médio prazo, um constante investimento no estudo de formas, economicamente viáveis, de obtenção de fontes renováveis de energia, com grande destaque para a produção de etanol. O aproveitamento da matéria vegetal desperta grande interesse dos pesquisadores, cientistas e industriais, devido ao fato da mesma ser encontrada em grandes quantidades em vários tipos de resíduos. Por exemplo, só no Brasil, anualmente, tem-se uma geração de 83.537 toneladas de cascas de banana que poderiam ser transformados em etanol. As bactérias alcoólicas da espécie Zymomonas mobilis apresentam atributos tecnológicos que potencializam o seu emprego na fermentação alcoólica. Entretanto, quando sacarose é empregada na fermentação, o rendimento do etanol diminui devido à formação de subprodutos, como levana. O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito da hidrólise ácida e enzimática de cascas de banana e das condições de fermentação para a produção de etanol e levana, pelo micro-organismo Z. mobilis CCT 4494. Foi avaliado o efeito das variações de pH inicial, temperatura, tempo de incubação e concentração do substrato adicionado aos meios de fermentação (meio sintético e meio com hidrolisado de cascas de banana). Aplicou-se a metodologia de superfície de resposta, seguindo um planejamento fatorial do tipo 2 4-1 , de acordo com o modelo proposto por Box e Hunter. As cascas de banana secas, submetidas à hidrólise ácida por 15 min a 120ºC, seguida de hidrólise enzimática realizada por 24 h, pH 5,5 e temperatura de 50ºC, resultaram em maior concentração de açúcares totais (72,8 mg/mL). A síntese de levana e etanol foi proporcional ao aumento da concentração de açucares totais presente nos meios fermentativos, favorecendo a produção destes...
Many countries are considering reasonable and necessary in a short and medium term, a constant investment in the study of ways, economically viable, to obtain renewable energy sources, most notably for the ethanol production. The use of plant material attracts great interest from researchers, scientists and industrialists due to the fact that it is found in large quantities in various types of waste. For example, only in Brazil, annually, there is a generation of 83.537 tons of banana peels that could be converted into ethanol. The alcoholic bacteria of the species Zymomonas mobilis present technological attributes that enhance their use in alcoholic fermentation. However, when sucrose is used in the fermentation medium, ethanol yield decreases due to the formation of by-products such as levan. The objective of this work was to study the effect of the acid and enzymatic hydrolysis of banana peels and the fermentation conditions for the production of ethanol and levan by Z. mobilis CCT 4494. The effect of pH, temperature, time and substrate concentration added to the fermentation media (synthetic media and media containing banana peels hydrolyzate) was evaluated. The response surface methodology was employed, following a 2 4-1 factorial planning, according to the model proposed by Box and Hunter. The dried banana peels, subjected to acid hydrolysis by 15 min at 120°C and enzymatic hydrolysis performed for 24 h at pH 5.5 and 50°C showed better performance in total sugars (72,8 mg/mL). The synthesis of levan and ethanol was proportional to the increase in the total sugars concentration present in the fermentation media, and the production of these was favored in substrate concentration of 250 g/L. The highest yields of ethanol in the synthetic medium (90,2 mg/mL) and in the medium with banana peel... (Complete abstract click electronic access below)
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Ferreira, Juliana. "Produção de levana e bioetanol utilizando cascas de banana por Zymomona mobilis /." São José do Rio Preto, 2013. http://hdl.handle.net/11449/88428.
Full textAbstract:
Orientador: Crispin Humberto Garcia-CruzBanca: Ozair Souza
Banca: Fernanda Maria Pagane Guereschi Ernandes
Resumo: Muitos países estão considerando razoável, e necessário, a curto e médio prazo, um constante investimento no estudo de formas, economicamente viáveis, de obtenção de fontes renováveis de energia, com grande destaque para a produção de etanol. O aproveitamento da matéria vegetal desperta grande interesse dos pesquisadores, cientistas e industriais, devido ao fato da mesma ser encontrada em grandes quantidades em vários tipos de resíduos. Por exemplo, só no Brasil, anualmente, tem-se uma geração de 83.537 toneladas de cascas de banana que poderiam ser transformados em etanol. As bactérias alcoólicas da espécie Zymomonas mobilis apresentam atributos tecnológicos que potencializam o seu emprego na fermentação alcoólica. Entretanto, quando sacarose é empregada na fermentação, o rendimento do etanol diminui devido à formação de subprodutos, como levana. O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito da hidrólise ácida e enzimática de cascas de banana e das condições de fermentação para a produção de etanol e levana, pelo micro-organismo Z. mobilis CCT 4494. Foi avaliado o efeito das variações de pH inicial, temperatura, tempo de incubação e concentração do substrato adicionado aos meios de fermentação (meio sintético e meio com hidrolisado de cascas de banana). Aplicou-se a metodologia de superfície de resposta, seguindo um planejamento fatorial do tipo 2 4-1 , de acordo com o modelo proposto por Box e Hunter. As cascas de banana secas, submetidas à hidrólise ácida por 15 min a 120ºC, seguida de hidrólise enzimática realizada por 24 h, pH 5,5 e temperatura de 50ºC, resultaram em maior concentração de açúcares totais (72,8 mg/mL). A síntese de levana e etanol foi proporcional ao aumento da concentração de açucares totais presente nos meios fermentativos, favorecendo a produção destes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Many countries are considering reasonable and necessary in a short and medium term, a constant investment in the study of ways, economically viable, to obtain renewable energy sources, most notably for the ethanol production. The use of plant material attracts great interest from researchers, scientists and industrialists due to the fact that it is found in large quantities in various types of waste. For example, only in Brazil, annually, there is a generation of 83.537 tons of banana peels that could be converted into ethanol. The alcoholic bacteria of the species Zymomonas mobilis present technological attributes that enhance their use in alcoholic fermentation. However, when sucrose is used in the fermentation medium, ethanol yield decreases due to the formation of by-products such as levan. The objective of this work was to study the effect of the acid and enzymatic hydrolysis of banana peels and the fermentation conditions for the production of ethanol and levan by Z. mobilis CCT 4494. The effect of pH, temperature, time and substrate concentration added to the fermentation media (synthetic media and media containing banana peels hydrolyzate) was evaluated. The response surface methodology was employed, following a 2 4-1 factorial planning, according to the model proposed by Box and Hunter. The dried banana peels, subjected to acid hydrolysis by 15 min at 120°C and enzymatic hydrolysis performed for 24 h at pH 5.5 and 50°C showed better performance in total sugars (72,8 mg/mL). The synthesis of levan and ethanol was proportional to the increase in the total sugars concentration present in the fermentation media, and the production of these was favored in substrate concentration of 250 g/L. The highest yields of ethanol in the synthetic medium (90,2 mg/mL) and in the medium with banana peel... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre
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Furlan, Valcenir Júnior Mendes. "Produção de bioetanol a partir de resíduos celulósicos da agroindústria do arroz." reponame:Repositório Institucional da FURG, 2009. http://repositorio.furg.br/handle/1/2485.
Full textAbstract:
Dissertação(mestrado)- Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2009.Submitted by Caroline Silva (krol_bilhar@hotmail.com) on 2012-08-23T22:33:15Z No. of bitstreams: 1 dissertao valcenir j. m. furlan.pdf: 906418 bytes, checksum: 98d6cbdee394d89fec01db81274e7779 (MD5)
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As atuais políticas ambientais buscam redução no consumo energético e no despejo de resíduos ao meio ambiente, através do desenvolvimento de alternativas ligadas a fontes renováveis. O aproveitamento de resíduos agroindustriais como a palha e a casca de arroz para geração de energia, apresentam elevado potencial, visto que são constituídos principalmente de carboidratos polimerizados, os quais podem ser utilizados como matéria-prima para a produção de bioetanol, já que na forma macromolecular não são assimiláveis nos processos fermentativos. O presente trabalho teve como objetivo estudar a produção de bioetanol utilizando palha e casca de arroz através de hidrólise ácida e enzimática seguida de fermentação. Na sacarificação ácida das matérias-primas foram avaliados o efeito da temperatura de reação (72 a 128ºC) e concentração de substrato (0,2 a 5,8%, p/v) na conversão de açúcares indiretamente para diretamente fermentescíveis utilizando como agente catalisador H2SO4 (72%, p/p), empregando um planejamento composto central ortogonal, sendo os maiores valores de açúcares redutores (AR) registrados no primeiro minuto de reação. Quando houve aumento da temperatura, verificou-se um efeito significativo (p=0,05) e negativo sobre a concentração de AR, tanto para a palha como para a casca de arroz. O máximo rendimento em AR (55,12%) foi obtido através da sacarificação da palha de arroz na concentração 3% (p/v) a 72°C. Na hidrólise enzimática estudou-se o efeito da temperatura, concentração de enzima e substrato na conversão de açúcares, após pré-tratamento para deslignificação da palha e casca de arroz. Os hidrolisados foram obtidos utilizando as enzimas comerciais celulase NS 50013 e -glucosidase NS 50010 (10:1), com agitação 150 min-1, pH 4,8 durante 48 h. Através da análise estatística observou-se que a concentração de enzima foi a variável que apresentou maior influência na formação de AR para ambas as matérias-primas. A máxima sacarificação alcançada foi através da hidrólise enzimática (79,90% de AR) da palha de arroz após 48 h de reação a 41,6°C. A fermentação do hidrolisado enzimático contendo 130 g/L de açúcares foi realizada em condições anaeróbias produzindo 23,3 g/L de etanol correspondendo a 0,41 g/g de conversão. Estes resultados indicam a potencialidade da palha de arroz para a utilização em processos biotecnológicos como para produção de bioetanol.
Current environmental politics look for energy consumption reduction and residues discard in environment, through development of renewable alternatives sources. The use of agroindustrial wastes as hulls and straw rice for energy generation show high potential because they are constituted mainly of polymerized carbohydrates, which can be used as raw material for the bioethanol production, since previously hydrolysates, because in the macromolecular form aren’t assimilable in fermentation processes. The present work had as objective to study the ethanol production from hulls and straw rice through acid and enzymatic hydrolysis followed by fermentation. In the acid saccharification of the raw materials were evaluated the effect of reaction temperature (72 and 128ºC) and substrate concentration (0.2 to 5.8%, w/v) on conversion of sugars indirectly for directly fermentable with catalytic agent H2SO4 (72%, w/w) using central composite rotatable design and the largest AR values recorded in the first minute reaction. When the temperature increased, a significant (p=0.05) and negative effect was verified on AR concentration, so much hulls as straw rice. The maximum AR (55.12%) was obtained from the saccharification straw rice on the concentration 3% (w/v) at 72°C. In the enzymatic saccharification was studied the effect of temperature, enzyme concentration and substrate concentration on conversion sugars, after pretreatment for delignification of hulls and straw rice. The hydrolysates were obtained using commercial enzymes Cellulase NS 50013 and b-glucosidase NS 50010 (10:1), with stirring 150 min-1, pH 4.8 for 48 h. Through the statistical analysis was observed that enzyme concentration was the variable that showed larger influence in the AR production in both raw materials. The maximum saccharification achieved was by straw rice through enzymatic hydrolysis (79.90% AR) of straw rice after 48 h reaction at 41.6°C. The fermentation of enzymatic hydrolysates containing 130 g/L sugars was accomplished in anaerobic conditions producing 23.3 ethanol g/L corresponding conversion of 0.41 g/g. These results indicate the potentiality of straw rice for use in processes biotechnological as bioethanol production.
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Correia, Mariana Fernandes. "Produção de bioetanol a partir de licor de cozimento ao sulfito ácido." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2008. http://hdl.handle.net/10773/3026.
Full textAbstract:
Mestrado em Materiais Derivados de Recursos RenováveisO Licor de Cozimento ao Sulfito Ácido (HSSL) utilizado neste trabalho é um subproduto da indústria papeleira originado a partir do processo de cozimento da madeira de Eucalyptus globulus com ácido bissulfito. Este contém dissolvido lenhosulfonatos e produtos resultantes da hidrólise das hemiceluloses dos quais 40-45gL-1 são monossacarídeos, e em maioria xilose. A fracção de açúcares presente, pode ser usada como substrato na produção de vários compostos, nomeadamente etanol. O objectivo deste estudo é desenvolver um processo biotecnológico de produção de bioetanol a partir deste licor usando uma levedura fermentadora de pentoses, a Pichia stipitis, tendo como finalidade a produção de um biocombustível em alternativa às fontes fósseis. A primeira parte do trabalho foi o estudo do metabolismo da Pichia stipitis na presença de diferentes concentrações de licor e em diferentes reactores: Erlenmeyer e Biorreactor com controlo de pH. No entanto, os rendimentos e produtividades de etanol foram reduzidos devido à presença de compostos inibidores como o ácido acético (cerca de 8gL-1), o hidroximetilfurfural e os lenhosulfonatos. A segunda parte envolveu a remoção desses mesmos inibidores por diferentes métodos incluindo a desacidificação biológica com diferentes leveduras, das quais a Saccharomyces cerevisiae apresentou melhores resultados removendo todo o ácido acético em menos de 30h. A evaporação para redução de compostos voláteis e separação da fracção de açúcares usando resinas de troca iónica foram os outros dois métodos. Os melhores resultados foram obtidos usando este último com rendimento de etanol de 0,48g etanol/g açúcar consumido. Ainda na optimização do meio fermentativo foi testada uma enzima comercial para aumento dos açúcares disponíveis à fermentação, o que resultou num aumento de 30% de xilose e a glucose quase quadriplicou. ABSTRACT: Hardwood Spent Sulfite Liquor (HSSL) is a waste by-product of pulp mills formed during wood delignification with bisulfite solution. HSSL contains dissolved lignosulfonates and hemicellulose hydrolysis products, which comprises 40-45 gL-1 sugars, mainly xylose. The sugar fraction can be used as a substrate for the production of diverse products including ethanol. The objective of this study is to propose a biotechnological approach to produce bioethanol, alternative to fossil fuels, from this liquor using a xylose fermenting yeast: Pichia stipitis. The first part of this work was to study Pichia stiptis metabolism in the presence of different HSSL concentrations and in different reactors: Erlenmeyer and Biorreactor with pH control. However, ethanol yield and productivities obtained were reduced due to presence of inhibiting compounds like acetic acid (about 8gL-1), hydroxymethylfurfural and lignosulfonates. The second part involved different detoxification methods including biological methods with different deacidificant yeasts, evaporation to reduce volatile compounds and sugar fraction separation using ion-change resins. The best results were obtained with this separation device, where the ethanol yield was maximum (0,48g ethanol/g sugar consumed). The best deacidification was reached with Saccharomyces cerevisiae allowing the total acetic acid removal during 30h. In addition to media optimization trials some enzymatic hydrolysis were also carried out and resulted in 30% xylose increase and about four times of glucose.
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Henriques, Tiago Manuel dos Santos. "Efeito da disponibilidade de oxigénio na produção de bioetanol por Scheffersomyces stipitis." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2015. http://hdl.handle.net/10773/15673.
Full textAbstract:
Mestrado em Biotecnologia - Biotecnologia Industrial e AmbientalO bioetanol constitui uma alternativa renovável aos combustíveis fósseis. Contudo, o bioetanol de primeira geração, produzido a partir de matérias-primas alimentares, desencadeou sérios problemas económicos e sociais, pelo que é fundamental encontrar estratégias que permitam a viabilidade comercial do bioetanol de segunda geração, produzido a partir de matérias-primas lenho-celulósicas. O licor de cozimento ao sulfito ácido de árvores folhosas (HSSL) é um subproduto da indústria papeleira que, devido ao seu elevado conteúdo em açúcares, pode ser utilizado como substrato para a produção de bioetanol de segunda geração. No entanto, a maior fração dos açúcares do HSSL é composta por pentoses. Por isso, a fermentação do HSSL é realizada pela levedura Scheffersomyces stipitis, pois esta é capaz de fermentar tanto as hexoses como as pentoses. Todavia, a S. stipitis só produz etanol sob condições microaerófilas, pelo que o maior desafio da produção de bioetanol por S. stipitis reside no estabelecimento das condições ótimas de arejamento. Este trabalho teve assim por objetivo estabelecer uma estratégia de arejamento que permita a eficiente produção de bioetanol a partir de HSSL por S. stipitis C4, a qual é uma estirpe adaptada a este substrato. Deste modo, foram realizados ensaios em Erlenmeyer, de modo a caracterizar o crescimento da S. stipitis C4, e ensaios em biorreator, com vista a estudar a produção de etanol por S. stipitis C4 em duas estratégias de arejamento diferentes. Na primeira estratégia foi usado apenas um único estágio de arejamento, com controlo da tensão de oxigénio dissolvido, DOT (%), e na segunda estratégia foram usados dois estágios de arejamento, com controlo da DOT no primeiro estágio e com restrição de oxigénio no segundo estágio. Nos ensaios em Erlenmeyer com HSSL o crescimento da S. stipitis C4 foi completamente inibido. Por sua vez, nos ensaios em biorreator com um único estágio de arejamento o controlo da DOT não permitiu a produção de etanol. No entanto, nos ensaios com dois estágios de arejamento em meio sintético foi possível produzir etanol de forma eficiente. Nesta estratégia, a utilização de um maior valor de DOT no primeiro estágio de arejamento permitiu aumentar a taxa específica de crescimento máxima e o rendimento em biomassa do primeiro estágio. Para além disso, a utilização de um maior valor de DOT no primeiro estágio também permitiu aumentar a produtividade em etanol durante o segundo estágio de arejamento. Por sua vez, no segundo estágio de arejamento verificou-se que a restrição de oxigénio evitou a reassimilação de etanol pela S. stipitis C4. Deste modo, os melhores resultados para a produção de etanol foram obtidos com controlo da DOT a 50% durante o primeiro estágio e com 0 mLAr.min-1 e 250 rpm durante o segundo estágio de arejamento. A aplicação desta estratégia de arejamento a 60% HSSL/40% meio sintético permitiu obter, no primeiro estágio de arejamento, uma taxa específica de crescimento máxima de 0,17 h-1, o que demonstra que a elevada disponibilidade de oxigénio durante o primeiro estágio aumenta a tolerância da S. stipitis C4 aos inibidores. Para além disso, a taxa volumétrica de produção de etanol e o rendimento em etanol de toda a fermentação foi de respetivamente de 0,03 g.L-1.h-1 e 0,38 g.g-1. Assim, a elevada eficiência de conversão dos açúcares em etanol (74,4%) demostra que a fermentação com dois estágios de arejamento constitui uma estratégia promissora para a produção de bioetanol de segunda geração a partir de HSSL.
Bioethanol is a renewable alternative to fossil fuels. However, the first generation bioethanol, produced from food feedstocks, triggered serious economic and social problems, therefore it is essential to find strategies to enable the commercial viability of second generation bioethanol, produced from lignocellulosic feedstocks. Hardwood spent sulfite liquor (HSSL) is a by-product from paper industry that can be used as substrate for second generation bioethanol production, owing to its high sugars content. However, pentoses are the largest fraction of HSSL sugars. Therefore, the fermentation of HSSL is performed by Scherffersomyces stipitis, since this yeast is able to ferment both hexoses and pentoses. Nevertheless, S. stipitis only produces ethanol under microaerophilic conditions, so the establishment of optimal aeration conditions is the main challenge for ethanol production by S. stipitis. Thus, this work aimed to establish an aeration strategy that allows for the efficient bioethanol production from HSSL by S. stipitis C4, which is an adapted strain to this substrate. In this way, experiments were carried out in Erlenmeyer, in order to characterize S. stipitis C4 growth, and in bioreactor, in order to study the ethanol production by S. stipitis C4 in two different aeration strategies. In the first strategy was used just one aeration stage, with dissolved oxygen tension (DOT, %) control, and in the second strategy were used two aeration stages, with DOT control in the first stage and with oxygen restriction in the second stage. In the Erlenmeyer experiments, the S. stipitis C4 growth was completely inhibited by HSSL. Regarding to the bioreactor experiments, the DOT control did not allow for an ethanol production in one stage aeration strategy. However, efficient ethanol production was possible in two stage aeration strategy with synthetic medium. In this strategy, the maximum specific growth rate and the biomass yield increased with the use of a higher DOT value in the first aeration stage. In addition, the ethanol productivity during second aeration stage also increased with the use of a higher DOT value in the first aeration stage. In turn, the oxygen restriction in second aeration stage avoided the ethanol reassimilation by S. stipitis C4. Thus, the best results for ethanol production were obtained with DOT control to 50% during the first aeration stage and with 0 mLAir.min-1 e 250 rpm during the second aeration stage. The application of this aeration strategy to 60% HSSL/40% synthetic medium allowed to reach a maximum specific growth rate of 0.17 h-1 in the first aeration stage, which demonstrates the increases of S. stipitis C4 tolerance to inhibitors by the high oxygen availability. Furthermore, the whole fermentation ethanol volumetric production rate and ethanol yield was 0.03 g.L-1.h-1 e 0.38 g.g-1, respectively. Thus, the high conversion efficiency of sugar in ethanol (74.4%) demonstrates the two stage aeration fermentation as a promising strategy for second generation bioethanol production from HSSL.
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Molina, Korn Javier Alejandro. "Producciòn de bioetanol a partir de algas utilizando la levadura Scheffersomyces stipitis." Tesis, Universidad de Chile, 2013. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/113811.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil en BiotecnologíaLa gran dependencia energética de la sociedad actual, el agotamiento de las reservas de petróleo y el alto nivel de contaminación que generan los combustibles fósiles, han llevado a los gobiernos del mundo a potenciar el desarrollo de nuevas fuentes de energía que sean renovables y de bajo impacto ambiental. Las energías renovables, como biocombustibles, se presentan como una gran alternativa y están tomando fuerza. A partir de biomasa se pueden producir combustibles como biodiesel, biohidrógeno y bioetanol, siendo este último en el que se centra esta investigación. Una de las alternativas que ha acaparado mucho interés en las últimas décadas es utilizar biomasa de alga para la producción del bioetanol. Las algas tienen bajas cantidades de lignina y altas concentraciones de carbohidratos, entre ellos hexosas y pentosas, siendo las pentosas uno de los azúcares menos aprovechados en la fermentación alcohólica. Por esto, se planteó realizar un estudio exploratorio de producción de bioetanol a partir de algas utilizando la levadura fermentadora de pentosas Scheffersomyces stipitis. En primera instancia, se determinó la cantidad de azúcares reductores totales, glucosa y xilosa de dos algas que crecen en las costas chilenas, Macrocystis pyrifera y Ulva rigida, eligiéndose esta última para continuar con el estudio, debido a que no requiere pretratamiento y contiene más xilosa. Luego se realizaron las estrategias de fermentación Sacarificación y Fermentación Simultáneo (SSF) e Hidrólisis y Fermentación Separadas (SHF) utilizando U. rigida y S. stipitis, con el fin de comparar cuál estrategia entregaba mayores rendimientos. Finalmente, se planteó fermentar los azúcares de la biomasa utilizando S. cerevisiae y S. stipitis en dos estrategias: una co-fermentación simultánea con ambas levaduras, y otra estrategia secuencial fermentando inicialmente con S. cerevisiae y luego con S. stipitis. La finalidad de estos ensayos era encontrar si existía un aumento de los rendimientos de etanol al utilizar S. stipitis, en comparación con los obtenidos en trabajos previos en los que se utilizó U. rigida y S. cerevisiae. Los resultados permitieron determinar que el alga M. pyrifera está constituida en un 43,8% de azúcares reductores, y de estos, un 7% y 5% corresponden a glucosa y xilosa, respectivamente. El alga U. rigida está constituida en un 36,3% de azúcares reductores, y de estos, un 28% y 8% corresponden a glucosa y xilosa, respectivamente. Al comparar los resultados de las estrategias SSF y SHF con S. stipitis, se encontró que SSF entrega rendimientos de 0,044 [g EtOH/g alga], mientras que en SHF no se produjo etanol. Finalmente, la estrategia secuencial presentó mayores rendimientos que la simultánea, 0,099 [g EtOH/g alga] versus 0,064 [g EtOH/g alga], pero en ambos casos fueron mayores que SSF y SHF utilizando sólo S. stipitis. Como conclusiones se tiene que el mayor potencial de azúcares en U. rigida se encuentra en los azúcares reductores no medidos, y no en la glucosa y xilosa, por lo que se recomienda realizar un estudio acabado de la composición del alga. También, los rendimientos de sacarificación de U. rigida utilizando Celluclast® y Novozyme® podrían mejorarse probando con otras enzimas, como hemicelulasas. La presencia de inhibidores y sales pudo ser la causa de la no producción de etanol en SHF y la baja cantidad de levadura inicial la causa del bajo rendimiento de SSF. Finalmente, la estrategia secuencial no representó un avance pues el máximo de etanol se generó durante la fermentación con S. cerevisiae, y no producto de la fermentación de pentosas por S. stipitis. Aún quedan muchas variables por mejorar, por lo que no se descarta continuar con las investigaciones de producción de etanol con U. rigida y S. stipitis.
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García, Quevedo Tatiana Andrea. "Evaluación Técnico Económica de una Planta de Bioetanol a Partir de Maíz." Tesis, Universidad de Chile, 2008. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/104848.
Full text
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Guerrero, Adaros Alejandra Natalia. "Identificación y clonación de glicosil hidrolasas para uso en producción de bioetanol." Tesis, Universidad de Chile, 2009. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/103478.
Full textAbstract:
La hidrólisis de celulosa a azúcares fermentables es una de las etapas clave que deben ser optimizadas para disminuir el costo de producción de bioetanol producido a partir de lignocelulosa, materia prima abundantemente disponible en Chile en desechos agrícolas y forestales. La hidrólisis de celulosa es catalizada por enzimas celulasas, pertenecientes al grupo de las glicosil hidrolasas.
Este Trabajo de Memoria de Título tiene como objetivo la identificación y clonación de glicosil hidrolasas, con énfasis en enzimas potencialmente útiles en procesos de producción de bioetanol. La estrategia general de trabajo consistió en la identificación y selección de cepas capaces de degradar celulosa cristalina, a las cuales se dirigió un método de obtención de fragmentos de DNA codificantes de glicosil hidrolasas, enfocado a la actividad exoglucanasa.
Un análisis in sílico de la secuencia de los fragmentos de DNA obtenidos indicó que se obtuvieron fragmentos de genes con actividades putativas β-1,3(4)-glucanasa y α-glucosidasa provenientes de cepas de Lentinula edodes y Peniophora gigantea, respectivamente. Estos resultados poseen altos niveles de confianza (con e-values del orden de 10-9 y 10-30, respectivamente). El fragmento correspondiente a la β-1,3(4)-glucanasa contiene el dominio catalítico conservado característico de este tipo de enzimas. Se estima que los fragmentos encontrados representan un 38% de una β-1,3(4)-glucanasa y un 12% de una α-glucosidasa.
El método también produjo la obtención de fragmentos de DNA que codificarían enzimas con otras actividades no relacionadas con glicosil hidrolasas, específicamente una transcriptasa reversa y un transportador de urea.
Las enzimas β-1,3(4)-glucanasas y α-glucosidasas son potencialmente aplicables en la etapa de pretratamiento de lignocelulosa en la producción de bioetanol de segunda generación y en la etapa de degradación de almidón en la producción de bioetanol de primera generación, respectivamente, entre otras aplicaciones industriales de menor interés para este trabajo.
En conclusión, se logró clonar fragmentos de dos glicosil hidrolasas potencialmente aplicables en un proceso de producción de bioetanol. La estrategia utilizada deberá ser perfeccionada para hacerla más específica, logrando el diseño de partidores degenerados más específicos o bien considerando una estrategia global alternativa, tal como utilizar una genoteca de cDNA como templado del método en lugar de DNA genómico.
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Paulo, Vanessa Patrícia Faria. "Optimização da produção de açucares por microalgas para a produção de bioetanol." Master's thesis, ISA/UTL, 2011. http://hdl.handle.net/10400.5/4100.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia Alimentar - Instituto Superior de AgronomiaNowadays, the world energy crisis and environmental issues are in order. So, the use of biofuels has gained an extraordinary importance and microalgae seem to be a promising feedstock, as they do not compete with food either for arable land or for potable water. Also, they produce several interesting compounds such as sugars and lipids. The aim of this dissertation was the study of sugar production by Spirogyra sp. regarding the production of bioethanol. So, the first step was the cultivation of this chlorophyte under continuous lighting and day-night cycles (14 h/10 h), to evaluate the effect of light regime on the growth and sugar accumulation. Methods for cell rupture and sugars extraction were also studied and optimized. A yeast screening towards the production of ethanol from microalgae hidrolysates was the final step of this work. The highest biomass concentration was attained under day-night cycles (0,34±0,05 vs. 0,29±0,02 gL-1) but the greatest sugar accumulation occurred in the presence of continuous illumination (27 vs. 24 % g eqglu.g biomass-1). From all the tested methods for cellular disruption of Spyrogira sp., the most appropriate was acid hydrolysis by sulfuric acid 2 N in autoclave for 30 min (78 % extracted sugars). S. carlsbergensis showed to be the most promising microorganism with conversion yields of 82 % for glucose and mannose. This yeast presented also the ability to use in some extent arabinose, a pentose found in algae hydrolysates.
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Bragatto, Juliano. "Avaliação do potencial da casca de Eucalyptus spp. para a produção de bioetanol." Universidade de São Paulo, 2010. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11144/tde-13122010-104913/.
Full textAbstract:
A utilização de fontes renováveis para a produção de biocombustíveis tem sido incentivada no mundo todo. Assim, na proposta de um novo cenário energético mundial, aliado as condições ambientais, surge a necessidade de se procurar outras fontes alternativas de matéria primas renováveis. Neste contexto, o Brasil possui condições especiais, se considerarmos os resíduos lignocelulósicos do setor florestal. Atualmente, o Brasil é o maior produtor mundial de celulose à partir de fibra curta de Eucalyptus spp, com um setor bem desenvolvido e em plena expansão. Toda esta atividade industrial produz anualmente cerca de 2,8 a 5,7 milhões de toneladas resíduos sólidos na forma de casca (principalmente de eucaliptos). Em muitos casos o destino aplicado para essas biomassas é pouco eficiente e representa uma perda significativa do potencial energético, pois estes resíduos lignocelulósicos são passíveis de biotransformação a compostos com elevado valor agregado, tais como os biocombustíveis (etanol). Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial das cascas de eucalipto frente a produção de etanol combustível. Desta maneira, as cascas de 5 clones comerciais (E.urophylla x E. grandis e E. grandis) foram caracterizadas quanto a composição química. As cascas de eucalipto foram submetidas a uma série de pré-tratamentos ácidos e alcalinos, avaliados em planejamento fatorial com o objetivo de recuperar os açúcares potencialmente fermentecíveis. As cascas de eucalipto apresentaram aproximadamente 20% de carboidratos solúveis totais CST (glicose, frutose e sacarose). Os CST foram extraídos com água quente à temperatura de 80oC e em seguida fermentados com leveduras convencionais (Saccharomyces cerevisiae). A produção de etanol por tonelada de casca seca foi de 106 litros (etanol de primeira geração). Após a extração dos CST, as biomassas residuais das cascas de eucalipto foram submetidas a uma série de pré-tratamentos. O pré-tratamento alcalino (NaOH) apresentou uma eficiência enzimática de conversão da glicose de aproximadamente 30% após 24 horas de incubação. Com os resultados obtidos da hidrólise enzimática, estima-se que possam ser produzidos mais 94 litros de etanol por tonelada de casca livre de extrativos (etanol celulósico).The use of no fossil source for biofuels production has been stimuled in the all world. Proposing a new global scenario related to the energy matrix, together with the environmental conditions, there is the need to search alternative renewable raw materials. In this context, Brazil presents special conditions, considering the lignocellulosic residues from the forestry industry. Nowadays, Brazil is the largest cellulose short fiber producer from Eucalyptus spp, having a strong sector in expansion. This industrial activity produces in average 2,8 to 5,7 million tons of solid waste in the form of bark (mostly from eucalyptus). Usually, the destiny of this biomass is inefficient and represents a significant loss of the energetic potential, since these lignocellulosic residues can suffer biotransformation and produce high value components, like the biofuels (ethanol). Therewith, the aim of this work was to evaluate the potential of the eucalyptus bark related to ethanol fuel production. In this way, barks from 5 commercial clones (E. urophylla x E. grandis e E. grandis) were characterized due to the chemical composition. Eucalyptus barks were subjected to a series of acid and alkaline pretreatments, evaluated in factorial design aiming to recover potentially fermentable sugars. Eucalyptus bark presented on average 20% of total soluble carbohydrates TSC (glucose, fructose and sucrose). TSC were extracted with hot water (80 °C) and fermented by Saccharomyces cerevisiae. Ethanol production per ton of dry bark was 106 liters (first generation ethanol). After TSC extraction, the residual biomass from eucalyptus bark were subjected to several pretreatments. The alkaline pretreatment (NaOH) presented a high enzymatic efficiency of glucose conversion of approximately 30% after 24 hours of incubation. With the results obtained in enzymatic analysis, is estimated that it can be produced more than 94 liters of ethanol per ton of bark (cellulosic ethanol).
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Canabarro, Nicholas Islongo. "PRODUÇÃO DE BIOETANOL A PARTIR DE RESÍDUOS LIGNOCELULÓSICOS POR FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO." Universidade Federal de Santa Maria, 2015. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/7988.
Full textAbstract:
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThe energy crisis caused by the exhaustion of fossil fuels and environmental problems has caused concerns of researchers and, consequently, causing them to seek alternatives to replace fossil fuels with renewable sources. An interesting alternative is the use of solid-state fermentation for biofuels production using agricultural residues as a source of fermentable sugars. In Rio Grande do Sul, about 10 million tons of rice a year are produced in the state, producing around 3 million tons of rice husk and 1.5 million tons of rice bran. Such wastes have great potential for the production of bioethanol, but there are no proper techniques to date for the industrial production of ethanol by these wastes. The ethanol extraction technique from the solid state fermentation process is techniques should be improved so that the process becomes efficient and environmentally friendly. Thus, in this work was carried out a preliminary step to ethanol production process by solid state fermentation, evaluating an ethanol extraction method using distilled water as solvent. In this step, we evaluated parameters influencing the fermentation process (moisture content and initial concentration of ethanol) and the extraction process (temperature, agitation and solid-liquid ratio). Set the extraction conditions, the experimental design methodology was used in order to identify the significant variables in the process of solid state fermentation for ethanol production through the application of a design Plackett & Burmann experiments. The response surface methodology was used to perform process optimization, based on the evaluation of a central composite rotational design (CCRD). For end a scale-up of the simultaneous saccharification and solid state fermentation process was proposed, reaching a final ethanol concentration of 143.88 g EtOH / kg substrate.
A crise energética causada pela exaustão de combustíveis fósseis e problemas ambientais tem causado preocupações de pesquisadores e, consequentemente, fazendo com que os mesmos procurem alternativas para substituir os combustíveis fósseis por fontes renováveis. Uma alternativa interessante é o uso da fermentação em estado sólido para produção de biocombustíveis, utilizando resíduos agroindustriais como fonte de açúcares fermentáveis. No Rio Grande do Sul, cerca de 10 milhões de toneladas de arroz são produzidas por ano no Estado, produzindo em torno de 3 milhões de toneladas de casca de arroz e 1,5 milhão de toneladas de farelo de arroz. Tais resíduos apresentam grande potencial para a produção de bioetanol, porém não há técnicas adequadas até o momento para a produção industrial de etanol através destes resíduos. A técnica de extração de etanol proveniente do processo de fermentação em estado sólido é uma das técnicas que devem ser aprimoradas para que o processo se torne eficiente e ambientalmente correto. Com isso, neste trabalho foi realizada uma etapa preliminar ao processo de produção de etanol por fermentação em estado sólido, avaliando um método de extração de etanol utilizando água destilada como solvente. Nesta etapa, foram avaliados parâmetros que influenciam o processo fermentativo (teor de umidade, e concentração inicial de etanol) e o processo de extração (temperatura, agitação e razão sólido-líquido). Fixadas as condições de extração, a metodologia de planejamento de experimentos foi utilizada com objetivo de identificar as variáveis significativas no processo de fermentação em estado sólido para a produção de etanol, através da aplicação de um design de experimentos Plackett & Burmann. O método de superfície de resposta foi utilizado para realizar a otimização do processo, com base na avaliação de um delineamento composto central rotacional (DCCR). Por fim, foi proposto um aumento de escala do processo de sacarificação e fermentação simultânea em estado sólido, atingindo uma concentração de etanol final de 143,88 g EtOH/ kg substrato.
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TORRES, NETO Alberto Brandão. "Produção de bioetanol a partir da hidrólise ácida e enzimática da palma forrageira." Universidade Federal de Campina Grande, 2015. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/895.
Full textAbstract:
Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-06T12:27:05Z
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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%.
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Silva, Michele Jorge da. "Caracterização fenotípica e molecular de linhagens de sorgo sacarino visando produção de bioetanol." Universidade Federal de Viçosa, 2015. http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/6743.
Full textAbstract:
Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2015-11-18T16:45:13Z
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Nos dias atuais, devido a elevada demanda por etanol, o cultivo de sorgo sacarino (Sorghum bicolor (L.) Moench) surge como uma importante alternativa para a produção de bioenergia. O sorgo sacarino é uma cultura que vem apresentando destaque no setor agroenergético, uma vez que o armazenamento de açúcares se localiza nos colmos, apresenta facilidade de mecanização, alto teor de açúcares diretamente fermentáveis contidos no colmo, elevada produção de biomassa e antecipação da colheita com relação à cana-de-açúcar. Para o melhor entendimento da variabilidade genética dessa cultura, o presente estudo foi desenvolvido com o objetivo de realizar a caracterização fenotípica e molecular de linhagens de sorgo sacarino, pois o estudo da diversidade de uma espécie é fundamental para a escolha de genótipos superiores a serem usados em programa de desenvolvimento de cultivares. Para a caracterização fenotípica e molecular das linhagens de sorgo sacarino, foram utilizados 100 materiais pertencentes ao programa de melhoramento genético da Embrapa Milho e Sorgo. Primeiramente, foi realizado um levantamento sobre a origem e identificação dos genitores das linhagens utilizadas. O estudo da diversidade foi realizado baseando-se em caracteres morfoagronômicos e agronômicos, e com base em dados de marcadores moleculares. A avaliação das características morfoagronômicas e agronômicas foram conduzidas na Embrapa Milho e Sorgo, em Sete Lagoas – MG, e a genotipagem dos materiais foi realizada no IGD (Institute for Genomic Diversity) da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos. A caracterização morfoagronômica foi feita de acordo com o teste de Distinguibilidade, Homogeneidade e Estabilidade (DHE), avaliando-se 51 descritores. As avaliações agronômicas foram feitas a partir de um experimento em campo com delineamento em látice com três repetições, considerando as características mais relacionadas a produção de açúcares e biomassa. A caracterização molecular foi feita através da técnica de GBS (Genotyping by sequencing) que se baseia na redução da complexidade genômica com base em diferentes combinações de enzimas de restrição. As análises estatísticas dos dados agronômicos foram realizadas com base em modelos mistos, no qual os componentes de variância foram estimados via REML (Restricted Maximum Likelihood) e as médias BLUP (Best Linear Unbiased Prediction) foram obtidas para os materiais avaliados para cada característica fenotípica de interesse. As análises de diversidade foram realizadas para os dados morfoagronômicos, agronômicos e moleculares, a partir da obtenção de uma matriz de distâncias, formando-se agrupamentos das linhagens através do método Neighbor-Joining. Para a caracterização fenotípica, observou-se que os caracteres agronômicos apesar da grande importância, não foram muito informativos para o agrupamento dos acessos e a caracterização baseada em dados moleculares foi a que demonstrou os melhores resultados no estudo da diversidade. No entanto, a partir do estudo da diversidade genética combinando os dados das características morfoagronômicas, agronômicas e dados de marcadores moleculares, notou-se um melhor agrupamento entre as linhagens.
Currently, due to the high demand for ethanol, sweet sorghum (Sorghum bicolor L. Moench) cultivation emerges as an important alternative for the production of bioenergy. The sweet sorghum is a crop that has shown highlighted in the agroenergy industry, since its sugar storage is located in the stalk, possibility of harvest mechanization, high content of directly fermentable sugars, high biomass production and early harvest compared to sugarcane. For a better understanding of the genetic variability of this crop, the present study was developed with the objective of performing a phenotypical and molecular characterization of sweet sorghum inbred lines, since the study of diversity of a species is essential for choosing superior genotypes to be used in a cultivar development program. In the phenotypic and molecular characterization of sweet sorghum inbred lines, we used 100 materials from the breeding program of Embrapa Maize and Sorghum. First, a research was carried out in order to identify the origin of the parental lines of the inbred lines used. The study of diversity was conducted based on morphoagronomic, agronomic traits and molecular markers. The field evaluation of morphoagronomic and agronomic traits were carried out at Embrapa Maize and Sorghum in Sete Lagoas MG, and the genotyping of the materials was performed in the IGD (Institute for Genomic Diversity) at Cornell University in the United States. The morphoagronomic characterization was performed according to the Distinctness, Uniformity and Stability (DUS) test, evaluating 51 descriptors. The agronomic evaluations were conducted in a field experiment, in a lattice design with three replications, considering the traits related to sugar and biomass production. Molecular characterization was conducted through the GBS (Genotyping by sequencing) technique which is based in the reduction of the genomic complexity using different combinations of restriction enzymes. Statistical analysis of the agronomic data was performed through the mixed models approach, in which the variance components were estimated by REML (Restricted Maximum Likelihood) and the BLUP means (Best Linear Unbiased Prediction) were obtained for the evaluated materials for each agronomic trait of interest. The diversity analyses were performed based on morphagronomic, agronomic and molecular markers data, obtaining a distance matrix and forming clusters of inbred lines through the Neighbor-Joining method. For the phenotypic characterization, it was observed that, despite the great importance, the agronomic characteristics were not very informative for grouping the inbred lines and the characterization based on molecular markers showed the best results in the study of diversity. However, based on the study of genetic diversity, in which data from morphoagronomic, agronomic and molecular markers were combined, it was observed a better grouping for the inbred lines.
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Ribeiro, Pedro César de Oliveira. "Capacidade de combinação de linhagens de sorgo sacarino visando a produção de bioetanol." Universidade Federal de Viçosa, 2017. http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/20095.
Full textAbstract:
Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-06-14T12:32:14Z
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
O Brasil um dos líderes em produção de etanol mundial, cada vez mais tem se preocupado com a produção de bioetanol, visando o abastecimento do mercado interno com o uso do biocombustível como alternativa energética do pais. Diante desta demanda por energia renovável cada vez mais aquecida o sorgo sacarino [Sorghum bicolor (L.) Moench] apresenta-se como interessante matéria-prima para produção de bioetanol, tanto do ponto de vista agronômico quanto industrial. No Brasil ainda é limitado a disponibilidade de híbridos sacarinos disponíveis no mercado, assim a exploração da heterose pelo uso comercial de híbridos pode impulsionar a produção de sorgo sacarino no país, sendo um grande desafio dos programas de melhoramento o desenvolvimento de híbridos que superem a qualidade das linhagens. Assim o presente trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade de combinação de linhagens de sorgo sacarino em seu desempenho agroindustrial no estado de Minas Gerais visando à produção de bioetanol. O experimento foi conduzido em dois ambientes, na Embrapa Milho e Sorgo localizada na cidade Sete lagoas-MG, e na estação experimental do Gorutuba da Embrapa Milho e Sorgo, localizada na cidade de Nova Porteirinha-MG. O material genético utilizado foi constituído de 20 linhagens fêmeas e 2 linhagens macho em um delineamento com esquema de cruzamentos topcrosses, totalizando em 40 híbridos topcrosses. As características avaliadas foram: florescimento (FLOR), altura de plantas (ALT), sólidos solúveis totais (SST), produção de massa verde (PMV) e toneladas de brix por hectare (TBH). Os resultados das análises de variância individuais e conjuntas para as características agroindustriais avaliadas em Sete Lagoas e Nova Porteirinha apresentaram efeito significativo para tratamento. Em análise dialélica, observou-se por meio do teste F, efeito significativo de capacidade geral de combinação (CGC) do grupo R e grupo A, para todas as características avaliadas tanto em Nova Porteirinha, quanto em Sete Lagoas, com exceção para TBH do grupo R e SST para o grupo A, em Nova Porteirinha e para SST do grupo R em Sete Lagoas. Em Nova Porteirinha, a capacidade específica de combinação (CEC) apresentou efeito significativo para florescimento, altura e PMV, enquanto que em Sete Lagoas a CEC apresentou-se significativa para todos os caracteres avaliados. Há predominância de efeitos aditivos no controle genético das variáveis em estudo. As linhagens L1, L18, L19 e L20 do grupo A se destacaram quanto as três principais variáveis para a produção de etanol, SST, PMV e TBH, demonstrando que estas linhagens apresentam alelos favoráveis para o aumento destas variáveis. Os cruzamentos entre estas linhagens apresentam-se com potencial para a extração de linhagens promissoras quanto à produção de etanol a partir da cultura do sorgo sacarino.
Brazil, one of the leaders in ethanol production worldwide, has increasingly been concerned with a bioethanol production, aiming at supplying the domestic market with the use of biofuel as an alternative energy source in the country. Faced with the demand for more and more heated renewable energy, sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] is presented as an interesting raw material for the production of bioethanol, both from the agronomic and industrial point of view. In Brazil, the availability of hybrids available without a market is limited, as is the exploitation through the use of heterosis for development of hybrids. Thus the present work had the objective of evaluating the ability of combining sorghum lineage in their agroindustrial performance in the state of Minas Gerais aiming the production of bioethanol. The experiment was carried out in two environments, at Embrapa Milho e Sorgo located in the city of Sete lagoas-MG, and at the experimental station of Gorutuba of Embrapa Milho e Sorgo, located in the city of Nova Porteirinha-MG. The genetic material used consisted of 20 female lines and 2 male lines in a topcross crosses scheme, totaling 40 topcross hybrids. Flowering (FLOR), plant height (ALT), total soluble solids (TSS), green mass production (PMV) and tons of brix per hectare (TBH) were evaluated. The results of the analyzes of individual and joint variables for the agroindustrial characteristics evaluated in Sete Lagoas and Nova Porteirinha presented significant effect for treatment. In diallel analysis, we observed, through the F test, a significant effect of the general combining ability (CGC) of group R and group A, for all characteristics evaluated in Nova Porteirinha and Sete Lagoas, except for TBH group R and SST for group A, in Nova Porteirinha and for SST of group R in Sete Lagoas. In Nova Porteirinha, a specific combining capacity (CEC) showed a significant effect for flowering, height and PMV, while in Sete Lagoas it was a CEC that presented a significant effect for all characteristics. There are predominant additive effects on the genetic control of the variables under study. This lineage L1, L18, L19 and L20 group A stand out as three main variables for the production of ethanol, SST, PMV and TBH, demonstrating that these lineages presented favorable alleles for the increase of these variables. The crosses between these lineage presented potential for the extraction of promising lineage in the production of ethanol from the sorghum culture.
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Gonçalves, Matthew Joshua Azevedo. "Produção de biocombustível de 2ª geração: obtenção de bioetanol a partir de cardo." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2016. http://hdl.handle.net/10773/18008.
Full textAbstract:
Mestrado em Sistemas Energéticos SustentáveisA incorporação de biocombustíveis líquidos, concretamente bioetanol, no setor dos transportes é um objetivo obrigatório com metas mínimas de incorporação definidas na União Europeia. Neste sentido, é reiterada a importância de garantir disponibilidade comercial dos biocombustíveis de 2ª geração, derivado das perturbações económicas e sociais originadas pela produção de biocombustíveis de 1º geração, produzidos a partir de matéria-prima alimentar e com consequências nefastas sobre as cadeias alimentares. Assim urge encontrar-se alternativas que passam pela utilização de matérias-primas lenhocelulósicas baratas, como é o caso do cardo. O objetivo deste trabalho é estudar a produção de bioetanol a partir de hidrolisados originados partindo do cardo. Estes hidrolisados são ricos em monossacáridos fermentáveis, nomeadamente em xilose, para conversão a bioetanol de 2º geração. Para além disso, apresentam também inibidores que requerem a sua remoção. Estudou-se o método de destoxificação com carvão ativado e comparou-se com um hidrolisado filtrado por membranas de nanofiltração. Utilizaram-se a levedura Scheffersomyces stipitis CBS5773 e a bactéria modificada Escherichia coli MSO4 para fermentação dos açúcares a bioetanol em diferentes condições experimentais. Realizaram-se quatro tipologias de ensaios em duplicado, ou seja, a partir de meio sintético LB ou YMP, de hidrolisado destoxificado com carvão ativado, de hidrolisado destoxificado por membranas e de hidrolisado não destoxificado. Os melhores resultados foram obtidos com a E. coli no ensaio com hidrolisado destoxificado por membranas, no qual se obteve uma taxa volumétrica de produção de etanol de 0,28 g/L.h, um rendimento em etanol de 0,45 g/g e uma eficiência de fermentação de 88,1%. No que concerne à S.stipitis, o hidrolisado destoxificado por membranas apresentou a taxa volumétrica de produção de etanol de 0,08 g/L.h, um rendimento em etanol de 0,28 g/g e uma eficiência de fermentação de 54,7%. Os resultados apresentados, permitem concluir que a produção de etanol a partir de hidrolisados de cardo, destoxificados com recurso a nanofiltração com membranas, apresenta uma alternativa muito promissora na produção de bioetanol de 2º geração, principalmente utilizando a E. coli modificada.
The liquid biofuels incorporation in the transportation sector, particularly bioethanol, has been legislated by the European Union as a step to the energy efficiency. Additionally, It is important to guarantee the biofuels commercial availability in order to tackle the socioeconomic challenges that come from the continued use of fossil fuels. However, it is important to ensure that these biofuels should be second generation, since the first generation biofuels mainly rely on food raw materials which could directly impact the food supply chain. Therefore, there is a need to find alternatives, which use cheap lignocellulosic raw materials such as cardoon. It is the purpose of this work to study the production of bioethanol from hydrolysates originated from cardoon. These hydrolysates are rich in fermentable monosaccharides such as xylose which are important for the conversion of second generation bioethanol. Moreover, they also contain inhibitors which require their removal. In this work, the approached adopted used hydrolysate detoxification with activated coal and compared with a filtered hydrolyzate through nanofiltration membranes. The Scheffersomyces stipitis CBS5773 yeast was used as well as the modified Escherichia coli MSO4 bacteria for the sugars fermentation in different experimental conditions. Four trials were performed, through the synthetic medium LB or YMP of detoxified hydrolyzate with coal activated; of detoxified hydrolyzate with membranes and non-detoxified hydrolyzate. The promising results of this study came from the use of E. coli through cardoon hydrolyzates in the trials of detoxified hydrolyzate with membranes which obtained an ethanol volumetric production of 0,28 g/L.h an ethanol efficiency of 0,45 g/g and a fermentation efficiency of 88,1%. Regarding the S.stipitis, the trial of detoxified hydrolysate obtained an ethanol volumetric production rate of 0,08 g/L.h an ethanol efficiency of 0,28 g/g and a fermentation efficiency of 54,7%. Based on these results, it can be concluded that the production of ethanol through cardoon hydrolyzate (detoxified with the use of nanofiltration with membranes), presents a suitable alternative for the production of second generation of bioethanol, especially with the use of the modified E. coli.
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Souza, Gisele de Fátima Leite, and 34-98883-1917. "Prospecção de leveduras fermentadoras de xilose do intestino de besouros (Insecta: Coleoptera) de áreas de floresta Amazônica em Itacoatiara - AM." Universidade Federal do Amazonas, 2017. http://tede.ufam.edu.br/handle/tede/6221.
Full textAbstract:
Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-03-06T16:05:29Z
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Dissertação_Gisele F. L. Souza.pdf: 5286332 bytes, checksum: 1a9a54d8c710c4ea3a8d27dc0f5220cd (MD5)Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-03-06T16:05:41Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Gisele F. L. Souza.pdf: 5286332 bytes, checksum: 1a9a54d8c710c4ea3a8d27dc0f5220cd (MD5)
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CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Beetles of the Passalidae family live and feed on decaying wood and their guts are richly colonized by yeasts. The goal of this research was to prospect xylolytic yeasts with potential for the production of second-generation bioethanol. Therefore, 83 specimens of beetles belonging to the Passalidae and the Scarabaeidae families were collected in the Amazonian rainforest in Itacoatiara - AM, Brazil. Morphological differences of the beetles were identified and 25 chosen specimens were dissected. Yeasts from galleries inhabited by beetles and from insect guts were isolated. Isolates were previously selected through tolerance tests for temperature, ethanol and xylose assimilation capacity. Subsequently, these isolates were then submitted to a panel of conditions related to ethanol production. The ethanol production reached 24.70 g.L-1 and the xylitol production reached 21.66 g.L-1. One of the isolates with a promising profile was identified as Spathaspora roraimanensis and six as Spathaspora passalidarum. Three isolates showed to be more promising and, curiously, all came from the gut of the species Popilius marginatus (Percheron, 1835). In plate testing, however, the isolates obtained from galleries showed a greater capacity to assimilate xylose. As reported in this field of study, no isolate tolerated all conditions tested. Wild isolates with this profile may be used for testing larger-scale ethanol production, genetic engineering, or evolutionary techniques.
Os besouros da família Passalidae vivem e se alimentam de madeira em decomposição e seus intestinos são ricamente colonizados por leveduras. O objetivo desta pesquisa foi prospectar leveduras xilolíticas com potencial para a produção de bioetanol de segunda geração. Assim, 83 exemplares de besouros pertencentes às famílias Passalidae e Scarabaeidae foram coletados na floresta amazônica em Itacoatiara - AM, Brasil. As diferenças morfológicas dos besouros foram identificadas e 25 espécimes escolhidos foram dissecados. Foram isoladas leveduras de galerias habitadas por besouros e do intestino dos insetos. Os isolados foram previamente selecionados através de testes de tolerância a temperatura, etanol e capacidade de assimilação de xilose. Na sequência, esses isolados foram submetidos a um painel de condições relacionadas à produção de etanol. A produção de etanol atingiu 24,70 g.L-1 e a produção de xilitol atingiu 21,66 g.L-1. Um dos isolados com perfil promissor foi identificado como Spathaspora roraimanensis e seis como Spathaspora passalidarum. Três isolados mostraram-se mais promissores e, curiosamente, todos estes foram isolados do intestino da espécie Popilius marginatus (Percheron, 1835). No teste em placas, no entanto, os isolados obtidos de galerias mostraram uma maior capacidade de assimilação de xilose. Conforme relatado neste campo de estudo, nenhum isolado tolerou todas as condições testadas. Isolados selvagens com este perfil podem ser usados para testar produção de etanol em grande escala, engenharia genética ou técnicas evolutivas.
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Silva, Danielle Fernanda Carvalheiro. "Análise por técnica de RDA (Representational Difference Analysis) da expressão gênica diferencial, para a identificação de fatores genéticos associados à produção de etanol em linhagem de Saccharomyces cerevisae /." Araraquara : [s.n.], 2012. http://hdl.handle.net/11449/88031.
Full textAbstract:
Orientador: Ana Marisa Fusco de AlmeidaCoorientador: Cleslei Fernando Zanelli
Banca: Edwil Aparecida de Lucca Gattas
Banca: Eliana Gertrudes de Macedo Lemos
Resumo: A produção de bioetanol industrial pela levedura Saccharomyces cerevisiae continua em crescimento devido à demanda energética e ambiental. Considerando a importância da produção de bioetanol para a economia nacional é importante conhecer a levedura Saccharomyces cerevisiae, bem como as diversas formas de estresse que estas podem sofrer, suas respostas, os tipos de processos de fermentação, desta forma, foram testados a resistência dos isolados aos principais fatores de estresse (osmótico, térmico e etanólico) e a sua capacidade de produzir etanol. Estas informações serão necessárias para selecionar novas linhagens de leveduras, no intuito de melhorar a produção de etanol. Para tanto, foram selecionadas de uma safra de cana-de-açúcar que utiliza fermento de panificação como inóculo inicial, 34 leveduras da cuba e da dorna de fermentação de uma usina da região de Araraquara. Dessas, 28 isolados foram identificados como Saccharomyces cerevisiae a partir das técnicas moleculares de PCR e PCR-RFLP. Três isolados foram caracterizados e selecionados como resistentes a alta temperatura, alta concentração de açúcares e alta concentração de etanol. Porém somente o isolado denominado ZFC4 pode ser considerado como um bom inóculo para iniciar um processo fermentativo para a produção de bioetanol, pois este apresenta um alto rendimento de etanol, resistência a alta temperatura e às altas concentrações de etanol, mostrando-se mais tolerante que a linhagem de referencia PE-2. Para uma discriminação genética dos isolados selecionados foi realizado sequenciamento do gene rRNA da região 25S, 18S e 5.8S, porém os resultados não puderam elucidar sobre os seus diferentes comportamentos fenotípicos. Linhagens industriais apresentam uma constituição genética complexa... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Bio-ethanol production by yeast Saccharomyces cerevisiae continues a growing industry due to energy and environmental demands. Considering the importance of bioethanol to the national economy is important to know the yeast Saccharomyces cerevisiae, as well as various forms of stress they may suffer, their responses, types of processes of fermentation, thus, we tested the resistance of the isolates the main factors of stress (osmotic, thermal and ethanol) and the ability to produce ethanol. To somewhat of a crop of cane sugar were isolated 34yeasts from the vat and a tank of fermentation of the plant. These, 28 isolates were identified as Saccharomyces cerevisiae from PCR and PCR-RFLP. Three isolates were characterized as resistant to high concentration of sugar (20% glucose and sucrose) and 39°C in presence 12% ethanol. However, only the isolated ZFC4 can be considered as a good inoculum to start a fermentative process for the production of ethanol because it has a high ethanol yield and greater resistance to high temperature and high ethanol concentrations and proved to be more tolerant than the reference strain of Pe-2. For a genetic discrimination of selected isolates was performed sequencing gene rRNA of the region 25S, 18S and 5.8S, however the results could not elucidate their different phenotypic behavior. Industrial strains have a complex genetic constitution, molecular tools that are needed to understand the survival capacity of these strains to stress throughout the fermentation process. To that end, after the characterization of genotypes and phenotypes of Saccharomyces cerevisiae isolates selected genes differentially expressed during the fermentation test, were identified by technique known as RDA (Representational Difference Analysis). In this context, 196 clones were... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre
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Oliveira, Fernanda de. "Aproveitamento do farelo residual do processamento de fécula de mandioca na produção de bioetanol." [s.n.], 2011. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/256614.
Full textAbstract:
Orientadores: Fumio Yokoya, Pedro de Oliva NetoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Made available in DSpace on 2018-08-19T03:17:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_Fernandade_D.pdf: 625914 bytes, checksum: 55c8ae7b1c9dc767558c9cd4439a3e98 (MD5) Previous issue date: 2011
Resumo: O grande desafio para a produção de etanol de segunda geração consiste em determinar a melhor opção de disponibilizar a glicose a partir da hidrólise do amido em termos de custo global, rendimento glicosídico e fermentabilidade. O farelo de mandioca produzido durante o processamento da fécula foi usado como fonte econômica para a biomassa e produção de bioetanol por Saccharomyces cerevisiae M-26. A suspensão de farelo de mandioca e água 5 % (p/v) foi hidrolisada utilizando como catalisador os ácidos sulfúrico (H2SO4) e fosfórico (H3PO4) em diferentes faixas de pH (0,5, 1,0 e 1,5), a uma temperatura 120 ºC por 30, 60 e 90 minutos de reação. Os resultados demonstraram que o emprego do H2SO4 foi suficiente para hidrolisar o amido, obtendo uma concentração de 2,93 % de açúcares redutores e 2,62 % de glicose, com rendimento de 96,48 % de açúcares redutores, em pH 0,5 e tempo de reação 90 minutos. Nas mesmas condições, o tratamento com H3PO4 obteve 2,52 % de açúcares redutores e 1,99 % de glicose, com um rendimento de 82,87 % de açúcares redutores, concluindo que a hidrolise é tanto mais rápida quando maior o poder ionizante do ácido e que o pH 1,5 é fracamente glucogênico enquanto que a acidicidade mais drástica (pH 0,5) já é mais glucogênica. Concentrações baixas do furfural subproduto hidroximetil (HMF) foram gerados durante a hidrólise do amido quando usou H2SO4 em comparação ao H3PO4. Os tratamentos com H2SO4 produziram 0,17 g/L e 0,02 g/L de HMF após 90 minutos de reação em pH 0,5 e 1,5, respectivamente. Já os tratamentos utilizando o catalisador H3PO4 não geraram concentrações detectáveis de HMF. As amostras obtidas dos tratamentos em pH 0,5 apresentaram menor quantidade de farelo residual em relação as amostras provenientes dos tratamentos em pH 1,0 e 1,5. A linhagem de S. cerevisiae M-26 foi capaz de utilizar e fermentar o hidrolisado e o rendimento teórico de etanol (50,59 %) foi alcançado a 32 ºC após 12 horas
Abstract: The great challenge for the production of second generation ethanol is to determine the best option available bagasse produced during processing of starch was used as an economical source for biomass and bioethanol production by Saccharomyces cerevisiae M-26. The suspension of cassava bagasse and water 5% (w/v) was hydrolyzed using sulfuric acid as the catalyst (H2SO4) and phosphoric acid (H3PO4) in different pH ranges (0.5, 1.0 and 1.5), at a temperature 120 °C for 30, 60 and 90 minutes of reaction. The results showed that the use of H2SO4 was sufficient to hydrolyze the starch, giving a concentration of 2.93 % of reducing sugars and 2.62 % glucose, with a yield of 96.48 % of the reducing sugars at pH 0.5 and 90 minutes reaction time. Under the same conditions, treatment with H3PO4 received 2.52 % of reducing sugars and 1.99 % glucose, with a yield of 82.87 % of reducing sugars, concluding that the hydrolysis is much faster when the more powerful acid, and ionizing pH 1.5 that is weakly acidic glycogen while the most drastic (pH 0.5) is already more glycogen. Low concentrations of byproduct 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF) were generated during the hydrolysis of starch when used H2SO4 in relation the H3PO4. The treatments with H2SO4 produced 0.17 g/L and 0.02 g/L of 5-HMF after 90 minutes of reaction at pH 0.5 and 1.5, respectively. Since the treatments using the catalyst H3PO4 did not generate detectable concentrations of 5-HMF. The samples of the treatments at pH 0.5 had a lower amount of bran remaining on the samples from the treatments at pH 1.0 and 1.5. The strain of S. cerevisiae M-26 were able to utilize and ferment the hydrolyzate and the theoretical yield of ethanol (50.59 %) was achieved at 32 °C after 12 hours
Doutorado
Ciência de Alimentos
Doutor em Ciência de Alimentos
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Camargo, Danielle. "Aproveitamento das frações hemicelulósica do resíduo do processamento do girassol para produção de bioetanol." Universidade Estadual do Oeste do Parana, 2012. http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/420.
Full textAbstract:
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Previous issue date: 2012-02-16The researches on second generation ethanol, produced by agroindustrial wastes, have demanded special attention as a possible solution that can contribute to energy sustainability. Such production is based on lignocellulosic fiber conversion (cellulose and hemicellulose), which generates fermentable sugars that are biotransformed in bioethanol after some specific pretreatment and hydrolysis. The industries of extracting oil from sunflower seeds have also generated lignocellulosic residues known as sunflower cake and bran. They can be sources for recycling and profitable alternatives on converting biotechnological products with some trading interest. Thus, this trial aimed at evaluating ethanol production from cellulose and hemicellulose fractions of cake and bran, from the processing of sunflower seeds (Hellianhus annuus). After the description concerning contents of cellulose, hemicellulose and lignin, the residues were submitted to a mild acid hydrolysis with sulfuric acid, whose concentration of H2SO4 varied in 1, 2, 4 and 6% v/v, while times of hydrolysis in autoclave were (20, 40 and 60 minutes). After choosing the best of sunflower residue and treatment to obtain a hemicellulosic hydrolysate with high content of xylose and low content of inhibiting compounds, the detoxified hydrolyzate was fermented by the yeast Pichia stipitis ATCC 58376 at 30 °C with some stirring variations (100, 150 and 200 rpm). In order to obtain ethanol from cellulosic fraction, the remaining solid biomass from acid hydrolysis treatment was delignified at 1% NaOH and submitted to simultaneous saccharification and fermentation process (SSF) by yeast Kluyveromyces marxianus ATCC 36907, at 38 °C and 150 rpm. The enzymes concentrations varied at 10, 15 and 20 FPU/g of Cellulase complex NS22086 and 1/3, 1.5/3 and 2/3 of β-glucosidase in relation to NS22118 cellulase, both ones from "Novozymes Cellulosic Ethanol Enzyme Kit ". Regarding chemical composition, the cake has shown the following answers: 27.5, 33.16 and 32.18% of cellulose, hemicellulose and lignin, respectively, while for bran, the answers were: 32.93, 30.90 and 26.62% cellulose, hemicellulose and lignin, respectively. Treatment of sunflower bran with 6% H2SO4 and 20 minutes of hydrolysis resulted in a hemicellulosic hydrolysate with high concentrations of sugars (24.88 g/L xylose, 22.33 g/L glucose, 8.9 g/L arabinose and lower amounts of toxic compounds (1.59 g/L phenol, 1.93 g/L acetic acid, 0.0182 g/L furfural and 0.0514 g/L hydroxymethylfurfural). The stirring influenced the process of ethanol production by P. stipitis in hemicellulosic hydrolyzate, whose best results (ethanol 8.8 g/L, yield 0.23 g/g and productivity 0.12 g/Lh) were with 200 rpm stirring. In relation to the SSF process, the best conditions for ethanol production were 20 FPU/g cellulase and 15 CBU β-glucosidase. This resulted in 27.88 g/L ethanol, 0.35 g/g yield and 0.38 g/Lh productivity. In the same condition, the best efficiency of enzymatic conversion (EEC) was 21.95%. These are promising results since sunflower bran is available to produce second generation ethanol from both xylose and cellulose
Pesquisas sobre o etanol de segunda geração, produzido a partir dos resíduos agroindustriais, têm recebido atenção especial como possível solução para contribuir na sustentabilidade energética. Tal obtenção consiste na conversão das fibras lignocelulósicas (celulose e hemicelulose) que, após passarem por pré-tratamento específico e hidrólise, originam açúcares fermentescíveis, que são biotransformados a etanol de segunda geração. Por sua vez, o setor de extração de óleo, a partir da semente de girassol, gera resíduos lignocelulósicos, conhecidos como torta e farelo de girassol, que podem ser fontes para a reciclagem e alternativa de lucro a partir da conversão biotecnológica em produtos de interesse comercial. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo avaliar a produção de etanol a partir das frações hemicelulósica e celulósica da torta ou farelo, provenientes do processamento das sementes de girassol (Hellianhus annuus). Após a caracterização da quantidade de celulose, hemicelulose e lignina dos resíduos, os mesmos foram submetidos à hidrólise ácida branda com ácido sulfúrico, com variações na concentração de H2SO4 (1; 2; 4; 6 % v/v) e tempo de hidrólise em autoclave (20, 40 e 60 minutos). Após a escolha do farelo de girassol como melhor resíduo e do melhor tratamento para obtenção do hidrolisado hemicelulósico com alto teor de xilose e baixo teor de compostos inibidores, o hidrolisado foi destoxificado e fermentado pela levedura Pichia stipitis ATCC 58376 a 30 oC com variações na agitação (100, 150 e 200 rpm). Para obtenção do etanol proveniente da fração celulósica, a biomassa sólida restante do tratamento de hidrólise ácida foi deslignificada com 1% NaOH e submetida ao processo de sacarificação simultânea à fermentação (SSF) pela levedura Kluyveromyces marxianus ATCC 36907 a 38 oC, 150 rpm, com variações na concentração das enzimas (10; 15 e 20 FPU/g de Cellulase complex NS22086 e 1/3; 1,5/3 e 2/3 de β - glicosidase NS22118 em relação à celulase), ambas do Novozymes Cellulosic Ethanol Enzyme Kit. A torta apresentou 27,5; 33,16 e 32,18% de celulose, hemicelulose e lignina respectivamente, enquanto o farelo apresentou 32,93; 30,90 e 26,62% celulose, hemicelulose e lignina, respectivamente. O tratamento do farelo de girassol com 6% de H2SO4 e 20 minutos de hidrólise resultou em um hidrolisado hemicelulósico com elevadas concentrações de açúcares (24,88 g/L xilose; 22,33 g/L glicose e 8,9 g/L arabinose) e menores quantidades de compostos tóxicos (1,59 g/L fenóis; 1,93 g/L ácido acético, 0,0182 g/L furfural e 0,0514 g/L hidroximetilfurfural). A agitação influenciou no processo de produção de etanol por P. stipitis no hidrolisado hemicelulósico, cujos melhores resultados (etanol 8,8 g/L; rendimento 0,23 g/g e produtividade 0,12 g/L.h) foram encontrados com a agitação de 200 rpm. No processo SSF, as melhores condições para produção de etanol foram 20 FPU/g de celulase e 15 CBU β-glicosidase, resultando em 27,88 g/L etanol, rendimento 0,35 g/g e produtividade 0,38 g/L.h. Nessa mesma condição, foi verificada a melhor porcentagem na eficiência de conversão enzimática - ECC (21,95%). Os resultados são promissores e demonstram que o farelo de girassol é adequado para a produção de etanol de segunda geração tanto a partir da hemicelulose como de celulose
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Floriano, Daniele Brígida Borges 1980, Jürgen 1965 Andreaus, and Universidade Regional de Blumenau Programa de Pós-Graduação em Química. "Hidrólise enzimática de resíduo de algodão para a obtenção de açúcares fermentáveis a bioetanol /." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações FURB, 2011. http://www.bc.furb.br/docs/DS/2011/352159_1_1.PDF.
Full text
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Silva, José Izaquiel Santos da. "Simulação dinâmica do processo de destilação de bioetanol em simulador baseado em equações (EMSO)." Universidade Federal de São Carlos, 2012. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/4102.
Full textAbstract:
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Previous issue date: 2012-07-31Agência Nacional de Petróleo
Distillation of hydroalcoholic mixtures that result from the fermentative route of production of ethanol has been widely studied. Nonetheless, three points have not deserved special attention yet: the industrial fermentation intrinsic variability; the changes on the feed stream of the columns caused by the mixing of 1st (1G) and 2nd (2G) generation wines in the same biorefinery; and the alteration of the level in the buffer vat throughout the operation of the industrial plant. The two first aspects result in changes of the concentration of ethanol and other fermentation by-products, such as isoamyl alcohol in the buffer tank. The third aspect alters the flow impelled by the feed pumps and, consequently, changes the outlet temperature of the K heat exchanger (i.e. of the first column feed stream). In this work, the EMSO simulator (Environment for Modeling, Simulation and Optimization) was used to study transient perturbations of the columns operation, and the effect of wine composition in the buffer vat that will be pumped for distillation, with aid of a column model representing the distillation train A-A1-D. Reboiler and condenser temperatures and levels are controlled by PID loops, and the dynamic model of the tray column includes correlations (already implemented in EMSO) for liquid holdup, pressure drop in the tray, among other aspects. The gamma-phi approach, using UNIFACDortmund equation for the liquid phase non-ideality and SRK model for the vapour, was used to represent vapor-liquid equilibrium (VLE). Firstly, the dynamics of distillation of ethanol-water and ethanol-water-isoamyl alcohol mixtures was simulated, up to steady state. The EMSO steady-state results were very similar to Aspen-Pus® (7.3) simulations. Following, in order to closer represent the complexity of the real situation, a model of the centrifugal pump plus tabulation was inserted in EMSO, integrated to the K heat exchanger (that regenerates the energy of vinasse, pre-heating the column feed) and to the column itself. The main conclusions were: the presence of isoamyl alcohol influenced somehow the temperature and molar fractions transient profiles in the column, but the composition of the top stream was not sensibly affected. Changes of the liquid level in the buffer vat during the operation, following loadunload cycles, caused periodic perturbations in the system output variables (flows, temperatures and mol fractions of the process outflow), whose amplitude could be absorbed by the control system. Step perturbations in the buffer vat were simulated, with consistent responses, as assessed by the system global mass balance. Mixing wines with lower alcoholic contents, as the ones coming from the 2G process, causes effects that are dumped after one load-reload cycle of the vat. In long term, model responses indicate that, kept the reflux ratio and the top and bottom conditions in the column, the system gradually achieves stable operation points.
A destilação de misturas hidroalcoólicas que surgem no processo de produção de etanol por rota fermentativa tem sido bastante estudada. Contudo, três aspectos têm sido frequentemente relevados: a variabilidade inerente à fermentação, principalmente em ambiente industrial; a influência sobre a alimentação das colunas causada pela mistura de vinhos de primeira (1G) e segunda (2G) geração na mesma biorrefinaria; e a variação do nível da dorna volante ao longo da operação da destilaria. Os dois primeiros aspectos resultam em variações da concentração de etanol e de outros sub-produtos da fermentação (como o álcool isoamílico) na dorna volante. O terceiro aspecto promove alterações nas vazões das bombas de alimentação e consequentes oscilações na temperatura de saída do trocador K (ou seja, na alimentação da primeira coluna). Neste trabalho, utilizando o simulador EMSO (Environment for Modeling, Simulation and Optimization), estudou-se a natureza transiente das perturbações na operação das colunas, utilizando uma coluna modelo para representar o trem de destilação A-A1-D, bem como o efeito da composição do vinho na dorna volante a ser bombeado para a destilação. Temperatura e nível de refervedor e condensador são controlados por malhas PID, e a representação da dinâmica da torre de pratos inclui correlações (já implementadas no EMSO) para prever o acúmulo de líquido sobre o vertedouro, a perda de carga no prato, dentre outros aspectos. O equilíbrio líquido-vapor (ELV) foi representado pela abordagem gamma-phi, usando a correlação UNIFAC-Dortmund para a fase líquida, e o modelo SRK para a fase vapor. Em um primeiro momento foi estudado o processo dinâmico de destilação considerando o vinho composto por misturas etanol-água e etanolágua- álcool isoamílico com o transcurso de tempo suficiente para que fosse atingido o estado estacionário. Compararam-se as respostas do simulador EMSO com resultados estacionários obtidos no simulador de processos Aspen Plus® (versão 7.3) da Aspen Tech, observando-se bastante semelhança entre os resultados das simulações nas duas plataformas. Posteriormente, para melhor representar a complexidade da situação real, inseriu-se no EMSO modelo de bomba centrífuga e tubulação, interligando a dorna volante, o regenerador (trocador de calor K) responsável por pré-aquecer o vinho com a vinhaça efluente do fundo da coluna A, e a própria coluna. As principais conclusões foram: a consideração da presença de álcool isoamílico teve alguma influência nos perfis transientes de composição e temperatura ao longo da coluna, mas a composição de topo foi pouco afetada. A variação de nível da dorna durante a operação, em ciclos de esvaziamento/enchimento, causou perturbações cíclicas nas variáveis-resposta do sistema (vazões, temperaturas e frações molares dos efluentes do processo), cuja amplitude pode ser absorvida pelo sistema de controle. Perturbações degrau na dorna volante foram simuladas, com respostas consistentes nas simulações, como atestam os balanços globais de massa do processo. A mistura na dorna de vinho de menor teor alcoólico, eventualmente provindo do setor de etanol 2G, é absorvida após um ciclo de recarga da dorna. No longo prazo, as respostas do modelo indicam que, mantidas a razão de refluxo e as condições de topo de fundo da coluna, o sistema tende gradualmente a pontos de operação estável.
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Santos, Hilton T?lio Lima dos. "Avalia??o da torta de maca?ba como insumo para produ??o de bioetanol." UFVJM, 2011. http://acervo.ufvjm.edu.br:8080/jspui/handle/1/518.
Full textAbstract:
Submitted by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2015-02-19T13:34:45Z
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Funda??o de Amparo ? Pesquisa do estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Para a manuten??o das pr?ticas econ?micas e s?cio-culturais constru?das sobre a explora??o e transforma??o do petr?leo, faz-se necess?rio criar alternativas que n?o rompam de forma estanque com as pr?ticas industriais hoje vigentes. Nesse contexto, o uso de biomassas para a produ??o de combust?veis l?quidos que alimentem motores ? combust?o permite sustentar pr?ticas antigas com novos benef?cios. Dessa forma, a presente disserta??o teve por objetivo avaliar o potencial da torta de maca?ba, um coproduto da ind?stria de ?leos vegetais, como insumo para produ??o de bioetanol. Tal objetivo foi trabalhado atrav?s de estudos de sacarifica??o da torta de maca?ba com posterior processo fermentativo. A biomassa em quest?o foi caracterizada quimicamente, o que indicou a presen?a de aproximadamente 50% de carboidratos, distribu?dos em, 23,16 ? 0,95 % de amido, 11,49 ? 1,08% de celulose, 9,6 ? 0,79% de hemicelulose e 11,48 ? 0,62 % de a??cares sol?veis. Para a primeira interven??o da despolimeriza??o dos polissacar?deos presentes na torta de maca?ba foi realizado um planejamento experimental fatorial 25-1 com 5 fatores e 4 pontos centrais com as seguintes vari?veis: concentra??o de ?cido sulf?rico, tempo de pr?-tratamento ?cido, raz?o s?lido/l?quido, concentra??o de amiloglicosidase e concentra??o de celulase. Na sequ?ncia, o processo de sacarifica??o foi otimizado com o uso de delineamento composto central rotacional 23, com 3 fatores, 4 pontos centrais e 6 pontos axiais, onde foram avaliadas as concentra??es de ?cido sulf?rico, amiloglicosidase e celulase. Um hidrolisado obtido em condi??o otimizada com 92% de efici?ncia foi submetido ? destoxifica??o com carv?o ativado e, em seguida, foram realizados ensaios de fermentabilidade conduzidos como as leveduras Saccharomyces cerevisiae e Pichia stipitis. A levedura S. cerevisiae se mostrou resistente ao hidrolisado n?o destoxificado, apresentando YP/S de 0,49. P. stipitis mostrou-se suscept?vel ao meio n?o destoxificado, mas foi capaz de converter 99% dos a??cares redutores presentes no meio destoxificado. A torta de maca?ba apresentou potencial consider?vel para produ??o de bioetanol. A partir dos dados de bancada ? poss?vel estimar uma produ??o de 104l de etanol por tonelada de torta de maca?ba.
Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2011.
ABSTRACT For the maintenance of economic and socio-cultural practices built on the exploitation and processing of oil it is necessary to create alternatives that do not break so tight with current industrial practices. In this context, the use of biomass to produce liquid fuels that are fed into to combustion engines allows to sustain old practices with new benefits. Thus, this dissertation aimed to evaluate the potential of macaw palm coconut cake, a co-product of vegetable oil industry, as an input for bioethanol production. This goal was worked out through studies of the process of saccharification of macaw palm coconut cake with subsequent fermentation. The biomass in question was characterized chemically, what indicated the presence of approximately 50% of carbohydrates, among which, 23,16 ? 0,95% of starch, 11,49 ? 1,08% of cellulose, 9,6 ? 0,79% of hemicellulose and 11,48 ? 0,62% of soluble sugars. For the first intervention of deconstruction of the polysaccharides present in the macauba cake it was held a 25-1 factorial experimental design with five factors and four central points with the following variables: concentration of sulfuric acid, time of acid pretreatment, solid / liquid ratio, amyloglucosidase and cellulose concentrations. Following, the saccharification process was optimized using central composite rotational design 23, with three factors, four central points and six axial points, whereas the concentrations of sulfuric acid, cellulose and amyloglucosidase were evaluated. A hydrolyzed obtained in optimum condition with 92% efficiency was subjected to detoxification with activated charcoal and then, fermentability assays were carried out with yeasts Saccharomyces cerevisiae and Pichia stipitis. The yeast S. cerevisiae has proved resilient to the non-detoxified hydrolyzate and presented YP/S of 0.49. P. stipitis was found to be susceptible to the non-detoxified medium, but it was able to convert 99% of reducing sugars present in the detoxified medium. The macaw palm coconut cake showed considerable potential for bioethanol production. From the lab bench data it is possible to estimate a production of 104 l of ethanol per ton of macaw palm coconut cake.
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Pereira, Fernanda da Cunha. "Avaliação da capacidade de bioconversão de hexoses e pentoses em bioetanol por Spathaspora arborariae." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2010. http://hdl.handle.net/10183/56598.
Full textAbstract:
Cada vez mais a busca por fontes de energia renováveis tem se intensificado. Isto não somente pela preocupação ambiental, mas também devido aos combustíveis fósseis serem limitados. Desta forma, o etanol de segunda geração (bioetanol) tem chamado a atenção por ser uma fonte de energia pouco poluente e que pode ser obtida a partir de resíduos agroindustriais. Resíduos lignocelulósicos agroindustriais, como a casca de arroz, são fontes abundantes e de baixo custo para produção biotecnológica de compostos de alto valor agregado. Esse processo biotecnológico tem o objetivo de promover o aproveitamento completo das frações celulósica (contém hexoses) e hemicelulósica (rica em pentoses) dos resíduos lignocelulósicos, para a obtenção de commodities. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade de conversão de hexoses e pentoses pela levedura Spathaspora arborariae, descrita recentemente como boa conversora de pentoses a etanol. Cultivos sobre meio semissintético e hidrolisado de casca de arroz, a 180 rpm e 28oC, foram realizados em agitador orbital utilizando frascos Erlemmeyers, utilizando leveduras fermentadoras de hexoses e pentoses, como Saccharomyces cerevisiae, Candida shehatae, Pichia stipitis e Spathaspora arborariae, respectivamente, em cultivos isolados e em co-cultivo. As cepas testadas isoladamente apresentaram valores de produtividade de etanol (YP/S) entre 0,35 e 0,46 g g-1, enquanto que o rendimento dos co-cultivos variou de 0,30 e 0,77 g g-1 de etanol, sobre ambos os susbstratos. Também foram realizados ensaios em frascos agitados em aerobiose (180 rpm) e anaerobiose (100 rpm) a 28oC utilizando como meio de cultura com diferentes açúcares individualmente (glicose, xilose ou arabinose). O cultivo realizado em anaerobiose, utilizando glicose como substrato foi o que apresentou maior índices de conversão de etanol (Y P/S) 0,26 g g-1. Cultivos foram conduzidos em biorreatores submersos utilizando S. arborariae sobre meio semissintético, contendo glicose e xilose, em condições anaeróbicas (150 rpm), aeróbicas (400 rpm e 2 vvm; 150 rpm e 0,5 vvm) e microaerofilia (180 rpm e 0,33 vvm). O maior rendimento de etanol foi obtido no cultivo anaeróbico com Y P/S=0,52 g g-1.It is increasing the search for renewable energy sources due to environmental concerns and the possibility of fossil fuels shortage in the near future. Thus, the second generation ethanol (bioethanol) has drawn attention for being a renewable energy source and can be obtained from organic residues. Lignocellulosic agroindustrial residues such as rice hulls are abundant resources and have a low cost for the biotechnological production of compounds of high added value. This biotechnological process aims to promote the full exploitation of the cellulose fractions (containing hexoses) and hemicellulose (rich in pentoses) of lignocellulosic wastes to obtain commodities such as ethanol. This study aimed at studying the capability of the yeast Spathaspora arborariae, recently discovered, of converting hexoses and pentoses into ethanol. Cultures on semi synthetic medium and hydrolyzed rice hull at 180 rpm and 28oC, were performed in shaker, using fermenting yeast hesoxes and pentoses such as Saccharomyces cerevisiae, Candida shehatae, Pichia stipitis and Spathaspora arborariae, either isolated or in co-cultivations. The strains tested alone showed values of ethanol yields (YP/S) between 0.35 and 0.46 g g-1, while the yield of co-cultures varied from 0.30 to 0.77 g g-1 ethanol on both substrates. Experiments were also carried out in shake flasks under aerobic conditions (180 rpm) and anaerobic (100 rpm) at 280C using culture medium with different sugars individually (glucose, xylose, or arabinose). The yeasts cultivated in anaerobic conditions using glucose as substrate showed the highest ethanol yields (YP/S) 0.26 g g-1. Cultures were conducted in submerged bioreactors using S. arborariae on semi-synthetic medium containing glucose and xylose under anaerobic conditions (150 rpm), aerobic (400 rpm and 2 vvm, 150 rpm and 0.5 vvm) and micro-aerobiosis (180 rpm and 0.33 vvm). The highest ethanol yield was obtained in anaerobic cultivation with YP/S = 0.52 g g-1.
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SANTOS, Anderson Emmanuel Silva. "Estudo da produção conjunta de celulose e bioetanol provenientes do bambu via hidrólise ácida." Universidade Federal de Pernambuco, 2016. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/22482.
Full textAbstract:
Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-12-05T15:08:03Z
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Devido aos problemas ambientais provenientes do petróleo e seus derivados, as matrizes energéticas sustentáveis oriundas de vegetais ganham cada vez mais espaço como o bioetanol no Brasil. Todavia, para serem ainda mais competitivos, os biocombustíveis necessitam de maior aproveitamento do vegetal, utilização de resíduos em seus processamentos e/ou aplicação do conceito de biorrefinarias. No Brasil, a indústria do bambu atualmente utiliza-o quase que apenas para obtenção de celulose, entretanto, o teor de extrativos tais como o amido contido nessa gramínea, demonstra desvantagem operacional e para o meio ambiente perante outras madeiras com a mesma finalidade. Devido a este fato, esta pesquisa teve o objetivo de estudar a produção de bioetanol através do amido contido no colmo do bambu para a produção de açúcares e posterior fermentação alcoólica, na tentativa de aplicação do conceito de biorrefinaria celulose/bioetanol. Para a remoção do amido utilizou-se colmos processados da espécie Bambusa vulgaris que foram submetidos a tratamentos com água quente em sistema aberto e semiaberto, a este último, foi acrescido 1 kgf/cm² de pressão. Para sacarificação do amido diretamente na biomassa vegetal seguiu-se um planejamento fatorial 2³ com diferentes concentrações de ácido sulfúrico diluído, tempo de reação e forma da biomassa como variáveis independentes e o teor de açúcares redutores totais pelo método DNS como variável de resposta. Após identificação do ponto ótimo do processo através da análise de variâncias ANOVA, desenvolveu-se um sistema flash com recuperação de vapor com a finalidade de mitigar e recuperar o furfural e 5hidroximetilfurfural, subprodutos da hidrólise ácida com valor comercial e inibidores de fermentação. Mediante a um sistema fechado simulado em frasco hermeticamente fechado em autoclave comparou-se a eficiência do flash. As biomassas residuais de alguns experimentos foram reservadas e caracterizadas juntamente a biomassa vegetal in natura e compararam-se os resultados. O extrato hidrolisado obtido do bambu, após pré-preparo a mosto, foi fermentado paralelamente a uma fermentação de mosto padrão de glicose e foram calculados seus parâmetros e perfis cinéticos. Os resultados obtidos evidenciaram que, devido a matriz, houve dificuldades em remover o amido do bambu de forma direta pelos métodos adotados, assim como, quantifica-lo com exatidão. Entretanto, pelo sistema de recuperação de vapor desenvolvido, é possível reduzir com o flash 36% de furfural e 46,59% de 5-hidroximetilfurfural no extrato hidrolisado mostrando-se promissor o sistema elaborado. Foi possível obter no extrato hidrolisado, após sua suplementação com nutrientes, bioetanol com rendimento de 26,5% na sua fermentação utilizando a levedura S.cerevisiae. Constatou-se que alguns aspectos das biomassas analisadas foram alterados após os tratamentos hidrotérmicos e com a caracterização que, além do amido, apenas a hemicelulose do bambu foi hidrolisada, tornando-se plausível a ideia de produção conjunta de celulose e bioetanol.
Due to environmental problems from oil and its derivatives, sustainable energy matrices derived from vegetables, such as bioethanol, are becoming more and more common in Brazil. However, to be even more competitive, biofuels require greater use of vegetable waste, used in their processing and / or application of the concept of biorefineries. In Brazil, bamboo industry is currently used almost only for pulping, however, the extractives content such as starch contained in this grassy material shows operational disadvantage for the environment and against other wood for the same purpose. Due to this fact, we tried to develop this research in order to take advantage of the starch in the bamboo stalk to produce sugars and subsequent fermentation in an attempt to apply the concept of biorefinery cellulose / bioethanol. To remove the starch, a process with the stems of the species Bambusa vulgaris was used, subjecting them to hot water treatment open and semi-open system, the latter was added 1 kgf / cm² pressure. For starch saccharification directly in the plant biomass followed a factorial design 2³ with different concentrations of sulfuric acid diluted, reaction time and form of biomass as independent variables and the content of total reducing sugars by DNS method as the response variable. After identification of the optimal point in the process using ANOVA variance analysis, A vapor recovery flash system was developed in order to mitigate and recover furfural and 5hydroxymethylfurfural, acid hydrolysis by-products of commercial value and fermentation inhibitors. Upon simulated in a closed system hermetically sealed bottle in an autoclave compared to flash efficiency. The residual biomass of some experiments have been reserved and assigned along the vegetal biomass in nature and compared the results. The hydrolyzate broth obtained from bamboo, after prepreparation the wine was fermented in parallel with a standard wine fermentation of glucose and were calculated in its parameters and kinetic profiles. The results showed that, because of the matrix, there were difficulties in removing the starch from bamboo directly by the methods adopted, as well as quantify it exactly. However, by the developed steam recovery system, you can reduce the flash with 36% of furfural and 46.59% of 5-hydroxymethylfurfural in the hydrolyzed extract showing the elaborated system promising. It was possible to obtain in the hydrolyzed extract, after its nutrient supplementation, bioethanol with a yield of 26.5% in its fermentation using yeast S.cerevisiae. It was found that some aspects of the analyzed biomasses were changed after hydrothermal treatment and the characterization, in addition to starch, hemicellulose only bamboo was hydrolyzed, making it plausible idea of joint production of cellulose and ethanol.