Utilização de co-solventes na produção de biodiesel a partir de óleo residual e etanol por catálise enzimática

A constante e sistemática subida de preço dos combustíveis fósseis e as contínuas preocupações com o meio ambiente determinaram a procura de soluções ambientalmente sustentáveis. O biodiesel surge, então, como uma alternativa para essa problemática, bem como uma solução para resíduos líquidos e gordurosos produzidos pelo ser humano. A produção de biodiesel tem sido alvo de extensa atenção nos últimos anos, pois trata-se de um combustível biodegradável e não poluente. A produção de biodiesel pelo processo de transesterificação usando álcoois de cadeia curta e catalisadores químicos, nomeadamente alcalinos, tem sido aceite industrialmente devido à sua elevada conversão. Recentemente, a transesterificação enzimática tem ganho adeptos. No entanto, o custo da enzima permanece uma barreira para a sua aplicação em grande escala. O presente trabalho visa a produção de biodiesel por transesterificação enzimática a partir de óleo residual de origem vegetal. O álcool usado foi o etanol, em substituição do metanol usado convencionalmente na catálise homogénea, pois a atividade da enzima é inibida pela presença deste último. As maiores dificuldades apresentadas na etanólise residem na separação das fases (Glicerol e Biodiesel) após a reação bem como na menor velocidade de reação. Para ajudar a colmatar esta desvantagem foi estudada a influência de dois cosolventes: o hexano e o hexanol, na proporção de 20% (v/v). Após a escolha do co-solvente que permite obter melhor rendimento (o hexano), foi elaborado um planeamento fatorial no qual se estudou a influência de três variáveis na produção de biodiesel por catálise enzimática com etanol e co-solventes: a razão molar óleo/álcool (1:8, 1:6 e 1:4), a quantidade de co-solvente adicionado (30, 20 e 10%, v/v) e o tempo de reação (48, 36 e 24h). A avaliação do processo foi inicialmente seguida pelo rendimento da reação, a fim de identificar as melhores condições, sendo substituída posteriormente pela quantificação do teor de ésteres por cromatografia em fase gasosa. O biodiesel com teor de ésteres mais elevado foi produzido nas condições correspondentes a uma razão molar óleo:álcool de 1:4, com 5g de Lipozyme TL IM como catalisador, 10% co-solvente (hexano, v/v), à temperatura de 35 ºC durante 24h. O rendimento do biodiesel produzido sob estas condições foi de 73,3%, traduzido em 64,7% de teor de ésteres etílicos. Contudo o rendimento mais elevado que se obteve foi de 99,7%, para uma razão óleo/álcool de 1:8, 30% de co-solvente (hexano, v/v), reação durante 48h a 35 ºC, obtendo-se apenas 46,1% de ésteres. Por fim, a qualidade do biodiesel foi ainda avaliada, de acordo com as especificações da norma EN 14214, através das determinações de densidade, viscosidade, ponto de inflamação, teor de água, corrosão ao cobre, índice de acidez, índice de iodo, teor de sódio (Na+) e potássio (K+), CFPP e poder calorífico. Na Europa, os ésteres etílicos não têm, neste momento, norma que os regule quanto à classificação da qualidade de biodiesel. Contudo, o biodiesel produzido foi analisado de acordo com a norma europeia EN14214, norma esta que regula a qualidade dos ésteres metílicos, sendo possível concluir que nenhum dos parâmetros avaliados se encontra em conformidade com a mesma.

Aproveitamento e valorização de resíduos provenientes da produção de Biodiesel

Com o desenvolvimento económico das últimas décadas, a gestão de recursos energéticos é um desafio que a sociedade moderna enfrenta. Assim, actualmente há a necessidade da procura de novas fontes de energia, fontes de energia renováveis. Sendo o biodiesel uma fonte de energia renovável, a sua crescente produção irá trazer um aumento da produção de resíduos, como o glicerol e ácidos gordos. É pois importante reduzir/valorizar estes resíduos de forma a impedir a sua acumulação ao longo do tempo. A valorização destes resíduos é o objectivo principal deste trabalho. A primeira parte consistiu na esterificação de ácidos gordos livres com glicerol, na presença de um catalisador ácido, para a produção de monoglicerídeos. Foram utilizados diferentes tipos de matérias-primas: glicerol (76,3%) e resíduo de ácidos gordos (20,8%), fornecidos pela empresa SOCIPOLE SA, glicerol puro (92,2%) e ácido oleico puro (93,1%). Os catalisadores usados foram o cloreto de zinco comercial e o ácido p-tolueonossulfónico comercial. Não foram efectuadas análises específicas aos monoglicerídeos, o produto foi caracterizado pelo índice de acidez. Aparentemente, a maior conversão de ácidos gordos foi obtida no ensaio de esterificação de ácidos gordos com glicerol, ambos da SOCIPOLE SA. No entanto, este não serviu como termo de comparação com os outros devido à formação de uma fase sólida (polímero). Relativamente aos outros ensaios, com razão molar glicerol/ácidos gordos de 1:3, o melhor resultado foi obtido na reacção de glicerol da SOCIPOLE SA com ácido oleico puro, na presença do catalisador ácido p-toluenossulfónico, à temperatura de 106,3ºC e tempo de reacção de 4h30min, sendo a conversão final de ácido oleico 80,7%. Na segunda parte foi feito o estudo da esterificação de ácidos gordos livres com metanol, na presença de ácido sulfúrico, para a produção de biodiesel utilizando ácidos gordos fornecidos pela empresa SOCIPOLE SA, ácidos gordos derivados dos sabões de um resíduo de glicerol fornecido pelo Laboratório de Tecnologia Química, Professora Doutora Lídia Vasconcelos do ISEP e ácidos gordos derivados dos sabões do glicerol bruto, fornecido pela empresa SOCIPOLE SA. Os ensaios foram efectuados a 65ºC, com uma agitação de 120rpm e uma razão molar ácidos gordos/metanol de 1:3. Verificou-se que o índice de acidez do produto, depois de lavado e seco, diminuía com o tempo de reacção e na generalidade a percentagem de ésteres aumentava, observando-se que a partir das seis horas, a reacção se tornava muito lenta. O estudo da razão ácidos gordos/metanol, não permitiu tirar conclusões. O melhor resultado obtido correspondeu a um produto com 96,2% de ésteres metílicos e 8,54mgKOH/gamostra de índice de acidez, pelo que não pode ainda ser designado de biodiesel.

Microwave-assisted and solvent-free peroxidative oxidation of 1-phenylethanol to acetophenone with a CuII-TEMPO catalytic system

The water-soluble copper(II) complex [Cu(H2R)(HL)]center dot H2O (1) was prepared by reaction of copper(II) nitrate hydrate with (E)-2-(((1-hydroxynaphthalen-2-yl)methylene)amino) benzenesulfonic acid (H2L) and diethanolamine (H3R). It was characterized by IR and ESI-MS spectroscopies, elemental and X-ray crystal structural analyses. 1 shows a high catalytic activity for the solvent-free microwave (MW) assisted oxidation of 1-phenylethanol with tert-butylhydroperoxide, leading, in the presence of TEMPO, to yields up to 85% (TON = 850) in a remarkably short reaction time (15 min, with the corresponding TOE value of 3.40 x 10(3) h(-1)) under low power (25W) MW irradiation. Crown Copyright (C) 2014 Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Produção de biodiesel etílico por via enzimática a partir de óleo de milho transgénico

Mestrado em Engenharia Química

Métodos "verdes" de produção de nanomateriais que promovem nanotecnologias sustentáveis

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química

Catalytic oxidation of cyclohexane with hydrogen peroxide and a tetracopper(II) complex in an ionic liquid

The catalytic peroxidative oxidation (with H2O2) of cyclohexane in an ionic liquid (IL) using the tetracopper(II) complex [(CuL)2(μ4-O,O′,O′′,O′′′-CDC)]2·2H2O [HL = 2-(2-pyridylmethyleneamino)benzenesulfonic acid, CDC = cyclohexane-1,4-dicarboxylate] as a catalyst is reported. Significant improvements on the catalytic performance, in terms of product yield (up to 36%), TON (up to 529), reaction time, selectivity towards cyclohexanone and easy recycling (negligible loss in activity after three consecutive runs), are observed using 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate as the chosen IL instead of a molecular organic solvent including the commonly used acetonitrile. The catalytic behaviors in the IL and in different molecular solvents are discussed.

Liderança e estratégia em contexto de inovação nas organizações de saúde : estudos de caso

RESUMO - A presente investigação procura descrever e compreender como a estratégia influencia a liderança e como esta por sua vez interage nos processos de inovação e mudança, em organizações de saúde. Desconhecem-se estudos anteriores, em Portugal, sobre este problema de investigação e da respectiva problemática teórica. Trata-se de um estudo exploratório e descritivo que envolveu 5 organizações de saúde, 4 portuguesas e 1 espanhola, 4 hospitais (dois privados e uma unidade local de saúde). Utilizou-se uma abordagem mista de investigação (qualitativa e quantitativa), que permitiu compreender, através do estudo de caso, como se articulam a estratégia, a liderança e a inovação nessas cinco organizações de saúde. Os resultados do estudo empírico foram provenientes da recolha de dados efectuada através de observação directa e estruturada, entrevistas com actores-chave, documentos em suporte de papel e digital, e ainda inquérito por questionário de auto-resposta a uma amostra (n=165) de actores do line e do staff (Administradores, Directores de Serviço/Departamento, Enfermeiros Chefe e Técnicos Coordenadores) das cinco organizações de saúde. Tanto o modelo de Miles & Snow (estratégia organizacional), como o modelo dos valores contrastantes de Quinn (cultura organizacional e liderança), devidamente adaptados, mostram-se heurísticos e provam poder aplicar-se às organizações de saúde, apesar a sua complexidade e especificidade. Tanto as organizações do sector público como do sector privado e organizações públicas concessionadas (parcerias público privadas) podem ser acompanhadas e monitorizadas nos seus processos de inovação e mudança, associados aos tipos de cultura, liderança ou estratégia organizacionais adoptadas. As organizações de saúde coabitam num continuum, onde o ambiente (quer interno quer externo) e o tempo são factores decisivos que condicionam a estratégia a adoptar. Também aqui, em função da realidade dinâmica e complexa onde a organização se move, não há tipologias puras. Há, sim, uma grande plasticidade e flexibilidade organizacionais. Quanto aos líderes, exercem habitualmente a autoridade formal, pela via da circular normativa. Não são pares (nem primi inter pares), colocam-se por vezes numa posição de superioridade, quando o mais adequado seria a relação de parceria, cooperação e procura de consensos, com todos os colaboradores, afim de serem eles os verdadeiros protagonistas e facilitadores da mudança e das inovações. Como factores facilitadores da inovação e da mudança, encontrámos nas organizações de saúde estudadas o seguinte: facilidade de aprender; visão/missão adequadas; ausência de medo de falhar; e como factores inibidores: falta de articulação entre serviços/departamentos; estrutura organizacional (no sector público muito verticalizada e no sector privado mais horizontalizada); resistência à mudança; falta de tempo; falha no tempo de reacção (o tempo útil para a tomada de decisão é, por vezes, ultrapassado). --------ABSTRACT - The present research seeks to describe and understand how strategy influences leadership and how this in turn interacts in the process of innovation and change in health organizations. Previous studies on these topics are unknown in Portugal, about this research problem and its theoretical problem. This is an exploratory and descriptive study that involved 5 health organizations, 4 Portuguese and 1 Spanish. We used a mixed approach of research (qualitative and quantitative), which enabled us to understand, through case study, how strategy and leadership were articulated with innovation in these five health organizations. The results of the empirical study came from data collection through direct observation, interviews with key actors, documents and survey questionnaire answered by 165 participants of line and staff (Administrators, Medical Directors of Service /Department, Head Nurses and Technical Coordinators) of the five health organizations. Despite their complexity and specificity, both the model of Miles & Snow (organizational strategy) and the model of the Competing Values Framework of Quinn (organizational culture and leadership), suitably adapted, have proven heuristic power and able to be apply to healthcare organizations. Both public sector organizations, private and public organizations licensed (public-private partnerships) can be tracked and monitored in their processes of innovation and change in order to understand its kind of culture, leadership or organizational strategy adopted. Health organizations coexist in a continuum, where the environment (internal and external) and time are key factors which determine the strategy to adopt. Here too depending on the dynamic and complex reality where the organization moves, there are no pure types. There is indeed a great organizational plasticity and flexibility. Leaders usually carry the formal authority by circular normative. They are not pairs (or primi inter pares). Instead they are, sometimes, in a position of superiority, when the best thing is partnership, collaboration, cooperation, building consensus and cooperation with all stakeholders, in order that they are the real protagonists and facilitators of change and innovation. As factors that facilitate innovation and change, we found in health organizations studied, the following: ease of learning; vision / mission appropriate; absence of fear of failure, and as inhibiting factors: lack of coordination between agencies / departments; organizational structure (in the public sector it is too vertical and in the private sector it is more horizontal); resistance to change; lack of time and failure in the reaction time (the time for decision making is sometimes exceeded).

Estudo do óxido de cálcio como catalisador para a transesterificação de óleos alimentares usados

O instável mas tendencialmente crescente preço dos combustíveis associado a preocupações ambientais cada vez mais enraizadas nas sociedades, têm vindo a despoletar uma maior atenção à procura de combustíveis alternativos. Por outro lado, várias projecções indicam um aumento muito acentuado do consumo energético global no curto prazo, fruto do aumento da população e do nível de industrialização das sociedades. Neste contexto, o biodiesel (ésteres de ácidos gordos) obtido através da transesterificação de triglicerídeos de origem vegetal ou animal, surge como a alternativa “verde” mais viável para utilização em equipamentos de combustão. A reacção de transesterificação é catalisada, por norma com recurso a catalisadores homogéneos alcalinos (NaOH ou KOH). Este tipo de processo, o único actualmente com expressão a nível industrial, apresenta algumas desvantagens que, para além de aumentarem o custo do produto final, contribuem para reduzir a benignidade do mesmo: a impossibilidade de reutilização do catalisador, o aumento do número e complexidade das etapas de separação e a produção de efluentes resultantes das referidas etapas. Com o intuito de minimizar ou eliminar estes problemas, vários catalisadores heterogéneos têm vindo a ser estudados para esta reacção. Apesar de muitos apresentarem resultados promissores, a grande maioria não tem viabilidade para aplicação industrial seja devido ao seu próprio custo, seja devido aos pré-tratamentos necessários à sua utilização. Entre estes catalisadores, o óxido de cálcio é talvez o que apresenta resultados mais promissores. O crescente número de estudos envolvendo este catalisador em detrimento de outros, é por si mesmo prova do potencial do CaO. A realização deste trabalho pretendia atingir os seguintes objectivos principais: • Avaliar a elegibilidade do óxido de cálcio enquanto catalisador da reacção de transesterificação de óleos alimentares usados com metanol; • Avaliar qual a sua influência nas características dos produtos finais; • Avaliar as diferenças de performance entre o óxido de cálcio activado em atmosfera inerte (N2) e em ar, enquanto catalisadores da reacção de transesterificação de óleos alimentares usados com metanol; • Optimizar as condições da reacção com recurso às ferramentas matemáticas disponibilizadas pelo planeamento factorial, através da variação de quatro factores chave de influência: temperatura, tempo, relação metanol / óleo e massa de catalisador utilizado. O CaO utlizado foi obtido a partir de carbonato de cálcio calcinado numa mufla a 750 °C durante 3 h. Foi posteriormente activado a 900 °C durante 2h, em atmosferas diferentes: azoto (CaO-N2) e ar (CaO-Ar). Avaliaram-se algumas propriedades dos catalisadores assim preparados, força básica, concentração de centros activos e áreas específicas, tendo-se obtido uma força básica situada entre 12 e 14 para ambos os catalisadores, uma concentração de centros activos de 0,0698 mmol/g e 0,0629 mmol/g e áreas específicas de 10 m2/g e 11 m2/g respectivamente para o CaO-N2 e CaO-Ar. Efectuou-se a transesterificação, com catálise homogénea, da mistura de óleos usados utilizada neste trabalho com o objectivo de determinar os limites para o teor de FAME’s (abreviatura do Inglês de Fatty Acid Methyl Esters’) que se poderiam obter. Foi este o parâmetro avaliado em cada uma das amostras obtidas por catálise heterogénea. Os planos factoriais realizados tiveram como objectivo maximizar a sua quantidade recorrendo à relação ideal entre tempo de reacção, temperatura, massa de catalisador e quantidade de metanol. Verificou-se que o valor máximo de FAME’s obtidos a partir deste óleo estava situado ligeiramente acima dos 95 % (m/m). Realizaram-se três planos factoriais com cada um dos catalisadores de CaO até à obtenção das condições óptimas para a reacção. Não se verificou influência significativa da relação entre a quantidade de metanol e a massa de óleo na gama de valores estudada, pelo que se fixou o valor deste factor em 35 ml de metanol / 85g de óleo (relação molar aproximada de 8:1). Verificou-se a elegibilidade do CaO enquanto catalisador para a reacção estudada, não se tendo observado diferenças significativas entre a performance do CaO-N2 e do CaO-Ar. Identificaram-se as condições óptimas para a reacção como sendo os valores de 59 °C para a temperatura, 3h para o tempo e 1,4 % de massa de catalisador relativamente à massa de óleo. Nas referidas condições, obtiveram-se produtos com um teor de FAME’s de 95,7 % na catálise com CaO-N2 e 95,3 % na catálise com CaO-Ar. Alguns autores de estudos consultados no desenvolvimento do presente trabalho, referiam como principal problema da utilização do CaO, a lixiviação de cálcio para os produtos obtidos. Este facto foi confirmado no presente trabalho e na tentativa de o contornar, tentou-se promover a carbonatação do cálcio com a passagem de ar comprimido através dos produtos e subsequente filtração. Após a realização deste tratamento, não mais se observaram alterações nas suas propriedades (aparecimento de turvação ou precipitados), no entanto, nos produtos obtidos nas condições óptimas, a concentração de cálcio determinada foi de 527 mg/kg no produto da reacção catalisada com CaO-N2 e 475 mg/kg com CaO-A. O óxido de cálcio apresentou-se como um excelente catalisador na transesterificação da mistura de óleos alimentares usados utilizada no presente trabalho, apresentando uma performance ao nível da obtida por catálise homogénea básica. Não se observaram diferenças significativas de performance entre o CaO-N2 e o CaO-Ar, sendo possível obter nas mesmas condições reaccionais produtos com teores de FAME’s superiores a 95 % utilizando qualquer um deles como catalisador. O elevado teor de cálcio lixiviado observado nos produtos, apresenta-se como o principal obstáculo à aplicação a nível industrial do óxido de cálcio como catalisador para a transesterificação de óleos.

Produção de biodiesel a partir de pastas de gordura e resíduo de glicerol

O principal objectivo deste trabalho consistiu na produção de biodiesel a partir de resíduos fornecidos pela Empresa SOCIPOLE, S.A. Esta, forneceu, pastas de gordura (depósito formado nos óleos usados), só aproveitadas pela empresa para a produção de sabões, e resíduo de glicerol proveniente da produção de biodiesel. Com as pastas de gordura, foi feito um estudo onde se variaram alguns parâmetros, tais como: o tipo de reactor, catalisador, temperatura, agitação, tempo de reacção, razão molar gordura:metanol e condições de secagem. O estudo mais pormenorizado foi efectuado com o NaOH, como catalisador. Foram feitos vários ensaios para os tempos de reacção de 30minutos, 1hora e 2horas, a 65ºC e razão molar gordura:metanol 1:6, tendo-se obtido respectivamente 86,7; 88,1 e 87,5% para o teor de ésteres. No caso da resina catiónica forte como catalisador, aparentemente não houve reacção ao fim de 12h, enquanto no ensaio que utilizou o ácido sulfúrico, o teor de ésteres foi de 82,6%, ao fim de 12h com razão molar gordura:metanol igual a 1:11. Quanto à produção de biodiesel a partir do resíduo de ácidos gordos resultante da purificação do resíduo de glicerol, foi feito um estudo preliminar usando diferentes catalisadores, uma resina catiónica forte, ácido sulfúrico e zircónia sulfatada. Este resíduo continha cerca de 60% de ácidos gordos e aproximadamente 39% de ésteres metílicos. Dos três catalisadores usados, o que permitiu obter maior teor de ésteres foi a zircónia sulfatada, tendo-se obtido 82,9% trabalhando a 60ºC durante 18horas com agitação de 230rpm e razão molar ácidos gordos:metanol de 1:12 . O ensaio em que se obteve menor percentagem de ésteres (56,4%) foi com resina catiónica. Com as duas matérias-primas obteve-se sempre um teor de ésteres, no produto final, abaixo dos 96,5% estabelecidos pela Norma Europeia EN 14103. Estes resultados reflectem provavelmente a composição complexa das matérias-primas. As pastas de gordura podem conter compostos não esterificáveis, solúveis no biodiesel, ou mais dificilmente esterificáveis nas condições operacionais usadas. Já o resíduo de ácidos gordos apresenta uma cor escura o que indica a existência de compostos corados, talvez polímeros. Portanto, para se tirar conclusões fundamentadas é necessário fazer análises mais completas das pastas de gordura e do resíduo de ácidos gordos, assim como ao biodiesel produzido de forma a identificar as possíveis contaminações existentes nos produtos com esta proveniência.

Produção de Biodiesel em reator de ultrassons

A contínua subida dos preços dos combustíveis fósseis tradicionais aliada à crescente pressão por parte de várias instituições mundiais para uma política “verde” no que diz respeito aos combustíveis, levam a um aumento da procura dos biocombustíveis e é neste contexto que surge o biodiesel como um dos principais intervenientes. O biodiesel pode ser definido como um derivado éster monoalquílico de ácidos gordos de cadeia longa proveniente de fontes renováveis como óleos vegetais ou gorduras animais e que apresenta características semelhantes ao diesel de petróleo, podendo ser utilizado sem qualquer problema em motores de ignição por compressão. Este trabalho apresenta como principal objetivo o estudo da aplicação da tecnologia de ultrassons na produção de biodiesel. Foi utilizado neste trabalho como matéria-prima um óleo doméstico usado. Este óleo foi previamente filtrado sendo depois analisado o seu índice de acidez para avaliar o seu teor em ácidos gordos livres. O valor obtido para o índice de acidez do óleo foi de 1,91 mg KOH/g, um valor relativamente baixo permitindo a sua utilização sem ser necessário um tratamento inicial via esterificação para diminuir a acidez do mesmo. Foram realizados três ensaios de reação independentes, o primeiro recorrendo ao método tradicional de produção de biodiesel através de transesterificação e recorrendo a agitação mecânica e aquecimento, o segundo utilizando uma sonda de ultrassons com a potência de 500 W e um terceiro ensaio de reação utilizando uma sonda de ultrassons de 2000 W. Em todas as reações foi utilizada uma proporção de 1:5 de óleo usado e metanol e 0,5 % (em relação á massa de óleo utilizada) de catalisador metilato de sódio. Todas as alíquotas recolhidas durante os ensaios foram analisadas através de cromatografia gasosa de modo a determinar o conteúdo em ésteres presente em cada uma delas. A reação convencional teve uma duração total de 150 minutos e decorreu a uma temperatura de 65ºC e a agitação constante de 500 rpm. Ao longo da reação foram retiradas alíquotas de cerca de 25 ml, que foram tratadas de imediato e posteriormente analisadas de modo a estudar-se o comportamento da reação ao longo do tempo. A percentagem de ésteres metílicos no biodiesel obtida ao fim de 90 minutos foi de 81,3%. Em seguida realizou-se uma reação utilizando uma sonda de ultrassons de 500 W de potência mergulhada num recipiente reacional devidamente isolado com uma rolha de cortiça de modo a minimizar as perdas de metanol por evaporação. O tempo total de reação foi de 90 minutos e foram-se retirando alíquotas de cerca de 25 ml para acompanhar o desenrolar da reação, tendo-se obtido uma percentagem de ésteres metílicos de 85,9% ao fim dos 90 minutos. Foi realizada por fim um terceiro ensaio de reação utilizando uma sonda de 2000 W com uma duração total de 90 minutos, tendo-se obtido resultados pouco satisfatórios (77,7%), provavelmente devido a algum problema operacional relacionado com a sonda de ultrassons utilizada ou devido a uma geometria do reator pouco eficiente. Os produtos resultantes da reação convencional e da reação utilizando a sonda de ultrassons de 500 W, assim como o óleo utilizado como matéria-prima foram caracterizados em termos de índice de acidez, densidade a 15ºC e viscosidade a 40ºC.

Valorização da Drêche Cervejeira: Fermentação de Pentoses

O presente trabalho tem como objetivo a otimização da etapa de fermentação dos açúcares obtidos a partir da drêche cervejeira para produção do bioetanol através da utilização das leveduras Pichia stipitis NCYC 1541 e Kluyveromyces marxianus NCYC 2791 como agentes fermentativos. O meio de cultura usado para manter as culturas destas leveduras foi Yeast Extract Peptone Dextrose (YEPD). O principal propósito deste trabalho foi o de encontrar alternativas aos combustíveis fósseis, pautando-se por soluções inofensivas para o meio ambiente e sustentáveis. Assim, o trabalho está dividido em quatro etapas: 1) caraterização química e biológica da drêche; 2) pré-tratamento ácido e hidrólise enzimática para primeiramente quebrar as moléculas de lenhina que envolvem os polímeros de celulose e hemicelulose e em seguida romper as ligações poliméricas destas macromoléculas por ação enzimática e transforma-las em açúcares simples, respetivamente, obtendo-se então a glucose, a maltose, a xilose e a arabinose; e, por último, 3) otimização da etapa de fermentação da glucose, maltose e das pentoses que constitui a condição essencial para se chegar à síntese do bioetanol de um modo eficiente e sustentável e 4) a recuperação do bioetanol produzido por destilação fracionada. A quantificação dos açúcares libertados no processo foi feita recorrendo a análises por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Neste estudo foram identificados e quantificados cinco açúcares: Arabinose, Glucose, Maltose, Ribose e Xilose. Na etapa de pré-tratamento e hidrólise enzimática foram usados os ácidos clorídrico (HCl) e nítrico (HNO3) com a concentração de 1% (m/m), e as enzimas Glucanex 100g e Ultraflo L. Foram testadas seis condições de pré-tratamento e hidrólise enzimática, alterando os parâmetros tempo de contacto e razão enzimas/massa de drêche, respetivamente, e mantendo a temperatura (50 ºC), velocidade de agitação (75 rpm) e concentração dos ácidos (1% (m/m)). No processamento de 25 g de drêche seca com 0,5 g de Glucanex, 0,5 mL de Ultraflo e um tempo de reação de 60 minutos para as enzimas foi obtida uma eficiência de 15%, em hidrolisado com 6% da celulose. Realizou-se a fermentação do hidrolisado resultante do pré-tratamento ácido e hidrólise enzimática de drêche cervejeira e de meios sintéticos preparados com os açúcares puros, usando as duas estirpes selecionadas para este estudo: Pichia stipitis NCYC 1541 e Kluyveromyces marxianus NYCY 2791. As eficiências de fermentação dos açúcares nos meios sintéticos foram superiores a 80% para ambas as leveduras. No entanto, as eficiências de fermentação do hidrolisado da drêche foram de 45,10% pela Pichia stipitis e de 36,58 para Kluyveromyces marxianus, para um tempo de fermentação de 72 horas e à temperatura de 30 °C. O rendimento teórico em álcool no hidrolisado da drêche é de 0,27 g/g, três vezes maior do que o real (0,0856 g/g), para Pichia stipitis e de 0,19 g/g seis vezes maior do que o real (0,0308 g/g), para a Kluyveromyces marxianus.

Ionic liquids as catalysts of lignocellulosic biomass processing

The present work is devoted to study the pre-treatment of lignocellulosic biomass, especially wheat straw, by the application of the acidic ionic liquid (IL) such as 1-butyl-3-methylimidazolium hydrogen sulphate. The ability of this IL to hydrolysis and conversion of biomass was scrutinised. The pre-treatment with hydrogen sulphate-based IL allowed to obtain a liquor rich in hemicellulosic sugars, furans and organic acids, and a solid fraction mainly constituted by cellulose and lignin. Quantitative and qualitative analyses of the produced liquors were made by capillary electrophoresis and high-performance liquid chromatography. Pre-treatment conditions were set to produce xylose or furfural. Specific range of temperatures from 70 to 175 °C and residence times from 20.0 to 163.3 min were studied by fixing parameters such as biomass/IL ratio (10 % (w/w)) and water content (1.25 % (w/w)) in the pre-treatment process. Statistical modelling was applied to maximise the xylose and furfural concentrations. For the purpose of reaction condition comparison the severity factor for studied ionic liquid was proposed and applied in this work. Optimum conditions for xylose production were identified to be at 125 °C and 82.1 min, at which 16.7 % (w/w) xylose yield was attained. Furfural was preferably formed at higher pre-treatment temperatures and longer reaction time (161 °C and 104.5 min) reaching 30.7 % (w/w) maximum yield. The influence of water content on the optimum xylose formation was also studied. Pre-treatments with 5 and 10 % (w/w) water content were performed and an increase of 100 % and 140 % of xylose yield was observed, respectively, while the conversion into furfural maintained unchanged.

Technical optimization of the synthesis of flavours

The goal of this thesis is the investigation and optimization of the synthesis of potential fragrances. This work is projected as collaboration between the University of Applied Sciences in Merseburg and the company Miltitz Aromatics GmbH in Bitterfeld‐Wolfen (Germany). Flavoured compounds can be synthesized in different ways and by various methods. In this work, methods like the phase transfer catalysis and the Cope‐rearrangement were investigated and applied, for getting a high yield and quantity of the desired substances and without any by‐products or side reactions. This involved the study of syntheses with different process parameters such as temperature, solvent, pressure and reaction time. The main focus was on Cope‐rearrangement, which is a common method in the synthesis of new potential fragrance compounds. The substances synthesized in this work have a hepta‐1,5‐diene‐structure and that is why they can easily undergo this [3,3]‐sigma tropic rearrangement. The lead compound of all research was 2,5‐dimethyl‐2‐vinyl‐4‐hexenenitrile (Neronil). Neronil is synthesized by an alkylation of 2‐methyl‐3‐butenenitrile with prenylchloride under basic conditions in a phase‐transfer system. In this work the yield of isolated Neronil is improved from about 35% to 46% by according to the execution conditions of the reaction. Additionally the amount of side product was decreased. This synthesized hexenenitrile involved not only the aforementioned 1,5‐diene‐structure, but also a cyano group, that makes this structure a suitable base for the synthesis of new potential fragrance compounds. It was observed that Neronil can be transferred into 2,5‐dimethyl‐2‐vinyl‐4‐hexenoic acid by a hydrolysis under basic conditions. After five hours the acid can be obtained with a yield of 96%. The following esterification is realized with isobutanol to produce 2,5‐dimethyl‐2‐vinyl‐4‐hexenoic acid isobutyl ester with quantitative conversion. It was observed that the Neronil and the corresponding ester can be converted into the corresponding Cope‐product, with a conversion of 30 % and 80%. Implementing the Cope‐rearrangement, the acid was heated and an unexpected decarboxylated product is formed. To achieve the best verification of reaction development and structure, scrupulous analyses were done using GC‐MS, 1H‐NMR and 13C‐ NMR.

A VEP study in sleeping and awake one-month-old infants and its relation with social behavior

With the present study we aimed to analyze the relationship between infants' behavior and their visual evoked-potential (VEPs) response. Specifically, we want to verify differences regarding the VEP response in sleeping and awake infants and if an association between VEP components, in both groups, with neurobehavioral outcome could be identified. To do so, thirty-two full-term and healthy infants, approximately 1-month of age, were assessed through a VEP unpatterned flashlight stimuli paradigm, offered in two different intensities, and were assessed using a neurobehavioral scale. However, only 18 infants have both assessments, and therefore, these is the total included in both analysis. Infants displayed a mature neurobehavioral outcome, expected for their age. We observed that P2 and N3 components were present in both sleeping and awake infants. Differences between intensities were found regarding the P2 amplitude, but only in awake infants. Regression analysis showed that N3 amplitude predicted an adequate social interactive and internal regulatory behavior in infants who were awake during the stimuli presentation. Taking into account that social orientation and regulatory behaviors are fundamental keys for social-like behavior in 1-month-old infants, this study provides an important approach for assessing physiological biomarkers (VEPs) and its relation with social behavior, very early in postnatal development. Moreover, we evidence the importance of the infant's state when studying differences regarding visual threshold processing and its association with behavioral outcome.

Betrachtung der Schnelligkeit im Kontext der konditionellen Fähigkeiten und die Notwendigkeit einer neuartigen Sichtweise - ein Modellansatz zur Strukturierung der Schnelligkeit

Coordinatve determinated speed, structure of speed, elementary speed, time of reaction, time of tail strike, frequency of movement, complex speed, maximum speed, speed up, fatigue, endurance of speed, structure of endurance of speed