Efeito da disponibilidade de oxigénio na produção de bioetanol por Scheffersomyces stipitis

O 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.

Combustion Instability and Active Control: Alternative Fuels, Augmentors, and Modeling Heat Release

Experimental and analytical studies were conducted to explore thermo-acoustic coupling during the onset of combustion instability in various air-breathing combustor configurations. These include a laboratory-scale 200-kW dump combustor and a 100-kW augmentor featuring a v-gutter flame holder. They were used to simulate main combustion chambers and afterburners in aero engines, respectively. The three primary themes of this work includes: 1) modeling heat release fluctuations for stability analysis, 2) conducting active combustion control with alternative fuels, and 3) demonstrating practical active control for augmentor instability suppression. The phenomenon of combustion instabilities remains an unsolved problem in propulsion engines, mainly because of the difficulty in predicting the fluctuating component of heat release without extensive testing. A hybrid model was developed to describe both the temporal and spatial variations in dynamic heat release, using a separation of variables approach that requires only a limited amount of experimental data. The use of sinusoidal basis functions further reduced the amount of data required. When the mean heat release behavior is known, the only experimental data needed for detailed stability analysis is one instantaneous picture of heat release at the peak pressure phase. This model was successfully tested in the dump combustor experiments, reproducing the correct sign of the overall Rayleigh index as well as the remarkably accurate spatial distribution pattern of fluctuating heat release. Active combustion control was explored for fuel-flexible combustor operation using twelve different jet fuels including bio-synthetic and Fischer-Tropsch types. Analysis done using an actuated spray combustion model revealed that the combustion response times of these fuels were similar. Combined with experimental spray characterizations, this suggested that controller performance should remain effective with various alternative fuels. Active control experiments validated this analysis while demonstrating 50-70\% reduction in the peak spectral amplitude. A new model augmentor was built and tested for combustion dynamics using schlieren and chemiluminescence techniques. Novel active control techniques including pulsed air injection were implemented and the results were compared with the pulsed fuel injection approach. The pulsed injection of secondary air worked just as effectively for suppressing the augmentor instability, setting up the possibility of more efficient actuation strategy.

Thermal decomposition of the synthetic hydrotalcite iowaite

The thermal stability and thermal decomposition pathways for synthetic iowaite have been determined using thermogravimetry in conjunction with evolved gas mass spectrometry. Chemical analysis showed the formula of the synthesised iowaite to be Mg6.27Fe1.73(Cl)1.07(OH)16(CO3)0.336.1H2O and X-ray diffraction confirms the layered structure. Dehydration of the iowaite occurred at 35 and 79°C. Dehydroxylation occurred at 254 and 291°C. Both steps were associated with the loss of CO2. Hydrogen chloride gas was evolved in two steps at 368 and 434°C. The products of the thermal decomposition were MgO and a spinel MgFe2O4. Experimentally it was found to be difficult to eliminate CO2 from inclusion in the interlayer during the synthesis of the iowaite compound and in this way the synthesised iowaite resembled the natural mineral.

The Behavior of Hydroxyl Units of Synthetic Goethite and its Dehydroxylated Product Hematite

The behavior of the hydroxyl units of synthetic goethite and its dehydroxylated product hematite was characterized using a combination of Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and X-ray diffraction (XRD) during the thermal transformation over a temperature range of 180-270 degrees C. Hematite was detected at temperatures above 200 degrees C by XRD while goethite was not observed above 230 degrees C. Five intense OH vibrations at 3212-3194, 1687-1674, 1643-1640, 888-884 and 800-798 cm(-1), and a H2O vibration at 3450-3445 cm(-1) were observed for goethite. The intensity of hydroxyl stretching and bending vibrations decreased with the extent of dehydroxylation of goethite. Infrared absorption bands clearly show the phase transformation between goethite and hematite: in particular. the migration of excess hydroxyl units from goethite to hematite. Two bands at 536-533 and 454-452 cm(-1) are the low wavenumber vibrations of Fe-O in the hematite structure. Band component analysis data of FTIR spectra support the fact that the hydroxyl units mainly affect the a plane in goethite and the equivalent c plane in hematite.

Evolutions of an Online Generation: Education, Industry and IMC

This paper traces the evolutions of a new generation of students who are predominantly the ‘online generation’; explores the emerging impact of this generation on industry; identifies the changing role of education from traditional classroom to an online environment; and explores the contribution related to integrated marketing communications (IMC). Educational requirements from a business perspective must incorporate global business demands; virtual learning environments progress the online generation towards a post-modern learning state. The central proposition of this paper is that the emergence of IMC in evolving industry practices is influenced by student generations who are producing a new paradigm of alignment between education and industry. This is purely a conceptual exploration using limited examples to provide some context and illustrate the questions raised for consideration.