Microalgas: do tratamento de efluentes para a biorrefinaria

Partes do presente trabalho foram submetidas para publicação: Subcapítulo 5.1 Graça, S., Sousa, C., Ambrosano, L., Hall, L., Oliveira, A.C., Ribeiro, B., Gouveia, L. (2014); Production of valuable microalgal biomass by treating Urban Wastewater. Submetido Algal Research (Ref. No.: ALGAL-D-14-00148) Subcapítulo 5.7 Batista, A.P., Ambrosano, L., Graça, S., Sousa, C., Marques, P., Ribeiro, B., Botrel, E., Neto, P. e Gouveia, L. (2014); Combining urban wastewater with biohydrogen production - an integrated microalgae-based approach; Bioresource Technology (Ref. No.: BITE-D-14-04819)

Do engenho à biorrefinaria: a usina de açúcar como empreendimento industrial para a geração de produtos bioquímicos e biocombustíveis

A sugar cane mill is at the present moment a modest biorefinery producing few products such as sugar, ethanol and polyhydroxybutyrate (PHB). In the near future, this mill can expand its production using several renewable feedstock's to produce biofuels and high value biobased chemicals. However, the choice of appropriate products for addition to the portfolio is challenged by a lack of broad-based conversion technology coupled with a plethora of potential targets. The intent of this revision was to catalyze research efforts to expand the list of products and to present an updated evaluation of potential target structures for chemical production.

Produção de acetato de etila em biorrefinaria: uma análise de viabilidade

O estudo aqui apresentado tem como objetivo mostrar que a competitividade da indústria química brasileira pode ser revista por meio do desenvolvimento da área química a partir dos recursos naturais renováveis e de alto desempenho de produtividade, aqui representado pela cana-de-açúcar. A base deste estudo analisa a competitividade econômica da produção do acetato de etila, utilizando o etanol como única matéria-prima, sendo o Brasil um grande exportador e, ao mesmo tempo, detentor de um mercado interno forte quando comparado a outros países desenvolvidos. O acetato de etila exportado representou 52% da capacidade nominal instalada no Brasil no ano de 2008. No Brasil existem três ofertantes, mas apenas um produtor é exportador. Todos usam a esterificação como tecnologia de produção, via reação do ácido acético e etanol, sendo o ácido acético largamente importado. O estudo tem como premissa que a competitividade do acetato de etila no Brasil seja dada pelo etanol, que aqui é produzido pela fermentação do caldo de cana-de-açúcar. Já a tecnologia de esterificação é conhecida e de domínio público mundial, e o ácido acético é uma commodity petroquímica com preço referenciado globalmente. Argumenta-se neste trabalho que a competitividade do acetato de etila decorre da linkage com a produção de etanol de cana-de-açúcar, o que coloca o Brasil como grande potencial exportador desse produto. Utilizando a tecnologia de desidrogenação do etanol, pode-se obter acetato de etila utilizando-se apenas o etanol como matéria-prima, reduzindo-se assim a necessidade de importação de ácido acético, que representaria redução anual do déficit da balança comercial petroquímica brasileira em aproximadamente meio bilhão de dólares e, ademais, permitindo que o acetato de etila produzido no Brasil seja ainda mais competitivo. A partir deste estudo é possível avaliar, por analogia, a competitividade de outros produtos químicos produzidos a partir da matriz cana-de-açúcar, tais como eteno, lubrificantes, plásticos etc. Tal caminho permite criar um novo marco para a indústria química brasileira, com consequente redução da dependência de petróleo e gás natural.

Termodinâmica e o uso eficiente de recursos : análise exergética de uma biorrefinaria de cana-de-açúcar

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015.

Potencial da indústria de papel e celulose no contexto de biorrefinaria.

2015

Avaliação de métodos de pré-tratamento na gasificação da biomassa

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

O pré-tratamento hidrotérmico no conceito das biorrefinarias

Hoje em dia os pré-tratamentos precisam ser robustos, para num mesmo processo, se produzirem compostos de alto valor acrescentado, como os xilooligossacarídeos (XOS) que podem ser aplicados na indústria alimentar, farmacêutica e energética, além de isto a produção de substratos para a conversão em biocombustíveis, como o bioetanol, e assim reduzir os altos custos das biorrefinerias de segunda geração. Além disso, é fundamental no desenvolvimento de reatores que ajudem a eficientar o processo de aquecimento em processos hidrotérmicos. Por tanto, o processo hidrotérmico reúne as características para ser aplicado ao conceito de biorrefinaria de segunda geração. Neste trabalho, apresenta-se o fundamento, e uma serie aplicações do pré-tratamento hidrotérmico realizados no nosso grupo de trabalho.

Development of a biorefinery–based bioprocess for pigment and lipid production by oleaginous yeasts

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Exploitation of Ashbya gossypii for the production of high-value products from glycerol feedstocks

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Avaliação de projetos de investimento em cogeração de energia utilizando bagaço de cana-de-açúcar em biorrefinarias a partir do uso da teoria das opções reais

O cenário de continuo aumento do consumo de derivados do petróleo aliado a conscientização de que é necessário existir um equilíbrio com relação a exploração de recursos naturais e preservação do meio ambiente, vem impulsionando a busca por fontes alternativas de energia. Esse crescente interesse vem se aplicando a geração de energia a partir de biomassa da cana de açúcar, que vem se tornando cada vez mais comuns no Brasil, porém ainda existe um imenso potencial a ser explorado. Dentro deste contexto, se torna relevante a tomada de decisão de investimentos em projetos de cogeração e este trabalho busca incrementar a analise e tomada de decisão com a utilização da Teoria das Opções Reais, uma ferramenta de agregação de valor às incertezas, cabendo perfeitamente ao modelo energético brasileiro, onde grandes volatilidades do preço de energia são observadas ao longo dos anos. O objetivo do trabalho é determinar o melhor momento para uma biorrefinaria investir em unidades de cogeração. A estrutura do trabalho foi dividida em três cenários de porte de biorrefinarias, as de 2 milhões de capacidade de moagem de cana-de-açúcar por ano, as de 4 milhões e as de 6 milhões, visando assim ter uma representação amostral das biorrefinarias do país. Além disso, analisaram-se três cenários de volatilidade atrelados ao preço futuro de energia, dado que a principal variável de viabilização deste tipo de projeto é o preço de energia. As volatilidades foram calculadas de acordo com histórico do ambiente regulado, o dobro do ambiente regulado e projeção de PLD, representando, respectivamente, níveis baixos, médios e altos, de volatilidade do preço de energia. Após isso, foram elaboradas as nove árvores de decisão, que demonstram para os gestores de investimento que em um cenário de baixa volatilidade cria-se valor estar posicionado e ter a opção real de investir ou adiar investimento para qualquer porte de usina. No cenário de média volatilidade de preço, aconselha-se ao gestor estar posicionado em usinas de médio a grande porte para viabilização do investimento. Por fim, quando o cenário de preços é de grande volatilidade, tem-se um maior risco e existe a maior probabilidade de viabilização do investimento em usinas de grande porte.

Integrated valorization of Anona Cherimola Mill. seeds

Agricultural and agro-industrial residues are often considered both an environmental and an economical problem. Therefore, a paradigm shift is needed, assuming residues as biorefinery feedstocks. In this work cherimoya (Annona cherimola Mill.) seeds, which are lipid-rich (ca. 30%) and have a significant lignocellulosic fraction, were used as an example of a residue without any current valorization. Firstly, the lipid fraction was obtained by solvent extraction. Extraction yield varied from 13% to 28%, according to the extraction method and time, and solvent purity. This oil was converted into biodiesel (by base-catalyzed transesterification), yielding 76 g FAME/100 g oil. The obtained biodiesel is likely to be incorporated in the commercial chain, according to the EN14214 standard. The remaining lignocellulosic fraction was subjected to two alternative fractionation processes for the selective recovery of hemicellulose, aiming different products. Empirical mathematical models were developed for both processes, aiming future scale-up. Autohydrolysis rendered essentially oligosaccharides (10 gL-1) with properties indicating potential food/feed/pharmacological applications. The remaining solid was enzymatically saccharified, reaching a saccharification yield of 83%. The hydrolyzate obtained by dilute acid hydrolysis contained mostly monosaccharides, mainly xylose (26 gL-1), glucose (10 gL-1) and arabinose (3 gL-1), and had low content of microbial growth inhibitors. This hydrolyzate has proven to be appropriate to be used as culture media for exopolisaccharide production, using bacteria or microbial consortia. The maximum conversion of monosaccharides into xanthan gum was 0.87 g/g and kefiran maximum productivity was 0.07 g.(Lh)-1. This work shows the technical feasibility of using cherimoya seeds, and materials as such, as potential feedstocks, opening new perspectives for upgrading them in the biorefinery framework.

Purificação e caracterização parcial de uma B-D glicosidade de Artemia franciscana com ação sobre celobiose e lactose

-D-glucosidase (EC 3.2.1.21) is one of the most interesting glycosidases, especially for hydrolysis cellobiose releasing glucose, is last step degradation of cellulose. This function makes the -D-glucosidase is of great interest as a versatile industrial biocatalyst, being critical to various bio-treatment / biorefinery processes, such as bioethanol production. Hen in the report, a -D-glucosidase was extracts from protein extracted of the invertebrate marine Artemia franciscana was purified and characterized with a combination of precipitation with ammonium sulfate (0 - 30%, 30 to 50%, 50 to 80%), the fraction saturated in the range of 30 to 50% (called F-II) was applied in a molecular exclusion chromatography, in Sephacryl S-200, the fractions corresponding to the first peak of activity of -D-glucosidase were gathered and applied in a chromatography of ion exchange in Mono Q; the third peak this protein obtained chromatography, which coincides with the peak of activity of -D-glucosidase was held and applied in a gel filtration chromatography Superose 12 where the first peak protein, which has activity of -D-glucosidase was rechromatography on Superose 12. This enzyme is probably multimerica, consisting of three subunit molecular mass of 52.7 kDa (determined by SDS-PAGE) with native molecular mass of 157 kDa (determined by gel filtration chromatography on Superose 12 under the system FPLC). The enzyme was purified 44.09 times with a recovery of 1.01%. Using up p-nitrophenyl-β-D-glucopiranoside as substrate obtained a Km apparent of 0.229 mM and a Vmax of 1.109 mM.60min-1.mL-1mM. The optimum pH and optimum temperature of catalysis of the synthetic substrate were 5.0 and 45 °C, respectively. The activity of the -D-glucosidase was strongly, inhibited by silver nitrate and N- etylmaleimide, this inhibition indicates the involvement of radical sulfidrila the hydrolysis of synthetic substrate. The -D-glucosidase of Artemia franciscana presented degradativa action on celobiose, lactose and on the synthetic substrate -nitrophenyl-β-D-glucopiranoside indicating potential use of this enzyme in the industry mainly for the production of bioethanol (production of alcohol from the participating cellulose), and production hydrolysate milk (devoid of milk lactose)

Estudos químicos e anatômicos de cascas de clones de Eucalyptus

The barks generated from the wood processing industries are wastes generated in significant quantities, becoming interesting to have basic studies of their anatomical and chemical properties in order to make better use of this material. This study aimed to carry out anatomical studies, chemical and tannins from the barks of commercial clones of Eucalyptus. For this, permanent histological slides for anatomical characterization and percentage of cellular elements were prepared; and cellular elements were dissociated for biometry of the elements. The analyses were related to chemical extractives, ash, lignin, suberin, sugars, phenols, tannins, flavonoids and antioxidant activity of the extracts. The tannins were extracted in pure water and with water mixed with sodium sulfite, and were subsequently evaluated the properties by FT-IR. It was verified by the anatomical characterization and chemical quantification, the similarity between the clones. Regarding the biometrics of cellular elements, statistically significant differences were not observed for the following parameters: length and diameter of sieve tube, axial parenchyma diameter, and rays hight. The yield of condensed tannins and Stiasny index for studied clones are low, showing the infeasibility of using bark for the extraction of tannins to produce adhesives, however tannins and other bioactive phenolic compounds can be used in the pharmaceutical and cosmetics sectors due to its antioxidant potential. The spectrum of tannins is the same as the one found the literature. Due to the high yield of verified sugar, (around 46,68%) sugars are potencial products, with a high yield of glucose , it is interesting for application in biorefinery.

Bioenergia: desenvolvimento, pesquisa e inovação

Com 27 trabalhos produzidos por pesquisadores do Instituto de Pesquisa em Bioenergia (Bioen), da Unesp, este livro oferece uma ampla visão sobre as áreas que compõem o segmento. Seu principal objetivo é contribuir para melhorar a compreensão dos vários aspectos da bioenergia, em especial no Brasil, que figura entre os países com maior nível de desenvolvimento tecnológico no setor. Os artigos abordam uma série abrangente de questões relacionadas à bioenergia, como a construção genética das plantas de cana-de-açúcar visando ao aumento de produtividade, a disseminação de sementes para estimular a propagação de espécies com potencial energético, etapas de produção de bioenergia, usos do combustível e seus efeitos nos diversos tipos de motores. Agrupados por assunto, os textos estão distribuídos em cinco partes: Biomassa para bioenergia; Produção de biocombustíveis; Utilização de bioenergia; Biorrefinaria, alcoolquímica e oleoquímica e Sustentabilidade dos biocombustíveis.

Efeito do processo de auto-hidrólise e caracterização química da madeira de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla e Eucalyptus grandis

Pós-graduação em Ciência Florestal - FCA