PPGBIO - Mestrado em Biocombustíveis (Dissertações)

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    Codigestão anaeróbia de vinhaça de etanol e bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado biologicamente por ensilagem: um estudo da produção de biogás
    (UFVJM, 2022) Dayrell, Ludimila Rodrigues; Nelson, David Lee; Reis, Arlete Barbosa dos; Benassi, Vivian Machado; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Nelson, David Lee; Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Meira Pires, Juliana Rocha de
    A emissão de Gases do Efeito Estufa (GEEs) contribui significativamente com as mudanças climáticas. A necessidade de mitigar tais emissões impulsiona a busca por fontes alternativas de energia. O setor sucroalcooleiro é responsável pela produção de etanol, um dos biocombustíveis que contribui significativamente para a redução nas emissões de CO2 e representa um importante agronegócio no Brasil. Contudo, em sua cadeia produtiva são gerados resíduos que necessitam de tratamento e destinação adequados. Nesse contexto, esta pesquisa teve como objetivo avaliar a codigestão anaeróbia de vinhaça de etanol e bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado biologicamente por ensilagem, para geração de biogás e redução da toxicidade dessas biomassas. Após o pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar, foram observadas reduções médias de aproximadamente 15 % e 10 % nos teores de celulose e hemicelulose, o que representou um aumento de 48 % na produtividade média de biogás dos sistemas alimentados com vinhaça de etanol e silagens de bagaço umedecido com digestato e ensilado por períodos de 30 e 60 dias, além da redução de 80 % na demanda química de oxigênio, observou-se também que a relação média de carbono:nitrogênio nos sistemas em codigestão foi de 29:1, enquanto foi de 45:1 nos biodigestores alimentados com silagem e de 17:1, quando alimentados com vinhaça. Então, podemos concluir que embora o pré-tratamento de biomassas lignocelulósicas por ensilagem seja brando, em codigestão com a vinhaça de etanol obteve-se maior rendimento de biogás, corroborando com o ideal de sustentabilidade da cadeia sucroalcooleira do Brasil e redução das emissões dos GEE’s.
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    Potencial energético da madeira e pellets de Eucalyptus cloeziana F. Muell
    (UFVJM, 2019) Ladeira, Lucas Abrantes; Reis, Arlete Barbosa dos; Couto, Luiz Carlos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Reis, Arlete Barbosa dos; Couto, Luiz Carlos; Cordeiro, Sidney Araujo; Arrudas, Sônia Ribeiro
    A biomassa florestal pode ser utilizada para fins energéticos, entretanto ainda é pouco aplicada para a produção de energia no país. A utilização da biomassa lenhosa para fins de geração de calor e/ou cogeração (energia elétrica), praticamente ainda não se consolidou como uma fonte alternativa de energia o que a propósito, pode ser constatado na Matriz Energética Brasileira, onde os produtos derivados da indústria sucro-alcooleira, contribuem com um percentual cerca de duas vezes ao da biomassa florestal. Dentre os fatores destacados aos eucaliptos brasileiros entre as matérias-primas, pode-se relacionar a alta produtividade das florestas adaptadas ao clima tropical ou subtropical presentes em grande parte do território, o que permite um crescimento contínuo proporcionando o rápido acúmulo de biomassa. O Objetivo dessa dissertação é apontar algumas das utilizações da biomassa lenhosa, para fins energéticos, na forma de pellets da de Eucalyptus cloeziana. Essa espécie, é muito utilizada para a produção do bioredutor para fins siderúrgicos e tem sido muito utilizada nos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, para esses propósitos. Para dar o suporte a esse estudo, serão consideradas algumas de suas características silviculturais, físicas, químicas, energéticas e estruturais mais relevantes, as quais darão suporte para os estudos de caso concernentes à equivalência energética com outros tipos de combustíveis utilizados para a produção e/ou cogeração de energia (energia elétrica).
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    Aproveitamento do glicerol em células fotoeletroquímicas para produção de H2 e eletricidade com fotoanodos à base de BiVO4, WO3 E V2O5
    (UFVJM, 2018) Andrade, Tatiana Santos; Pereira, Márcio César; Rodriguez, Mariandry; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Pereira, Márcio César; Rodrigues, Jairo Lisboa; Oliveira, Luiz Carlos Alves de
    Com a crescente relevância da produção do biodiesel no cenário atual, intensifica-se também a geração de glicerol bruto. O glicerol é formado em abundância nessa cadeia produtiva, representando 10% em peso do produto final. Dessa forma, a fim de permitir maior competitividade para a indústria do biodiesel, faz-se imprescindível a investigação por alternativas que visem o aproveitamento desse subproduto. Entre as possíveis transformações promissoras para o glicerol bruto, encontra-se o emprego de células fotoeletroquímicas. Nessas células, soluções aquosas de glicerol são convertidas em hidrogênio gasoso quando energia luminosa suficiente é incidida sobre o fotocatalisador. Apesar do grande potencial das células fotoeletroquímicas para o aproveitamento do glicerol, o desafio prevalecente é sintetizar um fotocatalisador que gere uma alta corrente fotovoltaica nas condições envolvidas, e tenha uma alta estabilidade e capacidade de absorção da luz vísivel. Neste trabalho, sintetizou-se fotocatalisadores à base de BiVO4, WO3 e V2O5 por método drop coating, a fim de avaliar seu potencial emprego em células fotoeletroquímicas em soluções de glicerol. As propriedades fotoeletroquímicas dos materiais foram investigadas por voltametria cíclica, impedância eletroquímica, Mott-Schottky, cronoamperometria e cronopotenciometria em soluções de Na2SO4 e Na2SO3. Além disso, caracterizou-se os materiais por reflectância difusa (DRS), Difração de Raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostram que as heterojunções sintetizadas são fotocatalisadores eficientes para clivagem da água. Particularmente, a heterojunção de BiVO4/WO3/V2O5 se destaca pela geração de alta corrente fotovoltaica e boas propriedades fotoeletroquímicas, mostrando que a junção dos três materiais foi realizada com êxito. Testes em soluções de glicerina geraram resultados ainda melhores, enaltecendo o desempenho dessa heterojunção em células fotoeletroquímicas para aproveitamento de glicerol.
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    Estoque de carbono em plantas jovens de Eucalyptus e Corymbia em diferentes densidades de plantio
    (UFVJM, 2016) Soares, Guilherme Mendes; Laia, Marcelo Luiz de; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Laia, Marcelo Luiz de; Veloso, Ronnie Von dos Santos; Bianche, Juliana Jerasio; Abrahão, Christóvão Pereira
    O aumento significativo das concentrações de CO2 atmosférico após a Revolução Industrial tem agravado o efeito estufa natural do planeta, levando a elevação das temperaturas médias e às mudanças climáticas globais. O tema tem preocupado cientistas, governo e sociedade, resultando em medidas para redução das emissões de gases de efeito estufa (GEEs) e mitigação de seus efeitos nocivos. Em 1997, o Protocolo de Quioto estabeleceu metas de redução de emissões de GEEs, sobretudo o CO2. Como espécies de rápido crescimento são consideradas eficientes na fixação de carbono, nesta pesquisa foram utilizados três clones de espécies de Eucalyptus e Corymbia, haja vista seu rápido crescimento e sua alta produtividade. O objetivo deste trabalho foi avaliar pelo método destrutivo, aos 12 meses de idade, a produção da massa de carbono da parte aérea de três clones: um híbrido espontâneo de Eucalyptus urophylla S. T. Blake, um híbrido tri-cross de E. urophylla x (Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden x Eucalyptus camaldulensis Dehnh), e um híbrido de Corymbia citriodora (Hook.) K.D.Hill & L.A.S.Johnson x Corymbia torelliana (F. Muell.) K. D. Hill & L. A. S implantados em diferentes espaçamentos de plantio: 3x3 m; 3x1,5 m; e 3x1 m. O estudo foi conduzido em uma área experimental da empresa Aperam Bioenergia S/A, localizada no município de Itamarandiba, MG. Foram abatidas 36 árvores amostras, que foram cubadas, desgalhadas e desfolhadas, foram coletadas amostras de folhas, galhos, casca e madeira para determinação de massa seca e teor de carbono dos componentes da parte aérea. De acordo com os resultados encontrados, conclui-se que o espaçamento que registrou a maior fixação de carbono por unidade de área foi o 3x1 m, e os clones mais produtivos foram os híbridos de E. urophylla e o tri-cross de E. urophylla x (E. grandis x E. camaldulensis). Além disso, o espaçamento 3x3 m apresentou os valores mais elevados de massa seca e de carbono por árvore. Os clones utilizados neste experimento se apresentaram como alternativa potencial para projetos de sequestro de carbono e mitigação dos gases de efeito estufa.
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    Avaliação do potencial da torta de buriti (Mauritia flexuosa L.) para obtenção de bioetanol de segunda geração
    (UFVJM, 2016) Gomes, Pedro Henrique de Oliveira; Fidêncio, Paulo Henrique; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Fidêncio, Paulo Henrique; Silvério, Flaviano Oliveira; Santos, Alexandre Soares dos; Fabris, José Domingos
    O bioetanol pode ser produzido a partir de materiais lignocelulósicos, que são constituídos de carboidratos complexos na forma de celulose, hemicelulose e amido, ampliando as possibilidades de fontes de energias alternativas. Uma dessas são os resíduos agrícolas, como as tortas, coprodutos de processos de extração mecânica de óleos de frutos, sementes e cereais (oleaginosas), que representam um desafio por muitas vezes não possuírem um destino viável ou até rentável que atenda as exigências ambientais. Um desses é o buriti (Mauritia flexuosa L.), fonte de um óleo com alto teor de carotenóides representando, assim, aplicações em indústrias alimentícias, cosméticas e farmacológicas e resultando em acúmulo de seu material. O trabalho foi desenvolvido a partir da torta de buriti obtida após extração mecânica de seu óleo. Foi verificado que a torta é constituída por aproximadamente 44% de sua massa por carboidratos livres ou polimerizados. Foram realizados tratamentos químicos com soluções de ácido diluído e base em duas etapas distintas, a fim de promover a remoção da hemicelulose e lignina. Por fim, foi feita a hidrólise com complexo enzimático de celulases, enzimas que hidrolisam cadeias celulósicas em monossacarídeos de glicose, substrato utilizado por microrganismos como a levedura Saccharomyces cerevisiae no metabolismo celular, tendo como produto excretado o etanol. Após a hidrólise enzimática, obteve teores de 53,58% (m/m) de glicose liberada do farelo tratado, apresentando um rendimento em torno de 60% (m/m). Com a fermentação do hidrolisado, obtido após o tratamento enzimático, foi verificada a obtenção de etanol em rendimento (fator de conversão de substrato em produto, Yp/s) de 0,43 em relação à quantidade de substrato utilização na hidrólise enzimática. O produto obtido foi analisado em cromatógrafo a gás acoplado ao espectrômetro de massa, confirmando a obtenção de bioetanol. Além disso, foram realizadas medidas de microscopia eletrônica por varredura e difratometria de raios-X, verificando alterações na estrutura física e morfológica do material ao longo do processo. Por fim, ratificou-se a possibilidade de aplicar a torta de buriti na obtenção de etanol de segunda geração.