Navegando por Palavras-chave "Biorefinery"
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- ItemSomente MetadadadosDesenvolvimento de processos químicos sustentáveis para extração de carotenoides de Bactris gasipaes: aplicações tecnológicas e nutricionais(Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), 2021) Mesquita, Leonardo Mendes de Souza [UNIFESP]; De Rosso, Veridiana Vera [UNIFESP]; Universidade Federal de São PauloCarotenoids are natural pigments present in vegetables, animals and algae. Due to their hydrophobicity, carotenoids are usually extracted and synthesized by volatile organic solvents (COSs), restricting their potential applications, since they have low extraction selectivity, and an inherent toxicological potential (even in a low residual level in the final extract). In the food industry, these pigments have a big important sensory role, attributing an orange-redish color to the products, and important health benefits, since they act in important anti-inflammatory and antioxidant biochemical pathways. Commercially, synthetic carotenoids are more used than natural ones. However, the current market trend predicts that synthetic dyes will be sooner replaced by natural ones. Thus, alternative strategies, mainly based on the sustainability and green chemistry principles are excellent ways to mitigating the toxicity of the extracts and to create new integrated benign extraction platforms. Therefore, non-volatile solvents, such as ionic liquids (ILs), can be considered a promising alternative for replacing (or decreasing) the use of non-benign solvents. ILs are molten salts formed by large cations and organic or inorganic anions that vary in their dimensions. ILs have high thermal and chemical stability, negligible volatility in most cases and are known to be high performance solvents, capable of improving the extraction yield of natural compounds when compared to VOS-mediated processes. As a model, Bactris gasipaes fruits (peach palm) were used. This biomass are from Amazonian region, rich in carotenoids, namely all-isomers of carotene and lycopene, little explored commercially, being wasted in many cultivation systems, since the main commercial target of the species is the palm heart, a food delicacy of high economic value, which represents a predatory farming system. In this work, based on the principles of green chemistry and the concepts of biorefinery and circular economy, the valorization of the peach palm fruit was carried out. In particular, two IL-mediated carotenoid extraction platforms were developed, with low environmental impact (assessed by low carbon footprint and E-factor metrics), with solvent and raw material recycling, with optimized extraction operational conditions, which provided carotenoid extracts with high antioxidant activity, high thermal stability, and high yield compared to VOSmediated processes. In addition, the extracts were evaluated for their bioaccessibility and cellular uptake, using in vitro digestion assays of Caco-2 cells. Bioproducts enriched with carotenoids were developed, namely a vegan mayonnaise sauce, and a biodegradable packaging film. Finally, the extracts (obtained by ILs and VOS) were compared in terms of their biological activity, by an in vivo experimental assay, using Wistar rats, submitted to a high-fat diet for 7 days. Pro- and antiinflammatory cytokines, as well as oxidative stress markers were analyzed, with extracts obtained by ILs capable of raising the levels of anti-inflammatory and antioxidant markers, contrasting with the results found for extracts mediated by VOS.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Edifício Verde: Projeto de uma planta vertical de cultivo e produção de energia a partir da microalga Chlorella sp.(Universidade Federal de São Paulo, 2021-08-04) Mendes, Christine Camargo [UNIFESP]; Barrera-Alba, José Juan [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/8344948488470601; http://lattes.cnpq.br/1224796440758872; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)Devido a mudanças climáticas, a principal fonte de energia do Brasil, as hidrelétricas, tem sido diretamente afetada pela escassez de chuvas. Logo, a necessidade de encontrarmos novas fontes sustentáveis de energia que garantam a estabilidade energética, é urgente. Uma alternativa viável, muito estudada nos últimos anos, é a energia através das microalgas. Através delas, é possível extrair biodiesel, bioetanol, biogás e combustíveis sólidos (pellets), além de outros tipos de bioprodutos com finalidades não energéticas. Outro ponto a ser considerado, é a alta densidade populacional nas cidades, que impactam na elaboração de soluções pontuais próximas aos centros urbanos. Sendo assim, este estudo traz um projeto de cultivo vertical da microalga Chlorella sp. em um edifício de 5 andares a fim de gerar energia através da biomassa microalgal para suprir parte do consumo energético do condomínio. Foram utilizados 24 fotobiorreatores planares para o cultivo, no entanto, a extração da biomassa será realizada com 2 reatores por dia, isto porque o ciclo de crescimento da microalga escolhida é de 12 dias. Logo, o projeto foi pensado de uma maneira que a biorrefinaria e a geração de energia fosse contínua. Todos os cálculos para a obtenção dos resultados foram baseados em dados da literatura. Dessa forma, atingimos a geração de elétrica diária e mensal de 1,435616 kWh/Kg e 43,06848 kWh/Kg, respectivamente. Com isso, concluímos que é possível manter o consumo diário de 3 fitas LED por 5 horas, 4 celulares por 2 horas, e 14 lâmpadas LED por 8 horas.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Estudo computacional da purificação do ácido levulínico e prospecção tecnológica de intermediários químicos no contexto da biorrefinaria(Universidade Federal de São Paulo, 2024-07-22) Nascimento, Leticia Araujo do [UNIFESP]; Tovar, Laura Plazas [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/5957249756042771; http://lattes.cnpq.br/7138438525322399O ácido levulínico é um produto químico renovável com grande potencial para o futuro da indústria química, tanto do ponto de vista econômico quanto ambiental. Sua versatilidade de aplicação e baixa toxicidade o tornam escolha ideal para a produção de uma ampla variedade de produtos, que incluem desde polímeros até medicamentos, alimentos, combustíveis e cosméticos. No entanto, durante o desenvolvimento de seus processos de produção, muitos pesquisadores têm se deparado com problemas relacionados a sua purificação devido a produção indireta de subprodutos como furfural, ácido acético e ácido fórmico formados durante a conversão da biomassa em altas temperaturas. Neste estudo, investigou-se a purificação do ácido levulínico a partir de uma solução contendo hidrolisado lignocelulósico, utilizando a síntese de processos com o objetivo de se alcançar alta pureza. A recuperação obtida através de colunas de destilação em série foi de 98,15% e uma fração molar de 0,99, validando a eficácia desta operação unitária para a purificação e destacando a importância da utilização de abordagens quantitativas e qualitativas para analisar o desempenho deste tipo de sistema. Adicionalmente, a partir da análise de prospecção tecnológica dos produtos derivados do ácido levulínico, tornou-se evidente a predominância de três compostos principais: valerato de etila, γ-valerolactona e metiltetraidrofurano (MTHF), empregados principalmente na indústria de alimentos e bebidas, bem como na produção de produtos químicos e materiais. A diversidade de aplicações e o interesse demonstrado por grandes empresas e instituições acadêmicas ressaltam a versatilidade e importância desses compostos em vários setores industriais.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Extração e caracterização de fibras de celulose a partir de resíduos agroindustriais dentro do conceito de biorrefinaria: estudo preliminar(Universidade Federal de São Paulo, 2020-10-14) Silva, Laiana Tamion da [UNIFESP]; Tovar, Laura Plazas [UNIFESP]; Concha, Viktor Oswaldo Cárdenas [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/0661599261187131; http://lattes.cnpq.br/5957249756042771; http://lattes.cnpq.br/8357676358201812O cenário brasileiro faz com que a casca de arroz seja selecionada como um potencial atrativo para compor o “Cluster” de processos, capaz de produzir alimentos à bioenergia, biocombustíveis, bioprodutos, intermediários petroquímicos farmacêuticos e materiais biodegradáveis e renováveis. Este estudo objetivou isolar as fibras de celulose da matriz lignocelulósica da casca de arroz acoplando as seguintes etapas de biorrefino: hidrólise ácida diluída, tratamento alcalino e branqueamento. As fibras de celulose extraídas da casca de arroz foram examinadas em função da sua composição polimérica (~83%). Entretanto, ainda possui um teor de lignina e cinzas de ~8,7 e ~5,0%, respectivamente. Os resultados da análise morfológica confirmaram a existência de setores fibrosos e feixe de fibras de celulose com diâmetro médio <9,7 e <7,2 μm, respectivamente. O espectro obtido pela técnica de FTIR mostrou bandas características de grupos funcionais relacionados à celulose (matriz principal), estruturas características das hemiceluloses (0,8%) e lignina (8,7%) residuais, componentes de fibras lignocelulósicas. Portanto, fica evidenciado que essas fibras são ricas em celulose com índice de cristalinidade de 66,93%. Os perfis térmicos por DSC das fibras de celulose indicaram dois picos endotérmicos observados a 57 e 360 °C, devido à eliminação da umidade e degradação da celulose correspondente. No geral, as fibras de celulose extraídas da casca de arroz podem ser potencialmente aplicadas em compósitos poliméricos funcionais dentro do conceito da biorrefinaria.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Recuperação de n-butanol utilizando colunas de stripping à vácuo no processo de fermentação ABE(Universidade Federal de São Paulo, 2021-08-02) Gonçalves, Ellen Sandy [UNIFESP]; Ferreira, Michael Laia [UNIFESP]; Tovar, Laura Plazas [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/5957249756042771O conceito de biorrefinaria vem ganhando grande destaque visto seu objetivo de transformar a biomassa em produtos de maior valor agregado, como os biocombustíveis, devido à crescente procura de fontes de energia renováveis. Dentre estes biocombustíveis, o n-butanol é obtido por meio do processo fermentativo ABE (acetona, n-butanol, etanol). O n-butanol possui um desempenho mais similar à gasolina quando comparado ao etanol, tornando vantajoso o uso deste combustível. Porém, ao atingir determinada concentração, o n-butanol torna-se inibidor da reação de fermentação. Neste trabalho foi analisado o processo de recuperação de n-butanol utilizando colunas de stripping à vácuo, por meio de simulações no ambiente computacional Aspen Plus™. Inicialmente, foi realizada uma análise para definir os modelos termodinâmicos mais adequados para o sistema estudado. Utilizando os modelos NRTL-HOC e UNIQUAC-HOC, o sistema reacional foi conformado a partir de uma corrente contendo glicose a 50 g L-1. Com isto, obteve-se uma corrente de saída do reator composta por n-butanol, água, etanol, ácido acético, acetona, hidrogênio e dióxido de carbono, além da glicose remanescente. Posteriormente, esta corrente foi ajustada por um separador/extrator, para que apenas n-butanol, acetona, etanol e água seguissem para o sistema de recuperação. Para este sistema foram estudadas duas conformações, a primeira composta por duas colunas de destilação e a segunda por duas colunas de stripping e uma de destilação. Ao final de ambas as conformações é obtida uma corrente composta por n-butanol e água, que serão separados em um sistema com duas colunas stripping. Foi obtida uma recuperação de n-butanol 87,43 % para a conformação 1 e 79,97 % para a conformação 2, além de uma pureza de 99,41 % para ambos os casos. Após estas simulações, foi realizada análise de sensibilidade variando-se os parâmetros de projeto e de operação das colunas, avaliando o impacto sobre a recuperação de n-butanol, pureza e consumo energético. A partir desta análise, foi possível determinar as melhores condições para estas colunas e, com base nestes valores, foram realizadas novas simulações. Atingiu-se uma recuperação de n-butanol de 100 % para a conformação 1 e de 99,82 % para a conformação 2, ambas mantendo a pureza de 99,41 %. Ao final do trabalho, concluiu-se que a conformação 1 é a mais vantajosa para a obtenção de n-butanol por possuir maior eficiência e menor consumo energético.
- ItemSomente MetadadadosSeleção de fungos filamentosos como eficientes fontes de lignina-peroxidases(Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), 2020-08-21) Lima, Lidiane Maria dos Santos [UNIFESP]; Vasconcellos, Suzan Pantaroto de [UNIFESP]; Universidade Federal de São PauloSelection of Filamentous Fungi as Efficient Sources of Lignin-Peroxidases Lignin peroxidases (LiP) are ligninolytic enzymes normally produced by biodegradable fungi of lignocellulose in nature. Currently, interest in such enzymes has increased, due to their high potential for biotechnological application. In this sense, the search for microbial cultures, of different habitats, with different environmental conditions, exponentially increases the acquisition of notable enzymes for the most diverse purposes. An example is the application of biorefineries of cellulosic ethanol, which aims at the efficient transformation of lignocellulosic biomass into bioproducts, such as biofuels and energy, thus being considered a sustainable alternative to petroleum derivatives. However, one of the obstacles to the lignocellulose valorization on an industrial scale is the complexity and recalcitrance of biomass, especially lignin. It is in this context that the development and optimization of enzymatic preparations based on lignin-peroxidases are required, in order to enable the cleavage and digestibility of lignocellulosic fiber. Thus, the present study was initiated by the screening of environmental filamentous fungi with respect to the effectiveness of lignin-peroxidases, using dye degradation tests of aromatic molecular structures, such as remazol brilliant blue R (RBBR) and methylene blue (AM), as compounds for detecting fungal ligninolytic activity. Thus, six (6) filamentous fungi FPZSP3_01, FPZSP3_05, FPZSP3_47, FPZSP3_91, FPZSP1_129 and FPZSP1_141 isolated from soil increased by filter cake from sugar and alcohol refineries, were selected. Thus, such microorganisms were subjected to in-depth analysis about the enzymatic kinetics of their lignin-peroxidases, analyzing the crude enzymatic extract (microbial supernatant) from the following strains: FPZSP3_47 (Mucor sp.), FPZSP1_129 (Byssochlamys nivea) and FPZSP1 (Paecilomyces saturatus). The apparent kinetic constants KM, Vmax and kcat were determined in two conditions, pH 3.0 at room temperature (20 ºC±2), and pH 9.0, NaCl 4M, at 65 ºC, in addition to the influence of different temperatures, pH ranges and salinities in the activities enzyme detected. The filamentous fungus Mucor sp. (FPZSP3_47) belonging to the phylum Mucoromycota was selected for protein characterization studies. The apparent kinetic constants KM (mM) 55.65 ± 6.56, Vmax (mmol min-1) 414.75 ± 6.37 and kcat (min-1) 7.45 were higher at pH 3.0 at room temperature for Mucor sp. FPZSP3_47. The lignin-peroxidases of Mucor sp., Byssochlamys nivea and Paecilomyces saturatus exhibited activity and stability for 30 hours at all temperatures evaluated (4 ºC, ambient, 30 ºC and 65 ºC), with two optimal temperatures (30 ºC and 65 ºC) being selected. ºC). Such conditions were selected to analyze the activity dependence and enzymatic stability at pH. All ligninases of Mucor sp., Byssochlamys nivea and Paecilomyces saturatus were active and stable over a wide pH range (5.0 to 9.0). The pH 9.0 and the temperature of 65 ºC were selected to investigate the effect of NaCl (0.1 to 4 M) on the stability of LiP, and the results revealed wide tolerance to NaCl, for 24 hours. The LiP of the isolate Mucor sp. was purified by ion-exchange chromatography and analyzed on SDS-PAGE 12%, featuring a protein with a molecular mass estimated at 60 kDa and specific activity of 0.013 U/mg. It is worth mentioning that this is the first description of ligninases of a fungus of the genus Mucor sp. in the literature, therefore, a potential candidate for the optimization of processes associated with the production of ethanol from vegetable biomass.