Otimização da hidrólise enzimática para produção de bioetanol por sacarificação e fermentação semi-simultâneas usando fibra de coco maduro

Alternative substrates to produce useful chemicals such as biofuel have been attractive, in particular, for cellulosic ethanol production. In this context, the objective of this work was optimized the synergistic mixture of enzymes and bioethanol production. The enzymes of Trichoderma reesei and crude enzyme extract from Lichtheimia ramosa were used in the hydrolysis of mature coconut fibre pretreated by sequential process of alkaline hydrogen peroxide (Alk-H2O2)-sodium hydroxide (NaOH). Furthermore, these enzymes and pretreated vegetable biomass were applied in the bioethanol production by Saccharomyces cerevisiae in semi-simultaneous saccharification and fermentation strategy (SSSF). Resulting in the yields and conversions of delignified mature coconut fibre into reducing sugars between 12.7-82.14% and 0.09-0.64 g reducing sugars/g dry biomass, respectively, with an initial hydrolysis rate at 12 h between 0.10-0.89 g/(L.h). Yields and conversions of delignified mature coconut fibre into glucose between 10.16-83.78% and 0.06-0.43 g glucose/g dry biomass, in that order, with an initial hydrolysis rate at 12 h between 0.03-0.35 g/(L.h). Bioethanol production by S. cerevisiae using delignified mature coconut fibre, enzymes from T. reesei and crude enzyme extract from L. ramosa resulted in the production of 4.62 g/L, yield of 0.41 g ethanol/g glucose and volumetric productivity of ethanol of 0.13 g/(L.h), respectively. The results showed synergistic effects between enzymes from T. reesei and crude enzyme extract from L. ramosa, without promoting inhibition in the alcoholic fermentation. Therefore, allowing to formulate an optimized enzymatic preparation aiming cellulosic ethanol production.Substratos alternativos para produzir produtos químicos úteis, como biocombustível, têm sido atraentes, principalmente para a produção de etanol celulósico. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi otimizar a mistura sinérgica de enzimas de Trichoderma reesei e extrato de enzima bruta de Lichtheimia ramosa para a hidrólise da fibra de coco maduro pré-tratado com peróxido de hidrogênio alcalino (Alk-H2O2) - hidróxido de sódio (NaOH) e produção de bioetanol por Saccharomyces cerevisiae em estratégia de sacarificação e fermentação semi-simultânea (SSSF). Resultando nas conversões e rendimentos de fibra de coco maduro deslignificada em açúcares redutores entre 12,0-82,3% e 0,09-0,64 g de açúcares redutores/g de biomassa seca, respectivamente, com uma taxa de hidrólise inicial em 12 h entre 0,10-0,89 g/(Lh) . E as conversões e rendimentos de fibra de coco maduro deslignificado em glicose entre 10,4-83,9% e 0,06-0,43 g de glicose/g de biomassa seca, nessa ordem, com uma taxa de hidrólise inicial em 12 h entre 0,03-0,35 g/(L.h). A produção de bioetanol por S. cerevisiae utilizando fibra de coco maduro deslignificado, enzimas de T. reesei e extrato de enzima bruta de L. ramosa resultou na produção, rendimento e produtividade volumétrica de etanol de 4,62 g/L, 0,41 g de etanol/g de glicose e 0,13 g/(Lh), respectivamente. Os resultados mostraram efeitos sinérgicos entre as enzimas de T. reesei e extrato bruto de L. ramosa, além de não promover inibição na fermentação alcoólica. Portanto, permitindo formular uma preparação enzimática otimizada visando a produção de etanol celulósico

AS CONTRIBUIÇÕES DOS BIODESAFIOS E BIOSIMULADO NA FORMAÇÃO INICIAL DE PROFESSORES

The world population is devastated by the viral pandemic caused by the new coronavirus (COVID-19). Among the countless anthropic activities affected, the educational area stands out. In this sense, this teaching project aimed to contribute didactic-pedagogical-scientific in the initial training of teachers and familiarize them to external evaluations, based on applications of BioChallenges (socio-scientific issues, in groups) and BioSimulated (individual) through Information and Communication Technologies (ICTs). In this way, using AVA Google classroom, BioDesafios (in groups) were applied weekly to students and BioSimulado (individual) was executed at the end of the teaching project. Thus, the student teams formed to conduct the weekly BioChallenges were the yellow ipe (Tabebuia alba); jaguar (Panthera onca); Guarantã tree (Esenbeckia leiocarpa) and macaw (Anodorhynchus hyacinthinus). The BioChallenges showed significant participation of the teams, in addition to collective action in the elaboration of the design expressed in the teams' t-shirts and stickers. Besides that, students achieved between 42-88% in the BioSimulated. Therefore, this project contributed to the training of students, in addition to strengthening student preparation for the performance of external evaluations, such as Enade, and also for appropriate prophylactic health behaviour during the viral pandemic.La población mundial está devastada por la pandemia viral provocada por nuevo coronavirus (COVID-19). Entre las innumerables actividades antrópicas afectadas, destaca el área educativa. En este sentido, este proyecto docente tuvo como objetivo aportar didáctico-pedagógico-científico en la formación inicial del professorado y familiarícelos con las evaluaciones externas, basado en aplicaciones de BioDesafíos (cuestiones socio-científicas, en grupos) y Biosimulado (individual) através de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC). Así, utilizando AVA Google en el aula, se aplicaron semanalmente BioDesafios (en grupos) a los alumnos y se ejecutó BioSimulado (individual) al finalizar el proyecto docente. De esa forma, los equipos de estudiantes formados para realizar los BioDesafíos semanales fueron ipe amarillo (Tabebuia alba); jaguar (Panthera onca); árbol Guarantã (Esenbeckia leiocarpa) y guacamayo (Anodorhynchus hyacinthinus). Los BioDesafíos mostraron participación significativa de los equipos, además de la acción colectiva en la elaboración del diseño expresado en las camisetas y pegatinas de los equipos. Además  eso, los estudiantes lograron entre 42-88% en Biosimulado. Por tanto, este proyecto contribuyó a la formación de los estudiantes, además de fortalecer la preparación de los estudiantes para la realización de evaluaciones externas, como Enade, también para una adecuada conducta de salud profiláctica durante la pandemia viral.A população mundial encontra-se devastada pela pandemia viral provocada pelo novo coronavírus (COVID-19). Dentre as inúmeras atividades antrópicas afetadas, destaca-se a área educacional. Neste sentido, este projeto de ensino visou contribuir didático-pedagógico-científica na formação inicial de professores e familiarizá-los as avaliações externas a partir das aplicações dos BioDesafios, baseados em Questões Sociocientíficas (QSCs) e BioSimulado por meio das Tecnologias da Informação e Comunicação (TICs). Dessa forma, usando AVA Google sala de aula os BioDesafios (em grupo) foram aplicados semanalmente aos estudantes e o BioSimulado (individual) executado no final do projeto de ensino. Assim, as equipes estudantis constituídas para realizarem os BioDesafios semanais foram à ipê-amarelo (Tabebuia alba); onça-pintada (Panthera onca); árvore Guarantã (Esenbeckia leiocarpa) e arara-azul (Anodorhynchus hyacinthinus). Os BioDesafios apresentaram participação significativa das equipes, além da ação coletiva na elaboração do design expressos nas camisetas e adesivos das equipes. Ademais, os estudantes obtiveram rendimentos entre 42-88% no BioSimulado. Portanto, este projeto cooperou na formação dos estudantes, além de fortalecer o preparo estudantil para realização das avaliações externas, tais como, Enade, e também para o comportamento sanitário profilático apropriado durante a pandemia viral

ASTRONOMIA NO ENSINO MÉDIO: CURIOSIDADES SOBRE O BURACO NEGRO

In the last year of high school, attention is almost never directed to the contents of Physics and Astronomy. These contents end up not being explored, even though it is an area that attracts students' attention and curiosity. In this sense, this study aimed to propose an approach to Astronomy, about some curiosities about black holes. The methodology adopted is based on the use of information leaflets, which were prepared with the Venngage Infographic Maker tool, and made available for students to read. To verify the students' understanding of the subject and their absorption of information, Google Forms was used in the preparation of the electronic form, used as an asynchronous activity. It was noticed through the application of the material, that it is possible to teach Physics and Astronomy approaching advanced concepts in a simplified way in Physics Teaching activities. It is up to the teacher/facilitator to find a more “pleasant” way for students to become able to understand the concepts about the contents taught.En el último año de secundaria casi nunca se dirige la atención a los contenidos de Física y Astronomía. Estos contenidos terminan sin ser explorados, a pesar de que es un área que atrae la atención y la curiosidad de los estudiantes. En este sentido, este estudio tuvo como objetivo proponer un acercamiento a la Astronomía, sobre algunas curiosidades sobre los agujeros negros. La metodología adoptada se basa en el uso de folletos informativos, que fueron elaborados con la herramienta Venngage Infographic Maker y puestos a disposición de los estudiantes para su lectura. Para verificar la comprensión del tema por parte de los estudiantes y su absorción de la información, se utilizó Google Forms en la elaboración del formulario electrónico, utilizado como actividad asíncrona. Se percibió a través de la aplicación del material, que es posible enseñar Física y Astronomía abordando conceptos avanzados de forma simplificada en las actividades de Enseñanza de la Física. Corresponde al docente/facilitador encontrar una manera más “agradable” para que los estudiantes sean capaces de comprender los conceptos sobre los contenidos impartidos.No último ano do ensino médio, em praticamente nenhum momento se direciona a atenção para os conteúdos de Física e Astronomia. Esses conteúdos acabam não sendo explorados, mesmo sendo uma área que atrai atenção e a curiosidade dos estudantes. Nesse sentido, este estudo teve como objetivo propor uma abordagem da Astronomia, sobre algumas curiosidades sobre os buracos negros. A metodologia adotada está baseada na utilização de folhetos informativos, que foram elaborados com a ferramenta Venngage Infographic Maker, e disponibilizados para leitura dos alunos. Para averiguação do entendimento dos alunos sobre o tema e sua absorção de informações, foi utilizado o Google Forms na confecção do formulário eletrônico, utilizado como atividade assíncrona. Percebeu-se através da aplicação do material, que é possível ensinar Física e Astronomia abordando conceitos avançados de maneira simplificada nas atividades de Ensino de Física. Cabendo ao professor/facilitador a tarefa de encontrar uma forma mais “agradável” para que os alunos se tornem capazes de compreender os conceitos sobre os conteúdos ministrados

Bioethanol production by Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis and Zymomonas mobilis from delignified coconut fibre mature and lignin extraction according to biorefinery concept

In search to increase the offer of liquid, clean, renewable and sustainable energy in the world energy matrix, the use of lignocellulosic materials (LCMs) for bioethanol production arises as a valuable alternative. The objective of this work was to analyze and compare the performance of Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis and Zymomonas mobilis in the production of bioethanol from coconut fibre mature (CFM) using different strategies: simultaneous saccharification and fermentation (SSF) and semi-simultaneous saccharification and fermentation (SSSF). The CFM was pretreated by hydrothermal pretreatment catalyzed with sodium hydroxide (HPCSH). The pretreated CFM was characterized by X-ray diffractometry and SEM, and the lignin recovered in the liquid phase by FTIR and TGA. After the HPCSH pretreatment (2.5% (v/v) sodium hydroxide at 180 °C for 30 min), the cellulose content was 56.44%, while the hemicellulose and lignin were reduced 69.04% and 89.13%, respectively. Following pretreatment, the obtained cellulosic fraction was submitted to SSF and SSSF. Pichia stipitis allowed for the highest ethanol yield 90.18% in SSSF, 91.17% and 91.03% were obtained with Saccharomyces cerevisiae and Zymomonas mobilis, respectively. It may be concluded that the selection of the most efficient microorganism for the obtention of high bioethanol production yields from cellulose pretreated by HPCSH depends on the operational strategy used and this pretreatment is an interesting alternative for add value of coconut fibre mature compounds (lignin, phenolics) being in accordance with the biorefinery concept.Brazilian research funding agencies CNPq (Proc:470356/2011-1) and CAPES (Proc:BEX5951/11-9) for financial suppor

A CONTRIBUIÇÃO DA AÇÃO MEDIOTEC NO PLANO NACIONAL DE EDUCAÇÃO E NO PLANO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO DE MATO GROSSO DO SUL (2014-2024)

No âmbito do Programa Nacional de Acesso ao Ensino Técnico e Emprego (PRONATEC) foi incluída em 2017, a ação Mediotec. Essa ação visa aprimorar a oferta de vagas gratuitas nos cursos técnicos correlacionados ao ensino médio, disponibilizados na rede pública de educação. Este artigo visa analisar a contribuição da ação Mediotec no cumprimento da meta 11, contida no Plano Nacional de Educação (PNE) e no Plano Estadual de Educação de Mato Grosso do Sul (PEE/MS), vigentes no período decenal de 2014-2024. Diante disso, constata a exígua expansão das matrículas estudantis pertencentes à Educação Profissional Técnica de Nível Médio (EPTNM) durante os anos de 2014-2017, no Brasil, além de apresentar retração no quantitativo de matrículas na EPTNM, ao longo desse período no Mato Grosso do Sul. Por conseguinte, o aporte de matrícula estudantil na ação Mediotec foi diminuto para contribuir no cumprimento da meta 11

Avaliação do potencial da fibra e casca de coco maduro, casca de coco verde e cacto pré-tratados visando à produção de etanol

O presente trabalho investigou o potencial de diferentes materiais lignocelulósicos residuais gerados em regiões rurais e urbanas (fibra de coco maduro, casca de coco verde e casca de coco maduro), além de vegetal cultivado em ambientes inóspitos (cacto) visando à produção de etanol, sendo todos, materiais abundantes na região Nordeste do Brasil. Esses materiais foram submetidos aos pré-tratamentos com peróxido hidrogênio alcalino seguido por hidróxido de sódio (PHA-PHS), autohidrólise (PA), hidrotérmico catalisado com hidróxido de sódio (PHCHS) e organosolv usando etanol alcalino (POEA). Os materiais pré-tratados foram submetidos à hidrólise enzimática e as estratégias de fermentação e sacarificação simultânea (SSF) e fermentação e sacarificação semi-simultânea (SSSF), utilizando-se Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis e Zymomonas mobilis. Avaliou-se também, a presença de compostos inibitórios (hidroximetilfurfural, furfural, ácido acético, ácido fórmico e ácido levulínico) e a água marinha no meio de cultivo. Os materiais pré-tratados por PHAPHS resultaram na deslignificação dos materiais em uma faixa entre 54,0 e 71,0%, contendo entre 51,80 e 54,91% de celulose, entre 17,65 e 28,36% de hemicelulose, entre 7,99 e 10,12% de lignina. As hidrólises enzimáticas proporcionaram conversões dos materiais em glicose entre 68,0 e 76,0%. Os rendimentos em etanol utilizando SSF e SSSF para a fibra de coco maduro pré-tratada variaram entre 0,40 e 0,43 g/g, 0,43 e 0,45 g/g, respectivamente. Os materiais pré-tratados por PA apresentaram rendimentos de sólidos entre 42,92 e 92,74%, contendo entre 30,65 e 51,61% de celulose e entre 21,34 a 41,28% de lignina. As hidrólises enzimáticas resultaram nas conversões dos materiais em glicose entre 84,10 e 92,52%. Os rendimentos em etanol utilizando casca de coco verde pré-tratada e as estratégias SSF e SSSF foram entre 0,43 e 0,45 g/g. A fibra de coco maduro pré-tratada por PHCHS apresentou rendimentos de sólidos entre 21,64 e 60,52%, com aumento de celulose entre 28,40 e 131,20%, redução de hemicelulose entre 43,22 e 69,04%, redução de lignina entre 8,27 e 89,13%. A hidrólise enzimática resultou em conversão do material em glicose de 90,72%. Os rendimentos em etanol utilizando SSF e SSSF foram 0,43 e 0,46 g/g, respectivamente. Os materiais pré-tratados por POEA apresentaram reduções de sólido entre 10,75 e 43,18%, aumento de celulose em até 121,67%, redução de hemicelulose em até 77,09% e redução de lignina em até 78,22%. As hidrólises enzimáticas resultaram nas conversões dos materiais em glicose entre 77,54 e 84,27%. Os rendimentos em etanol utilizando cacto pré-tratado e as estratégias SSF e SSSF foram entre 0,41 e 0,44 g/g, 0,43 e 0,46 g/g, respectivamente. As fermentações alcoólicas realizadas em biorreator resultaram em rendimentos e produção de etanol entre 0,42 e 0,46 g/g, 7,62 e 12,42 g/L, respectivamente. Os compostos inibitórios apresentaram efeitos sinérgicos negativos nas fermentações realizadas por P. stipitis, Z. mobilis e S. cerevisiae. O ácido fórmico e o ácido acético apresentaram efeitos mais significativos entre os compostos inibitórios, seguido pelo hidroximetilfurfural, furfural e ácido levulínico. As fermentações realizadas em meio de cultivo diluído com água marinha apresentaram resultados promissores, especialmente quando se utilizou S. cerevisiae (0,50 g/g) e Z. mobilis (0,49 g/g). Os diversos resultados obtidos no presente trabalho indicam que, os materiais lignocelulósicos, pré-tratamentos, estratégias fermentativas e micro-organismos estudados merecem atenção por parecerem promissores e passíveis de serem utilizados no contexto de biorrefinaria visando à produção de etanol.The present work investigated the potential of different residual lignocellulosic materials generated in rural and urban areas (coconut fibre mature, green coconut shell and mature coconut shell), and vegetable cultivated in inhospitable environments (cactus) aimed at the production of ethanol, being all materials abundant in the Northeast region of Brazil. These materials were submitted to pretreatments with alkaline hydrogen peroxide followed by sodium hydroxide (AHP-SHP), autohydrolysis (AP), hydrothermal catalyzed with sodium hydroxide (HCSHP) and alkali ethanol organosolv (AEOP). These materials pretreated were submitted to enzymatic hydrolysis and strategies of simultaneous saccharification and fermentation (SSF) and saccharification and fermentation semi-simultaneous (SSSF) by Saccharomyces cerevisiae, Zymomonas mobilis and Pichia stipitis. It was also evaluated the presence of inhibitory compounds (hydroxymethylfurfural, furfural, acetic acid, formic acid and levulinic acid) and seawater during the fermentative process. Materials pretreated with AHP-SHP have resulted in delignification of the materials in a range between 54 and 71%, containing between 51.80 and 54.91% of cellulose, between 17.65 and 28.36% of hemicellulose, between 7.99 and 10.12% of lignin. Enzymatic hydrolysis resulted in the conversions in glucose between 68 and 76%. Conversion yields in ethanol using SSF and SSSF for coconut fibre mature pretreated ranged from 0.40 and 0.43 g/g, 0.43 and 0.45 g/g, respectively. Materials pretreated by AP showed yields of solids between 42.92 and 92.74%, containing between 30.65 and 51.61% of cellulose, 21.34 and 41.28% of lignin. Enzymatic hydrolysis resulted in glucose conversions between 84.10 and 92.52%. Proceeds from conversion into ethanol using green coconut shell pretreated, in strategy SSF and SSSF, were between 0.43 and 0.45 g/g. Coconut fibre mature pretreated by HCSHP presented solids yields between 21.64 and 60.52%, with increased in cellulose between 28.40 and 131.20%, reduction of hemicellulose between 43.22 and 69.04% and reduction in lignin between 8.27 and 89.13%. Enzymatic hydrolysis resulted in the conversion in glucose of 90.72%. Ethanol yields using the SSF and SSSF were 0.43 and 0.46 g/g, respectively. Materials pretreated by AEOP showed solid reductions between 10.75 and 43.18%, cellulose increase up to 121.67%, hemicellulose reduction up to 77.09% and lignin reduced up to 78.22%. Enzymatic hydrolysis resulted in the conversion of glucose between 77.54 and 84.27%. Yields conversion into ethanol using the SSF and SSSF with cactus pretreated ranged from 0.41 and 0.44 g/g, 0.43 and 0.46 g/g, respectively. Fermentations carried out in bioreactors resulted in yields and ethanol production form 0.42 and 0.46 g/g and 7.62 and 12.42 g/L, respectively. The inhibitory compounds showed negative synergistic effects in fermentations performed by P. stipitis, Z. mobilis and S. cerevisiae. Formic acid and acetic acid showed most significant effects among the inhibitory compounds, followed by hydroxymethylfurfural, furfural and levulinic acid. Fermentations carried out in culture medium diluted with seawater showed promising results, especially for S. cerevisiae (0.50 g/g) and Z. mobilis (0.49 g/g). The different results obtained in this study indicate that lignocellulosic materials, pretreatments, fermentative processes strategies and the microorganisms studied deserve attention because they are promising and capable of being used in the context of biorefinery, aiming the ethanol production