USE OF SUGARCANE BAGASSE AND CANDEIA WASTE FOR SOLID BIOFUELS PRODUCTION

AbstractThe use of agroforestry residues as an energy source acts as an alternative to conventional fossil fuels like petroleum and coal. The aim of this study was to evaluate the energy recovery of candeia sawdust and sugarcane bagasse wastes in the preparation of blends for the production of briquettes. Residues characterization took place by their size classification, proximate analysis and calorific value. Six treatments were applied: T1 (100% cane bagasse), T2 (90% cane bagasse + 10% candeia), T3 (75% cane bagasse + 25% candeia), T4 (50% cane bagasse + 50% candeia), T5 (25% cane bagasse + 75% candeia) and T6 (100% candeia sawdust). Briquettes were assessed by their density, dimensional stability and mechanical strength. It was observed that the higher the proportion of candeia sawdust in the treatment, the lower the volumetric expansion of the briquettes and the larger their mechanical strength. Results indicated that the mixture of sugarcane bagasse and candeia sawdust wastes in the blends was an efficient alternative to overcome the problems related to the high hygroscopicity and low durability of briquettes made using only sugarcane bagasse, thus allowing production of stable and resistant briquettes in all the studied treatments.Keywords: Biofuel; biomass; wastes; briquettes. ResumoAproveitamento de resíduos de bagaço de cana-de-açúcar e candeia para a produção de biocombustíveis sólidos. A utilização de resíduos agroflorestais como fonte de energia funciona como uma alternativa aos combustíveis fósseis convencionais como o petróleo e o carvão mineral. O objetivo deste trabalho foi avaliar o aproveitamento energético dos resíduos de serragem de candeia e bagaço de cana-de-açúcar na confecção de blendas para produção de briquetes. Os resíduos foram caracterizados a partir de sua classificação granulométrica, análise imediata e poder calorífico. Foram realizados seis tratamentos: T1 (100% bagaço de cana), T2 (90% bagaço de cana + 10% candeia), T3 (75% bagaço de cana + 25% candeia), T4 (50% bagaço de cana + 50% candeia), T5 (25% bagaço de cana + 75% candeia) e T6 (100% serragem de candeia). Os briquetes foram avaliados quanto a sua densidade, estabilidade dimensional e resistência mecânica. Observou-se que quanto maior a proporção de serragem de candeia nos tratamentos, menor foi a expansão volumétrica dos briquetes e maior foi a sua resistência mecânica. Os resultados indicaram que o uso das blendas foi uma alternativa eficiente para contornar os problemas relacionados à alta higroscopicidade e à baixa durabilidade dos briquetes confeccionados apenas com o bagaço de cana-de-açúcar, permitindo assim a obtenção de briquetes estáveis e resistentes para todos os tratamentos testados.Palavras-chave: Biocombustível; biomassa; resíduos; briquetes.AbstractThe use of agroforestry residues as an energy source acts as an alternative to conventional fossil fuels like petroleum and coal. The aim of this study was to evaluate the energy recovery of candeia sawdust and sugarcane bagasse wastes in the preparation of blends for the production of briquettes. Residues characterization took place by their size classification, proximate analysis and calorific value. Six treatments were applied: T1 (100% cane bagasse), T2 (90% cane bagasse + 10% candeia), T3 (75% cane bagasse + 25% candeia), T4 (50% cane bagasse + 50% candeia), T5 (25% cane bagasse + 75% candeia) and T6 (100% candeia sawdust). Briquettes were assessed by their density, dimensional stability and mechanical strength. It was observed that the higher the proportion of candeia sawdust in the treatment, the lower the volumetric expansion of the briquettes and the larger their mechanical strength. Results indicated that the mixture of sugarcane bagasse and candeia sawdust wastes in the blends was an efficient alternative to overcome the problems related to the high hygroscopicity and low durability of briquettes made using only sugarcane bagasse, thus allowing production of stable and resistant briquettes in all the studied treatments.Keywords: Biofuel; biomass; wastes; briquettes. ResumoAproveitamento de resíduos de bagaço de cana-de-açúcar e candeia para a produção de biocombustíveis sólidos. A utilização de resíduos agroflorestais como fonte de energia funciona como uma alternativa aos combustíveis fósseis convencionais como o petróleo e o carvão mineral. O objetivo deste trabalho foi avaliar o aproveitamento energético dos resíduos de serragem de candeia e bagaço de cana-de-açúcar na confecção de blendas para produção de briquetes. Os resíduos foram caracterizados a partir de sua classificação granulométrica, análise imediata e poder calorífico. Foram realizados seis tratamentos: T1 (100% bagaço de cana), T2 (90% bagaço de cana + 10% candeia), T3 (75% bagaço de cana + 25% candeia), T4 (50% bagaço de cana + 50% candeia), T5 (25% bagaço de cana + 75% candeia) e T6 (100% serragem de candeia). Os briquetes foram avaliados quanto a sua densidade, estabilidade dimensional e resistência mecânica. Observou-se que quanto maior a proporção de serragem de candeia nos tratamentos, menor foi a expansão volumétrica dos briquetes e maior foi a sua resistência mecânica. Os resultados indicaram que o uso das blendas foi uma alternativa eficiente para contornar os problemas relacionados à alta higroscopicidade e à baixa durabilidade dos briquetes confeccionados apenas com o bagaço de cana-de-açúcar, permitindo assim a obtenção de briquetes estáveis e resistentes para todos os tratamentos testados.Palavras-chave: Biocombustível; biomassa; resíduos; briquetes

Kinetic resolution of racemic halohydrins by lipase B from Candida antarctica and biotransformation of natural products by microrganisms

Neste trabalho foram realizadas as resoluções cinéticas das haloidrinas racêmicas (RS)-1-benziloxi-3-cloropropan-2-ol (4a), (RS)-1-benziloxi-3-bromopropan-2-ol (4b), (RS)-1-cloro-3-(4-metoxifenoxi)propan-2-ol (5a), (RS)-1-bromo-3-(4-metoxifenoxi)propan-2-ol (5b), (RS)-1-aliloxi-3-cloro-propan-2-ol (6a) e (RS)-1-aliloxi-3-bromo-propan-2-ol (6b) empregando-se a lipase comercial de Candida antarctica CALB como catalisador e acetato de vinila como agente acilante. As razões enantioméricas das resoluções cinéticas foram determinadas com o intuito de avaliar a influência dos grupos substituintes halogênios presentes nas haloidrinas na eficiência das resoluções cinéticas desses substratos. Os valores de razão enantiomérica obtidos foram: E = 5,6, 4a; E = 4,3, 4b; E = 98, 5a; E = 6,6, 5b; E = 20, 6a; E = 5,8, 6b. Assim, somente as resoluções cinéticas das cloroidrinas 5a e 6a apresentaram valores de E característicos de resoluções eficientes, fornecendo os produtos (R)-1-cloro-3-(4-metoxifenoxi)propan-2-ol 5a com rendimento de 46% e ee = 40%; (S)-acetato de 1-cloro-3-(4-metoxifenoxi)propan-2-ila 8a com rendimento de 40% e ee = 97%; (R)-1-aliloxi-3-cloro-propan-2-ol (R)-6a com rendimento de 45% e ee = 72% e (S)-acetato de 1-aliloxi-3-cloro-propan-2-ila (S)-9a com rendimento de 41% e ee = 81%. Realizou-se também uma triagem com os fungos de origem marinha Bostryospharia sp. Br09, Eutypella sp. Br23, Hidropisphaera sp. Br27, Xylaria sp. Br61, Aspergillus sydowii Ce19, Aspergillus sydowii Ce15, Penicillium raistriicki Ce16, Penicillium oxalicum F30 e Penicillium citrinum F53 frente aos produtos naturais sclareol, ambrox e sclareolide, a fim de selecionar os micro-organismos capazes de promover reações de bio-oxidação nesses substratos. Os metabólitos hidroxilados obtidos nas reações de biotransformação foram: 3β-hidroxi-ambrox 10a (rendimentos de 17% e 11%, com os fungos Br09 e Br23, respectivamente); 1β-hidroxi-ambrox 10b (rendimento de 14% com o fungo Ce19); 3β-hidroxi-sclareol 11a (rendimentos de 31%, 69% e 55%, com os fungos Br61, Br09 e Br23, respectivamente); 18-hidroxi-sclareol 11b (rendimento de 10% com o fungo Br61); 3β-hidroxi-sclareolide 12a (rendimentos de 34% e 7%, com os fungos Br09 e Br23, respectivamente). Realizou-se também um estudo utilizando-se três meios de cultura líquidos (meio sintético, meio YM e meio PDB) para a reação de biotransformação do sclareol 11 no composto ambradiol 13 com a levedura Hyphozyma roseonigra. Observou-se que a reação com o meio de cultura líquido PDB apresentou os melhores resultados, com uma grande eficiência na conversão do substrato no produto de interesse, o qual foi obtido com um rendimento de 82%. Esta reação foi realizada também através de um processo fermentativo conduzido em biorreator, apresentando bons resultados quanto à conversão da reação, porém com a desvantagem do alto custo do meio de cultura PDB, o que dificulta a realização deste processo fermentativo em larga escala.In this work we performed kinetic resolutions of the racemic halohydrins (RS)-1-benzyloxy-3-chloropropan-2-ol (4a), (RS)-1-benzyloxy-3-bromopropan-2-ol (4b), (RS)-1-chloro-3-(4-methoxyphenoxy)propan-2-ol (5a), (RS)-1-bromo-3-(4-methoxyphenoxy)propan-2-ol (5b), (RS)-1-allyloxy-3-chloro-propan-2-ol (6a) and (RS)-1-allyloxy-3-bromo-propan-2-ol (6b) using the lipase from Candida antarctica CALB as catalyst and vinyl acetate as acylating agent. The enantiomeric ratios of the kinetic resolutions were determined in order to evaluate the influence of the halogen substituents present in halohydrins in the efficiency of the kinetic resolutions of these substrates. The enantiomeric ratio values obtained were: E = 5.6, 4a; E = 4.3, 4b; E = 98, 5a; E = 6.6, 5b; E = 20, 6a; E = 5.8, 6b. Thus, only the kinetic resolutions of the chlorohydrins 5a and 6a showed characteristic values of E of efficient resolutions, providing the products (R)-1-chloro-3-(4-methoxyphenoxy)propan-2-ol 5a with 46% yield and ee = 40%; (S)-1-chloro-3-(4-methoxyphenoxy)propan-2-yl acetate 8a with 40% yield and ee = 97%; (R)-1-allyloxy-3-chloro-propan-2-ol (R)-6a with 45% yield and ee = 72% and (S)-1-allyloxy-3-chloro-propan-2-yl acetate (S)-9a with 41% yield and ee = 81%. We also performed a screening with the marine fungi Bostryospharia sp. Br09, Eutypella sp. Br23, Hidropisphaera sp. Br27, Xylaria sp. Br61, Aspergillus sydowii Ce19, Aspergillus sydowii Ce15, Penicillium raistriicki Ce16, Penicillium oxalicum F30 and Penicillium citrinum F53 using the natural products ambrox, sclareol and sclareolide in order to select the microorganisms capable of promoting bio-oxidation reactions of these substrates. The hydroxylated metabolites obtained from the biotransformation reactions were: 3β-hydroxy-ambrox 10a (17% and 11% yield with Br09 and Br23, respectively); 1β-hydroxy-ambrox 10b (14% yield with Ce19); 3β-hydroxy-sclareol 11a (31%, 69% and 55% yield with Br61, Br23 and Br09, respectively); 18-hydroxy-sclareol 11b (10% yield with Br61); 3β-hydroxy-sclareolide 12a (34% and 7% yields with Br09 Br23, respectively). We also performed a study employing three liquid culture media (synthetic, YM and PDB media) for the biotransformation reaction of sclareol 11 into ambradiol 13 using Hyphozyma roseonigra as catalyst. The reaction with the liquid culture media PDB showed the best results, with a high efficiency in the conversion of the substrate into the desired product, which was obtained in 82% yield. This reaction was also performed using a fermentation process conducted in a bioreactor, with good results, however with the disadvantage of the high cost of culture media PDB, which hinders the performance of this large-scale fermentation

Biotranformation of epoxides with seawater microorganisms and sinthesys of racemic chloroidrines

Neste trabalho realizou-se uma triagem com os fungos de origem marinha Trichoderma sp Gc1, Penicillium miczynskii Gc5, Penicillium raistrickii Ce16 e Aspergilus sydowii Gc12 para catalisar a abertura do (RS)-2-(benziloximetil)oxirano (2). O melhor resultado foi obtido com o fungo Trichoderma sp Gc1, pois forneceu o (R)-(-)-2-(benziloximetil)oxirano (2) com excesso enantiomérico de 60 % e rendimento isolado de 39 %; o diol (S)-(+)-1,2-propanodiol-3-fenilmetóxi (2a) com excesso enantiomérico de 32 % e rendimento de 19 %. Posteriormente otimizou-se as condições experimentais com o epóxido 2 e o fungo Trichoderma sp Gc1, variando-se a massa de biocatalisador, o meio de cultura e o tempo de reação. Os melhores resultados sob essas condições foram aplicadas para os epóxidos 3-5 fornecendo o (S)-(+)-2-[4-metoxifenoxi)metil]oxirano (3a), (S)-(+)-2-(propeniloxi)oriano (4), (R)-(+)-1-alilóxi-2,3-propanodiol (4a) e o (-)-9-deceno-1,2-diol (5a). Nesses estudos embora ocorreu a abertura seletiva dos epóxidos com as células totais do fungo Trichoderma sp Gc1, não obteve-se altas purezas enantioméricas dos produtos. Ainda nesse trabalho realizou-se a síntese das cloroidrinas racêmicas, a (RS)- 1-cloro-2-propanol- 3-fenilmetóxi (2b), (RS)- 1-cloro-2-propanol- 3-(4-metoxifenóxi) (3b) e (RS)- 1-alilóxi-3-cloro-2-propanol (4b) em bons rendimentos e uma metodologia sintética ambientalmente apropriada, pois os compostos foram preparados em meio aquoso na presença de íons cloreto. Em seguida realizou-se uma resolução enzimática da (RS)-1-alilóxi-3-cloro-2-propanol (4b) com a lipase de Candida antarctica onde obteve-se a clorodrina 4a (e.e. 72 %) e o seu correspondente produto acetilado 4c (e.e. 82 %) em bons excessos enantioméricos. Conclui-se que os fungos de origem marinha utilizados neste trabalho são potenciais fontes de epóxido-hidrolases para promover a abertura seletiva de epóxidos.In this work carried out itself the first study biocatalytic involving reactions of reduction of cetonas with fungi of marine origin. They were utilized 7 cetonas commercial as substratos and 8 fungi derived little seas like biocatalisadores. The fungi were isolated of the sponges little seas Geodia corticostylifera (Trichoderma sp Gc1, Penicillium miczynskii Gc5, Aspergillus sydowii Gc12) and Chelonaplysylla erect (Bionectria sp Ce5, Aspergillus sydowii Ce15, Penicillium raistrickii Ce16 and Aspergillus sydowii Ce19). The reduction 2-chloro-1-phenylethanone (1) was studied under several conditions of reaction (changes of pH, addition or absence of glucose) and the best result was with fungus P. miczynskii Gc5, therefore itself obteve an isolated performance of 60% and excess enantiomeric of 50% for the (S)- 2-chloro-1- phenylethanol (1a). The interesting one in these studies was that all of the fungi utilized in the selection with the 2-chloro-1-phenylethanone (1) presented selectivity anti- Prelog. In the literature is common obtain reduction enzymatic with selectivity Prelog. To 2-bromo-1-phenylethanone (2) was biotransformaded by the fungus A. sydowii Ce19 you correspond composed: (S)-2-bromo-1-phenylethanol (2a), (S)-2-cloro-1- phenylethanol (1a), whereas to (2c), 2-chloro-1-phenylethanone (1) and the 2- phenyloxirane (2b) were obtained by reactions not enzymatic. To 2-bromo-1-(4- bromophenyl)ethanone (3) and to 2-bromo-1-(4-nitrophenyl)ethanone (4) were entirely biodegradadas by the fungus A. sydowii Ce19. The reduction biocatalytic of the 1-(2- iodophenyl)ethanol (5) and 1-(3-iodophenyl)ethanol (6) with the fungus Trichoderma sp Gc1 supplied the 1-(2-iodophenyl)ethanol (5a) and the 1-(3-iodophenyl)ethanol (6a) with excellent excesses enantiomeric (e.e. > 99%). It stayed verified also that the fungi derived little seas for promote the reactions of reduction by biocatalysis are going to be cultivated in water of the artificial sea

APROVEITAMENTO DE RESÍDUOS VEGETAIS PARA A PRODUÇÃO DE BRIQUETES

O objetivo deste trabalho foi o de promover o aproveitamento energético de resíduos vegetais como o bagaço de cana-de-açúcar, a palha de milho, o capim elefante e a braquiária para a confecção de briquetes, avaliando também a influência da granulometria na durabilidade das biomassas compactadas. Assim, cada resíduo foi dividido nas granulometrias grossa (partículas de 40 a 60 mesh) e fina (partículas menores que 60 mesh). Os resíduos foram então compactados com o auxílio de uma prensa hidráulica, sem o uso de temperatura nem aglutinante, e os briquetes confeccionados foram avaliados quanto às suas expansões e resistências mecânicas. Observou-se que os briquetes de granulometria grossa apresentaram maior expansão, tornandose frágeis e quebradiços, com exceção do capim elefante, que apresentou uma resistência mecânica média de 0,24 MPa. Já a granulometria mais fina para os resíduos de palha de milho, capim elefante e braquiária conferiu maior durabilidade e resistência para os briquetes

PRODUÇÃO E AVALIAÇÃO DE BRIQUETES DE FINOS DE CARVÃO VEGETAL COMPACTADOS COM RESÍDUO CELULÓSICO PROVENIENTE DA INDÚSTRIA DE PAPEL E CELULOSE1

RESUMO Este trabalho teve por objetivo avaliar briquetes produzidos a partir de finos de carvão vegetal compactados com resíduo celulósico gerado na decantação dos efluentes da indústria de papel e celulose. Foram realizados os seguintes tratamentos: briquetes produzidos com fino de carvão vegetal e resíduo celulósico nas proporções de 25% (T1), 30% (T2), 35% (T3), 40% (T4) e 45% (T5) e briquetes produzidos com finos de carvão vegetal com 10% de amido e resíduo celulósico nas proporções de 0% (T6), 5% (T7), 10% (T8), 15% (T9), 20% (T10) e 25% (T11). A caracterização dos briquetes foi realizada por meio de ensaios de análise química imediata, determinação do poder calorífico superior, densidade aparente e avaliação da resistência mecânica após a secagem dos briquetes em estufa ou ao ar livre. Observou-se que os briquetes com resíduo celulósico e amido em sua composição apresentaram maior densidade e resistência mecânica à compressão, concluindo-se, assim, que a presença do amido favoreceu a compactação e estabilidade dos briquetes. Observou-se, também, que o processo de secagem em estufa prejudicou a qualidade dos briquetes, de modo que a secagem ao ar livre forneceu briquetes mais resistentes e estáveis

PRODUÇÃO E AVALIAÇÃO DE BRIQUETES DE FINOS DE CARVÃO VEGETAL COMPACTADOS COM RESÍDUO CELULÓSICO PROVENIENTE DA INDÚSTRIA DE PAPEL E CELULOSE1

RESUMO Este trabalho teve por objetivo avaliar briquetes produzidos a partir de finos de carvão vegetal compactados com resíduo celulósico gerado na decantação dos efluentes da indústria de papel e celulose. Foram realizados os seguintes tratamentos: briquetes produzidos com fino de carvão vegetal e resíduo celulósico nas proporções de 25% (T1), 30% (T2), 35% (T3), 40% (T4) e 45% (T5) e briquetes produzidos com finos de carvão vegetal com 10% de amido e resíduo celulósico nas proporções de 0% (T6), 5% (T7), 10% (T8), 15% (T9), 20% (T10) e 25% (T11). A caracterização dos briquetes foi realizada por meio de ensaios de análise química imediata, determinação do poder calorífico superior, densidade aparente e avaliação da resistência mecânica após a secagem dos briquetes em estufa ou ao ar livre. Observou-se que os briquetes com resíduo celulósico e amido em sua composição apresentaram maior densidade e resistência mecânica à compressão, concluindo-se, assim, que a presença do amido favoreceu a compactação e estabilidade dos briquetes. Observou-se, também, que o processo de secagem em estufa prejudicou a qualidade dos briquetes, de modo que a secagem ao ar livre forneceu briquetes mais resistentes e estáveis