42 registros encontrados - programa Programa de Pós-Graduação em Bioenergia
Villas Bôas, Pedro Meirelles, 1981-
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP V713c
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2023.
Assunto: Leilões
Resumo: Os leilões de energia são comumente utilizados para a contratação de projetos de energia e são amplamente estudados sob a ótica do regulador....
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Resumo
Resumo: Os leilões de energia são comumente utilizados para a contratação de projetos de energia e são amplamente estudados sob a ótica do regulador. No entanto, analisar os leilões da perspectiva do licitante é fundamental para determinar o impacto dos detalhes regulatórios nas receitas do licitante. Neste estudo, analisamos um leilão público de energia em Roraima, um estado brasileiro com déficit de energia significativo e sem conexão à rede, onde muitos projetos foram bem-sucedidos na categoria de Produto de Energia não intermitente, tipicamente desfavorável para biomassa. Usando a Programação Linear para maximizar as receitas dos licitantes, examinamos as fórmulas regulatórias que contribuíram para o sucesso desses projetos e comparamos os resultados da otimização com as receitas reais. Nossa análise mostra que certos elementos regulatórios podem beneficiar os licitantes, permitindo que tomem decisões não convencionais de design de projeto. Além disso, identificamos uma possível brecha na fórmula que pode ter o efeito contrário à intenção do regulador na categoria de Produto de Energia Renovável. Nossas descobertas podem ajudar os licitantes a aumentar os lucros por meio da otimização e os reguladores a alterar as fórmulas se os objetivos não forem alcançados. Este estudo traz a perspectiva muitas vezes negligenciada dos licitantes para os leilões de energia, acrescentando à literatura sobre o tema
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP N319k
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2021.
Assunto: Transcriptômica
Resumo: Embora o bioetanol seja um combustível renovável, o bagaço da cana-de-açúcar, resíduo gerado durante sua produção, é utilizado para geração de...
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Resumo
Resumo: Embora o bioetanol seja um combustível renovável, o bagaço da cana-de-açúcar, resíduo gerado durante sua produção, é utilizado para geração de energia elétrica em usinas brasileiras de etanol de primeira geração (1GE) liberando CO2 na atmosfera que poderá ser utilizado para a produção de outros bioprodutos de interesse, como como proteína bacteriana. Por outro lado, o bagaço de cana também pode ser pré-tratado e hidrolisado resultando em hidrolisados ??contendo uma mistura de glicose e xilose como fonte de carbono para posterior fermentação etanólica e produção de outros blocos bioquímicos. Considerando a incapacidade de Saccharomyces cerevisiae de fermentar naturalmente a xilose, a transformação de pentoses em bioetanol tornou-se alvo de interesse, uma vez que é desejável que toda porção polissacarídica da biomassa lignocelulósica seja convertida. Assim, o objetivo deste projeto é esclarecer em nível cinético e fisiológico a influência do Melle-Boinot (que consiste em ciclos fermentativos consecutivos alimentados em batelada com reciclagem celular), um processo de fermentação bem estabelecido comumente usado em etanol (1GE) Usinas brasileiras, durante sua aplicação para produção de etanol de segunda geração (2GE) pela levedura nativa fermentadora de xilose Spathaspora passalidarum. Inicialmente, três perfis de temperatura foram testados devido a estudos anteriores que apontavam o benefício da queda de temperatura combinada com o Melle-Boinot: 1) cinco ciclos consecutivos com temperatura fixa de 30 ºC; 2) cinco ciclos consecutivos com queda de temperatura de 1 ºC por ciclo a partir de 30 ºC; e 3) três ciclos consecutivos com temperatura fixa de 27 ºC. Todos os experimentos realizados apresentaram grandes melhorias no desempenho da fermentação (rendimento de etanol, produtividade volumétrica de etanol e titulação de etanol aumentou em média 32% do primeiro para o último ciclo) sem diferença estatística entre as condições de temperatura estudadas, concluindo que o principal fator responsável pelo aumento o desempenho da fermentação de ciclo a ciclo é a reciclagem celular que causa a adaptação celular ao longo da reciclagem. Além disso, o aumento no consumo de xilose simultaneamente com a diminuição da formação de xilitol beneficiou a produção de etanol durante a reciclagem, mostrando que uma mudança nas vias metabólicas ocorreu durante a adaptação celular. O experimento com temperatura fixa de 30 ºC (melhor condição para aplicação industrial) foi escolhido para posterior análise transcriptômica para entender os benefícios do Melle-Boinot em níveis moleculares e fisiológicos em células de S. passalidarum. Resultados anteriores da análise transcriptômica mostraram a suprarregulação de genes envolvidos na síntese de componentes da parede celular e da membrana plasmática como um mecanismo de defesa ativado devido às altas concentrações de etanol alcançadas durante a reciclagem. Além disso, síntese de ATP, biossíntese de N-glicano, fosforilação oxidativa e metabolismo de purinas foram vias enriquecidas pelo processo de Melle-Boinot indicando sua importância para um melhor desempenho durante a rápida adaptação que aconteceu ao longo das reciclagens. Um estudo mais aprofundado de dados transcriptômicos ainda é necessário para uma compreensão completa do impacto de Melle-Boinot nos níveis fisiológicos de células de S. passalidarum. Essa integração de resultados pode fornecer importantes conhecimentos para a comunidade científica para possíveis modificações genéticas de S. cerevisiae ou mesmo de S. passalidarum visando melhorias na produção de etanol de segunda geração
TESE - Multilíngua
Número de chamada: T/UNICAMP AL87a
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2020.
Assunto: Butanol
Resumo: A produção de produtos de segunda geração (2G) inclui o butanol, que é uma molécula com um grande espectro de aplicações industriais,...
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Resumo
Resumo: A produção de produtos de segunda geração (2G) inclui o butanol, que é uma molécula com um grande espectro de aplicações industriais, incluindo o uso como biocombustível. O butanol tem sido tradicionalmente produzido por rota química ou através de fermentação anaeróbica utilizando bactérias solventogênicas do gênero Clostridium spp. Estas bactérias são capazes de metabolizar grande variedade de fontes de carbono, incluindo a xilose o principal açúcar presente no hidrolisado hemicelulósico (HH). Entretanto a fermentação deste hidrolisado é severamente impactada pela presença de compostos inibitórios que afetam o crescimento dos microrganismos e a síntese de produtos de interesse. Assim, o objetivo deste trabalho foi gerar linhagens mutantes de Clostridium spp capazes de tolerar os principais inibidores presentes no hidrolisado hemicelulósico através de estratégias de evolução adaptativa (ALE). Os resultados obtidos mostraram que entre as linhagens estudadas inicialmente (C. acetobutylicum, C. beijerinkii, C. saccharobutylicum and C. saccharoperbutylacetonicum), o C. saccharoperbutylacetonicum apresentou o melhor desempenho fermentativo nas concentrações estudadas de açúcar inicial (10 g/L até 60 g/L), de modo que 50 g/L foi a condição que permitiu a máxima concentração de butanol (14.5 g/L) e rendimento de butanol (0.29 g/g). Além disso, a avaliação de quatorze inibidores no crescimento do C. saccharoperbutylacetonicum confirmou que o ácido acético (AA) e o 5-hydroxymethylfurfural (HMF) foram os principais inibidores que impactaram negativamente o crescimento, sendo o AA o principal inibidor a ser monitorado. A evolução adaptativa em laboratório (ALE) foi conduzida em concentrações crescentes de hidrolisado hemicelulósico e resultou em uma população evoluída (EP-40) após aproximadamente 130 gerações, na qual quatro linhagens (RAC-2, RAC-8, RAC-21 a RAC-25) foram isoladas. Estas linhagens evoluídas foram capazes de crescer na presença de ácido acético (5 g/L) e HMF (0.4 g/L), condição esta que inibiu completamente o crescimento da linhagem parental. Comparando as quatro linhagens evoluídas obtidas, a RAC-25 apresentou o melhor desempenho fermentativo, alcançando 16.7 g/L e 0.32 g/g de concentração de butanol e rendimento, respectivamente. A análise do genoma das linhagens evoluídas mostrou que somente a RAC-25 apresentou uma mutação deletéria no gene repressor transcricional da arabinose (araR), que pode estar diretamente relacionado a melhora na eficiência do consumo de açúcar (xilose) observado nos experimentos de crescimento em meio contendo acido acético e HMF. Ademais, a mutação no anti-sigma fator I promoveu uma baixa expressão do sigI similar aos resultados obtidos com os outros mutantes. Os mutantes RAC-2, RAC-8 e RAC-21 não foram capazes de consumir eficientemente os açúcares presente nos meios (com e sem inibidores) devido á mutação no sistema PTS como uma possível estratégia para melhorar o consumo de acetato. A análise da expressão gênica indicou a expressão de genes relacionados à bomba de prótons, biossíntese de prolina e chaperoninas, sugerindo um mecanismo integrado provavelmente coordenado pela repressão do sigI para tolerância aos inibidores. Em resumo, nós descobrimos um grupo de adaptações genéticas nos microrganismos para permitir o crescimento em meios contendo altas concentrações de AA e HMF. Estes resultados são importantes, pois trazem informações relevantes sobre genes relacionados a mecanismos de tolerância em bactérias do gênero Clostridium spp.
Bressanin, Jéssica Marcon, 1991-
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP B754a
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2021.
Assunto: Biorrefinaria
Resumo: As crescentes preocupações ambientais e energéticas têm impulsionado esforços mundiais para mitigar os impactos das mudanças climáticas e a...
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Resumo
Resumo: As crescentes preocupações ambientais e energéticas têm impulsionado esforços mundiais para mitigar os impactos das mudanças climáticas e a transição de uma economia baseada em recursos fósseis para a bioeconomia. Neste contexto, a conversão termoquímica da biomassa por meio da gaseificação é avaliada quanto aos seus aspectos ambientais e econômicos, com subsequente uso do gás de síntese no processo de Fischer-Tropsch e/ou para geração de eletricidade em ciclo combinado. Além do material lignocelulósico residual da cana-de-açúcar convencional (bagaço e palha), cana-energia e eucalipto são considerados como opções de biomassa. Também são abordadas a escala da planta, o gerenciamento da operação da safra e entressafra da cana-de-açúcar e a possibilidade de integração dos processos termoquímicos a uma típica destilaria de etanol. As análises dos cenários integrados com produção de biocombustíveis líquidos Fischer-Tropsch mostram uma redução entre 85-95 % nas emissões de gases de efeito estufa (GEE) em comparação com o equivalente fóssil. Apesar dos menores custos de produção da cana-energia, quando essa variedade é empregada em substituição à cana-de-açúcar convencional, maiores custos de capital e menor produção de etanol hidratado de primeira geração são obtidos, reduzindo a Taxa Interna de Retorno (TIR) de 9 para 6 %. No entanto, sua maior produtividade aumenta as emissões de GEE evitadas por área agrícola ocupada de 17 para 21,6 t CO2eq/ha. Um planejamento experimental é usado para coletar dados de entrada e saída a partir dos modelos baseados em planilha, possibilitando o ajuste de metamodelos. Esses modelos simplificados gerados permitem a otimização multiobjetivo, considerando critérios econômicos e ambientais, para identificar simultaneamente a configuração da biorrefinaria, mistura de biomassa e capacidade de processamento mais adequadas. A integração entre os processos termoquímicos e as já consolidadas usinas de cana-de-açúcar brasileiras auxilia na mitigação dos riscos associados à disseminação de novas tecnologias. Comparando as soluções otimizadas, a TIR aumenta de 2 a 10 % quando essa integração física é admitida. No caso da solução de compromisso selecionada para a configuração integrada, evita-se a emissão de 19 t CO2eq/ha e a participação da cana-energia é de 20 % do total de cana processada. O efeito de escala também é importante, resultando em 6,7 milhões de toneladas de cana total processadas anualmente. O eucalipto é empregado na entressafra da cana-de-açúcar para manter a planta termoquímica operacional e evitar a ociosidade dos equipamentos, aumentando a produção de biocombustíveis de Fischer-Tropsch. Excluindo a operação do eucalipto na entressafra, a TIR pode cair de 10 para cerca de 8 %. O processamento complementar do eucalipto durante a safra aumenta a capacidade da planta, porém é significativamente limitado pelo custo da biomassa. Quando a gaseificação é considerada apenas para geração de eletricidade, a eficiência cai para 46 %, ante cerca de 57 % quando o processo inclui a produção de biocombustíveis de Fischer-Tropsch. O mesmo acontece com os indicadores de viabilidade, com TIR próxima a 6 % no processamento da cana-de-açúcar convencional. Na abordagem com foco na eletricidade, a cana-energia pode se tornar economicamente favorável se um período estendido de safra for assumido, aumentando a TIR para 9 %. Com a implementação da tecnologia de captura e armazenamento de carbono, as emissões de GEE da eletricidade caem para cerca de -95 g CO2eq/kWh
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP T24b
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2019.
Assunto: Saccharomyces cerevisiae
Resumo: O Brasil é uma das principais potências no campo da produção de biocombustíveis com o bioetanol como seu principal produto. O bioetanol...
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Resumo
Resumo: O Brasil é uma das principais potências no campo da produção de biocombustíveis com o bioetanol como seu principal produto. O bioetanol brasileiro é produzido principalmente pela fermentação da cana-de-açúcar e é conhecido como etanol de primeira geração (1G). Recentemente, materiais lignocelulósicos também estão sendo usados como matéria-prima, originando o etanol de segunda geração (2G). O bioetanol é considerado um produto de baixo valor agregado, portanto, baixos custos de produção são essenciais para que seja economicamente viável. Considerando os processos 1G e 2G, várias etapas e condições ainda podem ser aprimoradas. Na produção de etanol 1G, por exemplo, muitas vezes é detectada a presença de micro-organismos indesejáveis que levam a perdas severas e, em alguns casos, ao fechamento temporário da usina. Atualmente, a principal estratégia adotada para superar esse problema é o uso profilático de antibióticos. No entanto, a crescente preocupação relacionada à seleção de bactérias resistentes, juntamente com as questões ambientais e seu elevado custo, levaram a uma busca por agentes anti-microbianos alternativos. Na produção de etanol 2G, um dos principais desafios é a eficiente fermentação da xilose pela levedura S. cerevisiae. A xilose isomerase (XI) é uma enzima chave para conversão da biomassa lignocelulósica em etanol. No entanto, a maioria dos genes XI não são funcionais quando expressos em S. cerevisiae. No trabalho apresentado, os problemas que ocorrem na 1G e 2G são abordados. O Capítulo I tem como objetivo demonstrar que a XI de Propionibacterium acidipropionici se torna funcional em S. cerevisiae quando co-expressa com um complexo bacteriano de chaperoninas adquirindo uma capacidade elevada de converter xilose em etanol. No capítulo II é proposto um desenvolvimento de leveduras geneticamente modificadas capazes de controlar o crescimento bacteriano em fermentações etanólicas
Volpi, Maria Paula Cardeal, 1994-
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP V888b
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2022.
Assunto: Biorrefinaria
Resumo: A produção de biogás ocorre por meio da digestão anaeróbia (DA), que permite a recuperação energética da matéria orgânica através da produção...
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Resumo
Resumo: A produção de biogás ocorre por meio da digestão anaeróbia (DA), que permite a recuperação energética da matéria orgânica através da produção de metano (CH4). Substratos da atividade sucroalcooleira são considerados como potenciais facilitadores do desenvolvimento de biorrefinarias, tornando o sistema mais resiliente e versátil. Nesse contexto, a co-digestão de substratos de diferentes biodegradabilidades (mais degradáveis com menos degradáveis) surge como uma alternativa, sendo capaz de amenizar os efeitos inibitórios desses resíduos à DA, além de poder melhorar o processo de monodigestão de vinhaça que é "convencionalmente" realizado nas usinas de etanol. Portanto, o objetivo deste trabalho foi co-digerir resíduos da produção de etanol 1G (vinhaça e torta de filtro) e resíduos da produção de etanol 2G (licor de desacetilação) para obter biogás e propor a integração da biorrefinaria 1G2G. A etapa 1 do projeto consistiu em realizar a análise do Potencial Bioquímico de Metano (PBM) de cada resíduo, na etapa 2 foi realizada a operação em reator contínuo para a co-digestão de três resíduos e a etapa 3 foi uma otimização da produção de biogás com adição de nanopartículas de Fe3O4 (NP) na operação do reator de co-digestão (o mesmo operado na etapa 2). Para as etapas 2 e 3 foi feita a identificação do consórcio microbiano juntamente com proteínas extracelulares (análise proteômica), para traçar a rota metabólica em ambas as operações do reator. Os resultados de PBM mostraram que a co-digestão da vinhaça 1G com a torta de filtro e o licor de desacetilação melhorou o rendimento de CH4 de substratos isolados, atingindo 605 NmLCH4 gSV-1. A vinhaça e o licor de desacetilação como únicos co-substratos aumentaram o PBM em 38% em relação a vinhaça, indicando sinergismo nutricional. Na operação contínua do reator de co-digestão dos três resíduos o maior rendimento de CH4 foi de 230 NmLCH4 gSV-1 com eficiência média de remoção de matéria orgânica de 83% ± 13 alcançados na Carga Orgânica Volumétrica (COV) de 4,16 gSV L-1dia-1. Além disso, o uso de Fe3O4 NP mostrou-se eficiente no processo de otimização da produção de CH4, uma vez que o valor máximo foi 2,8 ± 0,1 NLCH4 gSV-1 sendo 90% superior ao obtido na co-digestão sem a presença de NP. A principal Archaea metanogênica encontrada em ambos os reatores (estágio 2 e estágio 3) foi Methanoculleus, indicando que a possível rota metabólica predominante foi a oxidação do acetato sintrófico (SAO) acoplada à metanogênese hidrogenotrófica. Por meio desses resultados, foi possível realizar uma análise energética e obter a capacidade instalada para uma biorrefinaria integrada de etanol 1G2G de mais de 50 MW (considerando somente a capacidade energética do biogás) durante o período de safra. Convertendo o biogás em biometano foi provido a necessidade de biocombustível da frota da maior usina de etanol do Brasil e ainda obtido um excedente que pode ser injetado na rede de gás e gerar eletricidade. De maneira geral, os resultados mostraram que a co-digestão dos resíduos propostos é uma alternativa viável para a produção de biogás e integração da biorrefinaria de etanol 1G2G
Menezes, Fabrícia Farias de, 1990-
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP M524c
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2018.
Assunto: Lignina
Resumo: Atualmente, a indústria de etanol celulósico ainda não gera tanta lignina quanto a indústria de polpa celulósica. No entanto, é esperado que...
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Resumo
Resumo: Atualmente, a indústria de etanol celulósico ainda não gera tanta lignina quanto a indústria de polpa celulósica. No entanto, é esperado que grandes quantidades de lignina sejam geradas pela expansão da indústria de etanol celulósico. Sendo assim, alternativas para usar a lignina para outros propósitos, que não seja para a cogeração de energia, têm sido consideradas. Nesta pesquisa, Resíduo de Hidrólise Enzimática (EHR) de bagaço de cana-de-açúcar e lignina Kraft LignoBoost (LBL) de Eucalipto foram usados na síntese de resinas fenol-formaldeído. O EHR foi gerado em uma planta piloto de etanol celulósico sendo principalmente composto de lignina (47% m/m) e de fibras de celulose bem dispersas (40% m/m). Esta pesquisa objetivou inserir o EHR na produção de resinas sem qualquer prévio processo de purificação a fim de avaliar como as fibras do EHR influenciam nas propriedades destas resinas. Através da técnica de pirólise acoplada à cromatografia gasosa e à espectrometria de massas, foi possível analisar o EHR sendo observadas maiores quantidades de unidades de p-hidroxifenilas (H) (22%) do que a LBL (3%). Assim, o EHR parece ser mais promissor para a produção de resinas fenólicas do que a LBL, uma vez que o EHR possui maior quantidade de unidades H, ou seja, o EHR apresenta mais posições orto livres para a incorporação do formaldeído. Resinas fenólicas com LBL (5 - 60% m/m) e com EHR (5 - 45% m/m) foram obtidas e comparadas com uma resina padrão fenol-formaldeído (sem lignina). As resinas produzidas foram submetidas a um estudo cinético completo para obter os parâmetros de cura e caracterização físico-químico e termomecânica. Em geral, a inserção de EHR ou de LBL nas resinas fenólicas levaram a um decréscimo no tempo de gelificação (tempo de cura). Os teores de sólido e os valores de perda de massa (antes de 100 °C) indicaram que as resinas fenólicas com EHR exibiram maiores quantidades de água/formaldeído livre do que a resina padrão; isto pode devido a hidrofilicidade das fibras de celulose. Por outro lado, o estudo reológico indicou que EHR reduziu o tempo de gelificação das resinas. Todas as resinas fenólicas com EHR ou com LBL exibiram maiores módulos de armazenamento de energia mecânica (G') do que a resina padrão (77 MPa), indicando um melhoramento no grau de cura das resinas. As resinas fenólicas com LBL apresentaram módulos de G' de 107 a 159 MPa, enquanto os módulos de G' das resinas com EHR apresentaram uma faixa de 84 a 192 MPa. Portanto, o EHR e a LBL parecem ser adequadas para substituir parcialmente o fenol oriundo de petróleo na produção de resinas fenólicas
Climate and land use impacts of integration of bioenergy and livestock value chains in Brazil
Souza, Nariê Rinke Dias de, 1994-
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP So89c
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2022.
Assunto: Biocombustíveis
Resumo: Há uma necessidade urgente de agendas nacionais destinadas à mitigação das emissões de gases de efeito estufa (GEE) para desacelerar o...
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Resumo
Resumo: Há uma necessidade urgente de agendas nacionais destinadas à mitigação das emissões de gases de efeito estufa (GEE) para desacelerar o aquecimento global. Enquanto isso, projeções futuras indicam uma expansão na demanda de alimentos e energia, aumentando a pressão no uso da terra. Práticas aprimoradas de manejo da terra são fundamentais para intensificar a produção agrícola sob diferentes cenários de mitigação das mudanças climáticas. Ao empregar subprodutos de biocombustíveis como ração animal para liberar terras para produzir biomassa, os sistemas integrados bioenergia-pecuária (BLI) podem ser vantajosos para ambas as partes e para mitigação de GEE, simultaneamente atendendo às demandas de alimentos e energia do Brasil. Entretanto, sua viabilidade técnico-econômica e implicações ambientais ainda são incertas, e dependem da disponibilidade de biomassa, logística e impactos nos ecossistemas, todos altamente dependentes da localização e fatores regionais. Esta tese avalia 1) oportunidades, desafios e localizações potenciais para expandir o BLI no Brasil; 2) implicações técnico-econômicas e ambientais numa perspectiva de uso da terra; 3) impactos econômicos e emissões de GEE georreferenciados da expansão do BLI em localizações potenciais e a contribuição para futuras demandas energéticas e metas de mitigação de GEE. As biomassas consideradas para a produção de bioenergia são cana-de-açúcar, milho e soja em biorefinarias produzindo ração para engorda de gado de corte. A avaliação técnico-econômica e a Avaliação do Ciclo de Vida foram modeladas utilizando inventários gerados pela Biorefinaria Virtual, desenvolvida no LNBR/CNPEM. A avaliação georreferenciada dos BLI considera produtividade de biomassa e recolhimento de palha espacialmente explícitos; áreas disponíveis para expansão são restritas a pastagens dentro do Zoneamento Agroecológico da Cana de Açúcar (ZAE), excluindo biomas e hotspots de biodiversidade. Comparados aos sistemas convencionais, os BLI apresentaram impactos tecno-econômicos positivos e menores emissões de GEE, reduzindo o tempo de retorno do investimento por quase metade, e resultando na razão valor presente líquido para investimento 5 vezes maior. Produzir mais biocombustíveis usando menos terra possibilitou cortar pela metade as emissões de GEE do BLI em comparação ao convencional. Áreas potenciais de expansão estão concentradas em seis estados da região Centro-Sul do Brasil (SP, PR, MT, MS, GO e MG). Até 89 bilhões de litros de etanol poderiam ser produzidos e 139 milhões de toneladas de CO2eq poderiam ser mitigadas em 16 milhões de hectares. A expansão dos BLI no Brasil poderia atender à demanda projetada de biocombustíveis do RenovaBio em 2030. Todas as opções BLI poderiam atender pelo menos 50% das demandas de etanol dos Shared Socioeconomic Pathways para 2030 e 2050. As emissões evitadas poderiam representar até 15% dos GEE a serem mitigados até 2030, conforme compromisso assumido no Acordo de Paris. Este estudo pode fornecer importantes informações para políticas estratégicas tanto para o setor de biocombustíveis quanto da pecuária. A avaliação da sustentabilidade dos BLI pode ajudar a atender às demandas futuras globais de energia e metas de mitigação de GEE, ao mesmo tempo em que reduz a pressão do uso da terra para produção de alimentos e energia, sem comprometer os hotspots de biodiversidade e os biomas protegidos
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP F733d
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2021.
Assunto: Trichoderma reesei
Resumo: Uma das principais barreiras para a produção em escala industrial de celulases é o alto custo do substrato utilizado para induzir a expressão...
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Resumo
Resumo: Uma das principais barreiras para a produção em escala industrial de celulases é o alto custo do substrato utilizado para induzir a expressão da enzima e o baixo rendimento da proteína obtida após a etapa de fermentação. Aqui, descrevemos o desenvolvimento de um processo customizado baseado em subprodutos agroindustriais usando a cepa Br_TrR03 desenvolvida a partir do RUT-C30 contendo as seguintes modificações genéticas; (i) gene de ?-glicosidase cel3a de Talaromyces emersonii sob controle do promotor de xilanase 1 (xyn1) inserido no locus do gene que codifica a protease de subtilisina slp1, (ii) gene ace1 substituído por um alelo xyr1 mutado (V821F) conduzido pelo promotor constitutivo piruvato descarboxilase 1 (pdc1) (iii) gene suc1 que codifica invertase de Aspergillus niger flanqueado por suas sequências regulatórias nativas inseridas no genoma do gene pep1. Utilizando bioprocesso à base de melaço de cana-de-açúcar, foi produzido um título de proteína extracelular de 80,6 g L-1 (0,24 g L-1 h-1), o que representa o maior valor experimentalmente obtido até o momento a partir de uma cepa de Trichoderma reesei. O coquetel enzimático produzido exibiu níveis aumentados tanto de atividades de celulase quanto hemicelulase, com aumentos particularmente maiores sendo observados para as atividades específicas de ?-glicosidase (72 vezes) e xilanase (42 vezes) em comparação com RUT-C30. Notavelmente, também exibiu uma eficiência de sacarificação semelhante à de uma preparação de celulase disponível comercialmente na desconstrução da palha de cana pré-tratada industrialmente. Além disso, a mesma quantidade de açúcares foi obtida quando todo o caldo foi utilizado para substituir o sobrenadante na hidrólise. Este trabalho demonstra as etapas racionais para o desenvolvimento de um bioprocesso industrialmente relevante, abrindo novas perspectivas para a pesquisa com Trichoderma na produção de enzimas
Giulianetti de Almeida, Maria Paula, 1981-
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP G448e
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2023.
Assunto: Biorecuperação
Resumo: Esta tese visa demonstrar a eficiência de interações entre bactérias e microalgas em processos conjugados como fermentação acidogênica e...
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Resumo
Resumo: Esta tese visa demonstrar a eficiência de interações entre bactérias e microalgas em processos conjugados como fermentação acidogênica e processos fototróficos para a valorização do soro de queijo, um co-produto da indústria de laticínios com grande potencial industrial. No Capítulo 2, foi realizada uma revisão sobre o soro de queijo desde a sua descoberta até sua utilização atual. Os impactos ambientais gerados pelos 66.5 Mm3 ano-1 de soro de queijo não absorvidos pela indústria foram abordados ao enfatizar alternativas para a biorecuperação e valorização do soro de queijo. O principal objetivo deste trabalho foi estudar a eficácia de processos conjugados como fermentação acidogênica e processo fototrófico para a valorização do soro de queijo. O Capítulo 2, explorou os diversos usos do soro de queijo, bem como os impactos ambientais causados pelos 66,5 Mm3 ano-1 de soro de queijo atualmente não absorvidos pela indústria. O capítulo de revisão enfatizou processos de biorecuperação do soro de queijo, como a produção de ácidos graxos voláteis (AVGs) de cadeia curta e média através da fermentação acidogênica, seguida pela produção de biomassa fotoorganoheterotrófica de microalgas com recuperação de nitrogênio e fósforo. A partir de um modelo de biorefinaria de ciclo fechado, a biomassa das microalgas pode ser processada em produtos de valor agregado de interesse industrial valorizando o soro de queijo. Para isso, as partes interessadas como por exemplo, o setor lácteo, governo, academia e setores privados devem ser reunidas para forjar parcerias, reduzir as lacunas de conhecimento e tecnologia entre países, oferecer subsídios e implementar legislação para valorizar o soro de queijo, preservando ao mesmo tempo, o meio ambiente. O Capítulo 3 visou a implementação da fermentação acidogênica do soro de queijo para a produção de AGVs. Os pré-tratamentos alcalino e térmico do inóculo combinados com ensaios de headspace pressurizado e não pressurizado foram realizados em batelada com o objetivo de interromper a metanogênese e melhorar a produção de AGVs. Em geral, o pré-tratamento térmico combinado com headspace não pressurizado e uma relação F/M de 0,5 gCOD gVS-1 levou a uma maior produção de AGVs. Além disso, o pré-tratamento térmico suspendeu a metanogênese. No Capítulo 4, observou-se o crescimento fotolitoautotrófico de microalgas de aproximadamente 650 mg SSV L-1. Como demonstrado no Capítulo 3, o acetato foi o AGV mais produzido durante a fermentação acidogênica do soro de queijo. Este AGV, provou ser a melhor fonte de carbono orgânico para o cultivo mixotrófico de microalgas com um rendimento de 1,15 mg SSV mg C-1 (i.e., carbono) em condições anaeróbias sendo sua absorção considerada através do ciclo de glioxilato. O aumento de escala em um reator quimiostato usando acetato como fonte de carbono orgânico e com uma taxa de diluição de 0,17 d-1 foi bem-sucedido, evitando a lavagem (washout) das microalgas fotoorganoheterotroficas. Estas descobertas corroboraram a proposta do Capítulo 2 de fermentação acidogênica e processos fototróficos para a valorização do soro de queijo. Um modelo matemático foi proposto no Capítulo 5 para prever o crescimento da biomassa microalgal e a produção de lipídios sob diferentes regimes tróficos. O modelo levou em conta parâmetros como intensidade e disponibilidade de luz, e disponibilidade de nutrientes. O Capítulo 6, abordou as conclusões deste trabalho, assim como suas contribuições e limitações. Uma perspectiva para trabalhos futuros foi sugerida
Engineering sucrose metabolism in Saccharomyces cerevisiae for improved ATP yield
Marques, Wesley Leoricy, 1990-
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP M348e
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2018.
Assunto: Sacarose
Resumo: Uma parcela importante da energia e materiais consumidos em nossa sociedade provém de fontes fósseis. Graças ao acesso a esses recursos, a...
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Resumo
Resumo: Uma parcela importante da energia e materiais consumidos em nossa sociedade provém de fontes fósseis. Graças ao acesso a esses recursos, a indústria e a agricultura intensificaram-se consideravelmente nos últimos cem anos. No entanto, após expandir-se geograficamente em busca de tais recursos, está em curso uma expansão temporal, ou seja, recursos que deveriam ser utilizados no futuro já estão sendo explorados. Esse cenário é ainda mais insustentável quando os impactos ambientais atrelados ao uso de reservas fósseis são contabilizados. Mesmo no cenário mais otimista, e provavelmente irreal, em que as emissões de CO2 deixassem de aumentar nas próximas décadas, a temperatura global ainda assim deverá aumentar em 2 °C até 2100 (em relação à média global anterior à era pré-industrial), o que já seria suficiente para prejudicar consideravelmente a produção de alimentos. Alternativas ao uso de recursos fósseis existem. A energia solar e a eólica já representam parte importante da matriz energética de vários países. Microbiologia industrial ? o campo de pesquisa em que se insere essa tese ? pode contribuir para a produção sustentável de combustíveis líquidos e gasosos (ex: etanol e metano) e de uma imensa variedade de produtos químicos de interesse industrial (ex: polímeros e solventes) a partir de substratos renováveis. Dentre tais substratos pode-se citar: açúcares obtidos a partir de cana-de-açúcar e milho, resíduos da agricultura e até mesmo efluentes líquidos. O foco desta tese está na fermentação de sacarose, açúcar predominante em cana-de-açúcar, por levedura (Saccharomyces cerevisiae). Tal como discutido no Capítulo 1, sacarose é um substrato barato, abundante e prontamente disponível, i. e., dispensa qualquer pré-tratamento da biomassa. S. cerevisiae tem uma longa história de uso pelos seres humanos, é robusta em várias condições industriais e acessível para modernas técnicas de edição gênica. Essas características e o fato de que esse "fungo do açúcar" (do Latim "saccharum", açúcar e "myces", fungo) pode: i) consumir sacarose eficientemente, ii) crescer em condições ácidas (pH 3 - 4) e iii) não exigir nutrientes caros para seu cultivo; fazem do mesmo um importante microrganismo industrial
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP G137e
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2023.
Assunto: Sensoriamento remoto
Resumo: A expansão intensiva de terras agrícolas para uma população crescente tem impulsionado a degradação do solo em todo o mundo. A modelagem de...
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Resumo: A expansão intensiva de terras agrícolas para uma população crescente tem impulsionado a degradação do solo em todo o mundo. A modelagem de como os agroecossistemas respondem às variações nos atributos do solo, relevo e dinâmica do manejo da cultura pode orientar a conservação do solo. Esta pesquisa apresenta uma nova abordagem para avaliar a perda de solo por erosão hídrica em áreas cultivadas usando o modelo RUSLE e séries temporais de variáveis ambientais, agrícolas e antrópicas de sensoriamento remoto na região Sudeste do Estado de São Paulo, Brasil. A disponibilidade das imagens de satélite de acesso aberto da Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) e imagens de satélite Landsat forneceram dez anos de dados de precipitação e 35 anos de superfície de solo exposto. A superfície nua do solo e o uso agrícola da terra foram extraídos e a erosividade pluviométrica multitemporal foi avaliada. Prevemos os atributos dos mapas de solo (textura e matéria orgânica) por meio de técnicas inovadoras de espectroscopia de solo para avaliar a erodibilidade do solo e a tolerância à perda de solo. A erosividade, erodibilidade e topografia obtidas por imagens de observação da Terra foram adquiridas para estimar a erosão do solo em quatro cenários de cobertura de palha da cana-de-açúcar (Saccharum spp) (0%, 50%, 75% e 100%). O primeiro ano de colheita da cana-de-açúcar e quatro anos de colheita consecutivas de 2013 a 2017. O resultado a tolerância à perda de solo de 4,3 Mg ha-1 supera a taxa mínima em 40 % da região, resultando em uma perda total de solo de ~ 6 milhões Mg ano-1. Nossos achados sugerem que a produção de palha de cana-de-açúcar não tem sido suficiente para proteger a perda de solo contra a erosão hídrica. Assim, a remoção da palha é inviável a menos que práticas alternativas de conservação sejam adotadas, como preparo mínimo do solo, curvas de nível, terraços e outras técnicas que favoreçam o aumento do teor de matéria orgânica e cátions floculantes do solo. Esta pesquisa identifica áreas propensa à erosão que imediatamente requer um guia de desenvolvimento de terras sustentável para restaurar e reabilitar os serviços ecossistêmicos vulneráveis. O método espaço-temporal aplicado nesse trabalho pode identificar áreas propensas à degradação do solo e a expansão das terras agrícolas. Essas informações podem orientar proprietários e formuladores de políticas a aplicar técnicas de conservação mais avançadas de acordo com a variação específica do local
Evaluation of transgenic sugarcane expressing the HaHb4 gene related to drought tolerance
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP M522e
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2025.
Assunto: ODS: 2. Fome zero e agricultura sustentável
Resumo: A cana-de-açúcar é cultivada comercialmente em vários países, sendo o Brasil o principal produtor, seguido pela Índia, China e Paquistão. A...
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Resumo: A cana-de-açúcar é cultivada comercialmente em vários países, sendo o Brasil o principal produtor, seguido pela Índia, China e Paquistão. A cana-de-açúcar é a principal fonte de 70% do açúcar consumido mundialmente, além de ser uma fonte sustentável de bioenergia. De acordo com a avaliação dos impactos da seca em áreas de atividades agrícolas e/ou pastagens, 1.419 municípios do Brasil tiveram pelo menos 40% de suas áreas de uso impactadas em 2022. As plantas ativam diversos genes para se protegerem do estresse hídrico e os fatores de Transcrição (TFs) são proteínas que modulam a transcrição do RNA. O gene HaHb4 (Helianthus annuus HomeoBox 4) codifica um fator de transcrição da subfamília HD-ZIP 1. Estudos em soja e trigo indicam que o gene HaHb4 pode aumentar a tolerância à seca para ser utilizado em culturas agrícolas, e que os mecanismos controlados por este gene são conservados entre mono e dicotiledôneas. O principal objetivo deste trabalho foi testar se o gene HaHb4 poderia aumentar a tolerância da cana-de-açúcar ao déficit hídrico. Também avaliamos se um promotor induzido por déficit hídrico proporcionaria um melhor desempenho comparado a um promotor constitutivo. Plantas transgênicas de cana-de-açúcar (variedade SP80-3280) foram transformadas com construções gênicas contendo o pZmRab17 (um promotor induzido pela seca) ou o pUbi-1 (um promotor constitutivo) controlando a expressão de HaHb4. Confirmamos que a atividade do pZmRab17 foi induzida pelo déficit hídrico nas plantas transgênicas e que os níveis de HaHb4 foram semelhantes aos observados nas plantas transformadas com o promotor pUbi-1. Plantas com superexpressão de HaHb4 sob o controle de pZmRab17 ou pUBI foram capazes de manter taxas fotossintéticas mais elevadas em condições de déficit hídrico, em comparação com plantas selvagens. Os resultados biométricos indicam que a construção pZmRab17::HaHb4 confere maior tolerância, em comparação com a construção pUBI::HaHb4. Nossos dados indicam que o gene HaHb4 tem o potencial de melhorar a tolerância das plantas em condições de déficit hídrico e que o uso de um promotor induzível por estresse pode potencializar ainda mais o efeito positivo desse gene
Dados de pesquisa: https://doi.org/10.25824/redu/CAMZSX
Lopes, Alberto Moura Mendes, 1981-
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP L881e
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2020.
Assunto: Saccharomyces cerevisiae
Resumo: A biomassa lignocelulósica é uma fonte de energia renovável que pode ser usada para produzir produtos químicos como biocombustíveis,...
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Resumo: A biomassa lignocelulósica é uma fonte de energia renovável que pode ser usada para produzir produtos químicos como biocombustíveis, nutracêuticos, medicamentos e outros produtos de alto valor, reduzindo instabilidades políticas e ambientais advindos do uso de fontes fósseis. Portanto, novas abordagens para aumentar o rendimento, produtividade e/ou reduzir custos certamente irá aumentar o uso de biomassa vegetal nas biorrefinarias pela adição de novas plataformas microbianas e modelos de bioprocessos, que beneficiarão a economia baseada em bioprodutos pelo incremento de novos produtos, empregos e retorno impostos. O uso da cana-de-açúcar para a produção de etanol de segunda geração (E2G) poderia promover estes benefícios. Considerando que 2/3 da energia desta planta permanecem nos resíduos, estes poderiam ser utilizados no processo E2G através da sacarificação e fermentação simultânea no mesmo compartimento pela levedura Saccharomyces cerevisiae produzindo enzimas lignocelulolíticas que digerem a biomassa vegetal. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi desenvolver linhagens com cassetes de expressão de enzimas lignocelulolíticas integrados no genoma de S. cerevisiae, deletar genes associados ao aumento da secreção/atividade dessas enzimas, e realizar uma análise de proteômica para comparação entre as linhagens com os genes deletados. Assim, realizamos a deleção dos genes MNN10 e PMT5 isolados ou combinados, na linhagem de laboratório BY4742, previamente descritos como associados ao aumento da atividade dessas enzimas, testamos a atividade da enzima lacase e realizamos uma análise da proteômica nestes mutantes. A proteômica mostrou que diversas proteínas associadas com síntese da parede celular, tráfego de proteínas, glicosilação, entre outros, mudaram seu nível de expressão. O mutante BYMNN10'delta' (mnn10'delta') apresentou maior atividade da enzima lacase, assim, integramos no locus gênico TY1 do genoma deste mutante, o cassete de expressão de 6 outras enzimas das famílias GH74, GH3, GH6, GH7, AA9 e AA3 para criar linhagens capazes de ajudar na produção de etanol em um processo consolidado. Além disso, estes cassetes de expressão também foram integrados no mesmo locus da linhagem industrial SA-1, previamente evoluída para a termotolerância. A atividade das enzimas das famílias GH74 e GH3 foram maiores nestas linhagens quando comparadas com as atividades nos respectivos controles, indicando que estas linhagens podem ser usadas para ajudar a degradar a biomassa vegetal. Concluímos, portanto, que a deleção dos genes MNN10 e PMT5 produz mudanças significativas no padrão de expressão de diversas proteínas, que podem estar associadas a maior atividade da lacase após a deleção do gene MNN10. Além disso, concluímos que é possível expressar enzimas heterólogas ativas integradas no locus TY1 (transposon) de linhagens industriais e de laboratório de S. cerevisiae, indicando que este pode ser um caminho promissor para o desenvolvimento de bioprocessos consolidados. Em paralelo a esta tese, gostaríamos de mencionar que 2 artigos, relacionados a este projeto, foram publicados, um na revista Industrial Biotechnology (Artigo 1), e outro na revista Process Biochemistry (Artigo 2). Um artigo de revisão (Artigo 3) sobre expressão heteróloga das enzimas ativas em carboidratos também foi submetido à revista Molecular Biotechnology
Exploring the use of AOx for organic synthesis and biofuel cells
Almeida, Tiago Pedroso de, 1987-
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP AL64e
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2020.
Assunto: Álcool oxidade
Resumo: O capítulo 1 mostra uma apresentação geral sobre catalisadores. O capítulo 2 apresenta um sistema em cascata com a álcool oxidase com a enzima...
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Resumo: O capítulo 1 mostra uma apresentação geral sobre catalisadores. O capítulo 2 apresenta um sistema em cascata com a álcool oxidase com a enzima benzaldeídoliase. O projeto foi bem sucedido na obtenção do produto desejado, de duas etapas, usando apenas um frasco. Nesse processo, primeiro o álcool foi convertido em aldeído pela enzima álcool oxidase e, posteriormente, o aldeído foi convertido no composto de interesse. No produto final, temos a formação de cristais de fundo que tornaram simples e eficaz a remoção do material de interesse. No capítulo 3, usamos novamente a álcool oxidase, mas para esse projeto foi usado uma outra variante, nesse caso a aril-álcool oxidase, para a conversão de álcool em aldeído usando um sistema de fluxo. Como as oxidases utilizam oxigênio como aceptor de elétrons, isso acaba sendo um fator limitante no sistema devido à baixa solubilidade do O2 na solução tampão. Esse fato torna o sistema em fluxo interessante, pois pode ser usado para superar essa limitação, melhorando o sistema de transporte de massa de oxigênio na solução devido ao aumento da área de contato entre os dois fluidos. É necessária uma agitação vigorosa para obter resultados semelhantes em um sistema padrão, que normalmente compromete a estrutura enzimática devido ao estresse mecânico gerado pela força da aeração. O comprometimento esperado da estrutura terciária enzimática não foi observado para a enzima aril-álcool oxidase. A partir das descobertas no capítulo 3 de que a enzima aril-álcool oxidase possui resistência mecânica à agitação vigorosa, fomos motivados a aumentar o sistema de 50mL para 1L, apresentado no capítulo 4. Nessa nova configuração, foi possível obter altos valores de frequência catalítica, mas outro desafio surgiu: a baixa solubilidade de ambos, substrato e produto, em meio aquoso. Esse desafio foi superado pelo sistema líquido bifásico composto pela fase orgânica na porção superior e pelo tampão na parte inferior da solução. Neste sistema, a fase aquosa é alimentada com o substrato pela fase orgânica o tempo todo e, por sua vez, o produto formado é removido para a fase orgânica. Os resultados mostraram que a aril-álcool oxidase é uma forte candidata para aplicações industriais. No capítulo 5 avaliamos compostos de carbono em eletrodos para produção local de peróxido de hidrogênio para peroxidases, a fim de obter a halogenação de um composto modelo pela combinação de técnicas catalíticas e eletroquímicas. Aqui, o eletrodo de difusão de gás usado foi recoberto com nanotubos de carbono oxidados, com a variação da tensão ou corrente nos eletrodos usados para o controle fino na formação de peróxido de hidrogênio. Como a enzima CiVCPO (vanadium cloroperoxidase da Curvularia inaequalis) aplicada neste projeto necessita de peróxido de hidrogênio, o sistema é interessante, pois podemos acompanhar de maneira precisa a produção desse composto, fazendo com que a reação enzimática funcione sempre em seu nível máximo. Finalmente, o capítulo 6 mostra uma síntese de materiais à base de carbono para apoiar a imobilização enzimática em eletrodos, trazendo uma nova possibilidade de uso dessas enzimas em sensores de terceira geração e/ou biocélulas combustíveis. Os novos materiais sintetizados foram capazes de retirar ou doar elétrons diretamente do centro ativo da enzima glicose oxidase sem a necessidade de um mediador, abrindo caminho para projetos de dispositivos com respostas mais rápidas. Para ilustrar, no caso das biocélulas combustíveis esse tipo de pesquisa pode implicar na futura redução da perda de energia consumida pelos mediadores
Nogueira, Guilherme Pessoa, 1994-
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP N689h
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2022.
Assunto: Cana-de-açúcar - Palha
Resumo: É urgente a necessidade de ação climática, e a produção em larga escala de bioenergia é crucial para limitar o aumento global de temperaturas...
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Resumo
Resumo: É urgente a necessidade de ação climática, e a produção em larga escala de bioenergia é crucial para limitar o aumento global de temperaturas nos curto e médio prazos. A bioenergia e, em especial, os biocombustíveis podem ser importantes substitutos às soluções fósseis, representando uma fonte renovável de energia e de carbono, que poderiam ser exploradas dentro do conceito de biorrefinaria, de maneira otimizada, através da conversão de biomassa. Mesmo com o costumeiro debate a respeito do uso da terra de culturas energéticas em detrimento de culturas alimentares, biomassa residual lignocelulósica ainda poderia ser explorada, livre deste questionamento, e ainda assim trazer importantes benefícios associados à intensidade de carbono no ciclo-de-vida e outros potenciais benefícios ambientais. Esta tese, então, explorou o potencial de biorrefino dos resíduos de colheita de cana-de-açúcar e de eucalipto para a geração de bioenergia no Estado de São Paulo, Brasil. Uma gama de potenciais rotas de biorrefinaria foram analisadas para as duas biomassas, para a geração de etanol e eletricidade, abordando simulação de processos e avaliação do impacto do ciclo de vida. Melhorias graduais foram sugeridas ao longo do trabalho, tais como oportunidades de integração energética, geração de biogás a partir de efluentes aquosos, e produção on-site de enzimas, as quais trouxeram melhorias ou para o balanço de massa e energia das biorrefinarias, ou para impacto global do ciclo-de-vida das cadeias de valor estudadas. Em conclusão, através de uma análise espacializada dentro do estado de São Paulo, as duas biomassas residuais poderiam ser exploradas complementarmente, e em conjunto atingir importantes metas de substituição de gasolina e energia termelétrica e de mitigação de emissões de gases de efeito estufa, dentro do programa RenovaBio e também para as metas firmadas pelo Brasil no Acordo de Paris
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Número de chamada: T/UNICAMP T253h
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2021.
Assunto: Matéria orgânica do solo
Resumo: Ao longo dos últimos anos, a palha da cana-de-açúcar depositada sobre a superfície do solo pelo sistema de colheita mecanizada tem apresentado...
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Resumo: Ao longo dos últimos anos, a palha da cana-de-açúcar depositada sobre a superfície do solo pelo sistema de colheita mecanizada tem apresentado benefícios agronômicos e industriais, além de ter provocado uma série de mudanças nas práticas de manejo do solo e da cultura. Consequentemente, essas mudanças de manejo podem ter forte influência na estocagem de carbono orgânico (CO) do solo e produtividade da cana-de-açúcar. Os objetivos deste estudo foram: (i) avaliar as mudanças dos estoques de CO do solo induzidas pelo manejo da remoção da palha; (ii) identificar estratégias de manejo que minimizem os impactos da remoção da palha nos estoques de CO solo e na produtividade da cultura e, (iii) avaliar como a adubação nitrogenada de soqueira e o cultivo da crotalária em rotação afetam os estoques de CO e nitrogênio (N) do solo, e a produtividade da cana-de-açúcar. Uma rede de experimentos de campo foi conduzida em condições de clima e solo contrastantes no centro-sul do Brasil contendo os seguintes tratamentos: taxas de remoção de palha, preparo convencional e reduzido do solo, e doses de fertilizante nitrogenado sob cultivo prévio de crotalária e pousio durante a reforma do canavial. Os principais resultados mostraram que cerca de 19% e 25% do C aportado via palha foram incorporados em CO nos solos arenosos e argilosos. A palha não foi suficiente para sustentar os estoques CO em solos arenosos (independente das taxas de remoção de palha), e sua remoção foi menos deletéria aos estoques CO em solos argilosos. A remoção da palha sob sistema de preparo convencional do solo intensificou as perdas de CO do solo e não aumentou a produtividade da cana-de-açúcar em relação ao preparo reduzido. A adoção do preparo reduzido atenuou os impactos adversos da remoção da palha na estocagem de CO do solo e apresentou ganhos médios de 7 Mg ha-1 na produtividade da cana-de-açúcar. A adubação nitrogenada aumentou a produtividade da cana-de-açúcar e apresentou pouco efeito nos estoques de CO e N do solo. O cultivo prévio da rotação com crotalária não alterou os estoques de CO, mas aumentou a estocagem de N do solo em 50-80 kg N ha-1 e a produtividade da cana-de-açúcar em 9 a 15%. A resposta das soqueiras ao N fertilizante foi reduzida pela rotação com crotalária, demonstrando ser uma excelente opção de manejo para suprimento do N e redução da demanda de N fertilizante sintético nos canaviais. Esses resultados fornecem base científica para uma compreensão abrangente dos efeitos das diversas estratégias de manejo na estocagem do CO do solo e produção de cana-de-açúcar, visando melhoria da qualidade do solo e sustentabilidade da produção de biorrenováveis no Brasil
Deuber, Raquel de Souza, 1986-
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP D486h
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2023.
Assunto: Bioquerosene
Resumo: Os compromissos crescentes dos países que visam alcançar emissões líquidas neutras nas próximas décadas têm impulsionado a pesquisa e o...
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Resumo: Os compromissos crescentes dos países que visam alcançar emissões líquidas neutras nas próximas décadas têm impulsionado a pesquisa e o desenvolvimento de tecnologias para produção de combustíveis avançados para o sector de transporte. A produção em larga escala de combustíveis de aviação sustentáveis (SAF) é considerada essencial para a mitigação climática a nível global. Tecnologias de segunda geração (2G), como a liquefação hidrotérmica (HTL), são promissoras para o setor da aviação, pois fornecem um combustível drop-in com baixa pegada de carbono. A indústria sucroalcooleira brasileira, que implementou com sucesso a produção de etanol de primeira geração (1G), poderia compartilhar sua infraestrutura e sua cadeia logística de biomassa para a produção de SAF de HTL. Para tanto, o presente estudo avaliou os impactos técnicos-econômicos e ambientais da produção de SAF de HTL no Brasil. Duas configurações principais de biorrefinaria de HTL foram consideradas: stand-alone (SA-configuração padrão relatada na literatura), e integrada (INT) à destilaria de etanol 1G. A conversão de bagaço e palha de cana-de-açúcar foi avaliada para produzir SAF e outros combustíveis de HTL (gasolina, diesel e marítimo). Dois solventes diferentes foram considerados para as reações de liquefação: água e etanol. Apenas a configuração integrada utilizando água como solvente mostrou potencial para viabilidade econômica. Independentemente da configuração industrial, todos os cenários demonstraram potencial significativo para a mitigação das mudanças climáticas, alcançando redução de até 82% das emissões de gases de efeito estufa (GEE) em comparação com o querosene fóssil de aviação. Também foram avaliadas diferentes alternativas para superar os desafios relacionados ao fornecimento sazonal de resíduos de cana-de-açúcar. A utilização de cavacos de eucalipto como alternativa para o abastecimento do processo HTL durante a entressafra foi considerado. Outro aspecto importante abordado nas avaliações foi a substituição do diesel fóssil pelo diesel renovável HTL para a fase de cultivo e para o transporte de biomassa (do campo para a biorrefinaria). A substituição do diesel fóssil teve um impacto positivo nas métricas de sustentabilidade da biorrefinaria, ao reduzir os custos da biomassa em 4% e reduzir as emissões de GEE do ciclo de vida do SAF em 20%. O uso de eucalipto para abastecer o processo HTL durante a entressafra demonstrou viabilidade econômica apenas quando a substituição do diesel fóssil foi considerada. Considerando a importância do processamento downstream de HTL, foram avaliados vários cenários que abrangeram diferentes fontes de hidrogénio e diferentes estratégias de upgrading. A fonte de hidrogénio e de eletricidade tiveram um impacto ambiental significativo quando a configuração SA foi considerada. Os cenários que consideraram a produção de hidrogênio a partir do biometano mostraram-se a melhor alternativa do ponto de vista econômico e ambiental. Finalmente, foi avaliado um estudo de caso considerando o co-processamento de bio-óleo cru de HTL em refinarias de petróleo. Os resultados sugeriram que esta estratégia seria potencialmente a mais promissora no curto prazo, levando em conta a compatibilidade do preço do gasóleo de vácuo (fóssil) com os custos de produção do bio-óleo cru
Mello, Fellipe da Silveira Bezerra de, 1990-
TESE - Multilíngua
Número de chamada: T/UNICAMP M489i
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2019.
Assunto: Saccharomyces cerevisiae
Resumo: A necessidade de substituir combustíveis fósseis motivou a pesquisa em fontes de energia renováveis. No Brasil, o etanol de segunda geração é...
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Resumo
Resumo: A necessidade de substituir combustíveis fósseis motivou a pesquisa em fontes de energia renováveis. No Brasil, o etanol de segunda geração é uma alternativa importante aos combustíveis derivados do petróleo. Nesse contexto, a levedura Saccharomyces cerevisiae tem sido demonstrada como um microrganismo com potencial comercial. No entanto, os aldeídos subprodutos com características inibitórias – como o 5-(hidroximetil)furfural (HMF) –, derivados do pré-tratamento da biomassa, são uma barreira ao metabolismo das leveduras. Neste trabalho, avaliou-se o uso do crescimento estático em microplacas de 96 poços como alternativa para os diferentes padrões de agitação utilizados em ensaios fenotípicos de S. cerevisiae, juntamente com correlações robustas de OD que corrigem o baixo limite de absorbância encontrado em espectrofotômetros convencionais. Para automatizar o cálculo desses parâmetros fisiológicos, criamos o OCHT®, um software de análise fenotípica de alto rendimento e de código aberto para processamento, análise e visualização de dados de crescimento de leveduras. Juntos, a padronização do cultivo e a análise de dados permitiram a avaliação e comparação de quatro linhagens de S. cerevisiae (FMY001, JAY270, NCYC505 e CEN.PK-122) em meios contendo aldeídos inibidores de crescimento, normalmente encontrados em hidrolisados produzidos a partir da biomassa de cana. Identificamos FMY001 (derivado da SA-1) como uma linhagem tolerante a altas concentrações de HMF, furfural e vanilina, produzindo biomassa na presença de até 80 mM HMF. A análise individual de segregantes derivados de FMY001 revelou um segregante haplóide (FMY097) com tolerância ao HMF semelhante ao diplóide parental. Após a coleta de dois pools de segregantes do cruzamento FMY097/BY4742 com alta e baixa tolerância ao HMF, a comparação genômica de 38820 perfis de polimorfismo de nucleotídeo único (SNP) entre os dois grupos permitiu a identificação de uma região no cromossomo II altamente associada com o fenótipo. A região do pico contém 4 genes com mutações únicas não-sinônimas: SEA4, PKC1, SRO77 e MIX23. Este estudo permitiu entender melhor a arquitetura genética da resistência ao HMF, que poderia ser estendida a outros aldeídos. A análise recíproca da hemizigozidade pode elucidar ainda mais SNPs específicos relacionados à resistência a HMF
Almeida, Francisco Lucas Chaves, 1996-
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP AL64i
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2025.
Assunto: Enzimas imobilizadas
Resumo: O uso de enzimas é considerado uma estratégia poderosa para avançar em direção a uma indústria mais sustentável. No entanto, apesar de suas...
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Resumo
Resumo: O uso de enzimas é considerado uma estratégia poderosa para avançar em direção a uma indústria mais sustentável. No entanto, apesar de suas várias vantagens, algumas enzimas podem perdem facilmente sua atividade e ainda são considerados catalisadores onerosos. A imobilização de enzimas por aprisionamento em gel tem sido usada para superar essas limitações. Contudo, uma técnica comum para imobilização de enzimas (dripping) é baseada no gotejamento por gravidade, levando a produção de partículas grandes e com uma baixa taxa de produção. A redução do tamanho pode melhorar a transferência de massa ao aumentar a área de contato, o que pode ser alcançado aplicando novas técnicas, como o jet cutter. Assim, o objetivo desta tese é desenvolver e otimizar a produção de um derivado imobilizado por jet cutter, bem como estudar sua aplicação para a produção de biodiesel em um reator de leito fixo (sistema contínuo). O primeiro estudo comparando a produção de partículas de alginato mostra que o jet cutter produziu esferas pequenas (D4.3 de 803,36 µm ±16,9) e uma distribuição relativamente estreita (span de 0,79), enquanto as esferas produzidas por dripping tinham 2459,98 µm ± 15,6 de tamanho e span de 0,45...
O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital
O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital
Parreiras, Lucas Salera, 1981-
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP P248L
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2022.
Assunto: Trichoderma erinaceum
Resumo: A possibilidade de se converter os açúcares presentes nas fibras vegetais em combustíveis líquidos e químicos avançados tem sido o foco de...
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Resumo
Resumo: A possibilidade de se converter os açúcares presentes nas fibras vegetais em combustíveis líquidos e químicos avançados tem sido o foco de diversas iniciativas de pesquisa por décadas. Entretanto, a viabilidade econômica deste processo continua a ser um obstáculo para a sua implementação em escala industrial. Um dos principais fatores contribuintes para tal, é o alto custo dos coquetéis enzimáticos necessários para decompor o componente estrutural da parede celular de fibras vegetais, a lignocelulose. Fungos filamentosos da espécie Trichoderma reesei são, atualmente, as principais plataformas microbianas utilizadas na produção destes coquetéis. Apesar de uma constante evolução, ganhos de produtividade e eficiência ainda são essenciais para a redução de custos. O presente trabalho tem como objetivo a caracterização do potencial lignocelulolítico de uma linhagem de Trichoderma erinaceum isolada de uma amostra de palha de cana-de-açúcar em degradação. Para tal, foram analisados o secretoma, o genoma e o transcriptoma da nova linhagem. O coquetel enzimático produzido pelo novo isolado apresentou atividades específicas de ?-glicosidase, endoxilanase, ?-xilosidase e ?-galactosidase maiores do que o coquetel secretado por uma cepa selvagem de T. reesei. O coquetel produzido por T. erinaceum também demonstrou maior eficiência na hidrólise de palha de cana-de-açúcar pré-tratada. Uma análise proteômica do secretoma das duas cepas identificou um maior número de enzimas ativas em carboidratos (CAZymes) no secretoma de T. erinaceum do que no secretoma de T. reesei. Este maior potencial para síntese de CAZymes foi também evidenciado pelo sequenciamento de novo do genoma da nova linhagem. Foram identificadas no genoma de T. erinaceum um total de 226 CAZymes extracelulares, enquanto o genoma de T. reesei carrega apenas 164. Uma análise do transcriptoma do fungo possibilitou identificar padrões de expressão gênica elicitados por diferentes fontes de carbono. Foram também identificados através desta análise diversos genes-alvo para a engenharia genética do fungo e futuro desenvolvimento. Em síntese, este trabalho demonstra o potencial da espécie T. erinaceum e gera as ferramentas necessárias para a sua utilização na produção de lignocelulases, tanto como um chassi para desenvolvimento de novas plataformas produtoras de lignocelulases, quanto como uma possível fonte de enzimas para a suplementação de coquetéis enzimáticos industriais
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP B349m
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2018.
Assunto: RNA-seq
Resumo: A macaúba (Acrocomia aculeata) é uma palmeira nativa de ampla ocorrência, estando presente principalmente em áreas de Cerrado. Sua elevada...
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Resumo
Resumo: A macaúba (Acrocomia aculeata) é uma palmeira nativa de ampla ocorrência, estando presente principalmente em áreas de Cerrado. Sua elevada produtividade de frutos, altos teores e qualidade de óleo, além da possibilidade de plantio em áreas de déficit hídrico a credenciam como uma alternativa de matéria-prima para a produção de óleo para biodiesel e outras demandas. Assim, estudos na área de biologia molecular e diversidade genética formam a base para um programa de melhoramento de sucesso para uma espécie pouco estudada. Diante desse contexto, o trabalho visou construir um banco de genes da macaúba e o desenvolvimento de marcadores moleculares para estudos de caracterização da diversidade genética, seleção assistida e mapeamento das populações. Além disso, o trabalho investigou possíveis diferenças entre a macaúba e dendezeiro, espécies próximas geneticamente, porém com exigências edafoclimáticas distintas. Para isso, o RNA foi extraído de tecidos de raiz, bulbo, folha, flor (feminina e masculina) e mesocarpo de frutos maduros. No primeiro experimento, a montagem De Novo do transcriptoma foi utilizada, permitindo identificar 34.293 transcritos de macaúba em todas as bibliotecas, reunidas em uma única referência. O padrão de expressão gênica mostrou oito transcritos específicos de tecidos de fruto, dois de tecido foliar, oito de tecido de bulbo, cinco de flores femininas, 14 de flores masculinas, 8053 de tecido de raiz e nenhum em tecido de bainha foliar. Quando observados o nível de expressão dos transcritos tecido-específicos, o tecido de raiz apresentou 341 transcritos altamente expressos e específicos. Além disso, a comparação com o dendezeiro mostrou que a macaúba possui 24 famílias gênicas expandidas, 11 famílias possuem pelo menos um transcrito raiz- específico e seis famílias foram exclusivas de macaúba. A maioria dos transcritos expressos foi anotada como proteínas relacionadas a transdução de sinais em resposta a estresses abióticos e bióticos, como quinases, fatores de transcrição, proteínas ligantes de Ca2+. Os dados sugerem uma possível regulação na transdução de sinal em resposta à diversos estresses. Na segunda abordagem foi utilizada a montagem com a referência do genoma do dendê. Neste estudo, um total de 418 EST-SSRs foram identificados e 232 EST-SSR foram selecionados, com repetições trinucleotídicas sendo o motivo mais frequente (380 -90,9%), seguido por compostas (4,5%), di- (3,6%) e hexanucleotídeos (3,6%). Um total de 145 EST-SSR (62,5%) foram validados em dezessete amostras de macaúba, e 100 foram considerados polimórficos com valores de PIC de 0.25 a 0.77. Análise de diversidade genética realizada com os 20 mais informativos EST-SSR mostraram uma separação distinta dos diferentes grupos de macaúba, de acordo com a localização geográfica das amostras. Além disso, 145 marcadores foram transferidos em outras seis espécies de palmeiras resultando em taxas de transferibilidade de 99% (144) em Acrocomia intumescens, 98% (143) em Acrocomia totai, 80,7% (117 EST-EST) em amostras de dendezeiro (Elaeis guineensis) e pupunha (Bactris gasipaes), 70% (102) na palma juçara (Euterpe edulis) e 71,7% (104) em sabal (Sabal causiarum). Análise da distância genética estabeleceu grupos distintos por gênero das palmeiras. Os dados obtidos são exploratórios, mas suportarão as pesquisas em andamento com a planta
Mapping environmental and techno-economic bioenergy potentials of Brazil
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP C337m
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2020.
Assunto: Bioenergia
Resumo: A bioenergia pode ser um sistema energético de fundamental importância para reduzir mudanças climáticas e, ao mesmo tempo, promover o...
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Resumo
Resumo: A bioenergia pode ser um sistema energético de fundamental importância para reduzir mudanças climáticas e, ao mesmo tempo, promover o desenvolvimento socioeconômico. No entanto, é muito difícil quantificar os potenciais ambientais e técnico-econômicos da produção de bioenergia devido à alta variabilidade espacial e temporal dos impactos ambientais e fatores técnico-econômicos. Portanto, um desafio crucial da pesquisa sobre a quantificação do potencial de bioenergia é abordar os impactos ambientais e os fatores tecno-econômicos de maneira temporal e espacialmente explícita. O objetivo desta tese é avaliar espacialmente o potencial ambiental e técnico-econômico atual e futuro do fornecimento de bioenergia no Brasil em diferentes escalas geográficas. Para atingir esse objetivo, dois sistemas promissores de bioenergia no Brasil são analisados em quatro diferentes estudos de caso. Nos capítulos 2 e 3, são avaliados os potenciais de bioeletricidade da palha da cana-de-açúcar no estado de São Paulo (Brasil). Nos capítulos 4 e 5, várias rotas de produção de biocombustíveis de aviação (BQR) de culturas energéticas e resíduos de biomassa são avaliadas para mapear e quantificar os potenciais de bioenergia ambientais e técnico-econômicos no Brasil. Ao longo dos capítulos, diferentes abordagens metodológicas foram tomadas devido às várias escalas geográficas, prazos e níveis de complexidade dos estudos de caso. Os métodos utilizados em cada estudo de caso estão resumidos no capítulo 1 e comparados entre si no capítulo 6. Os principais resultados desta tese podem ser compreendidos em cinco pontos principais: i) Refinar as restrições ambientais e tecno-econômicas das cadeias de produção de bioenergia ao nível de pixel é um grande desafio metodológico para quantificar os potenciais de bioenergia de maneira espacialmente explícita. ii) As usinas de cana-de-açúcar em São Paulo com os maiores potenciais ambientais e técnico-econômicos de bioeletricidade da palha da cana-de-açúcar estão em sua maioria em regiões com ótimas condições agro-ecológicas, têm de média a alta capacidade de moagem e alta acessibilidade à rede de distribuição de energia elétrica. iii) O desenvolvimento da indústria de BQR não deve se concentrar apenas nas rotas de produção que atingem os menores custos totais de BQR. Existem regiões no Brasil nas quais até 10 rotas de produção podem produzir custos totais do BQR abaixo do preço de combustível fóssil para aviação. iv) Atualmente, o BQR não é competitivo com combustível fóssil para aviação nas regiões (centrais) do Brasil com maior demanda por combustíveis para aviação. No entanto, em virtude da extensão territorial do país e aos altos preços do combustível fóssil para aviação em aeroportos localizados em regiões (remotas) do Brasil, podem existir nichos para o desenvolvimento de BQR competitivo. v) O Brasil tem um grande potencial técnico-econômico e ambiental de bioenergia (bioeletricidade e BQR), mas a implementação é limitada por vários fatores adicionais (e contextuais locais). Por meio desses resultados, métodos e discussões apresentados ao longo dos capítulos, esta tese contém informações úteis para apoiar uma ampla gama de stakeholders a nível local e nacional, como agricultores, investidores privados e públicos, formuladores de políticas e órgãos reguladores
TESE - Inglês
Número de chamada: T/UNICAMP M37m
Publicação: Campinas, SP : [s.n.], 2022.
Assunto: Trajetórias tecnológicas
Resumo: Patentes incluem informações dispostas sobre a invenção e os detentores da patente e, por meio de diversas análises, torna-se possível...
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Resumo
Resumo: Patentes incluem informações dispostas sobre a invenção e os detentores da patente e, por meio de diversas análises, torna-se possível realizar prospecções mercadológicas para o meio corporativo. Assim, patentes são como uma espécie de medidores do nível inventivo e as suas citações são um meio para medir o fluxo ou os impactos do conhecimento de um país ou organização. A representação do todo ou parte das informações em forma de rede de citações de patentes permite verificar os rumos, os desdobramentos e o surgimento de novas áreas tecnológicas. Dessa forma, a tese de doutorado possui como objetivo avaliar e o desenvolver metodologias para a avaliação das pesquisas no âmbito da Bioenergia por meio da análise de rede de citações de patentes. A dificuldade de análise de redes de tamanhos complexos e a necessidade de avaliar as tecnologias que se encontram na fronteira tecnológica, resultou no desenvolvimento de um novo algoritmo computacional do tipo Topological Skeleton para a extração de uma estrutura menor e menos complexa que represente a estrutura original da rede. Três áreas tecnológicas voltadas à produção de bioenergia foram escolhidas para a avaliação e geração de rede de citações de patentes, além da obtenção de trajetórias tecnológicas via Topological Skeleton: Biogás, Microalgas e Biodiesel. Por meio das trajetórias de biogás conclui-se que a tecnologia se iniciou com métodos de tratamento anaeróbico e produção de metano. Com a consolidação de técnicas de separação de partículas e compostos, resultaram-se em tecnologias de biogás combustível ou outras formas de coprodução de energia como biodiesel, energia solar, eletricidade e hidrogênio. As trajetórias de microalgas indicam que microalgas inicialmente eram cultivadas para extração de compostos farmanutricionais ou para aditivos de fertilizantes. Com o amadurecimento da tecnologia, microalgas se tornam subprodutos derivados da cogeração de energia. Em biodiesel, patentes de produção de biodiesel e composições de combustível para motor à diesel contribuem para tecnologias de extração de bio-óleo de matérias-primas diferentes voltadas ao aumento da produção e melhoramento de óleos combustíveis. Assim, além da avaliação das patentes na fronteira tecnológica, o algoritmo Topological Skeleton mostrou-se eficiente para se obter uma estrutura de rede que represente o comportamento da original da rede de citações, mantendo as trajetórias com os maiores fluxos de conhecimento