ABSTRACT Microalgal lipids exhibit physical-chemical characteristics similar to vegetable oils, representing alternative sources of long-chain fatty acids for food supplements. However, separating intracellular lipids from microalgae biomass is still challenging due to downstream processing technology limitations that depend on the particular microalgal species and its cultivation conditions. Thus, this work evaluated a multistep process for lipid extraction from Tetradesmus obliquus biomass instead of conventional single extraction methods to improve the lipid yield. The wet biomass was freeze-dried, the cells of the dried biomass were disrupted in a ball mill, and the milled biomass was suspended in water to obtain solid contents of 5 % and 10 % w v–1. Lipids were extracted from the aqueous suspension using the ethanol polar solvent and the hexane apolar solvent with ethanol:hexane ratios of 1:1, 1:2, and 3:5 v v–1. Tests were also carried out on the deproteinized biomass to evaluate the effect of proteins on emulsion formation since deproteinization can avoid emulsion formation. Thus, lipid downstream processing could be designed without an emulsion removal stage. The biomass was deproteinized before lipid extraction with NaOH at pH 10. The highest lipid content was verified for the 1:2 ethanol:hexane ratio, in which up to 42 % of the total lipids were extracted from the biomass. With the 3:5 ratio, the organic and aqueous phases emulsified due to the presence of lipoproteins, which hindered the lipid extraction process. Under the studied conditions, no increase in lipid extraction yield was observed with increases in the solid content or biomass deproteinization. physicalchemical physical chemical oils longchain long chain supplements However conditions Thus freezedried, freezedried freeze dried, freeze-dried mill 1 v1 v–1 ethanolhexane 11, 11 1, 1:1 12, 12 2, 2 35 3 3: stage 1: ratio 4 lipoproteins v–

RESUMO A carbonização da madeira com alto teor de umidade reduz o rendimento, prolonga o tempo de carbonização e resulta em carvão vegetal com baixa resistência mecânica. Diante disso, o reaproveitamento dos gases da carbonização como fonte de energia térmica se torna uma alternativa em potencial para redução do teor de umidade de forma rápida e viável. O objetivo deste estudo foi avaliar a secagem artificial de toras utilizando gases do sistema de carbonização de um forno e uma câmara de secagem. A avaliação da secagem foi realizada em duplicata utilizando um secador quadrado de metal galvanizado de 35 m³ e um forno com capacidade volumétrica útil de 16,8 m³. A temperatura média de admissão dos gases para a secagem foi de 150 °C. As toras de eucalipto foram divididas em três classes de diâmetro (8-14 cm; 14-22 cm e; 8-22 cm). O consumo de eletricidade do secador foi aproximadamente de 49,4 kW por tonelada de madeira (massa seca). A maior eficiência térmica foi alcançada na secagem de toras da classe de diâmetro de 8-14 cm. A utilização de gases de carbonização se mostrou eficaz na redução da umidade da madeira nas três classes de diâmetro, mostrando potencial para utilização em larga escala. rendimento mecânica disso viável 3 m 168 16 8 16, 15 C °C 814 14 (8-1 1422 22 14-2 822 8-2 . cm) 494 49 4 49, massa seca. seca seca) 8-1 escala 1 81 (8- 142 2 14- 82 8- (8 (

ABSTRACT The wood carbonization with high moisture content reduces the yield, prolongs the carbonization time and results in charcoal with low mechanical strength. Considering this, the reuse of carbonization gases as a source of thermal energy becomes a potential alternative for reducing moisture content quickly and feasibly. The objective of this study was to evaluate the artificial drying of logs using gases from the carbonization system of a furnace and a drying chamber. The drying evaluation was conducted in duplicate using a 35 m³ galvanized metal square dryer and a furnace with a useful volume capacity of 16.8 m³. The average gas intake temperature for drying was 150°C. The eucalyptus logs were divided into three diameter classes (8-14 cm; 14-22 cm; 8-22 cm). The electricity consumption of the dryer was approximately 49.4 kW per ton of wood (dry mass). The highest thermal efficiency was achieved in the drying of 814 cm diameter class logs. The utilization of carbonization gases proved to be effective in reducing wood moisture in all diameter classes, showing potential for large scale utilization. yield strength feasibly chamber 3 m 168 16 8 16. 150C C 150 150°C 14 (8-1 1422 22 14-2 822 8-2 cm. . cm) 494 49 4 49. dry mass. mass mass) 81 1 15 (8- 142 2 14- 82 8- (8 (

RESUMO: O processo de colheita é um desafio atual para a produção comercial de microalgas porque a biomassa é diluída no meio de cultivo. Diversos métodos têm sido propostos para coletar células de microalgas, porém não existe um consenso sobre um método ótimo para tal aplicação. Neste estudo, métodos baseados em sedimentação, floculação e centrifugação foram avaliados na recuperação de Chlorella sorokiniana BR001 cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio. C. sorokiniana BR001 foi cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio para induzir ao acúmulo de lipídeos e carboidratos neutros. A biomassa de C. sorokiniana BR001 cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio apresentou um teor de lipídeos 1,9 vezes superior (23,8 ± 4,5%), quando comparada à biomassa produzida em um meio com alto teor de nitrogênio (12,3 ± 1,2%). Adicionalmente, a biomassa da linhagem BR001 cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio apresentou alto teor de carboidratos neutros (52,1 ± 1,5%). O processo baseado em sedimentação natural foi avaliado utilizando uma coluna de sedimentação e concluiu-se que C. sorokiniana BR001 é uma linhagem não floculante. Portanto, o efeito de diferentes concentrações de sulfato férrico (0,005 a 1 g L-1) ou sulfato de alumínio (0,025 a 0,83 g L-1) foram avaliados no processo de floculação de C. sorokiniana BR001, mas altas doses de floculantes foram necessárias para uma colheita de biomassa eficiente. Também foi avaliada a centrifugação em baixa velocidade (300 a 3.000 g), e foi possível concluir que este processo constituiu o mais adequado para a colheita da linhagem não floculante C. sorokiniana BR001.

ABSTRACT: The harvesting process is a current challenge for the commercial production of microalgae because the biomass is diluted in the culture medium. Several methods have been proposed to harvest microalgae cells, but there is not a consensus about the optimum method for such application. Herein, the methods based on sedimentation, flocculation, and centrifugation were evaluated on the recovery of Chlorella sorokiniana BR001 cultivated in a low-nitrogen medium. C. sorokiniana BR001 was cultivated using a low-nitrogen medium to trigger the accumulation of neutral lipids and neutral carbohydrates. The biomass of C. sorokiniana BR001 cultivated in a low-nitrogen medium showed a total lipid content of 1.9 times higher (23.8 ± 4.5%) when compared to the biomass produced in a high-nitrogen medium (12.3 ± 1.2%). In addition, the biomass of the BR001 strain cultivated in a low-nitrogen medium showed a high content of neutral carbohydrates (52.1 ± 1.5%). The natural sedimentation-based process was evaluated using a sedimentation column, and it was concluded that C. sorokiniana BR001 is a non-flocculent strain. Therefore, it was evaluated the effect of different concentrations of ferric sulfate (0.005 to 1 g L-1) or aluminum sulfate (0.025 to 0.83 g L-1) on the flocculation process of C. sorokiniana BR001, but high doses of flocculant agents were required for an efficient harvest of biomass. It was evaluated the centrifugation at low speed (300 to 3,000 g) as well, and it was possible to conclude that this process was the most adequate to harvest the non-flocculent strain C. sorokiniana BR001.

Resumo O carvão vegetal é um importante insumo na siderurgia nacional e seu uso tem muitas vantagens sobre o carvão mineral e o coque, uma vez que é renovável, menos poluente e com baixos teores de enxofre e fósforo. A partir disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho do resfriamento artificial do carvão vegetal em forno retangular. Para isso, foi avaliada a influência da variação da velocidade do escoamento de gás pelo leito poroso de carvão na qualidade final do produto. Foram utilizadas quatro velocidades de escoamento, em 3 repetições, totalizando 12 ensaios de carbonizações da madeira em um forno retangular. O uso do trocador de calor proporcionou redução no tempo de resfriamento de 76 para 28 horas. A maior redução no tempo de resfriamento foi obtida com a menor velocidade de escoamento. Nas maiores velocidades ocorreu queima de uma parte do carvão na seção de saída dos gases do forno, o que provocou aumento no tempo de resfriamento. No entanto, verificou-se que essas queimas parciais não causaram diferença significativa no rendimento gravimétrico em relação à testemunha. Para as velocidades adotadas, verificou-se que não houve diferença significativa entre os tratamentos e a testemunha nos parâmetros de qualidade do carvão. Portanto, no dimensionamento de trocadores de calor, deve-se considerar a diferença de pressão entre as aberturas de sucção e injeção dos gases no forno para minimizar a infiltração de ar no forno.

Abstract Charcoal is an important material in the national steelmaking industry and its use has many benefits over coal and coke, since it is renewable, less polluting and with lower contents of sulfur and phosphorus. The aim of this study was to evaluate the performance of the artificial cooling of the charcoal in a rectangular kiln. It was evaluated the influence of the variation of the velocity of the gas flow through the porous bed of charcoal in the final quality of the product. Four flow velocities were used, in three repetitions, totalizing 12 carbonization tests in a rectangular kiln. The used of heat exchanger provided a reduction from 76 to 28 hours in the cooling time. The highest reduction in cooling time was obtained with lower flow velocity. It was observed that, at higher velocities, part of the charcoal closed to the exhaust section of the kiln was burned, which resulted in an increase in the cooling time. However, these partial burns did not cause the significant difference in gravimetric yield in relation to the control. For the velocities adopted, it was verified that there was no significant difference between the treatments and the control in the quality parameters of the charcoal. Therefore, for the dimensioning of heat exchangers, the pressure difference between the suction openings and the gas injection should be considered to minimize the infiltration of air into the kiln.

ABSTRACT The knowledge of the physical and thermal properties of eucalyptus charcoal is of fundamental importance in the design of equipment and development of cooling technologies. However, literature about physical properties for eucalyptus wood charcoal is largely unavailable, especially the thermal and aerodynamic properties, for the same material. The aim of this study was to evaluate the physical properties of eucalyptus charcoal: apparent and bulk density, pressure drop, porosity, thermal conductivity and specific heat to support the design of production and cooling systems using heat exchangers. It was found that the pressure drop could be expressed according Forchheimer’s law and logarithmical empirical models, resulting in R2 above 0.95. The apparent and bulk densities were measured as 344.6 ± 17.6 and 155.3 ± 4.1 kg.m-3, respectively, and the charcoal porosity was 54.8 ± 2%. In the investigation of flow in porous charcoal media, the pressure gradient is proportional to the increase of the superficial airflow velocity and is dependent on the charcoal bed height for low airflows and lower bed heights. However, the gradient was independent of bed height on all tests with columns larger or equal to 0.80 m. The thermal conductivity and specific heat were 0.030 ± 0.0027 W m-1.K-1 and 1017 ± 74 J.kg-1.K-1, respectively.

Resumo O carvão vegetal proveniente de florestas plantadas é uma fonte de energia renovável utilizada na siderurgia do Brasil, todavia, em sua produção há liberação do gás de pirólise, que pode ser considerado um gás com baixo poder calorífico inferior. A sustentabilidade da produção de carvão vegetal tem demandado a queima destes gases, podendo ser, inclusive, uma condicionante ambiental. Neste artigo foi avaliado o desempenho de diferentes dispositivos de mistura para câmara de queima, sistema que permite mitigar os impactos ambientais decorrentes da carbonização, assim como o possível aproveitamento da energia térmica na secagem da madeira e geração de energia elétrica. Um sistema de queima de gases existente foi utilizado como referência, sendo determinados a composição, vazão dos gases e temperaturas de trabalho para calibração de modelo em dinâmica dos fluidos computacional. O modelo utilizado consiste nas equações diferenciais de conservação de massa, quantidade de movimento, energia e de espécies químicas, sendo empregado nos estudos de otimização de diferentes dispositivos de mistura. Dentre os dispositivos estudados (AC), o AC5 apresentou-se mais eficiente quanto ao aproveitamento do volume físico da câmara, tendo menor porcentagem de zona morta, representando ganho de 5% no tempo de residência, quando comparado ao AC1, dispositivo usado sistema de referência. Verificou-se por meio das distribuições espaciais da fração de volume de CO e O2, e das linhas de corrente, que os dispositivos de mistura internos são fundamentais para uma melhor mistura entre o combustível e o comburente e, consequentemente, produzir queima de gases com melhor qualidade.

Abstract Charcoal from planted forest represents a renewable energy source used by steelmaking in Brazil. However, the pyrolysis gas released from carbonization is characterized by a low lower heating value. The sustainability of charcoal production has demanded the combustion of pyrolysis gas, which can represent an environmental constraint. In this paper, different mixing devices were evaluated for a combustion chamber, a system that allows mitigating the environmental impacts of carbonization, use of thermal energy in the wood drying and electric power generation. An existent combustion system was analyzed and used as a reference to calibrate a computational fluid dynamics model. The input data for the model were gas composition, gas flow rate and its temperature. The model considers the differential equations of mass, momentum, energy and chemical species conservation, and it was used for the study of different mixing devices for gas burning. Among the devices studied (AC), the AC5 was more effective in the use of the entire chamber volume, resulting in a lower dead zone percentage and a longer residence time of gases (5% more), when compared to the device used in the reference system. The volume fraction of CO and O2 distribution and flow streamlines into the combustion chamber allows concluding that internal mixing devices are necessary for a better mixture between fuel and oxidizer and, consequently, to produce gas combustion with better quality.

ABSTRACT: Development of efficient and specific equipment to dry microalgae is essential for commercial use of these microorganisms that show high growth rates and biotechnological potential. Drying costs of microalgae biomass are still high and they should be reduced for the production of compounds with low added value. Therefore, we evaluated the drying process of the microalga Scenedesmus obliquus BR003 using low temperatures. S. obliquus BR003 is a robust microalga that shows high lipid productivity. At laboratory scale, it was observed that the biomass of S. obliquus BR003 was rapidly dried at low temperatures between 50 and 60 ° C. A gas dryer was used to evaluate the drying of the biomass of S. obliquus BR003 on a pilot-scale. The biomass was dried in less than 24 h using the gas dryer; however, the high moisture of the microalga biomass required a higher air renovation in the drying chamber. Computational fluid dynamics analysis of the gas dryer showed two important parameters to achieve greater effectiveness of heat and mass transfer rates during the drying process of the microalga biomass. It was concluded that a gas dryer suitable for the microalgae biomass should have multiple air injection points, and an efficient circulation and renovation system of air inside the drying chamber.

RESUMO: O desenvolvimento de equipamentos eficientes e específicos para a secagem de microalgas é essencial para a exploração comercial destes microrganismos que apresentam alta taxa de crescimento e grande potencial biotecnológico. Os custos de secagem da biomassa de microalgas ainda são elevados e precisam ser reduzidos para a produção de compostos com baixo valor agregado. Portanto, realizou-se o estudo da secagem da microalga Scenedesmus obliquus BR003 utilizando baixas temperaturas. S. obliquus BR003 é uma microalga robusta que apresenta alta produtividade de lipídeos. Em escala laboratorial, observou-se que a biomassa de S. obliquus BR003 foi rapidamente seca em baixas temperaturas entre 50 e 60 ºC. Um secador a gás foi utilizado para avaliar a secagem da biomassa de S. obliquus BR003 em escala piloto. A biomassa foi seca em menos de 24 h utilizando o secador a gás, entretanto, a elevada umidade da biomassa da microalga requereu uma maior renovação de ar na câmara do secador. A análise de fluidodinâmica computacional do secador a gás mostrou dois parâmetros importantes para se obter uma maior efetividade de transferência de calor e massa durante o processo de secagem da biomassa de microalga. Concluiu-se que um secador a gás adequado, para a biomassa de microalgas, deve possuir múltiplos pontos de injeção de ar, e um eficiente sistema de circulação e renovação de ar no interior da câmara de secagem.

O objetivo deste estudo foi avaliar a qualidade e a perda de matéria seca em grãos de milho armazenados em bolsas herméticas sob diferentes temperaturas. Para isso, grãos de milho com teor de água inicial de 14,8 e 17,9% foram acondicionados em bolsas de polietileno lacradas e armazenados em temperaturas de 15; 25 e 35 ºC. Ao longo de 150 dias, em intervalos de 30 dias, as concentrações de oxigênio (O2) e dióxido de carbono (CO2) nas bolsas foram medidas e amostras dos grãos foram retiradas para a determinação do teor de água, massa específica aparente da matéria seca, percentual de germinação e classificação comercial. A perda de matéria seca foi estimada por meio de um modelo obtido como função da taxa respiratória dos grãos. Em 150 dias, a perda de matéria seca dos grãos de milho armazenados com teor de água de 14,8% foi aproximadamente 3,5 vezes inferior à verificada para o produto armazenado com teor de água de 17,9%. Com base nos resultados de percentual de germinação e massa específica aparente da matéria seca, o limite de 0,015% de perda de matéria seca pode ser considerado como máximo admissível para a manutenção da integridade dos grãos no armazenamento em bolsas herméticas. Aos 150 dias, apenas, os grãos de milho armazenados com teor de água de 17,9% em temperatura de 35 ºC apresentam classificação inferior (Tipo 2) à do início do experimento e esta condição coincidiu com a perda de matéria seca de 0,037%.

The aim of this study was to evaluate the quality and loss of dry matter of corn grain stored in airtight bags at different temperatures. To do this, corn grain with an initial moisture content of 14.8 and 17.9% was placed into polyethylene bags which were sealed and stored at temperatures of 15, 25 and 35 ºC. For 150 days, at 30-day intervals, the concentrations of oxygen (O2) and carbon dioxide (CO2) in the bags were measured, and grain samples were taken to determine the moisture content, apparent specific dry matter weight, percentage of germination and commercial classification. Dry matter loss was estimated by means of a model obtained as a function of the respiratory rate of the grains. At 150 days, the loss of dry matter of the corn grains with a moisture content of 14.8% when stored, was approximately 3.5 times lower than that of the product with a moisture content of 17.9% when stored. Based on the results of the percentage of germination and apparent specific dry matter weight, the limit of a 0.015% loss in dry matter can be considered as the maximum permissible to maintain the integrity of corn grain in storage in sealed bags. At 150 days, only the corn grain, stored with moisture content of 17.9% and at a temperature of 35 ºC, showed a lower classification (Type 2) than at the beginning of the experiment, and this condition coincided with a dry matter loss of 0.037 %.