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  LIVROS TÉCNICOS >>> Agronomia
 
MICRORGANISMOS NA PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS
 
MICRORGANISMOS NA PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS     
  
Por: R$ 50,00 
 
 

   
   
   

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Descrição
Apesar das crises econômicas de 2008 e 2012, que atingiram principalmente os Estados Unidos e a União Europeia, podemos dizer que o mundo vive hoje uma fase de prosperidade. Embora concentrado principalmente nos países integrantes do grupo denominado BRICS (Brasil, Rússia, Índia, China e África do Sul), o desenvolvimento econômico chegou a diversos outros rincões e continua avançando. Este momento de prosperidade provoca o aumento da demanda por energia, em especial para o setor de transportes. Os automóveis e os aviões são movidos quase exclusivamente por combustíveis líquidos. Enquanto este modelo energético do setor de transporte não for quebrado, cabe às diversas cadeias produtoras de combustíveis se movimentarem para suprir em plenitude a crescente demanda.

Os combustíveis líquidos podem ser divididos em dois grupos bem distintos: aqueles produzidos a partir de fontes não renováveis e aqueles produzidos a partir de fontes renováveis. Em longo prazo, a opção exclusiva pelo primeiro grupo é inviável por uma série de razões que não irei aqui discutir. O fato é que, em favor da sustentabilidade do planeta, tem de existir um esforço coletivo para desenvolver e fortalecer ainda mais o segundo grupo, aquele de fontes renováveis.

O Brasil é um protagonista na área dos chamados biocombustíveis líquidos, com ampla experiência em desenvolvimento científico e tecnológico, em produção e distribuição em larga escala, e em promoção da sustentabilidade das cadeias produtivas, com destaque para o etanol a partir da cana-de-açúcar e o biodiesel. Continuar protagonista neste cenário não será fácil. Exigirá um esforço amplo e robusto de todos os membros das cadeias produtoras de biocombustíveis no Brasil. Todos nós, governo, agricultores (pequenos, médios e grandes), agroindústria, universidades, centros de pesquisa, distribuidores etc., precisaremos deixar bem claro o que queremos e o que podemos fazer. É necessário arregaçar as mangas para um trabalho árduo e complexo, mas que tem a chance de fazer uma grande diferença para a continuidade deste momento de prosperidade, de forma sustentada, para o bem das próximas gerações.

Foi neste contexto que a equipe da Embrapa Agroenergia se lançou no desafio de construção deste livro “Microrganismos na Produção de Biocombustíveis Líquidos”, que agora apresentamos. O grupo de autores deste livro reconheceu a necessidade da organização e divulgação dos diversos temas-chave abordados no decorrer dos diversos capítulos aqui contidos. Esta é, para eles, uma das formas que nós pesquisadores temos de contribuir com o Brasil para vencer este imenso desafio.

Mas por que microrganismos na produção de biocombustíveis líquidos? A resposta é simples. Talvez resida aí o nosso maior diferencial, tendo em vista nossa imensa e ainda tão pouco explorada biodiversidade, principalmente a de microrganismos. Nele esperamos encontrar as soluções mais ambientalmente amigáveis, eficientes em uso do tempo e diminuição dos custos, bem como eficazes nas soluções dos gargalos que limitam o setor. Fungos, bactérias, leveduras e microalgas são os portadores de muitas das soluções de que precisamos para garantir longa e sustentável vida aos biocombustíveis líquidos. Conhecê-los profundamente e utilizá-los sabiamente é um caminho que começa aqui e agora. Boa leitura!

BIOCOMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS PRODUZIDOS POR MICRORGANISMOS – 23
Introdução – 23
Etanol e a questão estratégica – 25
Etanol e a questão tecnológica – 28
Etanol e a questão da sustentabilidade – 30
Referências – 32

BIOPROSPECÇÃO E MELHORAMENTO GENÉTICO DE FUNGOS PARA PRODUÇÃO DE ENZIMAS APLICADAS EM BIOCOMBUSTÍVEIS – 35
Introdução – 35
Biodiversidade e bioprospecção – 36
Aspectos gerais – 36
Aspectos regulatórios – 40
Fungos produtores de enzimas degradadoras de componentes da parede celular vegetal e de enzimas lipolíticas – 41
Enzimas que degradam componentes da parede celular vegetal – 41
Enzimas lipolíticas e sua aplicação na síntese de biodiesel – 47
Melhoramento genético de fungos – 50
Bases do melhoramento genético de fungos – 50
Melhoramento de linhagens por mutagênese – 51
Mutagênese seguida de seleção do fenótipo de interesse – 51
Engenharia evolutiva – 52
Melhoramento de linhagens por recombinação – 53
Recombinação sexual – 53
Recombinação parassexual – 54
Recombinação por fusão de protoplastos – 56
Recombinação por embaralhamento de genomas – 57
Melhoramento de linhagens por engenharia genética – 58
Ferramentas que facilitam a manipulação genética de fungos de interesse industrial – 59
Considerações finais – 62
Referências – 64

METAGENÔMICA PARA PROSPECÇÃO DE ENZIMAS VISANDO A PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTÍVEIS – 81
Introdução – 81
Metagenoma – 81
Prospecção de enzimas para produção de etanol celulósico – 86
Etanol celulósico – 86
Glicosil Hidrolases – 88
Celulases – 89
Hemicelulases – 90
Inibidores da fermentação para etanol – 91
Prospecção de enzimas para produção de biodiesel – 92
Produção de Biodiesel – 92
Lipases – 94
Conclusão – 94
Referências – 95

PRODUÇÃO E IMOBILIZAÇÃO DE ENZIMAS APLICADAS À PRODUÇÃO DE ETANOL E BIODIESEL – 101
Introdução – 101
Caracterização do mercado de lipases e celulases – 103
Produção de enzimas microbianas – 103
Imobilização de enzimas – 107
Lipases e celulases: definição, estrutura, produção e imobilização para fins agroenergéticos – 108
Lipases – 108
Celulases – 113
Considerações finais – 119
Referências – 121

ESTABILIZAÇÃO DE ENZIMAS PARA O DESENVOLVIMENTO DE FORMULAÇÕES LÍQUIDAS – 127
Introdução – 127
Estabilização e desnaturação de enzimas – 128
Técnicas de estabilização de enzimas em formulações solúveis – 131
Uso de aditivos – 131
Ligantes – 131
Sais – 131
Polióis – 132
Polietilenoglicol e outros polímeros solúveis – 133
Uso de enzimas de extremófilos – 134
Expressão de enzimas extremófilas em microrganismos mesófilos – 136
Estabilização de enzimas por modificações estruturais – 136
Reticulação por agentes bifuncionais – 136
Acoplamento de polissacarídeos – 138
Considerações finais – 138
Referências – 139

CATÁLISE ENZIMÁTICA PARA DESCONSTRUÇÃO DE BIOMASSA LIGNOCELULÓSICA – 145
Introdução – 145
Estrutura da biomassa lignocelulósica – 146
Parede celular vegetal – 146
Celulose – 147
Hemicelulose – 148
Lignina – 148
Interação polissacarídeos-lignina – 149
Estrutura e propriedade de enzimas que degradam materiais lignocelulósicos – 150
Estruturas das enzimas – 150
A estrutura modular de celulases e hemicelulases – 151
Módulo de ligação ao substrato – 151
Domínio catalítico – 152
Peptídeo flexível – 153
A estrutura de celobiases – 154
Propriedades de enzimas capazes de degradar biomassa – 155
Efeito da temperatura e pH no desempenho de enzimas – 155
Estabilidade – 155
Especificidade – 157
Inibidores – 157
Massa molecular – 157
Função de diferentes enzimas na desconstrução de biomassas lignocelulósicas – 159
Celulases – 159
Endocelulases – 160
Exocelulases – 160
Celobiases – 160
Hemicelulases – 160
ß-1,4-endoxilanase – 161
ß-1,4-xilosidase – 161
Xiloglicanases (xiloglicana endo-ß-1,4-glicanase – 161
ß-1,4-glicosidase – 161
ß-1,4-endomananase – 161
ß-1,4-manosidase – 161
Proteínas acessórias – 161
Ligninases – 162
Lignina peroxidase – 162
Manganês peroxidase – 163
Peroxidases versáteis – 163
Lacases – 163
Modo de ação de enzimas que degradam biomassas – 164
Hidrólise de celulose – 164
Hidrólise de hemicelulose – 165
Degradação de lignina – 165
Desafios na hidrólise enzimática de biomassa – 166
Efeito de pré-tratamento na hidrólise enzimática – 167
Fatores que afetam a eficácia da ação enzimática – 169
Desconstrução da celulose – 170
Desconstrução de hemicelulose – 171
Desconstrução de lignina – 171
Avanços no processo enzimático de desconstrução de biomassa – 172
Alterações no processo – 172
Adaptações de enzimas – 173
Considerações finais – 174
Referências – 175

MICRORGANISMOS PARA A PRODUÇÃO DE ETANOL: FERMENTAÇÃO DE PENTOSES E HEXOSES – 189
Introdução – 189
Engenharia metabólica e os desafios para os microrganismos produtores de etanol celulósico – 191
Microrganismos hidrolíticos com ampla capacidade de utilização de substratos – 193
Bactérias Termofílicas – 193
Fungos filamentosos – 194
Microrganismos com ampla capacidade de utilização de substratos mas baixo rendimento de etanol – 194
Escherichia coli – 194
Leveduras naturalmente fermentadoras de pentose – 195
Microrganismos com alto rendimento de etanol, porém com restrita utilização de substratos – 197
Zymomonas mobilis – 197
Saccharomyces cerevisiae – 199
Microrganismos utilizados em escala piloto – 200
Considerações finais – 202
Referências – 204

PRODUÇÃO DE ETANOL – 213
Introdução – 213
Caracterização do mercado atual de etanol – 213
Mundo – 214
Brasil – 214
Matérias-primas para produção de etanol – 215
Etanol de matérias-primas convencionais – 217
Etanol de cana-de-açúcar – 217
Corte, transporte, amostragem e lavagem – 218
Preparo da cana-de-açúcar – 219
Extração do caldo – 219
Tratamento do caldo – 220
Preparo do mosto – 221
Processo fermentativo – 222
Microrganismos utilizados – 222
Preparo de inóculo – 223
Bioquímica da fermentação alcoólica – 223
Necessidades nutricionais – 224
Fases da fermentação – 225
Controle de contaminações – 225
Produtos secundários – 227
Condução da fermentação – 228
Separação do fermento – 229
Separação do Etanol – 230
Geração de vapor e energia – 231
Inovações tecnológicas – 231
Etanol de milho – 232
Etanol de outras matérias-primas – 233
Etanol de matérias-primas lignocelulósicas – 234
Seleção da biomassa – 235
Pré-tratamento da biomassa lignocelulósica – 236
Hidrólise enzimática dos carboidratos – 237
Aproveitamento de pentoses – 241
Desenvolvimento de estratégias de fermentação – 241
Fermentação em Cocultura (CF) – 242
Fermentação Sequencial (SF) – 243
Sacarificação e Fermentação Simultâneas (SSF) – 243
Bioprocesso Consolidado (CBP) – 244
Iniciativas de industrialização – 245
Considerações finais – 246
Referências – 248

PRODUÇÃO DE BIODIESEL POR CATÁLISE ENZIMÁTICA – 257
Introdução – 257
Mercado atual do biodiesel – 258
Cenário mundial – 258
Cenário brasileiro – 259
Usinas: capacidade instalada e distribuição geográfica – 260
Matérias-primas para produção de biodiesel – 261
Descrição do processo atual – 261
Problemas da catálise alcalina – 263
Catálise enzimática – 263
Reatores – 264
Lipases – 267
Óleos e Gorduras – 267
Álcool – 268
Solvente – 269
Influência da quantidade de água – 269
Efeito do glicerol – 270
Iniciativas de industrialização e empresas envolvidas – 270
Considerações finais – 270
Referências – 272

MICRORGANISMOS E PROCESSOS DE PRODUÇÃO DE BIOBUTANOL – 277
Introdução – 277
Fermentação acetona-butanol-etanol (ABE) – 278
Seleção de substrato para produção de biobutanol – 280
Microrganismos na produção de biobutanol – 282
Clostridium sp. – 283
Escherichia coli – 286
Saccharomyces cerevisiae – 288
Inovações no processo de produção de biobutanol – 289
Inovações no processo fermentativo – 289
Fermentação em batelada alimentada – 291
Fermentação continua em dois estágios – 291
Imobilização de células – 291
Reator com reciclo de células por membranas – 292
Inovações na recuperação dos produtos – 292
Arraste por gás – 293
Extração líquido-líquido – 293
Extração líquido-líquido com membrana (perextração) – 294
Pervaporação – 294
Iniciativas de industrialização – 294
Considerações finais – 295
Referências – 297

MICROALGAS PARA USO NA PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTÍVEIS – 303
Introdução – 303
Usos atuais de microalgas – 304
Produção de microalgas – 304
Necessidades nutricionais e metabolismo das microalgas – 305
Cultivo autotrófico – 305
Cultivo heterotrófico – 306
Cultivo mixotrófico – 307
Colheita e pós-colheita – 307
Microalgas na produção de biocombustíveis líquidos – 308
Processos termoquímicos para a produção de biocombustíveis sintéticos – 309
Fermentação alcoólica para produção de etanol – 310
Transesterificação de óleos para produção de biodiesel – 311
Processos de refino de petróleo aplicados a óleos de microalgas para a produção de biocombustíveis sintéticos – 314
Produção de hidrocarbonetos – 315
Considerações finais – 315
Referências – 317

Editora Técnica: Cristina Maria Monteiro Machado
Ano: 2013
Número de Páginas: 319
Tamanho: 18 x 25,5 cm
Editora: Embrapa
Acabamento: Capa dura
ISBN: 978-85-7035-155-5
Prazo de entrega
Prazo de entrega: Sedex de 03 a 05 dias úteis e PAC de 05 a 15 dias úteis
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