O processo de liquefação hidrotermal (HTL) pode converter diversos tipos de biomassa em óleo bruto. Além do produto principal, é gerado um efluente (PHWW) com elevada carga orgânica, quantidades altas de nutrientes e compostos tóxicos. Para lidar com este tipo efluente tem-se sugerido a combinação de tratamentos físico-químicos e biológicos. O objetivo deste estudo foi avaliar a aplicação de processos oxidativos (por H2O2 e fotocatálise com TiO2) e digestão anaeróbia no tratamento do efluente da liquefação hidrotermal de Spirulina. Inicialmente caracterizou-se o efluente em termos de carga orgânica, nutrientes e compostos nitrogenados cíclicos (CNC). Posteriormente, avaliou-se a concentração de oxidante e o tempo de reação no processo de oxidação com H2O2. O tratamento fotocatalítico foi então avaliada no tratamento do efluente em questão, isoladamente, em sequência e combinada ao processo de oxidação por ação de H2O2. Finalmente combinaram-se os processos de oxidação por ação de H2O2 e digestão anaeróbia no tratamento de efluente de PHWW. O efluente da liquefação hidrotermal de Spirulina apresentou elevada carga orgânica, pH alcalino e concentrações altas de nutrientes (nitrogênio e fósforo). Verificou-se também a presença de CNC como pirazinas, δ-valerolactama, caprolactama e butirolactama. A aplicação do processo oxidativo por H2O2 no tratamento de PHWW apresentou efeitos positivos, principalmente para a descoloração que atingiu 93,8 %. A eficiência máxima de remoção de DQO foi de 15,3%. Foi percebida também redução nas concentrações dos CNC. A eficiência do processo de oxidação avançada por fotocatálise e H2O2 foi maior do que obtida quando estes processos foram aplicados separadamente. A aplicação dos processos combinados apresentou eficiência de remoção de cor e DQO semelhante às obtidas quando os processos foram aplicados em sequência, propiciando economia de tempo de reação. Por fim, verificou-se que a digestão anaeróbia do efluente pré-tratado com H2O2 apresentou maior produção de CH4 e remoção de matéria orgânica quando comparada com a digestão anaeróbia que o efluente in natura. Assim, conclui-se a utlização de processos oxidativos avançados ou a combinação da oxidação por H2O2 com a digestão anaeróbia são alternativas promissoras para o tratamento da PHWW. / The hydrothermal liquefaction process (HTL) can convert various types of biomass into bio-crude oil. In addition to the main product, wastewater (PHWW) is generated with high organic content, high amounts of nutrients and toxic compounds. To cope with this type of wastewater the combination of physicochemical and biological treatments has been suggested. The aim of this study was to evaluate the application of oxidative processes (using H2O2 and photocatalysis with TiO2) and anaerobic digestion in the treatment of hydrothermal liquefaction of Spirulina wastewater. Firstly, PHWW was characterized in terms of organic matter, nutrients and nitrogen heterocyclic compounds (CNC) concentrations. Secondly, the oxidant concentration and the reaction time in the oxidation process using H2O2 was evaluated. Photocatalytic treatment was then tested isolated, in sequence and combinated with the oxidation processo using H2O2. Finally, oxidation with H2O2 and anaerobic digestion were combinated and evaluated. The PHWW showed high organic load, alkaline pH and high concentrations of nutrients (nitrogen and phosphorus). The presence of CNC as pyrazines, δ-valerolactam, caprolactam and butyrolactam was also verified. The application of the oxidative process using H2O2 showed positive effects mainly for color removal, which reached 93.8%. The maximum efficiency of COD removal was 15.3%. Reduction in CNC concentrations was also observed . The efficiency of the advanced oxidation process (by combining photocatalysis and H2O2) was greater than that obtained when these processes were applied separately. The application of the combined process presented color and COD removal efficiencies similar to those obtained when the processes were applied in sequence, allowing reaction time savings. Finally, the anaerobic digestion of pre-treated (with H2O2) PHWW showed a greater CH4 production and higher organic matter removal, compared to anaerobic digestion of in natura PHWW. Thus it is possible to conclude that the utlization of advanced oxidation processes or the combination of oxidation with H2O2 and anaerobic digestion are promising alternatives for the treatment of PHWW.

Orientador: Prof. Dr. Dácio Roberto Matheus / Coorientadora. Profª. Drª. Neusa Serra / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental, Santo André, 2018. / No Brasil, menos de 0,5% da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos (FORSU) é reciclada. O primeiro capítulo revisa sistematicamente estudos que comparam o ciclo de vida da FORSU quando destinada para a compostagem e a digestão anaeróbia. A revisão aponta lacunas metodológicas na análise do ciclo de vida (ACV) dos subsistemas energético e agrícola e a ausência de discussão sobre a FORSU em ambientes tropicais. No subsistema energético não se tem atentado para a dinâmica de geração e regulação de energia ao avaliar as substituições de diferentes matrizes. A redução das emissões de uso no solo dos fertilizantes substituídos é a principal lacuna do subsistema agrícola, que tem se limitado a análise do estoque de carbono e da redução da produção de fertilizantes. O segundo capítulo analisa o ciclo de vida da FORSU considerando as condições de ambiente tropical. Para tanto, cenários de manejo e gestão foram construídos para compostagem (doméstica e centralizada) e digestão anaeróbia (geração elétrica e biometano), a partir das características de gestão dos RSU e climáticas da Região Metropolitana de São Paulo, considerando as lacunas de análise identificadas no capítulo primeiro. Os cenários resultaram em potencial de aquecimento global de 220,0 a -480,7 kg CO2eq, acidificação de 1,7 a -4,3 kg SO2eq e eutrofização de 0,6 a -4,6 PO43-eq por tonelada destinada a compostagem e 215,6 a -510,2 kg CO2eq, 3,3 a -24,7 kg SO2eq e 0,3 a 3,0 PO43-eq para digestão anaeróbia. Os principais ganhos estão na substituição de ureia e estoque de carbono no solo para compostagem e substituição de carvão na produção elétrica para digestão anaeróbia. No cenário realista de gestão, 3,57 a 3,93 milhões de toneladas de CO2eq ao ano são reduzidas se comparado ao aterramento. Os potenciais de acidificação e eutrofização podem ser reduzidos com a redução no uso de ureia visto que, mesmo na maior metrópole da América Latina, cerca de 70% do composto produzido pode ser aplicado na RMSP e o restante aplicado a menos de 100 km. A integração do setor de resíduos com outros setores, como agrícola e energético ainda é um desafio para a gestão de RSU. Todavia, nesta integração se encontra a maior parcela de ganhos ambientais da destinação da FORSU para compostagem ou digestão anaeróbia. / Less than 0.5% of organic fraction of municipal solid waste (OFMSW) is recycled in Brazil. First chapter systematically reviews studies comparing composting and anaerobic digestion of OFMSW in life cycle approaches. The review points out some methodological gaps in life cycle assessment of energetic and agricultural subsystems and absence of discussion about OFMSW in tropical environments. In energetic subsystem, studies have not observed power generation and regulation dynamics for choosing energy source substitution. The absence of reduction of emissions due to use on land of substituted fertilizers is the main gap in agricultural subsystem, limited to carbon storage and reduction in production of fertilizers. Second chapter assesses the life cycle of OFMSW considering tropical conditions. Therefore, technical and management scenarios were developed for composting (domestic and industrial) and anaerobic digestion (power generation and biomethane) based on climatic and management context of São Paulo's Metropolitan Region, considering the identified gaps in first chapter. The scenarios resulted in potentials of global warming 220,0 to 480,7 kg CO2eq, acidification 1,7 a -4,3 kg SO2eq and eutrophication 0,6 a -4,6 PO43eq per ton treated by composting and 215,6 a -510,2 kg CO2eq, 3,3 a -24,7 kg SO2eq e 0,3 a -3,0 PO43-eq by anaerobic digestion. The main benefits are substitution of urea and carbon storage in soil for composting and substitution of power from coal for anaerobic digestion. For a realistic management scenario 3.57 to 3.93 million tons CO2eq by year might be saved compared to landfilling. Acidification and eutrophication potentials might be reduced with urea use on land diminishment, as even in largest metropolis of Latin American, more than 70% can be applied in agriculture inside metropolis area and the rest transported to less than 100 km. Waste management sector integration with other sectors, as agriculture and energy still poses a challenge to MSW management in Brazil. Although, in this integration we found the greatest environmental benefits of composting and anaerobic digestion of OFMSW.

Submitted by Rosangela Silva (rosangela.silva3@unioeste.br) on 2018-06-04T14:55:24Z No. of bitstreams: 2 Leandro Fleck.pdf: 1468286 bytes, checksum: 89cca0c76a9f2e0200eb49ec5186fb83 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-04T14:55:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Leandro Fleck.pdf: 1468286 bytes, checksum: 89cca0c76a9f2e0200eb49ec5186fb83 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-02-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / As a direct consequence of industrial development, the generation of organic waste exceeds the levels of the natural capacity for biological degradation. In the field of food production, the cassava starch stands out, because the wastewater coming from the processing of cassava, when not properly treated, results in a deterioration of the ecological balance. The present study aimed to optimize the main operating conditions that directly influence the efficiency of the processes of anaerobic biodigestion, nitrification and denitrification of the wastewater coming from cassava processing. For the anaerobic biodigestion process, an anaerobic reactor of 20 L, operating in a batch system was used. The effects of temperature and total volatile solids from the inoculum (TVSi) on the removal of chemical oxygen demand (COD) and total volatile solids of the reactor (TVSr) were evaluated using a Central Composite Rotational Design (CCRD), being the variables responses simultaneously evaluated by the desirability function. The effluent from the anaerobic biodigestion process was used as affluent for the nitrification of the wastewater. In this stage, an aerated reactor was used, with a useful volume of 4 L and aeration control by rotameter. The air flow and cycle time parameters were controlled, and their effects on the removal of ammoniacal nitrogen and conversion to nitrate were evaluated using a CCRD. The wastewater previously treated under anaerobic and aerobic optimized conditions was used as affluent for the denitrification process, performed under anoxic conditions in a reactor with a useful volume of 2 L, operating in a batch system. The temperature and COD:N ratio were monitored, and their effects on nitrite and nitrate removal were evaluated using a CCRD, with ethanol as the external carbon source. Simultaneous optimization of the response variables were performed using the desirability function technique. For the anaerobic treatment of wastewater, the highest COD removal (96.82%) occurred at 42 °C and 12.0% TVSi. The highest TVSr removal (69.31%) was recorded at 45 °C and 10.0% TVSi. The representative equations of the process are statistically significant at a confidence interval of the 90%. Based on the desirability function, it is observed that the optimum operating condition for the anaerobic reactor is 39.7 °C and 10.8% TVSi. The COD and TVSr removal efficiencies estimated under these operating conditions were 90.45 and 63.12%, respectively. In aerobic conditions, the highest ammoniacal nitrogen removal, of 96.62%, occurred under 24 hours conditions and 0.15 L min-1 Lreactor-1, and the lowest removal, of 24.48%, occurred under conditions of 7,08 hours and 0.15 L min-1 Lreactor-1. The highest conversion to nitrate, of 24.81%, occurred under conditions of 40.92 hours and 0.15 L min-1 Lreactor-1, and the lowest conversion, of 11.65%, occurred under the conditions 7.08 hours and 0.15 L min-1 Lreactor-1. The optimum operating values of the aerated reactor, obtained by the desirability function, are 29.25 hours and 0.22 L min-1 Lreactor-1. The efficiencies of ammoniacal nitrogen removal and conversion to nitrate estimated under these operating conditions were 94.66 and 23.49%, respectively. In anoxic conditions, the highest removals of nitrite and nitrate, 97.38 and 98.70%, occurred under the conditions of 22.50 °C and COD:N ratios of 5.00 and 8.00, respectively. The mathematical models representative of the process are statistically significant for the removal of nitrite and nitrate. The optimum values of temperature and COD:N ratio which result in higher efficiencies of nitrite and nitrate removals, simultaneously, are 24.32 ° C and 5.81, respectively. The nitrite and nitrate removal efficiencies estimated under these operating conditions were 97.46 and 98.70%, respectively. The optimization of the biological treatment of the starch wastewater, considering the interdependence between the steps, proved to be feasible and with satisfactory removal of the different constituents of interest for the process. / Como consequência direta do desenvolvimento industrial, a geração de resíduos orgânicos supera os níveis da capacidade natural de degradação biológica. No âmbito da produção de alimentos, as fecularias de mandioca se destacam, pois a água residuária proveniente do processamento da mandioca, quando não adequadamente tratada, resulta na deterioração do equilíbrio ecológico. O presente estudo teve como objetivo otimizar as principais condições operacionais que influenciam na eficiência dos processos de biodigestão anaeróbia, nitrificação e desnitrificação da água residuária proveniente do processamento da mandioca. Para o processo de biodigestão anaeróbia utilizou-se um reator de 20 L, operando em sistema de batelada. Foram avaliados os efeitos da temperatura e dos sólidos totais voláteis do inóculo (STVi) sobre a remoção da demanda química de oxigênio (DQO) e sólidos totais voláteis do reator (STVr), utilizando um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), sendo as variáveis respostas avaliadas simultaneamente pela função de desejabilidade. O efluente proveniente do processo de biodigestão anaeróbia foi utilizado como afluente para a nitrificação da água residuária. Nesta etapa utilizou-se um reator aerado, com volume útil de 4 L e controle de aeração por rotâmetro. Foram controlados os parâmetros fluxo de ar e tempo de ciclo, avaliando-se seus efeitos sobre a remoção de nitrogênio amoniacal e a conversão a nitrato, utilizando-se um DCCR. A água residuária previamente tratada em condições anaeróbias e aeróbias otimizadas foi utilizada como afluente para o processo de desnitrificação, realizado em condições anóxicas em um reator com volume útil de 2 L, operando em sistema de batelada. Foram controlados os parâmetros temperatura e relação DQO:N, sendo seus efeitos sobre a remoção de nitrito e nitrato avaliados utilizando-se um DCCR, com etanol como fonte externa de carbono. A otimização simultânea das variáveis-respostas foi realizada utilizando a técnica da função de desejabilidade. Para o tratamento anaeróbio da água residuária a remoção mais elevada de DQO (96,82%) ocorreu a 42 °C e 12,0% de STVi. A maior remoção de STVr (69,31%) foi registrada a 45 °C e 10,0% de STVi. As equações representativas do processo são estatisticamente significativas a um intervalo de confiança de 90%. Com base na função de desejabilidade, observa-se que a condição operacional ótima para o reator anaeróbio é de 39,7 °C e 10,8% de STVi. As eficiências de remoção de DQO e STVr estimadas nestas condições operacionais foram de 90,45 e 63,12%, respectivamente. Em condições aeróbias, a maior remoção de nitrogênio amoniacal, de 96,62%, ocorreu nas condições de 24 horas e 0,15 L min-1 Lreator-1, e a menor remoção, de 24,48%, ocorreu nas condições 7,08 horas e 0,15 L min-1 Lreator-1. A maior conversão a nitrato, de 24,81%, ocorreu nas condições de 40,92 horas e 0,15 L min-1 Lreator-1, e a menor conversão, de 11,65%, ocorreu nas condições 7,08 horas e 0,15 L min-1 Lreator-1. Os valores ótimos de operação do reator aerado, obtidos pela função de desejabilidade, são de 29,25 horas e 0,22 L min-1 Lreator-1. As eficiências de remoção de nitrogênio amoniacal e conversão a nitrato estimadas nestas condições operacionais foram de 94,66 e 23,49%, respectivamente. Em condições anóxicas as maiores remoções de nitrito e nitrato, de 97,38 e 98,70%, ocorreram nas condições de 22,50 °C e relações DQO:N de 5,00 e 8,00, respectivamente. Os modelos matemáticos representativos do processo são estatisticamente significativos para remoção de nitrito e nitrato. Os valores ótimos de temperatura e relação DQO:N que resultam em maiores eficiências de remoções de nitrito e nitrato, simultaneamente, são de 24,32 °C e 5,81, respectivamente. As eficiências de remoção de nitrito e nitrato estimadas nestas condições operacionais foram de 97,46 e 98,70%, respectivamente. A otimização do tratamento biológico do efluente de fecularia, considerando a interdependência entre as etapas, mostrou-se viável e com remoção satisfatória dos diferentes constituintes de interesse para o processo.

Submitted by Neusa Fagundes (neusa.fagundes@unioeste.br) on 2018-09-06T14:03:20Z No. of bitstreams: 2 Angelo_Mari2018.pdf: 2243304 bytes, checksum: 694a2b64869c2cc929922f0f08581cd4 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-06T14:03:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Angelo_Mari2018.pdf: 2243304 bytes, checksum: 694a2b64869c2cc929922f0f08581cd4 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-01-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Cassava starch industries have produced wastewater, which is their main environmental problem. Therefore, two-phase anaerobic digestion systems represent a newsworthy treatment alternative due to their efficiency in organic load removal and biogas production capacity. Thus, this study aimed at evaluating methane production from cassava starch wastewater in a sequential batch biofilm reactor (AnSBBR) as part of a two-phase system. The evaluation was composed of two main parts: i) analysis of a methanogenic reactor performance according to the increasing organic loads; and ii) the economic availability analysis regarding the reactor scaling-up for industrial scale. In the first part of this study, some previously acidified cassava starch wastewater was used to feed a methanogenic AnSBBR reactor on laboratory scale. The reactor has been submitted to increasing applied organic volumetric loads from 3.7 to 12.0 g COD.L-1.d-1, which were established by variation between affluent concentration and cycle time of a sequential batch reactor. The affluent concentration ranged from 2.8; 4.1 and 6.0 g COD-L-1, in sequential batches with cycle time of 6, 8 and 12 hours. The reactor was carried out at 30±1oC; it was stirred by a liquid phase recirculation and has been filled with support medium composed of polyurethane foam. The results of this first stage have shown that there was an increase in the organic loading rate (OLR) due to an increase on the affluent concentration and, mainly, a decrease on the cycle time duration showed an affect on the reactor performance. Methane productivity increased due to the increase in OLR and has reached 2.7 L CH4 L-1d-1 at OLR 12.0 g COD-L-1.d-1. COD removal has also been affected by OLR increase and ranged from 94 to 60%. And, the lowest values of COD removal were ascribed to the shortest cycle times. All the experimental conditions were constant. In the second part of this study, a two-phase anaerobic digestion system was designed on an industrial scale, based on the results previously obtained. Finally, an economic feasibility analysis was developed to settle down this project, which considered a twenty-year useful life term. The results of the second phase evinced that the simple payback was 8.4 years and the discounted payback was 15.9 years. Thus, it was recorded that this project can bring forth a profit similar to the net present value (R$ 1.9 million) at the end of the project lifetime, while internal rate of return was calculated in 11.1%. These results indicated that the two-stage system is economically viable to produce methane from starch wastewater. / As indústrias de produção de fécula de mandioca têm nas águas residuárias seu principal passivo ambiental, e o sistema de digestão anaeróbia em duas fases representa uma alternativa relevante de tratamento, devido à eficiência em remover a carga orgânica e a capacidade de produção de biogás. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar a produção de metano a partir de água residuária de fecularia em um reator em batelada sequencial com biomassa imobilizada (AnSBBR) como parte de um sistema em duas fases. A avaliação desenvolvida foi composta por duas partes principais: i) análise do desempenho do reator metanogênico em função de cargas orgânicas crescentes; ii) análise de viabilidade econômica da ampliação do reator para a escala industrial. Na primeira parte do estudo, utilizou-se água residuária de fecularia previamente acidificada para abastecer um reator AnSBBR metanogênico em escala de laboratório. O reator foi submetido a cargas orgânicas volumétricas aplicadas (COVa) de 3,7 a 12,0 g DQO L-1d-1, estabelecidas pela variação entre a concentração do afluente e o tempo de ciclo do reator em batelada sequencial. As faixas de concentração testadas foram de 2,8; 4,1 e 6,0 g DQO.L-1, em bateladas sequenciais com tempos de ciclo de 6, 8 e 12 horas. O reator foi operado na temperatura de 30±1 oC, e contou com agitação por recirculação da fase líquida e meio suporte composto por espuma de poliuretano. Os resultados da primeira etapa demonstraram que o aumento da carga orgânica volumétrica pelo incremento da concentração do afluente e, principalmente, pela redução do tempo de ciclo, influenciou no desempenho do reator. A produtividade de metano aumentou com o acréscimo da COVa e atingiu 2,7 LCH4 L-1d-1 na COVa de 12,0 g DQO L-1d-1. A remoção de DQO também foi afetada pelo aumento da COVa, tendo variado de 94 e 60%, logo, os menores valores de remoção de DQO são atribuídos aos menores tempos de ciclo. Todas as condições experimentais se mostraram estáveis. Na segunda parte do estudo, dimensionou-se um sistema de digestão anaeróbia em duas fases em escala industrial, a partir dos resultados obtidos anteriormente. Por fim, foi desenvolvida uma análise de viabilidade econômica da implantação do projeto, que considerou um período de vida útil de vinte anos. Os resultados da segunda etapa demonstraram que o payback simples foi de 8,4 anos e o payback descontado de 15,9 anos. Ao final do tempo de vida útil, o projeto gerou lucro igual ao valor presente líquido de R$ 1,89 milhão e a taxa interna de retorno foi de 11,1%. Os resultados indicaram que o sistema em duas fases para a produção de metano a partir de água residuária de fecularia é economicamente viável.

Submitted by Neusa Fagundes (neusa.fagundes@unioeste.br) on 2018-09-10T17:43:56Z No. of bitstreams: 2 Santiago_Pereira Neto2018.pdf: 1174069 bytes, checksum: 82494df7c5196d52518cc45a8c47da33 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-10T17:43:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Santiago_Pereira Neto2018.pdf: 1174069 bytes, checksum: 82494df7c5196d52518cc45a8c47da33 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this study, the influence of the load progression was evaluated, using poultry litter in reactors that had already been operating with swine waste, in relation to physical-chemical and operational parameters. In order to evaluate the solids content of the chicken litter, CSTR reactors were used with a useful volume of 12 L, the control reactor (R1) with only swine manure and the reactor for co-digestion swine and poultry litter (R2). It was possible to notice that the increase in methane productivity was up to 56% in the VOCs of 2.1 and 3.0 kgSV.m-3.d-1 based on the volatile solids (SV) of the chicken bed added. Average methane yield at R2 reached 0.54 LN CH4. Loor-1. d-1 for VOCs of 3.0 and 4.5 kgSV.m-3d-1. The values of AI/P and short-chain organic acids changed from 3.6-3 and 4.5 kgSV.m-3.d-1 (values close to 0.1 to 0.4), but the pH of the system remained stable due to the alkalinity of the swine manure. The total solids content (ST) at which the reactor was operated was 11.7% (m.v-1), during which time a large quantity of foam was formed in the system, which led to operational problems due to the reactor’s overload. In view of the limitation of many reactors operating with higher solids contents, CSTR is an important option for anaerobic co-digestion of a poultry litter and swine manure, two residues of relevant agroindustrial chains in Brazil and in the world. / Nesse estudo foi avaliada a influência da progressão de carga, utilizando cama de frango em reatores que já operam com dejeto suíno, em relação a parâmetros físico-químicos e operacionais. Tendo em vista o teor de sólidos da cama de frango, utilizaram-se reatores do modelo CSTR com volume útil de 12 L, o reator controle (R1) somente com dejeto suíno e o reator para codigestão dejeto suíno e cama de frango (R2). Foi possível notar que o incremento na produtividade de metano foi de até 56% nas COVs de 2,1 e 3,0 kgSV.m-3.d-1 com base nos sólidos voláteis (SV) da cama de frango adicionados. A produtividade média de metano em R2 alcançou 0,54 LN CH4.Lreator-1. d-1 para as COVs de 3,0 e 4,5 kgSV.m-3.d-1. Os valores de AI/P e ácidos orgânicos de cadeia curta sofreram alterações a partir da carga 3,6 3,0 e 4,5 kgSV.m-3.d-1 (de valores próximo a 0,1 para 0,4), mas o pH do sistema se manteve estável devido à alcalinidade do dejeto de suíno. O teor de sólidos totais (ST) limite em que o reator foi operado foi de 11,7% (m.v-1). Nesse período houve formação de grande quantidade de escuma no sistema, o que levou a problemas operacionais devido à sobrecarga do reator. Tendo em vista a limitação de muitos reatores em operar com teores de sólidos maiores, o CSTR é uma opção importante para a codigestão anaeróbia da cama de frango e dejeto de suíno, dois resíduos de cadeias agroindustriais relevantes no Brasil e no mundo.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:44:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caroline_Monique_Tietz_Soares.pdf: 2157190 bytes, checksum: 32d21cdfdc58d09a662671da5cc6fa2f (MD5) Previous issue date: 2016-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The anaerobic digestion process has been applied for the treatment of effluents both in developed countries as well as underdeveloped countries. Amongst the most predominant factors that affect the efficiency of this process is the temperature, considering the microorganisms development and the biogas production constitutes the temperature biodigester operational function. This study aimed at verifying the influence of temperature variation in the production of biogas from dairy cattle manure, in a Bioköhler biodigester covered with greenhouse plastic film. The experiment was performed in a 20 m3 biodigester located in the Antonio Carlos dos Santos Pessoa Experimental Station belonging to UNIOESTE Marechal Cândido Rondon Campus, during the period between 08/03/2014 to 02/07/2015. Data from the internal biodigester temperature and the greenhouse was obtained in conjunction with the external biodigester temperature, affluent and effluent density, total solid values, fixed and volatile, biogas volume produced and the concentration of CH4 present in this biogas. The results indicated that the microorganisms acted in the mesophilic layer and there was the indication that the production of biogas was influenced by temperature variability, nevertheless, the greenhouse avoided sudden alterations at this temperature. The results also evidenced that the medium capacity expected in the production of biogas surrounded 12 m3 per day and came across with an average of 57,33% of CH4 in this biogas. There was satisfactory volatile solid removal / O processo de digestão anaeróbia tem sido aplicado para o tratamento de efluentes tanto em países desenvolvidos como naqueles em desenvolvimento. Dentre os fatores mais importantes que afetam a eficiência deste processo está a temperatura, pois o desenvolvimento dos micro-organismos e a produção de biogás é função da temperatura operacional do biodigestor. Este trabalho buscou verificar a influência das variações da temperatura na produção de biogás a partir de dejetos da bovinocultura de leite, em biodigestor Bioköhler protegido por uma estufa plástica. O experimento foi realizado em um biodigestor de 20 m3 localizado na Estação Experimental Antonio Carlos dos Santos Pessoa, pertencente à UNIOESTE Campus de Marechal Cândido Rondon, no período de 03/08/2014 a 07/02/2015. Foram obtidos dados de temperatura interna ao biodigestor e a estufa, bem como de temperatura externa ao biodigestor, densidade dos afluentes e efluentes, valores de sólidos totais, fixos e voláteis, volume de biogás produzido e teor de CH4 presente neste biogás. Os resultados indicaram que os micro-organismos atuaram na faixa mesofílica e houve indício de que a produção de biogás foi influenciada pela variabilidade da temperatura, entretanto, a estufa evitou alterações bruscas nesta temperatura. Os resultados também evidenciaram que a capacidade média esperada de produção de biogás esteve em torno de 12 m3 por dia e obteve-se uma média de 57,33% de CH4 neste biogás. Houve remoção de sólidos voláteis e esta foi satisfatória

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Shaiane__Lucas.pdf: 2393290 bytes, checksum: 9e5c684ef130e9552f01b3191e3e8e1d (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / This study evaluated the hydrogen and methane production from cassava starch wastewater in reactors in series. The acidogenic and methanogenic reactors were operated in a continuous flow and trials were divided into three stages. In Stage 1, three essays for hydrogen production evaluated the effect of initial pH (6.0 and 4.5), substrate concentration (1.4, 1.1 and 2.2 g total carbohydrates.L-1) and strategies to control biomass (by disposal or change in the structure of such support material with low density polyethylene) in anaerobic reactors of fixed bed and upflow at 36 °C. The best operating condition among the evaluated ones was pH 6.0 and concentration of 1.4 g total carbohydrates.L-1, which resulted in Hydrogen Volumetric Productions (HVP) of 229 mL.L-1.d-1 and yield of 29.4 mL.g-1total carbohydrate. The best strategy to control biomass was the sort of bed with polyethylene cylinders, which provided the least changes in flow regime and excessive growth of biomass. In Stage 2, the effect of inoculum source was evaluated in two packed-bed reactors operating according to the following conditions: pH 6.0; 2 g.L-1concentration of substrate, 20 g.L-1.d-1organic loading rate (OLR) and hydraulic retention time (HRT) of 2-hour. In the inoculated reactor with autofermented effluent, the answers were: 550 mL.L-1.d-1and hydrogen yield of 38mL.g-1total carbohydrates. These values were higher than those observed for the reactor inoculated with anaerobic heat-treated sludge, which indicated that the use of simple inoculums is a viable strategy for hydrogen production under the tested conditions. In addition to these essays, the influence of ORL and HRT were also evaluated. The increase of ORL (10 to 20 g-total carbohydrates.L-1.d-1) and decrease of HRT (4 to 2 hour) resulted in a higherhydrogen production (467 mL.L-1.d-1), hydrogen percentage in the studied biogas (40%) and molar flow rate (2.16 mmol.h-1). Therefore, the average yield of 30 mL H2.g-1 total carbohydrate was the same for both conditions tested. In general, butyric acid was associated with higherhydrogen production, followed by acetic and propionic acids, besides ethanol, in the five analyzed essays. In Stage 3, methane production from the acidified effluent was evaluated in a horizontal anaerobic reactor of fixed bed and continuous flow, operated at mesophilic temperature. The operating conditions were divided into four stages, whose variations were: initial pH (5.0 and 7.0), OLR (1.54; 3.54 and 6 g-COD.L-1.d-1) and HRT (5; 1.5 and 1.1 d). The results of effluent pH greater than 7.0, volatile acidity/total alkalinity of 0.2 and 98% removal of organic matter showed that the reactor performance was not impaired by the separation of acidogenic and methanogenic stages. The highest production of methane was observed in Phase IV, with pH 5.0, 6 g.L-1.d-1 OLR and 1.1 d HRT, resulting in average values of 0.82 L.L-1.d-1 for volumetric methane production, 0.85 L.g-1CODremoved yield and 80% methane in biogas composition. The energy efficiency in the combined system was 17% higher than the one observed in the single system for the treatment of cassava starch wastewater. / Este trabalho avaliou a produção de hidrogênio e metano a partir de efluente de fecularia de mandioca em sistema combinado. Os reatores acidogênico e metanogênico foram operados em fluxo contínuo, e os ensaios divididos em três etapas. Na Etapa 1, três ensaios para produção de hidrogênio avaliaram o efeito do pH inicial (6,0 e 4,5), concentração de substrato (1,4, 1,1 e 2,2 g carboidratos totais.L-1) e estratégias de controle da biomassa (por descarte ou mudança na estruturação do material suporte de polietileno de baixa densidade) em reatores anaeróbios de leito fixo e fluxo ascendente, à temperatura de 36 C. A melhor condição operacional dentre as avaliadas foi pH 6,0 e concentração de 1,4 g carboidratos totais.L-1, que resultou em Produções Volumétricas de Hidrogênio (PVH) de 229 mL.L-1.d-1 e rendimento de 29,4 mL.g-1 carboidrato total. A melhor estratégia de controle de biomassa foi a ordenação do leito com cilindros de polietileno, a qual proporcionou menores alterações no regime de escoamento e crescimento excessivo da biomassa. Na Etapa 2, o efeito da fonte de inóculo foi avaliado em dois reatores de leito empacotado nas condições operacionais pH 6,0; concentração de substrato de 2 g.L-1, Carga Orgânica Volumétrica aplicada (COV) de 20 g.L-1.d-1 e Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) de 2 horas. No reator inoculado com efluente autofermentado verificou-se PVH de 550 mL.L-1.d-1 e rendimento de hidrogênio de 38 mL.g-1 carboidratos totais. Esses valores foram maiores que os observados para o reator inoculado com lodo anaeróbio tratado termicamente, os quais indicaram que a utilização de inóculos simples representa uma estratégia viável para produção de hidrogênio nas condições testadas. Além desses ensaios, a influência da COV e do TDH também foi avaliada. O aumento COV (de 10 para 20 g.L-1.d-1) e a redução do TDH (de 4 para 2 h) resultaram em maior produção de hidrogênio (467 mL.L-1.d-1), percentual de hidrogênio no biogás (40%) e vazão molar (2,16 mmol.h-1). Entretanto, o rendimento médio de 30 mL H2.g-1 carboidrato total foi igual para as duas condições testadas. De modo geral, o ácido butírico foi associado à maior produção de gás hidrogênio, seguido dos ácidos acético e propiônico, além de etanol, nos cinco ensaios realizados. Na Etapa 3, a produção de metano a partir do efluente acidificado foi avaliada em reator anaeróbio horizontal de leito fixo e fluxo contínuo, operado em condição mesofílica de temperatura. As condições operacionais foram divididas em quatro fases, com variação do pH inicial (5,0 e 7,0), da COV (1,54; 3,54 e 6 g DQO.L-1.d-1) e do TDH (5; 1,5 e 1,1 d). Os resultados de pH efluente superior a 7,0, relação acidez volátil/alcalinidade total de 0,2 e remoção de 98% da matéria orgânica evidenciam que o desempenho do reator não foi prejudicado pela separação das fases acidogênica e metanogênica. A maior produção de metano foi observada na Fase IV, com pH 5,0, COV de 6 g.L-1.d-1e TDH de 1,1 d, que resultou em valores médios de produção volumétrica de metano de 0,82 L.L-1.d-1, rendimento de 0,85 L.g-1DQOremovida e 80% de metano na composição do biogás. O rendimento energético no sistema combinado foi 17% superior ao observado em sistema único no tratamento de efluente de fecularia.

A utilização de combustíveis renováveis tem se destacado nos últimos anos, principalmente devido aos impactos ambientais gerados pelo uso de combustíveis fósseis e escassez dos mesmos. Dentre os combustíveis renováveis destaca-se o biodiesel, cujo processo produtivo apresenta como principal subproduto o glicerol bruto, que tem instigado nos últimos anos intensas discussões sobre a problemática de sua destinação e disposição final. Apesar de ser utilizado na indústria química, o seu teor de impurezas limita o seu processamento industrial. Buscando agregar valor a esse resíduo bruto e contribuir para a produção de bioenergia, este trabalho teve por intuito avaliar a produção dos biocombustíveis hidrogênio e metano, assim como de intermediários químicos a partir de glicerol bruto como substrato em reatores anaeróbios de leito fluidificado (RALF), mesofílicos (30°C), utilizando inóculo de cultura mista. O RALF-H2, com o objetivo de produzir hidrogênio e metabólitos solúveis, foi submetido à concentração de 10 g.L-1 de glicerol e variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) de 8, 6, 4, 2, 1 e 0,5 h. Já o RALF-CH4, com intuito de produzir metano, operou sob TDH fixo de 24 h, submetido à variação da concentração de glicerol de 1, 2, 3, 4, 5 e 7 g.L-1, e portanto, da taxa de carregamento orgânico (TCO) de 1, 2, 3, 4, 5 e 7 kgDQO.m-3.d-1, respectivamente. No RALF-H2, os valores máximos de conteúdo de hidrogênio no biogás (69,2 %), produtividade volumétrica de hidrogênio (1,90 L.h-1.L-1) e rendimento de hidrogênio (0,28 molH2.mol-1glicerolconsumido) foram verificados no TDH de 0,5 h. O 1,3-propanodiol se destacou entre os metabólitos produzidos, com rendimento máximo de 0,57 mol1,3-PDO.mol-1glicerolconsumido, alcançado no TDH de 8 h. No RALF-CH4, o máximo conteúdo de metano no biogás (83,0%) foi verificado na TCO de 1 kgDQO.m-3.d-1, a maior produtividade volumétrica de metano (2,26 L.d-1.L-1) na TCO de 5 kgDQO.m-3.d-1 e o máximo rendimento (0,19 m3H4.kg-1DQOaplicada ou 0,77 molCH4.mol-1glicerolconsumido) na TCO de 4 kgDQO.m-3.d-1. Portanto, os resultados evidenciaram a possibilidade de produção de biocombustíveis e metabólitos de valor agregado utilizando glicerol bruto como substrato no processo da digestão anaeróbia. / The use of renewable fuels has been highlighted in recent years, mainly due to the environmental impacts generated by the use of fossil fuels and their scarcity. Among the renewable fuels highlights the biodiesel, whose production process displays as the main byproduct crude glycerol, which has instigated in recent years, intense debates about a problem of its destination and final disposal. Although it is used in the chemical industry, its impurities content limits its industrial processing. In order to add value to this crude residue and to contribute to the production of bioenergy, this work aimed to evaluate the production of biofuels hydrogen and methane, as well as chemical intermediates from crude glycerol as substrate in anaerobic fluidized bed reactors (AFBR), mesophilic (30°C), using mixed culture inoculum. The AFBR-H2, with the objective of producing hydrogen and soluble metabolites, was submitted to a concentration of 10 g.L-1 of glycerol and a variation of the hydraulic retention time (HRT) of 8, 6, 4, 2, 1 and 0.5 h. The AFBR-CH4, with the intention of producing methane, operated under fixed HRT of 24 h, subjected to the variation of the glycerol concentration of 1, 2, 3, 4, 5 and 7 g.L-1 and, therefore, of the organic loading rate (OLR) of 1, 2, 3, 4, 5 and 7 kgCOD.m-3d-1, respectively. In the AFBR-H2, the maximum values of hydrogen content in the biogas (69.2%), hydrogen volumetric productivity (1.90 L.h-1.L-1) and hydrogen yield (0.28 molH2.mol-1glycerolconsumed) were verified in the HRT of 0.5 h. The 1,3-propanediol was highlighted among the metabolites produced, with a maximum yield of 0.57 mol1,3-PDO.mol-1glycerolconsumed, reached in the TDH of 8 h. In the AFBR-CH4, the higher methane content in the biogas (83.0%) was detected in the OLR of 1 kgCOD.m-3.d-1, a higher volumetric productivity of methane (2.26 L.d-1.L-1) in the OLR of 5 kgCOD.m-3.d-1 and the maximum yield (0.19 m3CH4.kg-1CODapplied or 0.77 molCH4.mol-1glycerolconsumed) in the OLR of 4 kgCOD.m-3d-1. Therefore, the results evidenced the possibility of producing biofuels and value-added metabolites using crude glycerol as a substrate at the anaerobic digestion process.

Foram operados dois reatores UASB de bancada (volumes de 39,0 e 10,5 L) instalados em série, alimentados com águas residuárias de suinocultura com concentração de sólidos suspensos totais (SST), no primeiro reator, em torno de 5000 mg/L, com temperatura controlada (de 25 a 30 graus Celsius) e com tempo de detenção hidráulica (TDH) no primeiro reator de 62 a 16 h e no segundo de 16 a 4 h. O objetivo foi avaliar o desempenho e caracterizar física e microbiologicamente o lodo dos reatores UASB operados em dois estágios. Os resultados obtidos no ensaio 1, com TDH de 62 h no primeiro reator e SST no afluente de 5240 mg/L, mostraram eficiências de remoção de DQO total de 86% e 59% e SST de 82% e 57%, no primeiro e segundo reatores, respectivamente. A eficiência de remoção de DQO total e SST no sistema, no ensaio 1, foi de 95% e 94%. No ensaio 2, com TDH de 31 h no primeiro reator e SST de 5000 mg/L no afluente, observou-se eficiência de remoção de DQO total de 86% e 43% e SST de 85% e 58%, no primeiro e segundo reatores, respectivamente. A eficiência de remoção de DQO total e SST no sistema, no ensaio 2, foi de 92% e 94%. No ensaio 3, com TDH de 16 h no primeiro reator e SST de 5490 mg/L no afluente, observou-se eficiência de remoção de DQO total de 73% e 23% e SST de 65% e 20%, no primeiro e segundo reatores, respectivamente. A eficiência de remoção de DQO total e SST no sistema, no ensaio 3, foi de 79% e 73%. A TCOV aplicada no primeiro reator, no ensaio 1, foi de 4,55 kg DQO total/\'M POT.3\'.d, no ensaio 2 de 8,75 kg DQO total/\'M POT.3\'.d e no ensaio 3 de 18,65 kg DQO total/\'M POT.3\'.d. A produção de \'CH IND.4\' no primeiro reator foi de 17,50 a 68,20 L \'CH IND.4\'/d e no segundo reator de 1,62 a 5,50 L \'CH IND.4\'/d com a diminuição do TDH. Os reatores UASB instalados em série foram eficientes na remoção da fração dissolvida e, principalmente, da fração devido à concentração de SST do afluente. Para TCOV de 4,55 kg DQO/\'M POT.3\'.d no primeiro reator, pôde-se obter eficiências de remoção de DQO total e de SST acima de 90% e de DQO dissolvida acima de 85%. Para TCOV de 18,65 kg DQO/\'M POT.3\'.d no primeiro reator, as eficiências de remoção de DQO total e de SST foram acima de 70% e DQO dissolvida acima de 75%. As maiores produções específicas de metano foram obtidas com TCOV de 2,55 kg DQO/\'M POT.3\'.d para o segundo reator e de 8,65 kg DQO/\'M POT.3\'.d para o primeiro reator. A operação dos reatores UASB com valores de concentração de SST no afluente em torno de 5000 mg/L foram prejudiciais ao processo de granulação do lodo. Os grânulos apresentaram distribuição dispersa das morfologias microbianas ao longo da parede, não caracterizando a divisão em camadas definidas. As arqueas metanogênicas predominantes foram as semelhantes à Methanosaeta. / Two bench scale UASB reactors (volumes of 39,0 and 10,5 L) were operated in sequence, fed with swine wastewater with total suspended solids (TSS) concentration around 5000 mg/L in the first reactor, with controlled temperature (from 25 to 30 Celsius degrees) and operating with hydraulic detention time (HDT) in the first reactor varying from 62 to 16 h and in the second reactor from 16 to 4 h. The objective was to evaluate the performance and to characterize physically and microbiologically the sludge from UASB reactors operated in two stages treating swine wastewater. The results obtained in phase 1, with HDT of 62 h in the first reactor and TSS in the influent of 5240 mg/L, presented total COD removal efficiencies of 86% and 59% and TSS reduction efficiency of 82% and 57%, in the first and second reactors, respectively. The removal efficiency of total COD and TSS in the system, in phase 1, was 95% and 94%, respectively. In the phase 2, using HDT of 31 h in the first reactor and TSS of 5000 mg/L in the influent, it was observed a total COD removal efficiency of 86% and 43% and TSS reduction efficiency of 85% and 58%, in the first and second reactors, respectively. The system removal efficiency of total COD and TSS in phase 2, was 92% and 94%, respectively. In phase 3, with a HDT of 16 h in the first reactor and TSS of 5490 mg/L in the influent, it was observed a total COD removal efficiency of 73% and 23% and TSS reduction efficiency of 65% and 20%, in the first and second reactors, respectively. The total COD removal efficiency and TSS reduction efficiency in the system, in phase 3, was 79% and 73%, respectively. The volumetric organic loading rate (VOLR) applied in the first reactor, in phase 1, was 4,55 kg total COD/\'M POT.3\'.d, in phase 2 was 8,75 kg total COD/\'M POT.3\'.d and in phase 3 was 18,65 kg total COD/\'M POT.3\'.d. The \'CH IND.4\' production in the first reactor was from 17,50 to 68,20 L \'CH IND.4\'/d and in the second reactor from 1,62 to 5,50 L \'CH IND.4\'/d decreasing the HDT in the experiment phases. The UASB reactor installed in sequence were efficient in the dissolved fraction removal and, mainly, to the fraction due to the TSS influent concentration. The total VOL value of 4,55 kg COD/\'M POT.3\'.d was measured in the first reactor, it was achieved TSS and total COD removal efficiencies above 90% and dissolved COD above 85%. For the OVL of 18,65 kg COD/\'M POT.3\'.d in the first reactor the TSS and total COD removal were above 70% and dissolved COD above 75%. The larger methane specific production was obtained with a total VOL of 2,55 kg COD/\'M POT.3\'.d in the second reactor and 8.65 kg COD/\'M POT.3\'.d in the first reactor. The UASB reactors operation with the TSS concentration values of 5000 mg/L in the influent was prejudicing the sludge granulation process. The granules present a microbial morphology disperse distribution that doesn\'t characterize a layers defined distribution. The predominant metonogenic archeas were similar to Methanosaeta.

Orientador: Joaquim Eugênio Abel Seabra / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T03:08:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mamede_MauricioCubadosSantos_M.pdf: 2829646 bytes, checksum: d25947395cd77eda7c39cdaf8fe0b8b6 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Considerando-se a necessidade de aprofundar o conhecimento da gestão de resíduo sólido municipal (RSM) e seus efeitos no ambiente natural e sobre a viabilidade econômica, este trabalho procurou contribuir analisando diferentes rotas de aproveitamento energético de RSM no contexto brasileiro. Foram utilizadas as características de geração de RSM de 81 municípios brasileiros, com vistas à comparação de dois cenários distintos: cenário Combustível, com a combinação das tecnologias de digestão anaeróbia (D.A.) - com foco na produção de combustível veicular - e combustível derivado de resíduo (CDR), para utilização industrial; e cenário Eletricidade, com a aplicação das tecnologias de D.A. - com foco no uso do biogás em motor estacionário - e incineração, com geração elétrica em ciclo Rankine. Na avaliação econômica, realizou-se fluxo de caixa com entradas e saídas financeiras para a obtenção dos indicadores valor presente líquido (VPL) e taxa interna de retorno (TIR). Ao final realizou-se uma análise de sensibilidade, variando custos e receitas considerados, composição do RSM, além de analisar a tarifa de tratamento necessária para zerar o VPL de cada tecnologia. Na análise ambiental foi utilizada a avaliação do ciclo de vida (ACV) para consolidar os inventários dos cenários, considerando-se uso de materiais, energia, além das emissões durante a construção e operação das unidades, com posterior avaliação do impacto do ciclo de vida (AICV) pelo software SIMAPRO, no método CML 2, para sete categorias de impacto (acidificação, aquecimento global, eutrofização, depleção abiótica, depleção da camada de ozônio, toxicidade, e oxidação fotoquímica). Os resultados majoritariamente indicaram melhores desempenhos econômico e ambiental do cenário Combustível. Há vantagens econômicas e ambientais na comercialização do biogás veicular para frota automotiva à produção de eletricidade a partir do mesmo, apesar de maior necessidade de investimento e maior complexidade tecnológica. As emissões do composto orgânico e do uso de combustíveis auxiliares perfazem as maiores cargas ambientais desta tecnologia. A incineração permite diminuir significativamente o volume do RSM, entretanto é a tecnologia mais cara das analisadas e colabora significativamente com a toxicidade humana pela emissão de metais pesados. Os investimentos na planta de CDR são muito menores, entretanto há a produção significativa de rejeitos que necessitam ser gerenciados, implicando em maiores custos e emissões de transporte e disposição destes. Ainda, incertezas de comercialização do CDR podem comprometer a viabilidade do cenário. Ademais, a análise indicou significativa sensibilidade em relação às variações na composição do RSM, principalmente com relação à fração reciclável, a qual influencia diretamente o poder calorífico inferior (PCI) do CDR e incineração, e portanto as receitas obtidas. Menores taxas de adesão da população ao programa de coleta seletiva implicam em maior fluxo de materiais incinerados e de CDR, sendo a última beneficiada economicamente, devido ao maior PCI. Com exceção do CDR, as demais tecnologias necessitam de maiores tarifas de tratamento para sua viabilidade econômica comparado à atividade de aterro sanitário, que é relativamente baixa comparada à praticada em países europeus. O deslocamento de combustíveis traz maior benefício comparado ao deslocamento da matriz elétrica nacional, que é majoritariamente hidrelétrica / Abstract: Considering the necessity to deepen the knowledge about municipal solid waste (MSW) management and its effects on the natural environmental and economic performance, this work assessed different alternatives of energy recovery from MSW in Brazil. The characteristics of MSW generated in 81 Brazilian municipalities were used for the comparison of two different scenarios: Fuel scenario, with combined use of anaerobic digestion (A.D.) - focused on the production of biomethane - and refuse derived fuel (RDF), for industrial utilization; and Electricity scenario, with the employment of A.D. - focused on biogas use in stationary engines - and incineration, with electricity generation through the Rankine cycle. For the economic assessment, a cash flow analysis was carried out to evaluate the feasibility indicators net present value (NPV) and internal rate of return (IRR). Sensitivity analyses were performed varying costs and revenues, MSW composition, besides the analysis of the break even gate fee for achieving a zero NPV for each technology. For the environmental analysis, the life cycle assessment (LCA) technique was employed to consolidate the inventory of each scenario, accounting for the use of materials, energy, and the emissions during the construction and operation of the plants. The life cycle impact assessment, modeled in SIMAPRO, was based on the CML 2 method considering seven impact categories (acidification, global warming, eutrophication, abiotic depletion, ozone layer depletion, toxicity, and photochemical oxidation). For the majority of the municipalities, the Fuel scenario showed better economic and environmental performance. The commercialization of biogas as vehicle fuel has economic and environmental advantages over the production of electricity, despite the higher investments and technology complexity. The emissions from the organic compost and the use of auxiliary fuels are the main environmental burdens related to this technology. The incineration has the advantage of significantly reduce the volume of MSW, but it is the most expensive technology analyzed and contributes to human toxicity through the emissions of heavy metals. The required investments in the RDF plant are much smaller, although it produces significant amounts of rejects that need to be managed, implying in higher costs and emissions due to transportation and final disposal. Moreover, the uncertainty in commercializing RDF could affect the economic performance of the scenario. Furthermore, the analysis indicated significant sensitivity with respect to waste composition, mainly recyclables fraction, which has direct effects on the low calorific value (LCV) of RDF and incineration fuel, therefore affecting the revenues. Lower participation rates in the source separation program imply in grater fluxes of materials to be incinerated and production of RDF, with better economic performance for the RDF plant, because of the higher LCV. With the exception of RDF, the others technologies require higher gate fees, compared to landfill, in order to reach economic viability because of the lower fees for disposal in Brazil compared with European countries. Regarding the environmental analysis, the displacement of fuels leads to greater benefits when compared with the displacement of electricity, which is basically hydroelectricity / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos