Resumo: O grande desenvolvimento obtido pela suinocultura brasileira deve-se, principalmente, à intensificação dos sistemas produtivos implicando em aumento da densidade, restrição de espaço, da movimentação, além da melhoria genética e nutricional. Animais com elevadas taxas de ganho de peso e eficiência alimentar são, cada vez mais, confinados e alimentados com dietas contendo maior densidade de nutrientes. A adoção de sistemas confinados de produção tem trazido, entretanto, graves problemas operacionais como a concentração de dejetos e o considerável aumento do uso de água para limpeza das instalações. Para solucionar tal problema é importante a utilização de técnicas simples e com baixo custo de instalação, como por exemplo, o sistema inovador de alagados construídos para o tratamento de águas residuárias provenientes da suinocultura. Por outro lado, há técnicas difundidas há bastante tempo, como exemplo, as lagoas de estabilização, pioneiras no Brasil. A composição e o volume das águas residuárias oriundas da suinocultura têm relação direta com o manejo dos dejetos adotado. A adoção de sistemas de manejos de resíduos de forma mais racional evita a perda de água, permitindo uma produção ambiental mais justa com baixo custo. 2 Este trabalho teve por objetivo desenvolver uma análise econômica detalhada entre os sistemas de alagados construídos, tipo combinado e lagoas de estabilização, do modelo facultativa, em função de seis tamanhos de granjas de terminação e dois manejos aplicados nos dejetos (manejo úmido x manejo seco). Os resultados mostraram que o sistema de alagados construído combinado, operando com manejo seco dos dejetos, foram as hipóteses que apresentaram os melhores índices econômicos, ou seja, os menores custos de implantação, anual, por suíno e por quilograma de carne produzida... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The great Brazilian pig breeding development was done due to the intensification of productive systems with density increase, space restriction and movement, and also genetic and nutritional improvement. Animals with high weigh gain rate and feed efficiency are restricted and feed with high density nutrient diet. However, a restricted production system has brought severe operational problems such as dregs concentration and an increase necessity to use water to keep the installations clean. In order to solve this problem, is important to use simple techniques and low cost installations, for example the innovator system called combine wetlands, to treat the pig breeding waste water. On the other side, techniques used for a long time such as facultative pond was pioneer in Brazil. The components and volume of waste dreg water from pig breeding have a direct relation with the adopted dreg management system. The adoption of a rational dreg management system avoids water waste allowing an environmental fair production with low production cost. This work developed a detailed economical analysis between the constructed wetland system, model combine and stabilization pond, type facultative, in function of six pig end raising grange size and two dreg management systems (alternative x conventional). The results showed the constructed wetlands working with dried dejects management system the hypothesis with best economic indexes, such as a lower implementation cost, annual cost, cost per animal and per kilogram of produced meat and also required the smaller recommended area. At pig end raising granges with wet dejects management, lower implementation cost, annual cost, cost per animal and per kilogram of produced meat was found on stabilization ponds type facultative, however this technique requires big areas to be used. / Orientador: Marco Antônio Martin Biaggioni / Coorientador: Ana Beatriz Rocha de Castro Lopes / Banca: Maura Tsutsui Seiko Esperancini / Banca: Maria Elizabeth A. de Oliveira / Mestre

As indústrias têxteis possuem grande potencial poluidor pois geram grandes quantidades de efluentes contendo compostos recalcitrantes, incluindo corantes. Diversos processos tem sido empregados na descontaminação de efluentes industriais e estudos indicam a adsorção empregando resíduos agroindustriais como matrizes adsorventes como processos promissores na remoção de cor. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a casca de amendoim como adsorvente alternativo no processo de remoção de corante têxtil (Reactive Blue 203) em meio sintético e de efluente industrial. Para isso, foram realizadas análises de caracterização do material adsorvente, revelando elevadas quantidade de fibras (69,25%), dentre elas os polissacarídeos (glucana e xilana) e de lignina (39,4%). A biomassa apresentou um pHpcz de 6,9, a microscopia eletrônica de varredura demonstrou que sua superfície é altamente porosa e a análise da superfície especifica por BET, indicou uma área superficial de 0,4431 m2.g-1 e diâmetro médio de poro de 20,120 Å na biomassa moída com tamanho de partícula de 0,250 mm. Um Delineamento Composto Central Rotacional 23 foi empregado para avaliar e definir as melhores condições de processo, sendo estudadas a influência dos parâmetros pH, temperatura da solução e granulometria do adsorvente sobre a capacidade de remoção de cor de efluente sintético (Reactive Blue 203). As variáveis pH e temperatura apresentaram influência significativa no processo de remoção de cor e como melhores condições de processo foram definidos pH de 3,0, temperatura de 30o C e granulometria de 0,250 mm. O tempo de equilíbrio foi alcançado após 400 minutos de contato. O modelo cinético de pseudo-segunda ordem foi o que melhor descreveu o processo de adsorção. As isotermas de adsorção foram avaliadas a partir dos modelos matemáticos de Langmuir e Freundlich, sendo que o modelo de Langmuir foi o que melhor descreveu o processo. Os parâmetros termodinâmicos indicam que a energia livre de Gibbs apresenta valores positivos indicando que o processo não é espontâneo. Valores negativos da entalpia sugerem uma natureza exotérmica da adsorção e valores negativos da entropia indicaram um aumento no grau de organização do sistema. A energia de ativação do processo de adsorção do corante sobre matriz a estudada, indicam uma adsorção química ativada. A casca de amendoim demonstrou ter potencial de remoção de cor em efluente industrial (66,83%), o que pode ser melhorado empregando condições de processos mais específicas. Por outro lado, a reutilização do material não foi ótima nas condições de dessorção empregas devendo ser melhor avaliado devido à natureza química da adsorção. / The textile industries have great potential for pollutants because they generate large quantities of effluents containing recalcitrant compounds, including dyes. Different processes have been employed in the decontamination of industrial effluents and studies indicate the adsorption using agroindustrial residues as adsorbent matrices as promising processes in the removal of color. In this context, the present work had the objective of evaluating peanut shell biomass as an alternative adsorbent in the process of dye removal (Reactive Blue 203) in synthetic and industrial effluent. For this, characterization analyzes of the adsorbent material were performed, revealing a high amount of fibers (69,25%), among them polysaccharides (glucan and xylan) and lignin (39,4%). The biomass showed a pHzcp of 6,9, the scanning electron microscopy demonstrated that its surface is highly porous and the BET specific surface analysis indicated a surface area of 0,4431 mg.g-1 and mean pore diameter of 20,120 Å in ground biomass with a particle size of 0,250 mm. A 23 central composite rotational design was use to evaluate and define the best process conditions, studing the influence of the parameters pH, solution temperature and adsorbent granulometry on the color removal capacity of synthetic effluent (Reactive Blue 203). The pH and temperature variables showed a significant influence on the color removal process and, as the best process conditions, pH of 3,0, temperature of 30oC and particle size of 0,250 mm were define. The equilibration time was reach after 400 minutes of contact. The kinetic model of pseudo-second order was the one which best described the adsorption process. The adsorption isotherms were evaluate from the mathematical models of Langmuir and Freundlich, and the Langmuir model best described the process. The thermodynamic parameters shown that Gibbs free energy presents positive values, indicating that the process is not spontaneous. Negative enthalpy values suggest an exothermic nature of the adsorption and negative entropy values indicate an increase in the degree of organization of the system. The activation energy of the dye adsorption process on the studied matrix indicates an activated chemical adsorption. The peanut hulls showed potential for color removal in industrial effluent (66,83%), which can be improved by employing more specific process conditions. On the other hand, the reutilization of the material was not optimal under the desorption conditions because the chemical nature of adsorption.

Os processos industriais de produção têxtil têm como característica o uso de grandes volumes de água durante as etapas de lavagem e tingimento de tecido, resultando em efluentes com enorme diversidade e complexidade química. A presença de corantes dissolvidos no efluente é bastante visível e problemática, considerando sua recalcitrância e cinética de degradação lenta. Neste trabalho, o fungo ascomiceto L. theobromae MMPI foi avaliado quanto à capacidade de remoção de cor do efluente sintético contendo corante azul reativo e de efluente industrial. Os ensaios com efluente sintético foram realizados em incubadora orbital shaker e em biorreator com cuba de 5 L. O meio foi suplementado com MgSO4.7H2O 2 g L-1, K2HPO4 2 g L-1, autoclavado (121o C/15 min), e acrescido de sacarose, nitrato de amônio e velocidade de agitação de acordo com delineamento composto central rotacional (DCCR), temperatura 28o C, inóculo padronizado e tempo para retirada das amostras de 72 h. A eficiência de remoção de cor variou de 31,58% até 91,60% e a produção de biomassa de 0,40 g L-1 a 8,70 g L-1. Foi observada ainda, a produção de um exopolissacarídeo (EPS) na ordem de 0,66 g L-1 a 9,70 g L-1. Na análise das estimativas dos efeitos (p<0,05) apenas o efeito linear da concentração de sacarose (p<0,000) e o efeito quadrático da concentração de nitrato de amônio (p<0,018) se mostraram significativos. O modelo obtido foi avaliado através da ANOVA, apresentando coeficiente de regressão elevado considerando um sistema biológico (R2 0,8483). Este modelo foi validado através de experimento a posteriori, indicando excelente correlação entre o valor preditivo (74,8%) e o valor observado (73,8%). Os ensaios em biorreator ratificaram o comportamento observado em incubadora shaker, obtendo-se 86% de descoloração do efluente sintético ao final de 72 horas de tratamento e 91,3% de descoloração ao final de 168 horas de tratamento para o efluente industrial. Após 168 h de incubação observou-se atividade enzimática de lacase (0,0563 U / ml). Os ensaios de toxicidade aguda com Artemia salina indicaram que a CL50 foi de aproximadamente 14,72% (v / v) para o efluente bruto, enquanto que o efluente submetido ao tratamento de oito dias o valor aproximado foi de 4,98% (v / v). Diversos autores relacionam os processos de descoloração a atividade enzimática, no entanto os resultados obtidos sugerem que a remoção de cor está relacionada a adsorção do corante na biomassa produzida. Estudos posteriores devem ser realizados para o melhor entendimento e confirmação de que a remoção de cor não está associada a biossíntese de enzimas degradadoras de estruturas fenólicas como as lacases. / The industrial processes of textile production are characterized by the use of large volumes of water during the steps of washing and dyeing fabric, resulting in effluent with enormous diversity and chemical complexity. The presence of dye dissolved in the effluent is quite noticeable and problematic, considering its recalcitrance and slow degradation kinetics. In this work, the fungus ascomiceto L. theobromae MMPI were evaluated for the ability to color removal from synthetic effluent containing blue dye reactive and industrial effluent. The tests with synthetic effluent were performed in incubator orbital shaker and in bioreactor with tub of 5L. The media was supplemented with MgSO4.7H2O 2 g L-1, K2HPO4 2 g L-1, autoclaved (121 C/15 min), plus sucrose, ammonium nitrate and stirring speed according to central composite design (CCDR), temperature 28 C, inoculum standardized and time to withdrawal of samples 72h. The color removal efficiency ranged from 31.58% to 91.60% and the biomass yield 0.40 g L-1 to 8.70 g L-1. It was still observed the production of an exopolysaccharide (EPS) in the range of 0.66 g L-1 to 9.70 g L-1. In the analysis of estimated effects (p <0.05) only the linear effect of sucrose concentration (p <0.000) and quadratic effect of the concentration of ammonium nitrate (p <0.018) were significant. The model was evaluated by ANOVA, with high regression coefficient considering a biological system (R2 0.8483). This model was validated by experiment retrospectively, indicating excellent correlation between the predictive value (74.8%) and the observed value (73.8%). The tests in bioreactor ratified the behavior observed in an incubator shaker to give 86% decolorization of synthetic effluent at the end of 72 hours of treatment of discoloration and 91.3% at the end of 168 hours of treatment for industrial effluent. After 168 h of incubation was observed laccase enzyme activity (0.0563 U / ml). The acute toxicity tests with brine shrimp showed that the LC50 was approximately 14.72% (v / v) for the raw wastewater, while the effluent subjected to the treatment eight days was approximately 4.98% (v / v). Several authors relate the processes of bleaching enzyme activity, however the results suggest that the color removal is related to the adsorption of the dye in the biomass produced. Further studies should be performed for better understanding and confirmation that the color removal is not associated with the biosynthesis of phenolic structures degrading enzymes such as laccases.

Orientador: Gustavo Rocha de Castro / Banca: Raquel Fernandes Pupo Nogueira / Banca: Marcelo Organachi Orlandi / Banca: Katia Jorge Ciuffi / Banca: Silvana Ruella de Oliveira / Resumo: A contaminação de corpos d'água e águas subterrâneas por substâncias tóxicas ocasiona a redução da qualidade da água e até mesmo sua inapropriação para consumo. Atualmente as técnicas convencionais de tratamento de águas e resíduos aquosos não são capazes de descontaminá-los totalmente, pois substâncias recalcitrantes e substâncias parcialmente removidas/degradadas - como alguns clorofenóis (CPs) e substâncias desreguladoras endócrinas (SDEs) - permanecem na água mesmo após submetida aos tratamentos convencionais, reforçando a necessidade do desenvolvimento de procedimentos mais completos, sustentáveis e que também sejam economicamente viáveis. A exemplo, a fotocatálise heterogênea utilizando materiais semicondutores ativados pela radiação UV para produção, principalmente, de radicais hidroxilos pode ser aplicada para se degradar contaminantes em meio aquoso, sendo o óxido de titânio o material mais empregado devido àelevada atividade, baixo custo, estabilidade, disponibilidade e propriedades químicas, físicas e biológicas adequadas. Apesar de diversas vantagens associadas ao seu uso em fotocatálise heterogênea, sua aplicação na forma de suspensões (a fim de fazer melhor proveito da área superficial das partículas) ainda é restrita devido principalmente a dificuldades de separação/remoção destas após o processo de degradação. Neste trabalho, fotocatalisadores híbridos a base de titânia foram produzidos para realizar fotocatálise heterogênea de compostos orgânicos em meio aquo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The contamination of waters and groundwaters by toxic substances reduces the quality of water and can even make it inadequate for consumption. Currently, the conventional techniques for treatment of waters and wastewaters are not able to completely decontaminate them. This is attributed to the presence of partially removed/degraded andrecalcitrant substances such as chlorophenols (CPs) and endocrine-disrupting chemicals (EDCs), since they persist in water even after the conventional treatment. This emphasizes the need for the development of more complete and sustainable processes that are also economically viable. For instance, heterogeneous photocatalysis utilizing UV-activated semiconductors for the production, mainly, of hydroxyl radicals is applied in the degradation of contaminants in aqueous medium. In this aspect, titanium oxide is the most used material in virtue of its high activity, low cost, stability, availability and suitable chemical, physical and biological properties. Despite so many advantages for the application of titanium oxide in heterogeneous photocatalysis, its application as slurries (to make better use of the surface area of particles) is still restrained by drawbacks related to separation/extraction steps. In this work, titania-based photocatalist hybrids were produced to perform heterogeneous photocatalysis of organic compounds in aqueous medium.As an alternative to implement particle separation from slurries, titania and mesoporous silica were depo... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

NOGUEIRA, Sara Monaliza Sousa. Tratamento de efluentes de cultivos de tilápia do nilo (Oreochromis niloticus) com a microalga Spirulina platensis. 2012. 59 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia de Pesca, Fortaleza-CE. 2012 / Submitted by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-07-21T14:41:46Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_smsnogueira.pdf: 611465 bytes, checksum: ea326d9588b86dea24e8d3c17335321a (MD5) / Approved for entry into archive by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-07-21T14:41:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_smsnogueira.pdf: 611465 bytes, checksum: ea326d9588b86dea24e8d3c17335321a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-21T14:41:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_smsnogueira.pdf: 611465 bytes, checksum: ea326d9588b86dea24e8d3c17335321a (MD5) Previous issue date: 2012 / In this study, the microalgae Spirulina platensis was used to promote the treatment of the water from a cultivation of Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Five treatments were carried (VD, CD, CS, SI and SE). In VD, fish were cultivated in fresh green water from a fish culture tank, containing several species of microalgae. In CD, tilapia fingerlings were cultivated in fresh clear water, without the presence of native microalgae. In CS, fingerlings, previously acclimated, were cultivated in clear water with salinity 10. In the treatment carried on the internal system (SI), the microalgae were cultured in a 1,500 L pool with tilapia effluent and artificial lighting. In the treatment SE, microalgae S. platensis were cultured with natural lighting in a 1,500 L boxe containing only the effluent of the fish cultivated in the clear water with salinity 10 (CS). The abiotic parameters analyzed during the cultures were: absorbance, pH, temperature, salinity, dissolved oxygen and total ammonia, nitrites, nitrates and total phosphates concentrations. The zootechnical development of fish was monitored and the production of microalgae biomass was determined. The results showed that fish growth in weight (W) and length (L) of treatment VD (W = 12.25 ± 0.50 g and L = 7.1 ± 0.1 cm) were higher than the treatments CD (W = 9.19 ± 0.59 g and L = 6.3 ± 0.1 cm) and CS (P = 9.90 ± 0.69 g and L = 6.7 ± 0.1 cm). The maximum cell density of S. platensis obtained in the treatment SE was 322,000 trichomes mL-1, whereas in SI were obtained 550,000 trichomes mL-1, which resulted in the greatest production of dry biomass of S. platensis (0.22 g L-1) and maximum yield (0.02 g L-1 day-1). SI was also the treatment which better reduced ammonia, nitrites, nitrates and phosphates concentrations ( 95%), leaving the effluent nutrients levels below to those established by nº 357 CONAMA Resolution, making the water suitable for reuse in the fish culture or to be disposal in the natural environment. / Neste estudo, a microalga Spirulina platensis foi utilizada para promover o tratamento da água proveniente de cultivo da tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus). Foram realizados 5 tratamentos (VD, CD, CS, SI e SE). Em VD os peixes foram cultivados em água verde e doce, proveniente de um tanque de piscicultura, contendo diversas espécies de microalgas. Em CD, os alevinos de tilápia foram cultivados em águas claras e doce, sem a presença de microalgas nativas. Em CS, os alevinos, previamente aclimatados, foram cultivados em água clara com salinidade 10. No tratamento realizado no sistema interno (SI), a microalga foi cultivada em uma piscina de 1.500 L contendo o efluente de tilápia com iluminação artificial. No tratamento SE a microalga S. platensis foi cultivada em uma caixa de 1.500 L, contendo apenas o efluente do cultivo dos peixes em águas claras com salinidade 10 (CS) com iluminação natural. Os parâmetros abióticos analisados durante os cultivos foram: absorbância, pH, temperatura, salinidade, oxigênio dissolvido e as concentrações de amônia total, nitritos, nitratos e fosfatos totais. Foi realizado o acompanhamento do desenvolvimento zootécnico dos peixes e determinada a produção de biomassa da microalga. Os resultados revelaram que o crescimento dos peixes, em peso (P) e comprimento (L) finais do tratamento VD (P = 12,25 ± 0,50 g e L = 7,1 ± 0,1 cm) foram superiores aos dos tratamentos CD (P = 9,19 ± 0,59 g e L = 6,3 ± 0,1 cm) e CS (P = 9,90 ± 0,69 g e L = 6,7 ± 0,1 cm). A densidade celular máxima de S. platensis obtida no tratamento SE foi de 322 mil tricomas mL-1, enquanto que em SI foi de 550 mil tricomas mL-1, que resultou na maior produção de biomassa seca de S. platensis (0,22 g L-1) e produtividade máxima de 0,02 g L-1 dia-1. SI também foi o tratamento com a melhor redução das concentrações de amônia, nitritos, nitratos e fosfatos, em mais 95%, o que deixou os níveis dos nutrientes no efluente abaixo dos estabelecidos como referência pela resolução nº 357 do CONAMA, tornando essa água apta para o reuso no cultivo dos peixes ou descarte no ambiente natural.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-07-19Bitstream added on 2014-06-13T20:55:19Z : No. of bitstreams: 1 queluz_jgt_me_botfca.pdf: 1104809 bytes, checksum: 3566202d2ec1ce904f94f9952a25c713 (MD5) / A utilização de água residuária doméstica (ARD) na agricultura irrigada exige medidas de desinfecção para garantir padrões de qualidade e proteger a saúde humana dos patógenos presentes. Raios UV são eficientes para esta finalidade e há diversos relatos de sistemas de desinfecção solar (SODIS – solar disinfection), tanto para a desinfecção de água para consumo humano quanto para a desinfecção de ARD. Não há estudos sobre a eficiência da desinfecção de ARDs utilizando-se diferentes revestimentos nos reatores solares de concreto. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a eficiência da desinfecção solar de ARD para reúso na agricultura em reatores solares com diferentes colorações: preta, branca e concreto. A ARD, após passar pelo tanque séptico, era conduzida aos reatores, formando lâminas de água residuária com 10 cm de profundidade, que ficavam expostas à radiação solar durante três dias consecutivos. A eficiência da desinfecção foi avaliada pela concentração de coliformes fecais (CF), demanda química de oxigênio (DQO), temperatura do efluente, radiação global, radiação UV, pH e sólidos suspensos totais (SST). Os dados foram analisados utilizando-se análise de regressão propondo-se um modelo matemático que representa a inativação de patógenos. O efluente do tanque séptico utilizado na desinfecção solar apresentou em média os seguintes padrões de qualidade: 1,29 x 106 NMP 100mL-1 (Número mais provável a cada 100ml), 654,96 mgDQO L-1, 180,33 mgSST L-1 e 6,17 de pH. Durante o processo constataram-se melhorias nos padrões DQO e SST nos reatores. / The use of domestic wastewater (DWW) in irrigated agriculture requires disinfection measures to protect human health from pathogens. UV rays are effective for this purpose and there are many reports of solar disinfection (SODIS) systems, for both disinfection of drinking water and disinfection of DWW. The literature does not present any studies on the disinfection efficiency of DWW using different colors in concrete solar reactors. The aim of this study was to evaluate the efficiency of DWW solar disinfection for agriculture reuse in solar reactors with different colors: black, white and concrete. DWW, after passing through the septic tank was conducted to the reactors until the water depth reach 10 cm that was exposed to sunlight for three consecutive days. The disinfection efficiency was evaluated by the concentration of fecal coliforms (FC), chemical oxygen demand (COD), effluent temperature, global radiation, UV radiation, pH and total suspended solids (TSS). The data were analyzed using regression analysis and a mathematical model that represents the inactivation of pathogens was proposed. The effluent from the septic tank used for solar disinfection had the following mean quality standards: 1.29 x 106 MPN 100mL-1 654.96 mgCOD L-1, 180.33 mgSST L-1 and pH 6.17. During the process it was noticed improvement in COD as well as TSS concentration in the reactors. Furthermore, the results show that the effluent in different reactors had distinct temperatures: the highest rates were observed in the black reactor ...

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A primeira etapa do presente trabalho consistiu em caracterizar um efluente lácteo industrial (soro de queijo) em termos microbiológicos e físico-químicos visando à obtenção de um consórcio de microrganismos para a sua biodegradação. Foram determinadas a contagem padrão de bactérias heterotróficas e a contagem de fungos filamentosos e leveduras de acordo com as metodologias oficiais, e a caracterização físico-química foi realizada em termos do teor de proteínas, cinzas, lipídios, carboidratos, pH e demanda química de oxigênio (DQO). O consórcio microbiano foi obtido em biorreator operando em batelada e contendo 1,5L do efluente, a 200rpm, aeração de 1vvm e temperatura de 28 - 30oC. Os cultivos foram realizados em duplicata durante onze dias, sendo realizado um pulso de 150mL do efluente (10% do volume útil do biorreator) no sétimo dia do cultivo. Foram obtidas concentrações iniciais de 3x109UFC/mL e 8x104UFC/mL para contagem total de bactérias e de fungos e leveduras, respectivamente. O efluente apresentou uma DQO inicial de 64.000mgO2/L, pH 5,0, e concentrações correspondentes a 5g/100mL de carboidratos, 0,8g/100 mL de proteínas e 0,6g/100 mL de lipídios. Os cultivos do efluente no biorreator demonstraram um aumento da concentração de bactérias ao longo do tempo, atingindo 1x1013UFC/mL após oito dias, enquanto que as concentrações de fungos filamentosos e de leveduras foram inibidas. Foi observada uma redução da DQO de 47 a 63,5% após 11 dias de cultivo, demonstrando a potencialidade da utilização do consórcio microbiano no tratamento do efluente. Ensaios qualitativos demonstraram a presença das enzimas: lipase, amilase, protease e celulase no extrato metabólito do consórcio microbiano. No entanto, foram obtidos baixos valores de atividade lipolítica quando comparados com a atividade da enzima comercial, sendo observado ainda que a atividade decresce ao longo do tempo. Na segunda etapa do trabalho foi avaliada a hidrólise enzimática de material flotado, obtido a partir do processo de flotação em coluna do efluente, utilizando a técnica de planejamento de experimentos. Inicialmente, foi avaliado o desempenho de uma lipase comercial (lipolase), sendo investigados os efeitos da agitação e da concentração de enzima sobre a hidrólise. Foi realizada a análise estatística considerando os efeitos significativos para um nível de confiança de 95%. Concentrações maiores de enzima dentro da faixa investigada (1 a 7%) maximizam a hidrólise de óleos e gorduras do material flotado, bem como para níveis de agitação entre 100 e 150rpm. Em todos os experimentos houve a liberação de ácidos graxos no meio em percentuais próximos a 100% apenas após 4 horas de reação. Vale salientar ainda que percentuais de liberação de ácidos graxos superiores a 92% foram obtidos para toda a faixa de concentração testada. Uma agitação de 150rpm foi utilizada em um segundo planejamento experimental, avaliando-se a concentração da enzima comercial associada a um consórcio microbiano, sendo verificado que a adição do consórcio não influenciou de maneira positiva o aumento do teor de ácidos graxos livres no meio. / The first step of the present work was characterizing a dairy effluent in terms microbiological and physical-chemical used to obtain a microbial consortium for its biodegradation. Microbiological characterization was performed by total heterotrophic bacteria, filamentous fungi and yeasts count according to the official methodologies. Physical-chemical characterization was accomplished by content of protein, ash, lipids, carbohydrates, pH and chemical oxygen demand (COD). Microbial consortium was obtained in batch using a bioreactor containing 1,5L of dairy effluent, at 200 rpm, 1vvm, at 28 - 30oC. Cultivations were performed in duplicate for eleven days, being applied a pulse of 10% (v/v) of effluent on the seventh day of the experiment. Cellular growth kinetics, chemical oxygen demand concentration and lipolytic activity were determined. Initial concentrations of bacteria and fungi and yeasts were equal to 3x109CFU/mL and 8x104CFU/mL, respectively. Effluent presented a COD of 64.000mgO2/L, pH 5,0 and concentrations of 5g/100mL of carbohydrates, 0,8g/100mL of protein and 0,6g/100mL of lipids. Cultivations showed an increase on the bacteria concentration, reaching 1x1013CFU/mL after eight days, while filamentous fungi and yeast concentrations were inhibited. An reduction of COD concentration in the range of 47 to 63,5% was observed after eleven days of cultivation, demonstrating the potentiality of use of microbial consortium for effluent treatment. Qualitative assays showed the presence of the enzymes lipase, amylase, protease and cellulase in the metabolic extract of the microbial consortium. However, low values of lipolytic activity were obtained as compared to the commercial enzyme, being observed that activity decreases along time. In the second step of this study, was evaluated the enzymatic hydrolysis of floated material, obtained from the column flotation of a dairy industry, using the technique of experimental design. Initially, performance was evaluated by a commercial lipase (lipolase), being investigated the effects of agitation and enzyme concentration on hydrolysis. A statistical analysis was performed considering the significance of effects to a confidence level of 95%. Higher enzyme concentrations in the range investigated (1 to 7%) maximize the hydrolysis of oils and fats in the floated material, and to agitation levels between 100 and 150rpm. In all experiments, fatty acids were released in rates near to 100% only after 4 hours of reaction. Moreover, rates of released fatty acids were greater than 92% in all the concentration range tested. An agitation of 150rpm was used in a second experimental design, evaluating the concentration of commercial enzyme associated with a microbial consortium. The kinetic monitoring of the process showed that the addition of the consortium did not influence in a positive manner the increase the content of free fatty acids.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A fisiologia microbiana é uma área promissora da biotecnologia para a síntese de compostos de elevado valor agregado. Os micro-organismos apresentam vantagens devido ao menor período de geração, às facilidades de modificações fisiológicas e genéticas e à grande diversidade de processos metabólicos. O objetivo deste trabalho foi degradar óleos e gorduras de efluente lácteo por lipases produzidas por Yarrovia lipolytica. Planejamentos fatoriais foram utilizados para investigar os efeitos de variáveis em três etapas: em fermentação para produção de lipases, em formulação de bioproduto com atividade lipásica para estabilização da ação catalítica da enzima e em tratamento de soro de queijo para degradação de óleos e gorduras. Na presença de resíduo de refinaria de óleo vegetal a 3 % e cloreto de amônio a 0,2 g.L-1 com 48 h a 28 oC, lipases foram produzidas sob cultivo submerso. O líquido metabólico livre de células com atividade lipásica foi estabilizado com sorbato de sódio a 0,5 %, glicerol a 5 % e RENEX-95 a 10 %. Esse bioproduto apresentou 177 UI.mL-1 da atividade enzimática durante 30 dias sob armazenamento à temperatura ambiente (27 - 30 oC); pH ótimo 5,0 e 7,0, temperatura ótima de 50 oC e estabilidade térmica durante 120 min com retenção de 100 % da atividade enzimática a 50 oC e pH 5,0. A aplicação de 7 % do bioproduto durante 12 h de tratamento de efluente lácteo degradou 98 % dos óleos e gorduras presentes no soro de queijo. As lipases produzidas por Y. lipolytica e formuladas com substâncias estabilizadoras tem potencial para serem aplicadas na degradação de óleos e gorduras. / The microbial physiology is a promising area of biotechnology for the synthesis of compounds of high value. The micro-organisms have advantages because of their shorter generation facilities to physiological and genetic changes and the wide variety of metabolic processes. The aim of this study was to degrade oils and fats from lipases produced by Yarrovia lipolytica. Factorial designs were used to investigate the effects of variables in three stages: fermentation for lipase production, bioproduct formulation for stabilization the catalytic action of lipases and treatment of whey for degradation of fats and oils. In the presence of a vegetable oil residue at 3 % and ammonium chloride at 0,2 g.L-1, during 48 h at 28 oC, lipases were produced under submerged cultivation. The cell-free liquid metabolic was stability with sodium sorbate at 0.5 %, glycerol at 5 %, RENEX-95 at 10 %. This bioproduct presented 177 UI.mL-1 of the lipase activity during 30 days of storage at room temperature (27 - 30 C); it showed optimum pH at 5.0 and 7.0, optimum temperature of 50 oC and thermal stability for 120 min with retention of 100 % of the enzyme activity at 50 oC and pH 5,0. The application of the bioproduct at 7 % during 12 h degraded 98 % of oils and fats present in cheese whey. The lipases produced by Y. lipolytica and formulated with stability agents have potential to be applied in the degradation of oils and fats.

Os custos com a implantação de unidades piloto de flotação por ar dissolvido (FAD) requerem estratégias especiais em função da falta de correlações entre a escala laboratorial e a industrial, uma vez que os projetos de FAD têm sido concebidos apenas sob o ponto de vista econômico. Nesse sentido, tem-se realizado esforços significativos para descrever e modelar um scale-up para o processo de FAD, sendo necessário elaborar e validar um modelo de previsão de scale-up para promover a mudança de escala necessária. No presente trabalho foi obtida uma correlação de scale-up como base para o projeto de uma unidade piloto, a partir de um modelo físico em escala de laboratório por meio da análise de correlações de semelhança dinâmica envolvendo grandezas predominantes em uma câmara de FAD usada na separação e recuperação de águas oleosas. Com auxílio da fluidodinâmica computacional e de vídeos dos fluxos de microbolhas e flocos, as forças de inércia e de gravidade foram identificadas como as grandezas predominantes em uma câmara de FAD pela discrepância entre as velocidades médias de ascensão de microbolhas e flocos, de 8,73&#61655;10-7 m/s e 1,175&#61655;10-5 m/s, respectivamente. As simulações foram realizadas por meio do software ANSYS e as medidas foram efetuadas com o auxílio de uma câmera fotográfica. A metodologia de trabalho empregada permitiu o desenvolvimento de uma técnica simples e de baixo custo, diminuindo a probabilidade de riscos futuros em um investimento de scale-up. / The implantation costs of dissolved air flotation (DAF) pilot units require special strategies due to the lack of correlations between laboratory and industrial scale, as novel flotation methods have been considered strictly from an economic standpoint. In this sense, significant efforts have been made to describe and model a scale-up to the process of FAD, being necessary to design and validate a scale-up forecasting model to promote a change in the required scale. In this study a scale-up correlation for a pilot unit project was determined based on the analysis of dynamic similarity correlations involving the predominant phenomena of a dissolved air flotation (DAF) chamber used in separating and recovering oily water. With the aid of computational fluid dynamics and videos of microbubble and floc flow, inertia and gravity were identified as the predominant phenomena in a DAF chamber by the discrepancy between the average speeds of rise of microbubbles and flakes of 8.73 &#61655;10-7 m/s and 1.175&#61655;10-5 m/s, respectively. The simulations were performed using ANSYS software and measurements were made with the aid of a camera. The strategy described herein is simple and reduces the likelihood of future risks in scale-up investments.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-03-10Bitstream added on 2014-06-13T19:55:50Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_jg_me_sjrp.pdf: 586675 bytes, checksum: eb6b0200b3fee380d719351a3d33513f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Surfactantes são moléculas que por apresentarem porções hidrofílicas e hidrofóbicas são capazes de reduzir a tensão superficial de um meio fluido. Esta característica é importante para aplicações industriais fazendo destes tenso-ativos compostos de alto interesse. Compostos de origem microbiana que apresentam características surfactantes são denominados biossurfactantes e apresentam vantagens de serem produzidos a partir de substratos renováveis, serem biodegradáveis, apresentarem baixa toxicidade e especificidade química. O objetivo desse trabalho foi verificar a produção de biossurfactante pela bactéria Bacillus pumilus utilizando glicose, sacarose, vinhaça, óleo residual de fritura e melaço como substrato e avaliar o potencial para aplicação na biorremediação envolvendo óleo residual de fritura. O microrganismo foi mantido em meio ágar nutriente, para a produção de biossurfactante foi utilizado um meio mínimo basal composto por sais e óleo diesel acrescido de concentrações de 1 a 5% de glicose, sacarose, vinhaça, óleo residual de fritura e melaço, o pH foi ajustado a 7,0. A fermentação ocorreu em agitador orbital rotatório a 200 rpm em 30 ºC, e foi verificada a produção de biossurfactante após 24, 48, 72 e 96h de fermentação. Foi verificada a variação do pH após cada período de fermentação. O caldo fermentado foi centrifugado a 7077 x g a 4 ºC por 15 minutos. O crescimento celular foi determinado pela massa celular seca. A presença de biossurfactante foi verificada no caldo livre de células através da medição da tensão superficial, índice de emulsificação e concentração micelar crítica (CMC). O biossurfactante foi precipitado com etanol absoluto. A partir do melhor parâmetro de produção foi verificada a atividade emulsificante, atividade antimicrobiana e potencial para remoção do óleo residual de fritura... / Surfactants are molecules that make portions of hydrophilic and hydrophobic are able to reduce the surface tension of a fluid medium. This feature is very important for industrial applications by making these surface-active compounds of high interest. Compounds of microbial origin that has characteristics surfactants are called biosurfactants and have advantages to be produced from renewable substrates, are biodegradable, they exhibit low toxicity and chemical specificity. The aim of the present study was to evaluate the biosurfactant production by Bacillus pumilus using glucose, sucrose, vinassa, waste frying oil and molasses as substrate and evaluate the potential for application in bioremediation involving residual oil frying. The bacterium organism was maintained on nutrient agar for biosurfactant production, it was used a minimal medium composed of salts and diesel oil increased by concentrations of 1 to 5% glucose, sucrose, vinassa, waste frying oil and molasses, pH was adjusted to 7,0. Fermentation occurred in an orbital shaker rotating at 200 rpm at 30 º C, and was evaluated the production of biosurfactant after 24, 48, 72 and 96 hours of fermentation. The change in pH was observed after each period of fermentation. The fermented broth was centrifuged at 7077 x g at 4 ° C for 15 minutes. The cell growth was determined by dry mass. The presence of biosurfactant was found in the cell-free broth by measuring the surface tension, emulsification index and critical micelle concentration (CMC). The biosurfactant was precipitated with absolute ethanol. From the best measure of production was checked emulsifying activity, antimicrobial activity and potential for removal of residual oil from frying the water and sand. Sucrose was the best substrate, it showed the highest biosurfactant production (26.83 g / L) and greater reduction of surface tension (32 mN / m)... (Complete abstract click electronic access below)