Deep-pit caged layer waste which had accumulated for about 2-yr was collected from beneath hens housed on wire mesh cages, was mixed with chopped corn forage and ensiled in 2 kg cardboard containers double lined with polyethylene bags and sealed to study fermentation characteristics and microbial analyses. Proportions of corn forage and caged layer waste, wet basis, were 100:0, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50 and 40:60. Corn forage and caged layer waste in ratios of 100:0, 70:30, 60:40 and 50:50 mixtures, were ensiled in 210 liter metal drums doubled lined with polyethylene bags, to study fermentation characteristics, microbial analyses, chemical composition and to conduct a metabolism trial. For both types of silos the pH of the ensiled mixtures increased (P<.01) as level of waste increased. Lactic acid was higher (P<.01) for waste containing silages, compared to corn silage. Total coliforms, fecal coliforms, salmonella, shigella and proteus were decreased or eliminated by ensiling. Dry matter, crude protein, and ash increased (P<.01) with waste levels. In a sheep metabolism trial, 30 wethers were fed diets consisting of the five silages in large silos, also, corn silage with sufficient soybean meal added to increase the crude protein content to that of 70:30 silage was used as a fifth diet. Digestibility of dry matter and organic matter was higher (P<.01) for the corn silage diet, compared to the corn forage-waste silage diets, but the differences were small for organic matter. Within corn forage-waste silages a linear decrease (P<.05) was recorded in dry matter digestibility as caged layer waste increased. Apparent digestibility of dry matter, crude protein, organic matter, neutral detergent fiber (NDF), and acid detergent fiber (ADF) was higher (P<.01) for corn silage supplemented with soybean meal, compared with 70:30 corn forage-waste silage diet. Higher (P<.01) N utilization was obtained for sheep fed the corn silage diet, compared with those fed the waste treated silages. No difference (P<.05) in N retention was recorded when sheep were fed 70:30 corn forage-waste silage diet or corn silage supplemented with soybean meal. / Master of Science

published_or_final_version / Botany / Master / Master of Philosophy

A produção de leite, em pequenas propriedades, é uma atividade importante na produção de alimentos, mas, que pode causar impactos ambientais devido a geração de dejetos que precisam ser tratados antes de serem dispostos no ambiente, para evitar a contaminação de rios, córregos e riachos. A contaminação de corpos hídricos por esses resíduos, ou por outros, pode provocar o aumento de nutrientes e favorecer a proliferação das algas e macrófitas. O tratamento destes resíduos, da atividade agropecuária, pode ser realizado por meio da digestão anaeróbia, que tem como produtos, o biogás e o biofertilizante, de modo a reduzir os impactos ambientais. Neste trabalho, o objetivo foi avaliar o potencial de produção de biogás a partir da biodigestão dos resíduos da atividade de produção de leite, de uma pequena propriedade na Região Oeste do Paraná, com a inclusão da macrófita Salvinia, que é comum na região de estudo. Para avaliar o potencial de produção de biogás, tanto o efluente bovino quanto a macrófita Salvinia foram caracterizados mediante a realização de ensaios de Sólidos Totais (ST), Sólidos Fixos (SF) e Sólidos Voláteis (SV). Os ensaios de avaliação do Potencial Metanogênico Bioquímico (PMB) foram conduzidos em reatores, em batelada em escala de bancada, considerando o efluente bovino e misturas com as macrófitas, na forma in natura e desidratada, nas concentrações de 6, 7, 8 e 9%. Os resultados da produção volumétrica de biogás e metano em função da massa de sólidos voláteis, a partir das misturas realizadas de 6, 7, 8 e 9%, foram de 286 e 197, 250 e 178, 234 e 162 e, 203 e 143 LN.kgSV-1, respectivamente. Quando se relacionam os resultados do poder calorífico obtido para cada amostra, a mistura com 8% de macrófitas foi a que apresentou melhor resultado com 5.237 kcal.m-3. Avaliou-se também o resultado final pela produção de biogás e metano em volume produzido por quilograma de massa fresca. Novamente a mistura com 8% foi a que apresentou melhor resultado, com 12,8 LN de biogás por quilograma de biomassa. Portanto, considerando uma produção diária de 600 L de dejetos, a estimativa de produção de biogás da mistura com 8% foi de 7,7 Nm³ e a do efluente bovino é de 6,8 Nm³. Embora que, com esta mistura de substrato tenha o aumento de biogás, quando quando se avalia os custos de implantação de projeto (como coleta, secagem, trituração e armazenagem), bem como uso do sistema já existente, conclui-se que a implantação deste projeto em escala real não é viável, mas pode ser um índice para outra forma de manejo. / Milk production in small farms is an important activity in food production but can cause environmental impacts due to the generation of waste that needs to be treated before being disposed of in the environment to avoid contamination of rivers, streams and Streams Contamination of water bodies by these or other residues may lead to increased nutrients and favor the proliferation of algae and macrophytes. The treatment of these residues, from agricultural and livestock activities, can be carried out through anaerobic digestion, which has biogas and biofertilizer as products, in order to reduce environmental impacts. In this work, the objective was to evaluate the potential of biogas production from the biodigestion of residues from the milk production activity, from a small property in the Western Region of Paraná, with the inclusion of Salvinia macrophyte, which is common in the study region. In order to evaluate the biogas production potential, both the bovine effluent and the Salvinia macrophyte were characterized by tests of Total Solids (TS), Fixed Solids (FS) and Volatile Solids (VS). The assays for the evaluation of the Biochemical Methanogenic Potential (BMP) were conducted in batch reactors in the bench scale, considering the bovine effluent and mixtures with the macrophytes, in natura and dehydrated form, at concentrations of 6, 7, 8 and 9 %. The results of the volumetric production of biogas and methane as a function of the mass of volatile solids from the mixtures of 6, 7, 8 and 9% were 286 and 197, 250 and 178, 234 and 162 and 203 and 143 LN.kgSV-1, respectively. When the results of the calorific value obtained for each sample were related, the mixture with 8% of macrophytes was the one with the best result with 5,237 kcal.m-3. The final result was also evaluated by the production of biogas and methane in volume produced per kilogram of fresh mass. Again the mixture with 8% showed the best result, with 12.8 LN of biogas per kilogram of biomass. Therefore, considering a daily production of 600 L of waste, the biogas production estimate of the mixture with 8% was 7.7 Nm³ and that of the bovine effluent is 6.8 Nm³. Although, when this substrate mix has an increase in biogas, when evaluating project implementation costs (such as collection, drying, grinding and storage), as well as the use of the existing system, it is concluded that the implementation of this Scale project is not feasible but may be an index to another form of management.

Ao abordar o tema contaminação ambiental, logo se recorda a quantidade de resíduos domésticos e urbanos, que são gerados nas cidades e metrópoles, os quais muitas vezes não recebem nenhum tipo de tratamento. Porém, problemas de contaminação ambiental também estão vinculados à agricultura, onde são gerados resíduos orgânicos com elevados potenciais poluidores. Dessa forma, o projeto objetivou estudar o processo de codigestão anaeróbia de dejetos bovinos e suínos oriundos de sistemas de produção de suínos e atividade pecuária leiteira, como alternativa para tratamento destes tipos de matrizes, além de investigar a eficiência do biofertilizante produzido a partir das matrizes de resíduos em cultura de milho. Para isso, se coletaram amostras de dejetos de bovinos e suínos para caracterização e posterior utilização nos ensaios com tratamentos diferentes. Na sequência se fez a preparação das amostras para os ensaios utilizando-se de inoculos diferenciados (in natura, inoculo da rede de saneamento básico e inoculo isolado de dejeto bovino) com o propósito de avaliar a degradação dos dejetos via codigestão anaeróbia. Em cada ensaio citado se fizeram vinte tratamentos, via planejamento fatorial 2³, com seis pontos centrais, sendo as variáveis de entrada: tempo, fração de sólidos e razão de mistura; e as variáveis respostas (dependentes): pH, razão AV/AL, umidade, série de sólidos, razão SV/ST, redução de sólidos totais, DQO, redução de DQO, nitrogênio total, fósforo e potássio. Fez-se depois o estudo cinético do processo, se utilizando do ensaio in natura com proporção de mistura de 75% em dejeto suíno e 25% em dejeto bovino, com fração de sólidos de 8,9%, mediante Teste de Tukey. Após a estabilização da biomassa utilizada, fez-se a aplicação do biofertilizante em cultura de milho, comparando-se com fertilizante comercial (ureia), verificando-se o crescimento e desenvolvimento desta cultura. No planejamento fatorial se concluiu mediante análise de Tukey e considerando a importância de cada variável resposta que o ensaio in natura apresentou as melhores condições operacionais, pois se teve o maior número de variáveis respostas sendo consideradas satisfatórias, como razão AV/AL, razão SV/ST e redução da DQO. Observou-se durante o estudo cinético que a biomassa apresentou estabilização próxima aos vinte dias de tratamento, indicando a degradação orgânica dos dejetos em codigestão e produção de biofertilizante, o qual é mais estável e menos poluente ao ambiente, sendo utilizado como opção no processo de fertilização de culturas agrícolas como o milho. No que diz respeito à utilização do biofertilizante (40 kg.ha-1), notou-se semelhança deste se comparado à ureia (40 kg.ha-1) para o cultivo de milho, podendo ser uma alternativa interessante de destinação dos dejetos, diminuindo a poluição ambiental causada pelo manejo inadequado. / When discussing environmental contamination, just remember the amount of domestic and urban waste that are generated in towns and cities, which often do not receive any treatment. However, problems of environmental contamination are linked to agriculture, where organic waste with high potential polluters is generated. This way, the project had the objective of studying the anaerobic codigestion process of cattle and pig waste from the swine production systems and dairy farming activity, as an alternative to the treatment of these kinds of matrices, as well as to investigate the efficiency of biofertilizer matrices produced from the waste in cultured maize. For this, samples of manure from cattle and pigs were collected for characterization and subsequent use in the tests with different treatments. Then, the preparation of samples for the tests using the different inocula were made (in natura, inoculum of sanitation and inoculum isolated from bovine manure), in order to evaluate the degradation of waste via anaerobic codigestão. In each test mentioned twenty treatments were made, via 2³ factorial design with six central points, where the input variables: time, fraction of solids and mixing ratio; and the response variables (dependent): pH, ratio AV/AL, moisture, solids, ratio SV/ST, reduction of total solids, COD, reduction of COD, total nitrogen, phosphorus and potassium. It was made after the kinetic study of the process, using the test in natura mix ratio of 75% in swine manure and 25% in cattle manure with solid fraction of 8.9% by the Tukey test. After stabilization of the biomass used, there was the application of biofertilizers in crop maize compared with commercial fertilizer (urea), verifying the growth and development of this culture. In factorial design was completed by Tukey analysis and considering the importance of each variable response that the test in natura presented the best operating conditions, because it had the largest number of variable responses being considered satisfactory ratio as AV / AL, ratio SV / ST and COD reduction. It was observed during the kinetic study that biomass showed stabilization next to twenty days of treatment, indicating the degradation of organic waste in codigestão and biofertilizer production, which is more stable and less polluting to the environment, being used as an option in process fertilization of agricultural crops such as maize. Regarding the use of biofertilizers (40 kg.ha-1), this similarity was noted compared to urea (40 kg.ha-1) for the cultivation of maize and it may be an interesting alternative for allocation of waste, reducing environmental pollution caused by improper handling.

Ao abordar o tema contaminação ambiental, logo se recorda a quantidade de resíduos domésticos e urbanos, que são gerados nas cidades e metrópoles, os quais muitas vezes não recebem nenhum tipo de tratamento. Porém, problemas de contaminação ambiental também estão vinculados à agricultura, onde são gerados resíduos orgânicos com elevados potenciais poluidores. Dessa forma, o projeto objetivou estudar o processo de codigestão anaeróbia de dejetos bovinos e suínos oriundos de sistemas de produção de suínos e atividade pecuária leiteira, como alternativa para tratamento destes tipos de matrizes, além de investigar a eficiência do biofertilizante produzido a partir das matrizes de resíduos em cultura de milho. Para isso, se coletaram amostras de dejetos de bovinos e suínos para caracterização e posterior utilização nos ensaios com tratamentos diferentes. Na sequência se fez a preparação das amostras para os ensaios utilizando-se de inoculos diferenciados (in natura, inoculo da rede de saneamento básico e inoculo isolado de dejeto bovino) com o propósito de avaliar a degradação dos dejetos via codigestão anaeróbia. Em cada ensaio citado se fizeram vinte tratamentos, via planejamento fatorial 2³, com seis pontos centrais, sendo as variáveis de entrada: tempo, fração de sólidos e razão de mistura; e as variáveis respostas (dependentes): pH, razão AV/AL, umidade, série de sólidos, razão SV/ST, redução de sólidos totais, DQO, redução de DQO, nitrogênio total, fósforo e potássio. Fez-se depois o estudo cinético do processo, se utilizando do ensaio in natura com proporção de mistura de 75% em dejeto suíno e 25% em dejeto bovino, com fração de sólidos de 8,9%, mediante Teste de Tukey. Após a estabilização da biomassa utilizada, fez-se a aplicação do biofertilizante em cultura de milho, comparando-se com fertilizante comercial (ureia), verificando-se o crescimento e desenvolvimento desta cultura. No planejamento fatorial se concluiu mediante análise de Tukey e considerando a importância de cada variável resposta que o ensaio in natura apresentou as melhores condições operacionais, pois se teve o maior número de variáveis respostas sendo consideradas satisfatórias, como razão AV/AL, razão SV/ST e redução da DQO. Observou-se durante o estudo cinético que a biomassa apresentou estabilização próxima aos vinte dias de tratamento, indicando a degradação orgânica dos dejetos em codigestão e produção de biofertilizante, o qual é mais estável e menos poluente ao ambiente, sendo utilizado como opção no processo de fertilização de culturas agrícolas como o milho. No que diz respeito à utilização do biofertilizante (40 kg.ha-1), notou-se semelhança deste se comparado à ureia (40 kg.ha-1) para o cultivo de milho, podendo ser uma alternativa interessante de destinação dos dejetos, diminuindo a poluição ambiental causada pelo manejo inadequado. / When discussing environmental contamination, just remember the amount of domestic and urban waste that are generated in towns and cities, which often do not receive any treatment. However, problems of environmental contamination are linked to agriculture, where organic waste with high potential polluters is generated. This way, the project had the objective of studying the anaerobic codigestion process of cattle and pig waste from the swine production systems and dairy farming activity, as an alternative to the treatment of these kinds of matrices, as well as to investigate the efficiency of biofertilizer matrices produced from the waste in cultured maize. For this, samples of manure from cattle and pigs were collected for characterization and subsequent use in the tests with different treatments. Then, the preparation of samples for the tests using the different inocula were made (in natura, inoculum of sanitation and inoculum isolated from bovine manure), in order to evaluate the degradation of waste via anaerobic codigestão. In each test mentioned twenty treatments were made, via 2³ factorial design with six central points, where the input variables: time, fraction of solids and mixing ratio; and the response variables (dependent): pH, ratio AV/AL, moisture, solids, ratio SV/ST, reduction of total solids, COD, reduction of COD, total nitrogen, phosphorus and potassium. It was made after the kinetic study of the process, using the test in natura mix ratio of 75% in swine manure and 25% in cattle manure with solid fraction of 8.9% by the Tukey test. After stabilization of the biomass used, there was the application of biofertilizers in crop maize compared with commercial fertilizer (urea), verifying the growth and development of this culture. In factorial design was completed by Tukey analysis and considering the importance of each variable response that the test in natura presented the best operating conditions, because it had the largest number of variable responses being considered satisfactory ratio as AV / AL, ratio SV / ST and COD reduction. It was observed during the kinetic study that biomass showed stabilization next to twenty days of treatment, indicating the degradation of organic waste in codigestão and biofertilizer production, which is more stable and less polluting to the environment, being used as an option in process fertilization of agricultural crops such as maize. Regarding the use of biofertilizers (40 kg.ha-1), this similarity was noted compared to urea (40 kg.ha-1) for the cultivation of maize and it may be an interesting alternative for allocation of waste, reducing environmental pollution caused by improper handling.

MSCAGR / Department of Animal Science

Two experiments were conducted with caged layer waste. In the first experiment fresh waste was treated with: no additive, 2% formaldehyde, 3% sodium metabisulfite, 1% formaldehyde and 2% propionic acid, 3% formic and 2% propionic acids and stored in polyethylene lined 208 liter metal drums. In experiment II waste treated with 2% formaldehyde, 1 % formaldehyde and 2% prop ionic, 3 % formic and 2% propionic (w/w), stored for at least 42 d, used in a metabolism trial as N supplements to a basal diet fed to sheep. The formaldehyde, formaldehyde/propionic and formic/propionic treatments eliminated the bacterial decomposition of the waste and no undesirable fermentation was observed on the stored material. Waste treated with no additive or sodium metabisulfite underwent putrefaction. Nitrogen supplementation of a basal diet with treated caged layer wastes improved apparent digestibility of crude protein and N retention in sheep fed these diets. Supplementation of a basal diet with chemically treated caged layer waste improves the nutritional value of the diet which suggests that caged layer waste is efficiently utilized as a N source by ruminants when used as a protein supplement. / Master of Science