Esta pesquisa teve por objetivo avaliar aspectos fundamentais para o emprego de processo anaeróbio associado a membranas de micro e ultrafiltração no tratamento de efluentes de curtume oriundos do processo de acabamento. Para tanto, foi utilizada uma unidade piloto composta de um reator anaeróbio de mistura completa com um volume útil de 40 L, uma unidade de microfiltração para separação de biomassa e uma unidade de ultrafiltração para reter no sistema compostos macromoleculares (taninos). O material constituinte das membranas era cerâmica e o diâmetro médio de poro, especificado pelo fabricante, da microfiltração foi 0,2 mm e da ultrafiltração 0,005 mm. A biomassa no reator anaeróbio foi inoculada para que a concentração inicial fosse de 7.000 mg/L de SVT, sendo a origem desta um reator UASB tratando efluente de uma fábrica de gelatina. O trabalho foi desenvolvido em três etapas, sendo utilizadas diferentes pressões nas membranas, a saber: na primeira etapa as membranas foram operadas com um pressão de 800 kPa, na segunda com uma pressão de 600 kPa e na terceira etapa a pressão utilizada foi de 400 kPa. A remoção de cromo foi superior a 95% em todas as etapas, sendo que a maior remoção ocorreu no conjunto reator anaeróbio e microfiltração. Este comportamento deveu-se à fixação deste metal na biomassa e à conseqüente retenção desta na operação de microfiltração. A remoção média de matéria orgânica, avaliada através do parâmetro DQO, para as três etapas estudadas foi 68,13%, 58,32% e 60,17% e, em todo o sistema, de 81,93%, 76,20% e 69,15%. Ocorreu remoção total dos sólidos suspensos já que o diâmetro de poro da membrana de microfiltração era 55,55% inferior ao diâmetro de poro utilizado nas membranas para determinação de sólidos suspensos. Já para sólidos totais, onde inclui-se os dissolvidos, esta eficiência variou de 42% a 63%.

A indústria curtumeira gera quantidades significativas de efluentes com altos níveis de nitrogênio. Este trabalho tem como objetivos avaliar os fatores que contribuem para os altos teores de nitrogênio nos efluentes de curtume, entre eles, os produtos químicos utilizados no processamento do couro, as etapas que mais influenciam nestes teores, a influência do tempo e quantificar o total de nitrogênio liberado em cada etapa por quilograma de pele processada. Os testes foram realizados em peles salgadas e testadas duas formulações distintas, coletando-se amostras dos banhos no final de cada etapa, a fim de avaliar as quantidades de nitrogênio individualmente nestes efluentes. Posteriormente, foram analisadas as etapas considerando a influência do tempo na liberação de nitrogênio processando-se separadamente pedaços de peles salgadas, com apenas uma das formulações e deixando cada etapa por, pelo menos, 24 horas com coletas de banho ao longo do processo. Os métodos utilizados para se determinar os teores de nitrogênio nos banhos residuais foram Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK), Nitrogênio Amoniacal (N-NH3), Carbono Orgânico Total (TOC) e Proteína Solúvel. Informações técnicas dos produtos químicos indicam que alguns deles têm nitrogênio em suas composições. Com base nisso, fizeram-se ensaios de NTK nos produtos que poderiam conter nitrogênio. Os resultados detectaram nitrogênio nas amostras desses produtos analisados, porém não em quantidades muito significativas. A partir dos resultados dos experimentos de processamento das peles foram calculadas as quantidades de nitrogênio, carbono e proteínas totais solúveis geradas por quilograma de pele processada. Para este cálculo, foram utilizados os resultados obtidos de NTK, TOC e proteínas totais solúveis, os volumes de banhos de cada etapa e a massa inicial da pele que estava sendo processada. Os resultados de liberação de nitrogênio por quilograma de pele processada (5,07 g/kg pele processada da Formulação Ribeira/Curtimento 1 e 5,51 g/kg de pele processada para a Formulação Ribeira modifica/Curtimento/Recurtimento 2) mostraram que as duas formulações liberam, aproximadamente, a mesma quantidade de nitrogênio por quilograma de pele processada. Comparando-se os resultados de NTK e N-NH3, verificou-se que grande parte do nitrogênio liberado nos banhos é de origem orgânica, ou seja, proveniente das peles, mostrando que devem ser feitos estudos mais profundos a fim de se gerar menores quantidades destes nos efluentes. Tratamentos adequados devem ser adotados nas estações de tratamento de efluentes, prevendo nitrificação e desnitrificação, a fim de depurar os altos índices deste nutriente nos efluentes finais antes de serem lançados nos corpos receptores. / The tannery industry generates significant amounts of effluent with high nitrogen levels. This work aims to evaluate the factors that contribute for high nitrogen contents in the effluent of tannery, among them, the used chemical products in the processing of leather, the main stages that influence in these contents, the influence of the time and to quantify the total residual nitrogen in each stage of the process for kilogram of processed hide. The tests had been carried out whit salted hides and two formularizations distinct were tested, collecting samples of residual water by the end of each stage, in order to evaluate the individual amounts of nitrogen in these effluents. Subsequently, steps were analyzed considering the influence of time on the release of nitrogen processing separately pieces of salted hides, with the usual formulation and leaving each stage for at least 24 hours for collecting samples of the waste water throughout the process. The methods used to analyze the levels of residual nitrogen in wastewater were Total Kjeldahl Nitrogen (TKN), Ammonia Nitrogen (NH3-N), Total Organic Carbon (TOC) and Soluble Protein. Technical information of chemicals products indicate that some of them have nitrogen in their compositions. On this basis, there have been trials to determine TKN in the products that could contain nitrogen. The results detected nitrogen in the analyzed samples of these products, but not in significant levels. From the results of the experiments the amounts of nitrogen, carbon and total soluble protein produced per kilogram of processed hide were calculated. For this calculation, were used the results of TKN, TOC, and total soluble protein, the volumes of each step of baths and the initial mass of hide. The results of release of nitrogen per kilogram of hide (5.07 g/kg of processed hide with the Formulation Beamhouse/Tanning 1 and 5.51 g/kg of processed hide with the modified Formulation Beamhouse/Tanning/Retanning 2) showed that both release approximately the same amount of nitrogen. Comparing the results of NTK and NH3-N, it was found that most of the nitrogen is released to the wastewater has organic origin, in other words, from the hide, demonstrating that further study must be made in order to generate lower quantities in these effluents. Appropriate treatment should be adopted in effluent treatment plants, providing nitrification and denitrification, in order to debug the high levels of this nutrient in the final effluent before being discharged in receiving waters.

Em consonância com os princípios de efetividade e aumento de competitividade, a programação da produção promove melhorias no uso de matérias-prima e aumento de produtividade (desengargalamento), através da otimização do fluxo de material e uso de unidades comuns a diversas operações, considerando as características operacionais tais como a flexibilidade da planta com relação aos roteiros de produção e a estrutura do processo: contínuo ou batelada. Logo, o presente trabalho de pesquisa tem como principal objetivo a investigação dos métodos de programação de produção em batelada para posterior aplicação na indústria de couros - uma vez que esta constitui um expressivo segmento sócio-econômico brasileiro - como meio de aumentar seu nível competitivo. Utiliza-se o modelo de programação inteira mista proposto por Maravelias e Grossmann (2003) para representar o estudo de caso, onde as operações são caracterizadas por modo batelada. O modelo é baseado na representação STN-contínua. A implementação é feita na linguagem de modelagem GAMS, utilizando o pacote de otimização CPLEX. Os resultados mostraram a importância da utilização de parâmetros de controle do algoritmo branch and bound, quando se trabalha com problemas de grande escala. A utilização de dados reais de planta demonstrou que a representatividade do modelo procede com a prática industrial. Por fim, métodos de otimização e modelos para programação da produção podem ser utilizados como ferramentas no desenvolvimento de soluções pertinentes ao uso eficiente de recursos no processo produtivo, auxiliando no processo de tomada de decisão, pois podem ser aplicados para investigar diferentes cenários econômicos e de produção. / To improve the process productivity, many companies are scheduling their production solving a mathematical programming problem. The scheduling optimizes the material flow and the equipment assignments, which often are common to various operations. In the meantime, the operations features are considered to proper scheduling, like the production plant flexibility in respect to the production recipe, and the process structure: continuous or batch. Therefore, the main objective of the present work was to study and to investigate the scheduling methodologies. Afterwards, the methodology was applied in the tannery industry – because it is an important Brazilian social-economic area – as a way to increase its competitive level. It was used the model proposed by Maravelias and Grossmann (2003) to describe the case study, where the operations are characterized by working in the batch mode. The resulting MILP formulation is based in STN-continuous time representation, and it was implemented in GAMS/CPLEX code. The results demonstrate the importance of the branch and bound algorithm components, when working with a real-world case study. The real base data employed, to obtain a schedule, shows the model representativeness for practical application. Finally, optimization methods and scheduling models can be used as tools for the development of pertinent solutions that accomplishes the effective usage of the resources available for manufacture. They support the decision making process, because they can be applied to investigate different production and economic scenarios.

Este trabalho apresenta uma alternativa para a reciclagem dos resíduos de cromo da Indústria do Curtume incorporando-os na formulação de pigmentos cerâmicos. Inicialmente o resíduo de cromo foi tratado sendo realizada a extração de sais solúveis, cloretos, sulfatos, carbonatos e posterior calcinação para a eliminação de matéria-orgânica, tornando assim, viável sua utilização como pigmentos. Os ensaios realizados utilizaram as seguintes técnicas: fluorescência de raios X, espectroscopia por emissão de plasma atômico, espectrofotometria com difenilcarbazida, análises termodiferencial e termogravimétrica, difração de raios X, eletroforese capilar e microscopia eletrônica de varredura. Através destas análises foram feitos estudos das composições de pigmentos que favoreçam a incorporação do cromo a vidrados cerâmicos. A incorporação foi avaliada por testes de lixiviação ácida e identificação por eletroforese capilar e absorção atômica, confirmando teores abaixo dos limites especificados pela norma NBR10004. Foi possível incorporar até 10% do resíduo de cromo na produção de vidrados cerâmicos, resultando em boas características de cor e textura no vidrado final, mostrando o grande potencial de reciclagem dos resíduos de cromo da indústria do curtume como pigmentos cerâmicos. / In this work, an alternative for recycling the chromium waste from the leather industry, incorporating it to formulations of ceramic pigments was studied. Firstly, the characterization of chromium waste was performed, as well as the extraction of soluble salts, chlorides, sulfates, ad carbonates. After that, the calcination, for the elimination of the organic matter to turn viable the use of the waste as ceramic pigments was performed. The various stages were evaluated by: X-ray Fluorescence, Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometer, Atomic Absorption, Spectroscopy with Dyphenylcarbazide, Differential Thermal Analysis and Thermogravimetry, X-ray Diffraction, Capillary Electrophoresis and Scanning Electron Microscopy. The results indicated that it is possible the incorporation of the waste into the ceramic glazes. Leaching tests were performed with the developed glazes and the chemical compositions of the leachates were determined by capillary electrophoresis and atomic absorption, confirming amounts lower than the ones specified by the Brazilian standard NBR10004. It was possible to incorporate 10wt.% of chromium residue in the production of inorganic pigments, resulting in glazes with good characteristics of color and texture, showing the great potential of recycling chromium waste from the tannery industry in the fabrication of pigments for the Ceramic Tile Industry.

A atividade industrial para produção de couro gera elevada quantidade de resíduos potencialmente poluidores, geralmente ricos em cromo, um elemento tóxico com riscos ao meio ambiente e à saúde humana. Em geral, os resíduos produzidos no beneficiamento e produção do couro -- curtume de acabamento -- compreendem principalmente uma mistura de raspas e aparas curtidas de couro wet-blue e, também, o lodo das estações de tratamento de efluentes. Uma solução para a problemática ambiental que envolve esses resíduos seria transformá-los em compostos orgânicos nobres, na qual a vermicompostagem foi sugerida como tecnologia alternativa viável. Vermicompostagem é um processo biológico avançado que dá ênfase à ação detritívora das minhocas e dos microrganismos presentes em seu trato digestivo, levando à produção de insumos agrícolas -- vermicompostos -- de elevada qualidade agronômica e potencial nutritivo para as plantas e culturas agrícolas. Por sua vez, esses vermicompostos poderiam ser aplicados à agricultura orgânica, familiar ou quaisquer atividades agrícolas de base ecológica. Assim, o presente estudo teve como objetivo aplicar a vermicompostagem no tratamento e reaproveitamento dos resíduos de curtume com vistas ao preparo de insumos para a agricultura orgânica ou de base ecológica, além de realizar um estudo químico, espectroscópico e hormono-bioestimulante dos processos envolvidos, além de aplicar esses insumos no cultivo orgânico de pimentão Capsicum annuum L. Para isso, os estudos foram divididos em três capítulos, (1) vermicompostagem aplicada à valorização da matéria orgânica dos resíduos de curtume e preparo dos insumos agrícolas; (2) investigação de quais moléculas presentes na matéria orgânica dissolvida (DOM) e nos ácidos húmicos (HAs) extraídos dos vermicompostos que desempenham papel bioestimulante no que se refere ao efeito hormono-similar e ação auxino-similar em testes de germinação com sementes de Lactuca sativa; e (3) aplicação dos vermicompostos no cultivo orgânico de pimentão em ambiente protegido. Ademais, a dinâmica do Cr, da vermicompostagem até seu transporte do substrato à planta, foi investigado. De acordo com os resultados obtidos no monitoramento da vermicompostagem, as variações nos valores dos atributos analisados (pH, TOC, MO, relação C:N etc.) indicaram que os vermicompostos atingiram a estabilidade e a maturidade desejada. Ao final da vermicompostagem, todos os valores de Cr (VI) estavam abaixo do limite de quantificação, indicando a bioconversão do Cr (VI) em Cr (III). Quanto à atividade hormono-similar, ambos os extratos de HAs e DOM apresentaram efeito auxino-similar, porém, este efeito foi mais intenso nos HAs, os quais inibiram completamente a germinação das sementes de L. sativa nas concentrações mais elevadas. Além disso, amostras com maiores concentrações de aminoácidos e ácidos carboxílicos de cadeias alifáticas e aromáticas foram as mais bioativas. Dados relacionados à aplicação dos vermicompostos indicaram que é possível cultivar pimentão orgânico em ambiente protegido utilizando este insumo agrícola, obtendo-se uma produção de até 3 frutos planta-1, além de plantas sadias e bem desenvolvidas. Ao investigar a dinâmica do Cr nas plantas (raiz, caule, folhas etc.), sua maior concentração foi determinada nos frutos, porém abaixo do valor recomendado pela USDA para o consumo humano diário (25,0-35,0 μg Cr dia-1). Assim, considera-se que os pimentões colhidos estão aptos para o consumo humano e não apresentam risco para a saúde e segurança alimentar. Em geral, este estudo reforça a ideia de que a vermicompostagem pode ser introduzida como uma tecnologia eficaz para o tratamento de resíduos de curtume e a produção de insumos agrícolas. Além disso, conclui-se a tese de que os vermicompostos -- produzidos a partir de resíduos de curtume -- podem ser aplicados no cultivo orgânico do pimentão em ambiente protegido, com bons resultados de produtividade, além do potencial valor de mercado, em virtude da qualidade e aparência dos frutos obtidos. / The industrial activity for leather production generates a high amount of potential polluting wastes, usually rich in chromium, a toxic element with risks to the environment and human health. In general, the wastes produced during the production of leather -- finishing tannery -- mainly comprises a mixture of tanned chips of leather wet-blue and also the sludge from the plant of effluent treatment. An alternative to the environmental problem involving these residues would be to convert them into noble organic compounds, and for that purpose the vermicomposting was suggested as a viable alternative technology. Vermicomposting is an advanced biological process which emphasizes the detritivore action of the earthworms and microorganisms present in their digestive tract, leading to the production of agricultural inputs -- vermicompost -- with high agronomic quality and nutritional potential for the plants and agricultural crops. In addition, these vermicomposts could be applied to organic, family farming or any ecologically based agricultural activities. Thus, the present study aimed to apply the vermicomposting in the treatment and reutilization of tannery waste for the preparation of inputs for organic farming, in addition to conducting a chemical, spectroscopic, and hormone-biostimulating study of the processes involved, furthermore to applying these inputs in the organic cultivation of Capsicum annuum L. For this, the studies were divided in three chapters, (1) vermicomposting applied to the valorization of the organic matter of the tannery residues and the preparation of the agricultural inputs; (2) investigation of organic molecules determined in the vermicomposted DOM and HAs with any biostimulating role regarding to the hormone-like effect and auxin-like action under germination tests with Lactuca sativa seeds; and (3) application of the vermicomposts in the organic cultivation of sweet pepper in greenhouse. In addition, the Cr dynamics, since the vermicomposting until its transport from the substrate to the plant, was investigated. According to the results obtained in the vermicompost monitoring, the variations in the values of the analyzed attributes (pH, TOC, OM, C:N ratio, etc.) indicated that the vermicomposts reached the stability and the desired maturity. For the Cr, at the end of the vermicomposting, all values of Cr (VI) were below the detectable level, indicating the Cr (VI) bioconversion into Cr (III). Regarding the hormone-like activity, both extracts of HAs and DOM showed an auxin-like effect, but this effect was more intense in HAs, which completely inhibited the germination of L. sativa seeds at higher concentrations. In addition, samples with higher concentrations of amino acids and carboxylic acids with aliphatic and aromatic chains were the most bioactive. Data related to vermicompost application indicated that it is possible to cultivate organic sweet pepper using this agricultural input, obtaining a production up to 3 fruits plant-1, as well as healthy and well-developed plants. When investigated the Cr dynamics in the plants (egg, root, stem, leaves), its highest concentration was determined in the fruits, but below the value recommended by the USDA for daily human ingesting (25.0-35.0 μg Cr day-1). Consequently, the harvested sweet peppers are suitable for human consumption and do not present risks to food security and human health. In general, these findings reinforce the idea that the vermicomposting can be introduced as an effective technology in the treatment of the tannery waste and the production of agricultural inputs. In addition, we concluded that the vermicomposts -- produced along the tannery residues -- can be applied in the organic cultivation of sweet pepper in greenhouse, resulting in a good productivity rate and potentially marketable produce, due to the appearance and quality of the obtained sweet peppers.

Devido ao seu elevado teor de nutrientes e potencial de neutralização da acidez do solo, a utilização de lodos de curtume em áreas agrícolas pode ser uma alternativa para disposição e reciclagem desses resíduos. Por outro lado, o acúmulo no solo de altas concentrações de alguns elementos, como o nitrogênio, sódio e o crômio, geralmente contidos nos lodos de curtume, podem proporcionar impactos negativos ao meio ambiente. Foram conduzidos experimentos utilizando-se três solos: Nitossolo Vermelho eutroférrico típico (NVef) com textura muito argilosa, Latossolo Vermelho Amarelo distrófico típico (LVAd) com textura argilosa e Neossolo Quartzarênico órtico típico (RQo) com textura arenosa. O lodo de curtume empregado nos experimentos foi composto de uma mistura na proporção de 1:1 de lodo do caleiro, mais o lodo primário da estação de tratamento de efluentes, resultante da precipitação dos efluentes gerados no processo, com exceção dos efluentes que contém crômio, sendo as doses aplicadas (base seca) no NVef e LVAd equivalentes a 0, 6, 12, 24, 36 Mg ha-1 e 0, 3, 6, 12, 24 Mg ha-1 para o RQo. Os experimentos conduzidos em laboratório tiveram por objetivo avaliar a cinética de degradação da fração orgânica do lodo após aplicação em doses crescentes nos solos. O delineamento experimental, para cada solo, foi inteiramente casualizado, em fatorial 5 x 21 (5 doses e 21 épocas de avaliação), com três repetições. Cada dose de lodo foi aplicada em 200 g de terra que foram colocados em frasco respirométrico de 1,5 L, hermeticamente fechado. A mineralização da fração orgânica do lodo foi determinada pela captura do CO2 liberado durante um período de 105 dias. Os dados de CO2 acumulado foram ajustados ao modelo de cinética química de primeira ordem e determinação da taxa de degradação. A taxa de degradação do carbono variou de 101,28 a 57,87%. Taxas de degradação mais elevadas podem estar relacionadas com a estimulação de decomposição de material orgânico pré-existente, decorrente da aplicação de lodo de curtume, que estimula a atividade microbiana edáfica. Já as menores taxas de degradação, que ocorreram apenas nas doses mais altas, podem estar relacionadas com tal aumento do conteúdo orgânico adicionado, que tenha suplantado a capacidade de degradação dos microrganismos contidos nos solos. Os experimentos conduzidos em casa de vegetação tiveram por objetivo avaliar as alterações microbiológicas e químicas nos solos após a aplicação de doses crescentes de lodo de curtume e seu efeito sobre a cultura da soja. O delineamento experimental, para cada solo, foi inteiramente casualizado, em fatorial 5 x 4 (5 doses e 4 épocas de avaliação) com quatro repetições. Cada parcela experimental foi constituída por um vaso plástico contendo duas plantas cultivadas em 4 kg de solo. A mineralização do nitrogênio orgânico foi mais intensa até 44 dias. As doses de 17, 23 e 6 Mg ha-1, respectivamente para o NVef, LVAd e RQo, proporcionaram ganhos de produtividade de grãos de 370, 247 e 72% em relação às testemunhas (dose 0). As doses que prejudicaram o desenvolvimento das plantas foram acima desses valores, causando a morte de algumas plantas.

A atividade industrial para produção de couro gera elevada quantidade de resíduos potencialmente poluidores, geralmente ricos em cromo, um elemento tóxico com riscos ao meio ambiente e à saúde humana. Em geral, os resíduos produzidos no beneficiamento e produção do couro -- curtume de acabamento -- compreendem principalmente uma mistura de raspas e aparas curtidas de couro wet-blue e, também, o lodo das estações de tratamento de efluentes. Uma solução para a problemática ambiental que envolve esses resíduos seria transformá-los em compostos orgânicos nobres, na qual a vermicompostagem foi sugerida como tecnologia alternativa viável. Vermicompostagem é um processo biológico avançado que dá ênfase à ação detritívora das minhocas e dos microrganismos presentes em seu trato digestivo, levando à produção de insumos agrícolas -- vermicompostos -- de elevada qualidade agronômica e potencial nutritivo para as plantas e culturas agrícolas. Por sua vez, esses vermicompostos poderiam ser aplicados à agricultura orgânica, familiar ou quaisquer atividades agrícolas de base ecológica. Assim, o presente estudo teve como objetivo aplicar a vermicompostagem no tratamento e reaproveitamento dos resíduos de curtume com vistas ao preparo de insumos para a agricultura orgânica ou de base ecológica, além de realizar um estudo químico, espectroscópico e hormono-bioestimulante dos processos envolvidos, além de aplicar esses insumos no cultivo orgânico de pimentão Capsicum annuum L. Para isso, os estudos foram divididos em três capítulos, (1) vermicompostagem aplicada à valorização da matéria orgânica dos resíduos de curtume e preparo dos insumos agrícolas; (2) investigação de quais moléculas presentes na matéria orgânica dissolvida (DOM) e nos ácidos húmicos (HAs) extraídos dos vermicompostos que desempenham papel bioestimulante no que se refere ao efeito hormono-similar e ação auxino-similar em testes de germinação com sementes de Lactuca sativa; e (3) aplicação dos vermicompostos no cultivo orgânico de pimentão em ambiente protegido. Ademais, a dinâmica do Cr, da vermicompostagem até seu transporte do substrato à planta, foi investigado. De acordo com os resultados obtidos no monitoramento da vermicompostagem, as variações nos valores dos atributos analisados (pH, TOC, MO, relação C:N etc.) indicaram que os vermicompostos atingiram a estabilidade e a maturidade desejada. Ao final da vermicompostagem, todos os valores de Cr (VI) estavam abaixo do limite de quantificação, indicando a bioconversão do Cr (VI) em Cr (III). Quanto à atividade hormono-similar, ambos os extratos de HAs e DOM apresentaram efeito auxino-similar, porém, este efeito foi mais intenso nos HAs, os quais inibiram completamente a germinação das sementes de L. sativa nas concentrações mais elevadas. Além disso, amostras com maiores concentrações de aminoácidos e ácidos carboxílicos de cadeias alifáticas e aromáticas foram as mais bioativas. Dados relacionados à aplicação dos vermicompostos indicaram que é possível cultivar pimentão orgânico em ambiente protegido utilizando este insumo agrícola, obtendo-se uma produção de até 3 frutos planta-1, além de plantas sadias e bem desenvolvidas. Ao investigar a dinâmica do Cr nas plantas (raiz, caule, folhas etc.), sua maior concentração foi determinada nos frutos, porém abaixo do valor recomendado pela USDA para o consumo humano diário (25,0-35,0 μg Cr dia-1). Assim, considera-se que os pimentões colhidos estão aptos para o consumo humano e não apresentam risco para a saúde e segurança alimentar. Em geral, este estudo reforça a ideia de que a vermicompostagem pode ser introduzida como uma tecnologia eficaz para o tratamento de resíduos de curtume e a produção de insumos agrícolas. Além disso, conclui-se a tese de que os vermicompostos -- produzidos a partir de resíduos de curtume -- podem ser aplicados no cultivo orgânico do pimentão em ambiente protegido, com bons resultados de produtividade, além do potencial valor de mercado, em virtude da qualidade e aparência dos frutos obtidos. / The industrial activity for leather production generates a high amount of potential polluting wastes, usually rich in chromium, a toxic element with risks to the environment and human health. In general, the wastes produced during the production of leather -- finishing tannery -- mainly comprises a mixture of tanned chips of leather wet-blue and also the sludge from the plant of effluent treatment. An alternative to the environmental problem involving these residues would be to convert them into noble organic compounds, and for that purpose the vermicomposting was suggested as a viable alternative technology. Vermicomposting is an advanced biological process which emphasizes the detritivore action of the earthworms and microorganisms present in their digestive tract, leading to the production of agricultural inputs -- vermicompost -- with high agronomic quality and nutritional potential for the plants and agricultural crops. In addition, these vermicomposts could be applied to organic, family farming or any ecologically based agricultural activities. Thus, the present study aimed to apply the vermicomposting in the treatment and reutilization of tannery waste for the preparation of inputs for organic farming, in addition to conducting a chemical, spectroscopic, and hormone-biostimulating study of the processes involved, furthermore to applying these inputs in the organic cultivation of Capsicum annuum L. For this, the studies were divided in three chapters, (1) vermicomposting applied to the valorization of the organic matter of the tannery residues and the preparation of the agricultural inputs; (2) investigation of organic molecules determined in the vermicomposted DOM and HAs with any biostimulating role regarding to the hormone-like effect and auxin-like action under germination tests with Lactuca sativa seeds; and (3) application of the vermicomposts in the organic cultivation of sweet pepper in greenhouse. In addition, the Cr dynamics, since the vermicomposting until its transport from the substrate to the plant, was investigated. According to the results obtained in the vermicompost monitoring, the variations in the values of the analyzed attributes (pH, TOC, OM, C:N ratio, etc.) indicated that the vermicomposts reached the stability and the desired maturity. For the Cr, at the end of the vermicomposting, all values of Cr (VI) were below the detectable level, indicating the Cr (VI) bioconversion into Cr (III). Regarding the hormone-like activity, both extracts of HAs and DOM showed an auxin-like effect, but this effect was more intense in HAs, which completely inhibited the germination of L. sativa seeds at higher concentrations. In addition, samples with higher concentrations of amino acids and carboxylic acids with aliphatic and aromatic chains were the most bioactive. Data related to vermicompost application indicated that it is possible to cultivate organic sweet pepper using this agricultural input, obtaining a production up to 3 fruits plant-1, as well as healthy and well-developed plants. When investigated the Cr dynamics in the plants (egg, root, stem, leaves), its highest concentration was determined in the fruits, but below the value recommended by the USDA for daily human ingesting (25.0-35.0 μg Cr day-1). Consequently, the harvested sweet peppers are suitable for human consumption and do not present risks to food security and human health. In general, these findings reinforce the idea that the vermicomposting can be introduced as an effective technology in the treatment of the tannery waste and the production of agricultural inputs. In addition, we concluded that the vermicomposts -- produced along the tannery residues -- can be applied in the organic cultivation of sweet pepper in greenhouse, resulting in a good productivity rate and potentially marketable produce, due to the appearance and quality of the obtained sweet peppers.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:37:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Eduardo Zacarkim.pdf: 1740959 bytes, checksum: 9a3d103ef7901556f85a74ee94d57e40 (MD5) Previous issue date: 2006-09-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Water contamination with heavy metals is a very important problem in the current world. Occurrence of toxic metals in pond and river water affects the lives of local people that depend upon these water sources for their daily requirements. Chromium is one of the toxic heavy metals, which is released into environment in effluents generated from tanneries and other industries. Conventional chemical methods for removal of toxic metals are ineffective when levels of metals in wastewaters are very low (between 10 - 100 ppm). Therefore, use of low cost, natural resources for removal of metal is being preferred over other conventional methods. Many plants have been known to accumulate heavy metals and other nutrients from contaminated waters and can be exploited for polishing of wastewaters. Aquatic macrophytes have been used during the last two decades for water metal removal competing with other secondary treatments, being the principal mechanism for metal uptake adsorption trough roots. As an alternative method, constructed wetlands have emerged as a viable option for addressing a wide range of water quality problems, especially in treating wastewater effluent. In tropical and subtropical regions, because of its abundance and the large biomass produced, the water hyacinth (Eichhornia crassipes) has been studied especially for this purpose. The main objective of the present study was to evaluate two constructed wetland in greenhouse for treating of tannery wastewater effluent, using two autochthonous floating macrophytes Eicchornia crassipes and Salvinia auriculata in order to remediate the contaminated industrial effluent, under natural conditions. The amount of wastewater generated by a tannery industry is ranged 30-50 L per kg of processed animal skins. Around of 10% of all wastewater effluent correspond to initial stage of animal skin processing into leather and 90% corresponding to intermediate and final process such as washing, neutralization and tinged. This work was performed at a 48-m2 greenhouse constructed in the Toledo Campus of the West Paraná State University, using wastewater effluents from a Tannery industry located in Toledo County. The experiences were carried out for three different hydraulic removal time: 4, 6 and 8 days. At each collection time, physic-chemical parameters such as Oxygen Chemical Demand (OCD), Inorganic Phosphorus and Total Kjeldahl Nitrogen (TKN), pH, Dissolved Oxygen (DO) were determined according to chemical standard methods, and Chromium, Sulfur, Aluminium and Iron total concentrations were calculated by PIXE technique. The second wastewater treatment wetland system working with aquatics plants Salvinia was excluded of these experiences due to tannery wastewaters were along the time in presence of different concentrations of contaminants, showing non-reliable results. Also, tannery wastewaters have shown very high concentrations of sulfur. In such conditions, salvinia species started showing toxicity symptoms and began to develop necrosis. On the other hand, the first wetland system working with the water hyacinth showed high contaminants removal percentages for all evaluated parameters / A quantidade de águas residuárias produzidas por um curtume variam entre 30-50L por quilograma de pele processada. Do total dos efluentes, cerca de 10% correspondem ao estágio inicial de fabricação do couro e o restante remanescente corresponde ? s demais etapas do processo como a neutralização, tintura, lavagem, etc. O uso de wetlands como alternativa no processo de tratamento de águas residuais vem sendo empregado como alternativa, visto a tecnologia e manejo simples e de baixo custo em relação a outros sistemas convencionais que, por apresentarem sistemas sofisticados de tratamento, proporcionam custos elevados. Visto ? problemática ambiental causada pela industria do couro, o presente trabalho avaliou um sistema wetland construído com macrófitas aquáticas flutuantes no pós-tratamento de efluente de um curtume de acabamento. A pesquisa foi realizada entre os dias 09/02 a 05/05/2006 na UNIOESTE/ Campus de Toledo, utilizando efluente proveniente de um curtume de acabamento de couro localizado no município de Toledo - PR, onde a matéria prima é o couro wet-blue. O estudo foi baseado em dois sistemas: um utilizando-se a macrófita Eicchornia crassipes e outro a macrófita Salvinia sp. Os parâmetros avaliados foram: DQO, Nitrogênio Total Kjeldahl NTK, Fosfato Total, pH, O2 Dissolvido, e os íons (Cr, S, Al e Fe). O sistema II, operado com a macrófita Salvinia sp., apresentou problemas em relação a concetração de nutrientes fornecidos pelo efluente do curtume optando-se em operar somente com o Sistema I, onde foram avaliados 3 tempos de detenção hidráulicas (4, 6 e 8 dias). O Sistema I apresentou reduções de 73,41% a 79,91% de DQO, 48,94% a 83,51% de Fósforo total, 59,24% a 67,93% de Nitrogênio total, 73,6% a 87,7% Cromo, 26,5% a 52% de Enxofre, 60 a 78% para o Ferro e 58,5% a 80,4% para o Alumínio. O principal limitante do sistema e o provável responsável pela morte das plantas no sistema II foi o Enxofre. De modo geral, o TDH de 6 dias foi o que apresentou melhores resultados em porcentagens de remoção. O sistema resultados promissores em termos de remoção a baixo custo operacional

Devido ao seu elevado teor de nutrientes e potencial de neutralização da acidez do solo, a utilização de lodos de curtume em áreas agrícolas pode ser uma alternativa para disposição e reciclagem desses resíduos. Por outro lado, o acúmulo no solo de altas concentrações de alguns elementos, como o nitrogênio, sódio e o crômio, geralmente contidos nos lodos de curtume, podem proporcionar impactos negativos ao meio ambiente. Foram conduzidos experimentos utilizando-se três solos: Nitossolo Vermelho eutroférrico típico (NVef) com textura muito argilosa, Latossolo Vermelho Amarelo distrófico típico (LVAd) com textura argilosa e Neossolo Quartzarênico órtico típico (RQo) com textura arenosa. O lodo de curtume empregado nos experimentos foi composto de uma mistura na proporção de 1:1 de lodo do caleiro, mais o lodo primário da estação de tratamento de efluentes, resultante da precipitação dos efluentes gerados no processo, com exceção dos efluentes que contém crômio, sendo as doses aplicadas (base seca) no NVef e LVAd equivalentes a 0, 6, 12, 24, 36 Mg ha-1 e 0, 3, 6, 12, 24 Mg ha-1 para o RQo. Os experimentos conduzidos em laboratório tiveram por objetivo avaliar a cinética de degradação da fração orgânica do lodo após aplicação em doses crescentes nos solos. O delineamento experimental, para cada solo, foi inteiramente casualizado, em fatorial 5 x 21 (5 doses e 21 épocas de avaliação), com três repetições. Cada dose de lodo foi aplicada em 200 g de terra que foram colocados em frasco respirométrico de 1,5 L, hermeticamente fechado. A mineralização da fração orgânica do lodo foi determinada pela captura do CO2 liberado durante um período de 105 dias. Os dados de CO2 acumulado foram ajustados ao modelo de cinética química de primeira ordem e determinação da taxa de degradação. A taxa de degradação do carbono variou de 101,28 a 57,87%. Taxas de degradação mais elevadas podem estar relacionadas com a estimulação de decomposição de material orgânico pré-existente, decorrente da aplicação de lodo de curtume, que estimula a atividade microbiana edáfica. Já as menores taxas de degradação, que ocorreram apenas nas doses mais altas, podem estar relacionadas com tal aumento do conteúdo orgânico adicionado, que tenha suplantado a capacidade de degradação dos microrganismos contidos nos solos. Os experimentos conduzidos em casa de vegetação tiveram por objetivo avaliar as alterações microbiológicas e químicas nos solos após a aplicação de doses crescentes de lodo de curtume e seu efeito sobre a cultura da soja. O delineamento experimental, para cada solo, foi inteiramente casualizado, em fatorial 5 x 4 (5 doses e 4 épocas de avaliação) com quatro repetições. Cada parcela experimental foi constituída por um vaso plástico contendo duas plantas cultivadas em 4 kg de solo. A mineralização do nitrogênio orgânico foi mais intensa até 44 dias. As doses de 17, 23 e 6 Mg ha-1, respectivamente para o NVef, LVAd e RQo, proporcionaram ganhos de produtividade de grãos de 370, 247 e 72% em relação às testemunhas (dose 0). As doses que prejudicaram o desenvolvimento das plantas foram acima desses valores, causando a morte de algumas plantas.

Os resíduos do processo de curtumes e a crescente importância da geração de energia a partir de fontes renováveis fazem com que seja necessário estudar formas de biodegradação dos resíduos produzidos pela indústria coureira e gerar energia a partir disso. Os resíduos sólidos produzidos pelos curtumes contêm cromo e costumam ser dispostos em aterros industriais perigosos. O biogás com alto teor de metano é o produto dessa decomposição, através de digestão anaeróbia. A partir desses conceitos, esse trabalho propõe realizar ensaios de biodegradação com lodo, proveniente de uma estação de tratamento de efluentes de curtumes, e com farelo de couro wet-blue (couro curtido ao cromo) em biorreatores de bancada. O objetivo principal foi isolar, quantificar e identificar os microrganismos que apresentam potencial de produzir biogás com alto teor de metano. Ainda, a forma de armazenamento prévio do lodo adicionado também foi analisada. Primeiramente, incubou-se o lodo com farelo de couro wet-blue em biorreatores de bancada (dez ensaios de biodegradação divididos em duas montagens) e análises de quantificação e de qualificação do biogás gerado foram feitas. Depois, realizou-se a coleta de alíquotas da biomassa gerada nos biorreatores em diferentes fases do crescimento. O isolamento da biomassa coletada foi conduzido em frascos tipo penicilina com meio de cultura propício para o crescimento de arqueas metanogênicas, onde era possível a incubação em atmosfera anaeróbia. A partir dos crescimentos dos microrganismos, realizaram-se testes de contagem, isolamento, coloração de Gram, além de novos testes de coleta de biomassa dos próprios frascos. Como resultado, a influência do armazenamento prévio do lodo na biodegradação deste com farelo de couro wet-blue ainda não foi totalmente elucidada. Os microrganismos isolados não eram arqueas metanogênicas. Realizou-se a contagem de microrganismos, em dois ensaios de biodegradação que tiveram sua biomassa coletada. O primeiro biorreator analisado (biorreator 4) apresentou 1,90 x 109 e 4,45 x 106 UFC/mL para o sólido precipitado e para o líquido sobrenadante, respectivamente. O segundo biorreator analisado (biorreator 7) apresentou 1,35 x 109 e 1,09 x 109 UFC/mL para o sólido precipitado sem e com adição de lodo ao meio de cultivo antes da autoclavagem, respectivamente, e 9,10 x 106 e 8,30 x 106 UFC/mL para o líquido sobrenadante sem e com adição de lodo ao meio de cultivo antes da autoclavagem, respectivamente. Foi detectado metano apenas nos frascos que continham alíquotas de biomassa provenientes dos biorreatores que estavam pouco diluídos, provenientes da coleta em fase final de produção de biogás, com quantidades elevadas de microrganismos. O percentual de metano encontrado nesses frascos variou entre 25,75 e 53,66% e foi detectado após a terceira semana de incubação. A homogeneização do lodo se mostrou um fator de grande influência na biodegradação. A técnica de isolamento com a utilização de frascos de penicilina mostrou-se adequada para a quantificação de microrganismos metanogênicos presentes nos ensaios de biodegradação, mas ainda não adequada para o isolamento das arqueas metanogênicas. / The tanning process waste and the increasing importance of energy generation from renewable sources make the study of alternative biodegradation ways of the waste produced by leather industry and the generation of power from it a necessity. The solid residues produced by tanneries contain chromium and are usually disposed in hazardous industrial landfills. Biogas with high methane content is the product of this decomposition by anaerobic digestion. Based on these concepts, this study proposes to perform biodegradation tests with sludge, from a tannery effluent treatment plant, and with wet-blue (leather tanned with chromium) shavings in bench bioreactors. The main objective was to isolate, quantify and identify microorganisms with potential to produce biogas with high methane content. Further, the prior storage form of the added sludge was also analyzed. First, the sludge and the wet-blue shavings were incubated in bench bioreactors (ten biodegradation tests divided into two assemblies) and quantification and qualification analysis of the generated biogas were made. Later, biomass aliquots generated in the bioreactors were collected at different growth stages. The collected biomass isolation was conducted in penicillin type injectable vial filled with culture medium propitious for methanogenic archaea growth, where it was possible to incubate in anaerobic atmosphere. From microorganisms’ growth, test of counting, depletion, Gram stain and other biomass collection of the vials themselves were carried out. As a result, the prior sludge storage influence on biodegradation tests of sludge with wet-blue shavings was not yet fully elucidated. Isolated microorganisms were not methanogenic archaea. The microorganism counting was held in two biodegradation tests with collected biomass. The first bioreactor analyzed (bioreactor 4) showed 1,90 x 109 and 4,45 x 106 CFU/mL for the precipitated solid and the supernatant liquid, respectively. The second bioreactor analyzed (bioreactor 7) showed 1,35 x 109 and 1,09 x 109 for the precipitated solid without and with added sludge in the culture medium before autoclaving, respectively, and 9,10 x 106 and 8,30 x 106 CFU/mL for the supernatant liquid without and with added sludge in the culture medium before autoclaving, respectively. Methane was only detected in vials containing collected biomass aliquots from final stages of biogas production bioreactors that were bit diluted and had high amounts of microorganisms. The percentage of methane found in these vials ranged between 25,75 and 53,66% and was detected after three weeks of incubation. The sludge homogenization proved to be a great influence factor on biodegradation. The isolation technique with penicillin type injectable vial proved to be appropriate for methanogenic microorganisms’ quantification in biodegradation tests, although it is not fully understood for the methanogenic archaea isolation.