CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Microalgae, microscopic life forms with photosynthetic capacity, produce oxygen thanks to light energy. Due to this capacity, microalgae are used for sewage treatment in stabilization ponds, however, this activity generates a large amount of microalgal biomass. In view of this excess of biomass production and its disposal in water bodies produces unpleasant effects, it has been evaluated the re-use of this biomass as a substrate for methane production in anaerobic digestion. Since microalgae have a rigid cell wall, the application of microalgae hydrolysis tests was necessary in order to improve its biodegradability. Heat pretreatment for 30 minutes at 120ÂC and 1 kgf/cm2 resulted in the best pretreatment applied. In order to improve C/N ratio, residual glycerol coming from biodiesel production was used to perform co-digestion with microalgae. Residual glycerol coming from biodiesel production (1Kg of glycerol per 10 Kg of biodiesel generated) is an impure residue which is also produced at large scale as a byproduct from the trans-esterification of fats and oils. In fact, the presence of impurities limits its applications. In this study, different COD/N ratios of 20 (phase 2), 40 (phase 3) and 70 (phase 4) were tested and the organic loading rate (OLR) applied ranged from 0,06 to 0,75 kg/m3.d. In the phase 1 only microalgae was used on the influent. Two modified UASB reactors were used. One of them was fed with pretreated microalgae, while the other one was fed with non-pretreated microalgae. Both of them were operated in co-digestion with glycerol. COD removal efficiencies ranged between 40% and 90%. Biogas produced presented values of 73% and 84% for each bioreactor treating pretreated and non-pretreated microalgae, respectively. Neither nitrogen nor ammonia and total and volatile suspended solids was significantly removed. Moreover, microalgae were the sole source of macro and micro-nutrients in this work. Sodium bicarbonate was used as a buffer during the phase 4, since pH fall down enough to harm the anaerobic digestion process at the beginning of phase 4. Based on the maintenance of adequate VFA/Alk ratios, both reactors presented a stable operation, specially the reactors treating pre-treated microalgae. Instability periods were mainly observed in some operation phases in the reactor without pretreatment. Specific methanogenic activity tests were carried out in order to evaluate the quality of the inoculum in terms of activity and methane production. Methane production presented a mean value of 0,26 g DQO-CH4/g SSV.d. / As microalgas, seres microscÃpicos com capacidade fotossintÃtica, produzem oxigÃnio na presenÃa de energia luminosa. Devido a isso as microalgas sÃo utilizadas para tratamento de esgotos em lagoas de estabilizaÃÃo, porÃm essa atividade gera uma grande quantidade de biomassa algal. Tendo em vista a produÃÃo dessa biomassa e sua destinaÃÃo em corpos hÃdricos provocando efeitos desagradÃveis, buscou-se avaliar a reutilizaÃÃo dessa biomassa como substrato para produÃÃo de metano a partir da digestÃo anaerÃbia. Devido à presenÃa de uma parede celular rÃgida, verificou-se a necessidade da aplicaÃÃo de testes de hidrÃlise para as microalgas com a finalidade de melhorar sua biodegradabilidade, sendo observado o melhor prÃ-tratamento aplicado, o tÃrmico por 30 minutos a 120ÂC e 1 kgf/cm2. Para melhorar a relaÃÃo C/N, utilizou-se o glicerol residual do biodiesel para realizaÃÃo de co-digestÃo com microalgas. O glicerol residual do biodiesel (1 kg de glicerol para cada 10 kg de biodiesel produzido), alÃm de ser um resÃduo impuro, à tambÃm produzido em grande escala como subproduto da transesterificaÃÃo de Ãleos e gorduras e sem muitas aplicaÃÃes devido exatamente a presenÃa de impurezas. Foram testadas relaÃÃes DQO/N de 20 (fase 2), 40 (fase 3) e 70 (fase 4), alÃm da relaÃÃo apenas das microalgas (fase 1), sendo as COV aplicadas, variando de 0,06 a 0,75 kg/m3.d. Foram utilizados dois reatores semelhantes ao UASB (UASB modificado), nos quais continham microalgas brutas e prÃ-tratadas, ambos em co-digestÃo com o glicerol. As remoÃÃes de DQO variaram de 40 a 90%. O biogÃs produzido teve rendimentos de atà 73% para o reator degradando microalgas prÃ-tratadas e 84% para o reator degradando microalgas brutas. NÃo houve remoÃÃes significativas de amÃnia e sÃlidos suspensos totais e volÃteis, tambÃm nÃo foram utilizados macro e micronutrientes, sendo esses nutrientes fornecidos apenas pelas microalgas. O bicarbonato de sÃdio como tampÃo foi utilizado apenas na Ãltima fase (fase 4), devido a queda do pH para uma faixa nÃo aceitÃvel para digestÃo anaerÃbia, no inÃcio dessa fase. As condiÃÃes de estabilidade foram mantidas, baseadas na relaÃÃo AGV/Alc, que se manteve em faixas aceitÃveis, principalmente para o reator operando microalgas prÃ-tratadas, sendo observado valores indicativos de instabilidade em algumas fases no reator sem prÃ-tratamento. Foi realizado teste de atividade metanogÃnica especÃfica para avaliar o lodo de inÃculo quanto a atividade e produÃÃo de metano, obtendo-se valor mÃdio de 0,26 g DQO-CH4/g SSV.d.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Os compostos benzeno, tolueno, etilbenzeno e os xilenos (BTEX) sÃo os hidrocarbonetos monoaromÃticos que agregam maior risco ao meio ambiente, principalmente devido Ãs caracterÃsticas tÃxicas e carcinogÃnicas. Dentre os mÃtodos usualmente aplicados na remoÃÃo de BTEX em Ãguas contaminadas, o tratamento anaerÃbio tem merecido destaque principalmente em relaÃÃo aos baixos custos. Nesse sentido, buscou-se avaliar diferentes estratÃgias de remoÃÃo de BTEX em condiÃÃes anaerÃbias. Foram realizados ensaios em fluxo contÃnuo em trÃs biorreatores anaerÃbios que foram alimentados com soluÃÃo sintÃtica de BTEX (~ 3 mg.L-1 de cada composto) solubilizados em etanol e operados a 27ÂC. As concentraÃÃes dos BTEX foram determinadas por cromatografia. No biorreator metanogÃnico foram analisadas as seguintes influÃncias: 1) do tempo de detenÃÃo hidrÃulico (TDH) (48 h, 36 h e 24 h); 2) da carga orgÃnica volumÃtrica; 3) da recirculaÃÃo do efluente; 4) e do sistema microaerÃbio. O reator sulfetogÃnico foi operado com um TDH de 48 h e foram testados diferentes razÃes DQO/SO4-2 de aproximadamente 12, 5, 2,5 e estequiomÃtrica- com diferentes cargas orgÃnicas. O reator desnitrificante foi operado tambÃm com um TDH de 48 h nas razÃes DQO/NO3- de aproximadamente 12 e 5. Os reatores avaliados mostraram-se bastante estÃveis durante todas as fases do experimento. Com relaÃÃo à remoÃÃo de BTEX, de uma forma geral, as menores eficiÃncias de remoÃÃo foram encontradas para o benzeno, independente do tipo de aceptor final de elÃtrons, indicando a difÃcil biodegradaÃÃo desse composto sob condiÃÃes anaerÃbias, enquanto que as maiores eficiÃncias foram observadas para os xilenos e o tolueno, chegando a remoÃÃes de atà 90%. Tais valores levam em conta possÃveis interferÃncias de adsorÃÃo e de volatilizaÃÃo. TambÃm foi notado que deve haver uma sinergia entre os distintos compostos, podendo esta exercer um forte efeito sobre as eficiÃncias de remoÃÃo dos BTEX. Comparando-se os trÃs reatores, notou-se que nÃo houve melhora significativa nas eficiÃncias de remoÃÃo dos compostos na presenÃa de nitrato ou sulfato. O reator biolÃgico metanogÃnico forneceu elevadas eficiÃncias na remoÃÃo de DQO, superiores a 80% em mÃdia, para as fases que as concentraÃÃes de substrato estavam altas, produzindo biogÃs (predominantemente na forma de gÃs metano), nÃo acumulando Ãcidos graxos volÃteis, e com alcalinidade suficiente para tamponar o meio em pH neutro. A fase que obteve os melhores resultados de remoÃÃo de BTEX (cerca de 94%) foi a que tinha um sistema microaerÃbio adicionado ao reator metanogÃnico, com eficiÃncias de remoÃÃo de DQO superiores a 85%. / The compounds benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes (BTEX) are monoaromatic hydrocarbons compounds which represent a high risk for the environment, mainly due to their toxic and carcinogenic characteristics. Among the methods usually applied for the removal of BTEX from contaminated waters, anaerobic treatment has drawn attention especially because of its low cost. Accordingly, anaerobic biodegradation of BTEX was assessed under methanogenic, denitrifying and sulfidogenic conditions. Assays were performed in three bitstream anaerobic bioreactors that were fed with a synthetic solution of BTEX (~ 3 mg.L-1 of each compound) solubilized in ethanol and operated at 27ÂC. The concentrations of BTEX were determined by chromatography. In methanogenic bioreactor were analyzed the following influences: 1) the The hydraulic retention time (HRT) (48 h, 36 h and 24 h), 2) the shock loading, 3) the effluent recycling , 4) and microaerobic system. The sulfidogenic reactor was operated with a HRT of 48 h with different DQO/SO4-2 ratios of approximately 12, 5, 2.5, and stoichiometric with different organic fillers. The denitrifying reactor was also operated with a HRT of 48 h in the rations DQO/NO3-1 of approximately 12 and 5. The reactors evaluated were quite stable during all phases of the experiment. About BTEX removal, in general, benzene showed the lower removal efficiencies, regardless of the electron acceptor, indicating the difficulty of biodegradation of this compound under anaerobic conditions. The highest removal efficiencies were observed for toluene and xylenes, reaching up to 90% removal. These values take into account possible interferences of adsorption and volatilization. It was also noted that there should be a synergy between the different compounds that could have a strong effect on the removal efficiencies of BTEX. Comparing the three reactors, it was noted that there was significant improvement in the removal efficiency of the compounds in the presence of nitrate or sulfate. The methanogenic reactor showed high COD removal efficiencies higher than 80% on average for the phases with a high substrate concentration, producing biogas (mainly in the form of methane) not accumulating volatile fatty acids, and with enough alkalinity to buffer the medium at neutral pH. The phase that achieved the best results BTEX removal (about 94%) was the one that had a microaerobic system added to methanogenic reactor, with COD removal efficiencies exceeding 85%.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / O presente estudo teve o objetivo de avaliar o uso de reatores biolÃgicos, sob condiÃÃes anaerÃbias e microaerÃbias, como opÃÃo de biorremediaÃÃo ex situ de Ãguas contaminadas com BTEX. Inicialmente, foi desenvolvido, otimizado e validado um mÃtodo analÃtico para a detecÃÃo e quantificaÃÃo de BTEX em Ãguas e efluentes, o qual consistia em extraÃÃo por headspace seguida de cromatografia gasosa com detecÃÃo por fotoionizaÃÃo. Posteriormente, foram conduzidos experimentos em fluxo contÃnuo em dois reatores anaerÃbios mesofÃlicos (27 ÂC) â um deles operado sob condiÃÃes metanogÃnicas e, em seguida, sob condiÃÃes microaerÃbias, e o outro, apenas sob condiÃÃes sulfetogÃnicas â a fim de verificar a melhor condiÃÃo operacional para a remoÃÃo de BTEX. Os reatores foram alimentados com Ãgua contaminada com BTEX (~3 mgÂL-1 de cada composto) e etanol (co-substrato), e, dependendo da condiÃÃo redox avaliada, investigou-se o efeito de diferentes parÃmetros operacionais, tais como tempo de detenÃÃo hidrÃulica (24, 36 e 48 h), recirculaÃÃo de efluente, concentraÃÃo de co-substrato, relaÃÃo DQO/SO4 2- e microaeraÃÃo, no desempenho de remoÃÃo de BTEX. AlÃm disso, o reator metanogÃnico sob condiÃÃes microaerÃbias foi submetido a simulaÃÃes de choques de carga e de ausÃncia desses compostos, e de falhas operacionais, como desligamento do sistema e desligamento da microaeraÃÃo, para verificaÃÃo de sua robustez. Sob condiÃÃes metanogÃnicas, dependendo do composto, as eficiÃncias de remoÃÃo variaram de 38 a 97%. PorÃm, o aumento da carga aplicada de BTEX, em consequÃncia da reduÃÃo do tempo de detenÃÃo hidrÃulica de 48 para 24 h, parece ter afetado negativamente o processo de remoÃÃo. Ainda sob condiÃÃes metanogÃnicas, tambÃm se verificou o efeito da recirculaÃÃo de efluente na remoÃÃo de BTEX para altas e baixas concentraÃÃes de co-substrato (etanol). Quando altas concentraÃÃes de etanol foram utilizadas, o impacto da recirculaÃÃo de efluente nÃo foi evidente, jà que, provavelmente, a elevada produÃÃo de biogÃs teria sido suficiente para garantir uma transferÃncia de massa efetiva. Sob condiÃÃes sulfetogÃnicas, a adiÃÃo de sulfato em diversas relaÃÃes DQO/SO4 2- nÃo alterou a remoÃÃo de BTEX, sugerindo que as bactÃrias redutoras de sulfato nÃo estariam diretamente relacionadas à ativaÃÃo inicial dos compostos aromÃticos. Sob condiÃÃes microaerÃbias, elevadas eficiÃncias de remoÃÃo de BTEX foram alcanÃadas (> 90%). à provÃvel que a adiÃÃo de baixas concentraÃÃes de oxigÃnio tenha facilitado a ativaÃÃo inicial dos compostos BTEX, a qual à considerada a etapa limitante do processo de degradaÃÃo anaerÃbia, principalmente para o benzeno. Ainda, constatou-se que a presenÃa de altas concentraÃÃes de etanol afetou negativamente a remoÃÃo de BTEX, notadamente para o benzeno, sob as diferentes condiÃÃes redox testadas, jà que à um substrato preferencialmente degradÃvel em relaÃÃo aos compostos aromÃticos. Finalmente, com relaÃÃo à robustez do reator metanogÃnico sob condiÃÃes microaerÃbias, o sistema conseguiu lidar com os choques de carga de BTEX embora choques consecutivos tenham aumentado seu tempo de recuperaÃÃo. O perÃodo de ausÃncia de BTEX parece ter prejudicado a microbiota do reator, pois a qualidade do efluente deteriorou-se consideravelmente apÃs reintroduÃÃo dos compostos. O desligamento da microaeraÃÃo impactou negativamente a remoÃÃo de BTEX, mas o sistema recuperou-se rapidamente apÃs restabelecimento das condiÃÃes microaerÃbias. / The present study aimed to evaluate the use of biological reactors under anaerobic and microaerobic conditions, as an option of ex situ bioremediation of BTEX-contaminated waters. Initially, an analytical method for BTEX detection and quantification in waters and wastewaters, which consisted of headspace extraction followed by gas chromatography with detection by photoionization, was developed, optimized and validated. Subsequently, continuous-flow experiments were conducted in two mesophilic (27 ÂC) anaerobic reactors â one of them operated under methanogenic conditions and, afterwards, under microaerobic conditions, and the other one only under sulfidogenic conditions â a in order to determine the best operational condition for BTEX removal. The reactors were fed with water contaminated with BTEX (~3 mgÂL-1 of each compound) and ethanol (co-substrate), and, depending on the redox condition evaluated, the effect of some operational parameters, such as hydraulic retention time (24, 36 and 48 h), effluent recirculation, co-substrate concentration, DQO/SO4 2- ratio and microaeration, was investigated in BTEX removal performance. Furthermore, the methanogenic reactor under microaerobic conditions was submitted to simulated situations of shock loading and absence of these compounds, and operational failures, such as system and microaeration shutdown to assess its robustness. Under methanogenic conditions, depending on the compound, removal efficiencies ranged from 38 to 97%. However, the increase of applied BTEX load, as a consequence of hydraulic detention time reduction from 48 to 24 h, seems to have adversely affected the removal process. Moreover, under methanogenic conditions, the effluent recirculation effect on BTEX removal was also assessed when high and low co-substrate (ethanol) concentrations were applied. For high ethanol concentrations, the impact of effluent recirculation was not evident since, probably, the high biogas production would have been sufficient to ensure effective mass transfer. Under sulfidogenic conditions, sulfate addition at different DQO/SO4 2- ratios did not change BTEX removal, which suggests sulfate-reducing bacteria would not be directly related to initial activation of aromatic compounds. Under microaerobic conditions, high BTEX removal efficiencies were achieved (> 90%). It is likely the addition of low oxygen concentrations has facilitated the initial activation of BTEX compounds, which is considered the limiting step of the anaerobic degradation process, mainly for benzene. Furthermore, the presence of high ethanol concentrations negatively affected BTEX removal, particularly for benzene, under the different redox conditions tested, since it is a preferentially degradable substrate when compared to the aromatic compounds. Finally, regarding the methanogenic reactor robustness under microaerobic conditions, the system could cope with BTEX load shocks although consecutive shocks have increased its recovery time. The period of BTEX absence seems to have negatively affected the reactor microbiota because the effluent quality deteriorated considerably after compounds reintroduction. The microaeration shutdown also negatively impacted the removal of BTEX, but the system recovered quickly after microaerobic conditions reestablishment.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Esta pesquisa avaliou o sistema microaerÃbio como estratÃgia simples de remoÃÃo de sulfeto de hidrogÃnio da fraÃÃo gasosa com vistas ao controle de odor e qualidade do biogÃs em estaÃÃes de tratamento de esgotos (ETE). Adicionalmente, foi avaliado o impacto da microaeraÃÃo na estabilidade operacional do sistema anaerÃbio, alÃm de um estudo comparativo entre a tecnologia microaerÃbia e absorÃÃo quÃmica (NaOH) na remoÃÃo de H2S presente no biogÃs. Os experimentos foram conduzidos em fluxo contÃnuo em dois reatores mesofÃlicos (28ÂC) construÃdos em acrÃlico e alimentados com Ãgua residuÃria sintÃtica. O experimento foi dividido em quatro fases de operaÃÃo, para ambos os reatores, de modo que as duas primeiras fases foram para a estabilizaÃÃo dos reatores. Na fase III foi introduzido sulfato de sÃdio, em uma relaÃÃo DQO/SO42- de aproximadamente 7. Por fim, na fase IV foram adicionados aos reatores os sistemas de remoÃÃo de H2S, ou seja, o reator 1 (R1) foi operado em condiÃÃes estritamente anaerÃbias com lavagem cÃustica do biogÃs, enquanto que o reator 2 (R2) foi modificado para operar em condiÃÃes microaerÃbias a partir da injeÃÃo de 0,2 mL.min-1 de ar atmosfÃrico em seu headspace. Foram realizadas anÃlises fÃsico-quÃmicas no afluente e efluente dos reatores, como DQO, pH, alcalinidade, sulfato, sulfeto dissolvido e feita a caracterizaÃÃo do biogÃs em termos de N2, O2, CH4, CO2, H2S, NH3. Foi observado nas fases III e IV que ambos os reatores apresentaram boa estabilidade em termos de remoÃÃo de DQO (>80%) e remoÃÃo de sulfato (>90%). Durante o processo microaerÃbio o oxigÃnio adicionado nÃo modificou a remoÃÃo da matÃria orgÃnica. Em relaÃÃo à qualidade do biogÃs, observou-se que o conteÃdo de metano no sistema provido de microaeraÃÃo foi reduzido de 76% (Fase III) para 52% (Fase IV), devido à diluiÃÃo com o nitrogÃnio presente no ar atmosfÃrico. Entretanto, ao retirar a interferÃncia do N2 foram obtidas concentraÃÃes prÃximas ao da fase totalmente anaerÃbia (Fase III), indicando, portanto, que as arquÃias produtoras de metano nÃo foram afetadas significativamente pelo oxigÃnio introduzido. Em relaÃÃo à remoÃÃo de sulfeto, o processo microaerÃbio foi efetivo na reduÃÃo tanto na fase lÃquida como na gasosa, com remoÃÃo mÃdia de 42% e 94%, respectivamente. O processo de lavagem do biogÃs aplicado no R1 promoveu remoÃÃo de 100% do H2S do biogÃs bem como 100% de CO2 e NH3. Dessa forma, tanto o processo microaerÃbio como a lavagem foram eficientes na remoÃÃo do H2S e podem ser empregados no controle de odor em ETE. O estudo econÃmico preliminar das duas tecnologias (microaerÃbio e lavagem cÃustica) mostra que apesar do investimento inicial necessÃrio para a instalaÃÃo do processo microaerÃbio e os custos de eletricidade para aeraÃÃo contÃnua dos reatores, os custos operacionais com a aquisiÃÃo do reagente quÃmico no processo de lavagem superam os custos totais ao longo do tempo. Por fim, espera-se que o sistema microaerÃbio seja mais vantajoso do que a lavagem quÃmica tanto sob o ponto de vista econÃmico em uma anÃlise mais detalhada quanto na anÃlise de ciclo de vida, mas que novos estudos devam ser conduzidos para comprovar tais hipÃteses. / This research work evaluated the feasibility of the micro-aerobic process to remove sulfide from biogas in order to control biogas quality and odors in wastewater treatment plants (WWTP). Moreover, the impact of micro-aeration over the anaerobic system stability was evaluated, and a comparison of the micro-aerobic biotechnology with a chemical absorption process (NaOH) for sulfide removal from biogas was performed. The experiments were performed in a continuous mode in two acrylic-constructed mesophilic (28 C) bioreactors fed with synthetic wastewater. The experiment consisted into four operation phases for both reactors, being the two first phases used for the stabilization of the systems. During the operation phase III, sodium sulfate was introduced into the reactors at a COD/SO42- ratio of ~7. At the operation phase IV, the hydrogen sulfide removal systems were applied into the reactors, i.e. the reactor 1 (R1) was operated under strictly anaerobic conditions with a biogas caustic scrubbing, and the reactor 2 (R2) was operated at micro-aerobic conditions by using a 0,2 mL.min-1 atmospheric air injection into the headspace of the system. Physical-chemical analyses, such as COD, pH, alkalinity, sulfate, dissolved sulfide was performed, and biogas was characterized in terms of N2, O2, CH4, CO2, H2S, NH3. During the operation phases III and IV, both rectors showed a good stability in terms of COD removal (>80%) and sulfate removal (>90%). During the micro-aerobic process, the introduced oxygen did not affect organic matter removal. Regarding biogas quality, content of methane in the micro-aerobic system decreased to a value of 76% (phase III) and 52% (phase IV), due to the dilution with the nitrogen present in air. Meanwhile, when nitrogen interference was removed, similar concentrations to the anaerobic phase (phase III) were obtained, suggesting that methanogenic archaea was not significantly affected by the introduced oxygen. Regarding to sulfide removal, the micro-aerobic process was effective, both removing sulfide from the liquid and the gaseous phases, showing an average removal of 42% e 94%, respectively. The biogas cleaning process applied to R1 showed a 100% sulfide removal from biogas and 100% removal of CO2 and NH3. In this way, both, the micro-aerobic and the scrubbing processes were efficient for sulfide removal and can be used for odor control in WWTP. The preliminary economical study considering two technologies (micro-aerobic and the scrubbing) showed that even taking into account the initial investment for the aeration and the electricity costs for the continuous aeration, the operational costs with the chemical acquisition for the scrubbing process are much higher. Likely, the micro-aerobic process will be more advantageous than the scrubbing process after a detailed economic analysis or a life cycle assessment, however, it is necessary to perform more research in order to confirm these hypotheses.

Considerando a importÃncia da digestÃo anaerÃbia para o reaproveitamento da fraÃÃo orgÃnica dos resÃduos sÃlidos e a possibilidade de geraÃÃo de energia por meio do biogÃs produzido, a pesquisa objetiva encontrar mecanismos que otimize o processo de digestÃo, por meio de testes com diferentes inÃculos e relaÃÃes Alimentos/Microrganismos. O experimento consistiu na anÃlise e avaliaÃÃo de diferentes tipos de inÃculos e relaÃÃes Alimento/Microrganismos (A/M), a fim de otimizar a digestÃo anaerÃbia dos resÃduos sÃlidos orgÃnicos, os quais foram coletados nas residÃncias prÃximas a Universidade Federal do Cearà â Campus do Pici. Na primeira fase da pesquisa, foram caracterizadas as propriedades fÃsicas e quÃmicas de quatro diferentes inÃculos. No segundo momento, foi realizado o teste de atividade metanogÃnica especÃfica. ApÃs a avaliaÃÃo do desempenho dos inÃculos, foram selecionados dois inÃculos e proposto duas relaÃÃes A/M, para o desenvolvimento do teste de biodegrabilidade. Ocorreu tambÃm a caracterizaÃÃo fÃsica e quÃmica do substrato utilizado para a formaÃÃo dos meios de reaÃÃes para o teste de biodegradabilidade. Durante o teste de biodegrabilidade foram caracterizados os meios de reaÃÃes antes e depois do teste. Ao avaliar a atividade metanogÃnica dos quatros inÃculos testados, o inÃculo oriundo da estaÃÃo de tratamento de esgoto de uma indÃstria de cerveja (InÃculo 3), apresentou um maior desempenho com uma AME mÃximo de 0,80 gDQO/gSVÂd, volume mÃximo de metano de 21,98 mL e 67,5% de metano presente no biogÃs, ainda em um perÃodo mais curto de 0,83 dia ao comparar com as outras amostras. Avaliando a atividade metanogÃnica e a produÃÃo de biogÃs no teste de biodegrabilidade, o inÃculo 3 com uma relaÃÃo A/M de 0,5 apresentou um melhor desempenho, com um volume mÃximo de metano de 29,31 mL, uma AME mÃxima de 0,47 gDQO/gSVÂd e 58,5% de metano presente no biogÃs, em um perÃodo curto de 3,81 dias. Concluiu-se que um inÃculo com caracterÃsticas semelhantes ao inÃculo 3, devem ser mais indicados para a digestÃo anaerÃbia da fraÃÃo orgÃnica de resÃduos sÃlidos domiciliares. / Considering the importance of anaerobic digestion for reuse the organic fraction of solid waste and the possibility of power generation through the biogas produced, the research aims to find ways to optimize the process digestion, by testing with different inoculants and relationships Food / Micro-organisms. The experiment consisted of the analysis and evaluation of different inoculants and relationships Food / Microorganisms (A / M) in order to optimize the anaerobic digestion of organic solid waste, which were collected in homes near Federal University of Cearà - Campus do Pici. In first phase of the research, the physical and chemical properties were characterized Four different inoculants. In the second phase, the activity test was performed specific methanogenic. After evaluating the performance of inocula were selected two inoculants and proposed two ratios A / F, for the development of biodegradability test. There was also the physical and chemical characterization of substrate used for the formation of reactions means to the test biodegradability. During the biodegradability test media were characterized reactions before and after the test. In assessing the methanogenic activity of the four tested inoculum, the inoculum derived from the sewage treatment plant of a beer industry (inoculum 3) presented the highest performance with AME maximum of 0.80 gCOD / GSV  d, maximum volume of methane 21.98 mL and 67.5% of methane present in biogas, even in a shorter period of 0.83 days vs. with other samples. Assessing the methanogenic activity and the production of biogas in biodegradability test inoculum 3 with a ratio A / F made a 0.5 best performance, with a maximum volume of methane 29.31 mL, one AME maximum of 0.47 gCOD / GSV  58.5% of methane present in biogas, in a period short of 3.81 days. It was concluded that an inoculum with similar characteristics to inoculum 3 are more suitable for anaerobic digestion of the organic fraction of solid waste.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Nesta pesquisa, foram realizados experimentos em batelada e em fluxo contÃnuo com o objetivo de esclarecer diversos aspectos quÃmicos e biolÃgicos envolvidos no processo de remoÃÃo de cor de corantes tÃxteis sob condiÃÃes anaerÃbias na presenÃa de mediadores redox. Os testes em batelada possibilitaram a avaliaÃÃo do efeito de diferentes substratos, dos mediadores redox AQDS e riboflavina e do AQDS imobilizado em esferas de alginato no processo de remoÃÃo de cor de corantes. Foram realizadas tÃcnicas eletroquÃmicas para melhorar o entendimento da relaÃÃo estrutura/atividade. Adicionalmente, foram utilizados quatro reatores UASB para tratamento de efluente contendo corante, avaliando-se principalmente o efeito do substrato etanol, da presenÃa de sulfato e do mediador redox AQDS. Verificou-se que a glicose foi um excelente substrato doador de elÃtrons para reduÃÃo do corante azo Reactive Red 2 ou RR2 (0,3 mM), sendo obtida constante cinÃtica (k1) igual a 1,30 dia-1 e eficiÃncia de remoÃÃo de cor de 97,8%, o que foi atribuÃdo ao fato da reaÃÃo de oxidaÃÃo da glicose ser altamente favorÃvel em meio anaerÃbio. Na presenÃa de formiato, a eficiÃncia de remoÃÃo de cor de RR2 que havia sido de apenas 75,6% na ausÃncia de AQDS, foi de 92,7% quando se adicionou AQDS (50 ÂM), mostrando que este mediador redox canalizou os elÃtrons, oriundos da oxidaÃÃo do substrato, para a molÃcula de corante RR2, corrigindo o problema da competiÃÃo por elÃtrons. O poder catalÃtico dos mediadores redox AQDS e riboflavina foi comprovado para todos os corantes da classe azo, sendo mais marcante para os corantes recalcitrantes aos processos redutivos, baseado nas diferenÃas estruturais. Na presenÃa de 50 ÂM de AQDS, a constante cinÃtica do corante RR2 aumentou 3,5 vezes, em relaÃÃo ao controle (sem mediador redox). Para o corante azo Reactive Red 120 (RR120) obteve-se um aumento da constante cinÃtica de 10,1 e 7,6 vezes na presenÃa de riboflavina e AQDS, respectivamente, em relaÃÃo ao controle. O corante antraquinÃnico Reactive Blue 4 (RB4) foi o corante tÃxtil mais recalcitrante a processos redutivos (k1 = 0,09 dia-1) e mesmo na presenÃa de mediadores redox foram obtidas reduzidas taxas de descoloraÃÃo deste. Os resultados das tÃcnicas eletroquÃmicas esclareceram a resistÃncia deste corante à biodegradaÃÃo. Verificou-se que este corante apresenta uma regiÃo de passivaÃÃo, o que garante maior estabilidade e recalcitrÃncia. O processo redutivo à mais favorÃvel termodinamicamente no corante azo Reactive Orange 16 (RO16) do que no corante antraquinÃnico RB4, como foi comprovado pelas curvas de polarizaÃÃo destes corantes. Os reatores apresentaram eficiÃncias de remoÃÃo de cor do corante azo Congo Red (CR) superiores a 90%, mesmo para elevadas concentraÃÃes de corante, sendo o impacto do AQDS significativo apenas quando havia disponibilidade de elÃtrons no meio para reduÃÃo do corante. Nos reatores em que foi adicionada uma fonte extra de sulfato, interessantemente, mesmo na ausÃncia de substrato doador de elÃtrons, a eficiÃncia de remoÃÃo de cor do corante CR foi de 47,8% (reator livre de AQDS) e 96,5% (reator suplementado com AQDS). A presenÃa de sulfato pode garantir elevadas eficiÃncias de descoloraÃÃo, pois o sulfeto biogÃnico pode funcionar como doador de elÃtrons, sobretudo na presenÃa de mediador redox AQDS. O efeito catalÃtico do AQDS imobilizado em esferas de alginato foi comprovado na descoloraÃÃo dos corantes azo RR2 e RB5 por lodo anaerÃbio, o que traz boas perspectivas para a imobilizaÃÃo de mediadores redox em bioreatores. / In this research, experiments were performed in batch and continuous flow in order to clarify various aspects of chemical and biological processes involved in color removal of textile dyes under anaerobic conditions in the presence of the redox mediators. Batch tests allowed the evaluation of the effect of different substrates, redox mediator AQDS and riboflavin and AQDS immobilized in alginate beads in the process of color removal of dyes. Electrochemical techniques were conducted to improve understanding of the structure/activity. Additionally, we used four UASB reactors for treatment of wastewater containing dye, evaluating mainly the effect of ethanol substrate, the presence of sulfate and redox mediator AQDS. It was found that glucose was indeed an excellent substrate electron donor for azo Reactive Red 2 ou RR2 reduction (0.3 mM), the rate constant (k1) found was equal to 1.30 day-1 and the color removal efficiency was 97.8%, which was mainly because the reaction of glucose oxidation is highly favorable in anaerobic environment. For formate-supplied bottles, efficiency of RR2 color removal was only 75.6% in absence of AQDS, and 92.7% when AQDS was added (50 ÂM). This result indicated that this redox mediator channeled electrons from oxidation substrate towards RR2 molecule, correcting the electrons competition problem. Catalytic power of the redox mediators AQDS and riboflavin was demonstrated for all azo dyes tested, being more pronounced for dyes recalcitrant to reductive processes, based on structural differences. For 50 M AQDS, RR2 kinetic constant increased 3.5 times compared to control (without AQDS). For azo dye Reactive Red 120 (RR120), a rate constant increase of 10.1 and 7.6 fold was found for riboflavin and AQDS bottles, respectively, compared to controls. The anthraquinone dye reactive dye Reactive Blue 4 (RB4) was the most recalcitrant to reductive processes (k1 = 0.09 day-1) providing reduced rates of decolorization even by redox mediators supplementation. The results obtained with the electrochemical techniques clarified the resistance of RB4 to biodegradation. It was found that this dye has a passive region, which ensures greater stability and recalcitrance. The reductive process is thermodynamically more favorable for the azo dye Reactive Orange 16 (RO16) than for the anthraquinone dye RB4, as evidenced by the polarization curves. The reactors showed that Congo Red (CR) color removal efficiencies were above 90% even for high dye concentrations, while AQDS impact was significant only when electrons donor were availability to reduce the dye. In reactors that was added an extra sulfate dosage, interestingly, CR color removal was 47.8% (AQDS-free reactor) and 96.5% (reactor supplemented with AQDS), even during electron donor absence. The presence of sulfate can ensure high efficiency of decolorization, as the biogenic sulfide can act as electron donor, especially channeled by redox mediators. The catalytic effect of AQDS immobilized in alginate beads on color removal could be verified with the azo dyes RR2 and RB5, in bottles incubated with anaerobic sludge, which brings good prospect for redox mediators immobilization in bioreactors.

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / Os BTEX sÃo os hidrocarbonetos monoaromÃticos que agregam maior risco ao meio ambiente, principalmente devido Ãs caracterÃsticas tÃxicas e carcinogÃnicas. Dentre os mÃtodos usualmente aplicados na remoÃÃo de BTEX em Ãguas contaminadas, o tratamento anaerÃbio tem merecido destaque principalmente em relaÃÃo aos baixos custos. Nesse sentido, buscou-se avaliar a remoÃÃo anaerÃbia de BTEX sob condiÃÃes metanogÃnicas, desnitrificantes e sulfetogÃnicas. Adicionalmente, desenvolveu-se uma metodologia analÃtica de detecÃÃo dos BTEX por cromatografia gasosa, utilizando-se a tÃcnica do headspace. Foram realizados ensaios em fluxo contÃnuo em trÃs biorreatores anaerÃbios em trÃs fases complementares e subsequentes: 1) aclimataÃÃo, com etanol como Ãnica fonte de carbono e energia; 2) metanogÃnica, na presenÃa de etanol e BTEX; e 3) mesmas condiÃÃes da fase anterior, mas com dois reatores sendo suplementados com os aceptores nitrato e sulfato, respectivamente, numa razÃo DQO/aceptor de aproximadamente 11. Preliminarmente, avaliou-se a atividade metanogÃnica especÃfica (AME) do consÃrcio microbiano utilizando trÃs substratos distintos (glicose, Ãcido acÃtico, e mistura de Ãcidos graxos volÃteis), por meio do qual o volume produzido de biogÃs e sua composiÃÃo em termos de metano e gÃs carbÃnico foram determinados, respectivamente, pelo mÃtodo manomÃtrico e por cromatografia gasosa. Na segunda fase do experimento em fluxo contÃnuo, os reatores foram alimentados com soluÃÃo sintÃtica de BTEX (~ 5 mg/L de cada composto) solubilizados em etanol, e operados com um TDH de 48 h, a 27ÂC. As concentraÃÃes dos BTEX foram determinadas por metodologia desenvolvida e validada neste estudo, por meio da qual os BTEX eram extraÃdos por headspace (tÃcnica que foi otimizada utilizando delineamento composto central rotacional), e analisados por cromatografia. Ressalte-se que o mÃtodo analÃtico proposto para a determinaÃÃo de BTEX mostrou-se bastante seletivo, preciso, linear e com baixos valores de limite de detecÃÃo e quantificaÃÃo, 0,13 a 0,48 μg/L e 0,43 a 1,61 μg/L, respectivamente. A glicose foi o melhor substrato para o consÃrcio microbiano utilizado, sendo obtido um valor de AME de 0,63 gDQO/gSSV.d. Os reatores avaliados mostraram-se bastante estÃveis durante todas as fases do experimento, com elevadas remoÃÃes de DQO (em mÃdia 90%). Com relaÃÃo à remoÃÃo de BTEX, de uma forma geral, as menores eficiÃncias de remoÃÃo foram encontradas para o benzeno (40-63%), independente do tipo de aceptor final de elÃtrons, indicando a difÃcil biodegradaÃÃo desse composto sob condiÃÃes anaerÃbias, enquanto que as maiores eficiÃncias foram observadas para os xilenos, chegando a remoÃÃes de atà 90%. Tais valores levam em conta possÃveis interferÃncias de adsorÃÃo e de volatilizaÃÃo. TambÃm foi notado que deve haver uma sinergia entre os distintos compostos e esta pode exercer um forte efeito sobre as eficiÃncias de remoÃÃo dos BTEX. Comparando-se os trÃs reatores, notou-se que nÃo houve melhora significativa nas eficiÃncias de remoÃÃo dos compostos na presenÃa de nitrato ou sulfato, mas sim uma tendÃncia de aumento na eficiÃncia entre os reatores na ordem: reator metanogÃnico>Reator desnitrificante>Reator sulfetogÃnico. Tal desempenho pode ser atribuÃdo ao fato de os microrganismos sulfetogÃnicos e desnitrificantes terem preferido oxidar o etanol e nÃo os BTEX para a reduÃÃo dos aceptores, diminuindo assim as eficiÃncias de remoÃÃo de BTEX nessas condiÃÃes. / BTEX are monoaromatic hydrocarbons compounds which represent a high risk to the environment, mainly due to their toxic and carcinogenic characteristics. Among the methods usually applied to the removal of BTEX from contaminated waters, anaerobic treatment has drawn attention especially because of its low cost. Accordingly, anaerobic biodegradation of BTEX was assessed under methanogenic, denitrifying and sulfidogenic conditions. Additionally, an analytical method for detection of BTEX by gas chromatography using the technique of headspace was developed. Continuous-flow experiments were conducted using three anaerobic bioreactors in three subsequent complementary phases: 1) adaptation, with ethanol as the sole source of carbon and energy, 2) methanogenic, in presence of ethanol and BTEX, and 3) the same conditions as the previous phase but with two reactors supplemented with nitrate and sulfate acceptors, respectively, at a COD/acceptor ratio of approximately 11. Preliminarily, the specific methanogenic activity (SMA) of the microbial consortium was assessed using three different substrates (glucose, acetic acid and a mixture of volatile fatty acids), in which the volume of biogas produced and its composition in terms of methane and carbon dioxide were determined, respectively, by manometric method and gas chromatography. In the second phase of the continuous-flow experiment, the reactors were fed with a synthetic solution of BTEX (~ 5 mg/L of each compound) dissolved in ethanol and were operated at an HRT of 48 h at an average temperature of 27 ÂC. Concentrations of BTEX compounds were determined by the methodology developed and validated in this study, by which the BTEX were extracted by headspace (technique optimized by central composite rotational design) and analyzed by chromatography. The proposed analytical method for the determination of BTEX was very selective, precise, linear and presented low detection limit and quantification values, from 0.13 to 0.48 μg/L and from 0.43 to 1.61 μg/L, respectively. Glucose was the best substrate for the microbial consortium used, and a SMA value of 0.63 g COD/g SSVÂd was obtained. The reactors evaluated were quite stable during all phases of the experiment with high COD removals (90% on average). Regarding BTEX removal, in general, the lowest removal efficiencies were found for benzene (40-63%), regardless of the final electron acceptor used, indicating that the biodegradation of this compound is difficult under anaerobic conditions, whereas the highest efficiencies were observed for xylenes, reaching a 90% removal. These numbers already took into account the possible interference of adsorption and volatilization. It was also noted that there should be a synergy between the different compounds and this may exert a strong effect on the BTEX removal efficiencies. Comparing the three reactors studied, it was not observed a significant improvement in the removal efficiencies of the compounds in the presence of nitrate or sulfate, but a tendency of an increase in efficiency between the reactors was verified as follows: methanogenic reactor > denitrifying reactor > sulfidogenic reactor. This performance can be attributed to the fact that the denitrifying and sulfidogenic microorganisms have preferred to oxidize ethanol instead of BTEX to reduce the acceptors, thus decreasing BTEX removal efficiencies under these conditions.

Nesta pesquisa buscou-se estudar o tratamento anaerÃbio de diferentes tortas de oleaginosas, resÃduos da produÃÃo do biodiesel, usando reatores anaerÃbios em batelada com diferentes configuraÃÃes, a fim de gerar biogÃs e um resÃduo mais estÃvel do ponto de vista ambiental. Foi estudada a digestÃo anaerÃbia das tortas de mamona e algodÃo, inoculadas com lodo de reator UASB. A pesquisa foi dividida em trÃs fases. Na primeira fase, estudou-se a digestÃo anaerÃbia das tortas de mamona e algodÃo, com duas proporÃÃes entre inÃculo e sÃlidos volÃteis. Na segunda fase, verificou-se o impacto do adsorvente zeolita na reduÃÃo da concentraÃÃo de amÃnia e avaliou-se sua influÃncia na produÃÃo de biogÃs da torta de mamona. Foram testadas duas zeolitas naturais com diferentes caracterÃsticas fÃsicas e comparadas com reatores sem a inclusÃo do adsorvente. Na terceira fase, foram desenvolvidos experimentos fÃsico-quÃmicos a fim de acelerar a hidrÃlise dos substratos e, consequentemente, melhorar o desempenho dos reatores. Testaram-se prÃ-tratamentos tÃrmico, ultrasÃnico, Ãcido e alcalino, e seus efeitos na produÃÃo de metano foram avaliados estatisticamente por meio de experimento fatorial multivariado. A pesquisa mostrou que à possÃvel produzir metano a partir das tortas de oleaginosas, com atà 0,194 CH4 g-1SV, para a torta de mamona, e 0,243 L CH4 g-1SV e 65 % de metano no biogÃs, para ambos os substratos. Compostos recalcitrantes presentes na composiÃÃo das tortas e a produÃÃo de substÃncias inibidoras impedem uma maior degradaÃÃo dos substratos e consequente maior produÃÃo de metano. Uma maior relaÃÃo entre inÃculo e sÃlidos volÃteis proporciona condiÃÃes mais favorÃveis à digestÃo anaerÃbia, com maior produÃÃo de biogÃs por sÃlidos adicionados, contudo, resulta numa menor produÃÃo de metano por volume de reator. A adiÃÃo de zeolita ao meio proporcionou uma reduÃÃo da concentraÃÃo de amÃnia e consequente aumento da produÃÃo de metano, embora o seu custo de aplicaÃÃo deva ser avaliado. O experimento multifatorial mostrou a influÃncia do substrato na produÃÃo de metano, no entanto, o uso dos prÃ-tratamentos nÃo surtiram efeito na produÃÃo de metano. A produÃÃo de metano atravÃs da digestÃo anaerÃbia de tortas de oleaginosas à possÃvel, contudo uma maior eficiÃncia do processo ainda à necessÃria. / This research aimed to study the anaerobic treatment of different oilcake, biodiesel production waste using anaerobic batch reactors with different configurations, in order to generate biogas and a more stable waste in a environmental point of view. We studied the anaerobic digestion of castor and cotton oilcake inoculated with sludge from a UASB reactor. The study was divided into three phases. In the first phase, we studied the anaerobic digestion of castor and cotton oilcake, with two different inoculum:substrate ratios based volatile solids. In the second phase, we studied the impact of the zeolite adsorbent to reduce the concentration of ammonia and its influence on the biogas production of castor oilcake. Two natural zeolites with different physical characteristics were tested and compared to reactors without the inclusion of the adsorbent. In the third phase, were avaliated physicochemical treatments to accelerate the hydrolysis rate of substrate and thereby improve the performance of the reactors. It were tested thermal, ultrasonic, acid and alkaline treatment, and their effects on methane production were analyzed by means of multivariate factorial experiment. Research has shown that methane can be produced from oilseed cakes, with up to 0.194 LCH4.g-1VS for castor oilcake, and 0.243 LCH4.g-1VS and 70% methane in the biogas, for both substrates. Recalcitrant compounds present in the composition of oicake and the production of inhibitory substances prevent further degradation of the substrates and increased production of methane. A higher ratio of inoculum and volatile solids provides more favorable conditions for anaerobic digestion with biogas production increased by volatile solids added, however, results in lower production of methane per reactor volume. Adding zeolite to the medium led to a reduction of the ammonia concentration and consequent increase in methane production while the cost of application should be assessed. The multifatorial experiment showed the influence of substrate in methane production, however, the use of pre-treatments had no effect on the production of methane.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / The production of renewable energy and fertilizer, through anaerobic biodegradation (AnBio) of waste from pig farming, presents itself as a strategic solution to minimize the negative effects associated with the large volume of manure generated in a small production space. However, further studies should be conducted to improve the understanding on the process and propose improvements. In this sense, this work was divided into three stages. In the first stage, a study was conducted to evaluate the changes that occur in organic matter and in organic and inorganic forms of nitrogen (N) and phosphorus (P) of the solid fraction of pig manure (PM) using anaerobic bench-top reactors as a function of seven hydraulic retention times (7, 14, 21, 28, 35, 42 and 49 days of biodegradation) and compared with the raw manure. In the second stage, we developed a study of anaerobic co-digestion, in a semi-continuous reactor, using the PM and the industrial waste of tomato processing (WTP) at different mixing ratios, to improve the performance of digestion and establish the best ratio of the two substrates for the production of biogas and methane. The following proportions were used (% PM + % WTP): 10% + 90%, 20% + 80%, 30% + 70%, 50% + 50% and 40% + 60%. In the third stage, there was an innovative study to recover the N present in the digestate generated after AnBio, using semipermeable membranes made of expanded polytetrafluoroethylene (PTFE) submerged in the material. This system consists of forcing the volatilization of N present in the digestate in the form of NH3 and then recover it in an acid solution of 1N H2SO4 flowing through the inside of the PTFE membrane. The N is recovered as the ammonium ion (NH4+), with potential for being used as fertilizer. Besides the digestate, raw pig manure (RPM) was used to compare the N recovery potential of both materials. The accumulation of the NH4+ formed was determined at nine sampling times (0, 7, 20, 30, 44, 54, 70, 79 and 93 hours). Based on the results obtained in the first stage, it was concluded that, during the digestion process, the organic matter of higher lability, represented by the carbon of the fulvic acid fraction and carbon oxidizable with 2.5 mL of H2SO4, was partially consumed, promoting the accumulation of recalcitrant organic matter at the end of the process. The contents of organic N and NH4+ reduced respectively by 45.2% and 54.2%, compared with their initial contents in the RPM, probably due to loss by volatilization. The P content reduced by 41.25% in relation to the initial content, due to the chemical precipitation of the inorganic fraction extractable in water with metallic cations within the reactor. In the case of co-digestion, increasing PM proportion to up to 30% of the feed mixture led to the maximum daily production of biogas (175 L) and the largest proportion of methane (60%). Amounts above 30% of manure in the mixture reduced biogas and methane production due to the increase of free NH3 concentration (272 mg L-1), which is toxic to most methanogens. As regards the recovery of N using PTFE membranes, it was observed that the recovery efficiency of the digestate was 12% higher compared with that observed in the RPM. Quantitatively, 4555 mg NH4+ could be recovered from the digestate in 93 hours of experiment, which can be used later as a source of N to agricultural crops. / A produÃÃo de energia renovÃvel e fertilizante, atravÃs da biodegradaÃÃo anaerÃbia (BioAn) dos dejetos da suinocultura, apresenta-se como uma soluÃÃo estratÃgica para minimizar os efeitos negativos associados ao grande volume de dejeto gerado em um reduzido espaÃo de produÃÃo. Contudo, mais estudos devem ser realizados para melhorar o entendimento do processo e propor melhorias. Nesse sentido, realizou-se este trabalho que foi dividido em trÃs etapas. Na primeira, foi realizado um estudo com o objetivo de avaliar as mudanÃas que ocorrem na matÃria orgÃnica e nas formas orgÃnicas e inorgÃnicas de nitrogÃnio (N) e fÃsforo (P) da fraÃÃo sÃlida do dejeto suÃno (DS), utilizando reatores anaerÃbios de bancada, em funÃÃo de sete tempos de retenÃÃo hidrÃulica (7, 14, 21, 28, 35, 42 e 49 dias de biodegradaÃÃo) e comparados com o dejeto nÃo degradado. Na segunda etapa, desenvolveu-se um estudo de co-digestÃo anaerÃbia, em um reator semicontÃnuo, utilizando o DS e o resÃduo da indÃstria do processamento do tomate (RPT) em diferentes proporÃÃes de mistura, visando melhorar o desempenho da biodegradaÃÃo e estabelecer a melhor proporÃÃo dos dois substratos para a produÃÃo de biogÃs e metano. Utilizaram-se as seguintes proporÃÃes (% de DS + % de RPT): 10% + 90%, 20% + 80%, 30% + 70%, 50% + 50% e 60% + 40%. Na terceira etapa, realizou-se um estudo inovador visando recuperar o N presente no digestato gerado apÃs a biodegradaÃÃo, utilizando membranas semipermeÃveis de politetrafluoroetileno expandido (PTFE) submersas no material. Esse sistema consistiu em forÃar a volatilizaÃÃo do N presente no digestato na forma de NH3 e, posteriormente, recuperÃ-lo em uma soluÃÃo Ãcida de H2SO4 1N que circulava pelo interior da membrana de PTFE. O N foi recuperado na forma do Ãon amÃnio (NH4+), com potencial para ser utilizado como fertilizante. Utilizou-se alÃm do digestato, DS nÃo degradado, para comparaÃÃo do potencial de recuperaÃÃo de N dos dois materiais. A determinaÃÃo do acÃmulo de NH4+ formado foi realizada em nove tempos de amostragem (0, 7, 20, 30, 44, 54, 70, 79 e 93 horas). Com base nos resultados obtidos na etapa 1, concluiu-se que durante a biodegradaÃÃo, a matÃria orgÃnica de maior labilidade, representada pelo carbono da fraÃÃo Ãcido fÃlvico e carbono oxidÃvel com 2,5 mL de H2SO4, foi parcialmente consumida, promovendo o acÃmulo de matÃria orgÃnica recalcitrante no final do processo. Os conteÃdos de N orgÃnico e NH4+ reduziram respectivamente, 45,2% e 54,2% em relaÃÃo aos seus conteÃdos iniciais no dejeto nÃo degradado, devido, provavelmente, a perda por volatilizaÃÃo. O conteÃdo de P reduziu 41,25% em relaÃÃo ao seu conteÃdo inicial, devido à precipitaÃÃo quÃmica da fraÃÃo inorgÃnica extraÃvel em Ãgua com cÃtions metÃlicos no interior do reator. No caso da co-digestÃo, o aumento da proporÃÃo do DS atà o limite de 30% da mistura de alimentaÃÃo, proporcionou a mÃxima produÃÃo diÃria de biogÃs (175 L) e a maior proporÃÃo de metano (60%). Quantidades superiores a 30% de dejeto na mistura, reduziram a produÃÃo de biogÃs e metano devido ao aumento da concentraÃÃo de NH3 Livre (272 mg L-1) tÃxico a maioria dos microrganismos metanogÃnicos. No que se refere à recuperaÃÃo do N utilizando as membranas de PTFE, observou-se que a eficiÃncia de recuperaÃÃo no digestato foi superior em 12% em relaÃÃo ao observado no dejeto nÃo degradado. Em termos quantitativos, conseguiu-se recuperar 4555 mg de NH4+ proveniente do digestato durante 93 horas de experimento que poderÃ, posteriormente, ser utilizado como fonte de N para as culturas agrÃcolas.

The National Solid Waste Policy recommends that, in adequate final disposal, only unserviceable waste should be released, which it is not the case of organic waste that accounts more than half of the municipal solid waste generation in the country. In this context, this research aimed to develop a proposal for a selective collection of the organic fraction of household solid waste (OFHSW) in Pici neighborhood, Fortaleza-CE, aiming its use for the generation of biogas from the anaerobic digestion. This research occurred in 05 (five) steps, namely: the development of the environmental education (EE) program; physical characterization of household solid waste (HSW); the implementation of a selective collection program of OFHSW; the physical and chemical characterization of OFHSW; and the anaerobic biodegradability tests. Initially, a socio-environmental questionnaire was applied to a total of 175 residences, in which most of its residents presented favorable socioeconomic characteristics for the development of this project. The HSW sampled showed a high average of per capita generation (0.93 Kg/hab.dia), low apparent specific weight (average of 156 Kg/mÂ) and high percentage of organic matter (average of 55.9%). In regard to the participation in the selective collection program, there was a potential participation of 61% of the residences, from which 33% effectively donated a clean OFHSW. The OFHSW showed slightly acidic characteristics, consisting of 74% moisture and 26% of TS, being basically composed of putrescible organic matter (VS = 92.15% TS on average) and rich in nutrients (average of TP= 0.68% and TKN = 1.43%). In biodegradability tests to analyze the effect of operating conditions, better results were found of SMA, biogas production and composition and COD removal in the flasks incubated at a speed of 150 rpm and with addition of 1 g/L of alkalizing. The pretreatment type that provided a higher biodegradability of OFHSW was the thermal one, in which the matter was exposed to a 30 minutes process of autoclaving, where were identified the largest removals of VS (41% removed), COD (56% removed) and value of SMA (1.0777 gCOD-CH4/gVS.d). It is also emphasized that in all the biodegradability tests, about 60% or more of the biogas composition was methane. It was observed that EE actions were able to provide a representative participation of the population in the OFHSW segregation / A PolÃtica Nacional de ResÃduos SÃlidos preconiza que na disposiÃÃo final adequada somente os rejeitos devem ser lanÃados, nÃo sendo o caso dos resÃduos orgÃnicos, que constituem mais da metade dos resÃduos sÃlidos urbanos gerados no paÃs. Diante desse contexto, esta pesquisa teve como principal objetivo desenvolver uma proposta de coleta seletiva da fraÃÃo orgÃnica dos resÃduos sÃlidos domiciliares (FORSD) no bairro Pici, Fortaleza-CE, visando sua utilizaÃÃo para a geraÃÃo de biogÃs a partir da biodigestÃo anaerÃbia. Esta pesquisa ocorreu em 05 (cinco) etapas, sendo elas: o desenvolvimento do programa de educaÃÃo ambiental (EA); a caracterizaÃÃo fÃsica dos resÃduos sÃlidos domiciliares (RSD); a implantaÃÃo do programa de coleta seletiva da FORSD; a caracterizaÃÃo fÃsica e quÃmica da FORSD; e, os ensaios de biodegradabilidade anaerÃbia. Inicialmente, aplicou-se questionÃrio socioambiental, abordando-se um total de 175 residÃncias, com um pÃblico que possuiu, em sua maioria, caracterÃsticas socioeconÃmicas favorÃveis ao desenvolvimento deste projeto. O RSD amostrado apresentou uma geraÃÃo per capita mÃdia elevada (0,93 Kg/hab.dia), baixo peso especÃfico aparente (156 Kg/mÂ, em mÃdia) e percentual de matÃria orgÃnica elevada (mÃdia de 55,9%). Quanto à participaÃÃo no programa de coleta seletiva, registrou-se uma participaÃÃo em potencial de 61% das residÃncias e com 33% doando efetivamente a FORSD limpa. A FORSD apresentou caracterÃsticas ligeiramente Ãcidas, constituÃda de 74% de umidade e 26% de ST, sendo basicamente composta por matÃria orgÃnica putrescÃvel (STV = 92,15% dos ST, em mÃdia) e rica em nutrientes (mÃdia de PT = 0,68% e de NTK = 1,43%). Nos ensaios de biodegradabilidade, para anÃlise da influÃncia das condiÃÃes operacionais, foram encontrados melhores resultados de AME, produÃÃo e composiÃÃo de biogÃs e remoÃÃo de DQO nos frascos incubados a uma rotaÃÃo de 150 rpm e com adiÃÃo de 1g/L de alcalinizante. O tipo de prÃ-tratamento que proporcionou maior biodegradabilidade da FORSD foi o tÃrmico submetido a 30 minutos no processo de autoclavagem, em que foram registrados as maiores remoÃÃes de STV (41% removido), DQO (56% removida) e valor de AME (1,0777 gDQO-CH4/gSTV.d). Ressalta-se tambÃm que nos ensaios de biodegradabilidade cerca de 60% ou mais da composiÃÃo do biogÃs era gÃs metano. Observou-se que as aÃÃes de EA proporcionaram uma participaÃÃo representativa da populaÃÃo na segregaÃÃo da FORSD.