A produção de etanol no Brasil é baseada na extração do caldo de cana-de-açúcar para fermentação e destilação, enquanto o bagaço é queimado nas caldeiras para a cogeração de energia. Embora, este processo aproveite de modo geral toda a biomassa disponível, também gera grande quantidade de resíduo, conhecido como vinhoto ou vinhaça, que ao ser utilizado na fertirrigação pode causar diversos problemas ambientais. Além disso, a necessidade de expandir a produção de biocombustíveis gera uma grande problemática com relação à utilização de terras destinadas à produção de alimentos. Nesse sentido, a produção de etanol de segunda geração (2G) surge como alternativa para aumentar a produtividade do bioetanol, mantendo a mesma área de cana plantada, mas trazendo consigo a problemática do aumento da vinhaça gerada. Tendo em vista os desafios criados em torno desta temática, foi desenvolvido um modelo onde se empregou o tratamento biológico anaeróbio de vinhaça para a produção de metano a ser utilizado como fonte de energia em uma usina autônoma de etanol. O bagaço que seria queimado para este fim foi então conduzido para a produção de etanol 2G, aumentando a produtividade deste combustível. Utilizando a ferramenta Solver, do software Excel, foi possível obter com este modelo até 23 L t-1cana de etanol 2G sem comprometer a autossuficiência energética da planta, de modo que os 9,82 m³ t-1cana de metano produzido pela biodigestão possibilitou o redirecionamento de 17% do bagaço para a produção deste combustível. Desta forma seria possível obter, uma receita anual de até R$ 58 mi. Além do aumento da produtividade, este modelo também previu a redução de impactos ambientais causados pela aplicação da vinhaça no solo, como a prevenção de emissões de cerca de 33.000 tN2O safra-1, e a geração de valor econômico com a venda de produtos e créditos de carbono, que poderiam custear a operação da biodigestão na unidade. / The ethanol production process is commonly performed in Brazil by extracting the sugarcane juice for fermentation and distillation, while the bagasse is burned in boilers for energy cogeneration. Although these processes generally utilize all the available biomass, it also generates large amount of residue, known as stillage or vinasse, which when used in fertigation is responsible for many environmental problems. Moreover, the need to expand biofuel production generates a considerable problem regarding the land use for food production. In this sense, the production of second generation (2G) ethanol is an alternative to increase bioethanol productivity while maintaining the same area of planted ​​cane, but bringing the problem of the vinasse generation increase. In view of the challenges created around this issue, a model was developed considering the biological anaerobic treatment of vinasse for the production of methane to be used as a source of energy in an autonomous plant ethanol. The bagasse supposed to be burned for this purpose was then conducted to produce 2G ethanol, increasing the productivity of the fuel. Using the Solver tool of Excel software, it was possible to obtain with this model up to 23 L t-1cane 2G ethanol without compromising the energy self-sufficiency of the plant, so that 9.82 m³ t-1cane of methane produced by digestion allowed liberation of 17% of bagasse from cogeneration to produce this fuel. Thus, it would be possible to obtain an annual income of up to R $ 58 mi. In addition to increased productivity, this model also foresee the reduction of environmental impacts caused by the application of vinasse in the soil, such as preventing emissions of around 33.000 tN2O season-1, and the generation of economic value by selling products and carbon credits that could fund the operation of biodigestion in the unit.

Um reator anaeróbio compartimentado, com cinco compartimentos, alimentado com efluente sintético simulando água residuária de laticínios, com eficiência de aproximadamente 90% de remoção de matéria orgânica, foi utilizado no presente estudo para acompanhar mudanças na comunidade microbiana, sua adaptação e produção metanogênica na mineralização de ácidos graxos de cadeia longa (AGCL). O reator foi operado por 270 dias com três fases distintas e essas com diferentes temperaturas (25°C e 37°C) e TDHs (72h e 24h). Três diferentes amostras foram retiradas, uma no 50º dia com TDH de 72 horas a 25°C, uma segunda no 150º dia ainda com TDH de 72 horas agora com temperatura controlada por termostato de 37ºC e uma no 270º dia com TDH de 24 horas a 37°C. Ao final da operação do reator amostras dos dois primeiros compartimentos foram retiradas a fim de calcular suas atividades metanogênicas específica (AME). Abordagem do gene RNAr 16S foi realizada pelas técnicas PCR-DGGE, com primers específicos para os Domínios Archaea e Bacteria o que possibilitou o acompanhamento da diversidade microbiana encontrada ao longo dos compartimentos nas diferentes fases e relacioná-la com a medida de atividade metanogênica específica (AME). A comunidade microbiana presente no ABR alimentado com concentrações crescentes de matéria orgânica sofreu modificações importantes, sendo as mais verificadas no Domínio Bacteria. Análises de AME evidenciaram que o lodo advindo do primeiro compartimento do reator, a despeito de ter sido exposto à maior carga de AGCL, teve sua capacidade de produção de metanagênica acetoclástica aumentada. O estudo permitiu constatar a capacidade de adaptação do lodo às diferentes condições operacionais, e ainda permitiu inferir que tais modificações foram importantes na elevada taxa de remoção de matéria orgânica observada no sistema. / An Anaerobic Baffled reactor, with five chambers, with high organic matter removal efficiencies (around 90%), fed with synthetic substrate simulating dairy wastewaters, was used in the present study in order to follow the microbial community changes along its operational period. The modifications were followed in order to access the sludge capability of mineralization of long chain fat acids (LCFA). The reactor was operated for 270 days during which, was subjected to rising organic loading rates, due to hydraulic detention time diminution (from 24 to 72 hours). Three different samples were dropped, one on the 50th day, with HDT of 72 hours over 25°C, a second sample in the 150th day with HDT of 72 hours but now with temperature controlled with termostate at 37°C and the last sample in day 27 with HDT of 24 hours at 37°C. Three periods were elected for sludge collection, when the samples were subjected to PCR/DGGE with specific primers for Archaea and Bacteria Domains, allowing the microbial community diversity access. The study was complemented with specific methanogenic activity assays, conducted in the inoculum samples and in the samples form the reactor after 270 days of operation. The microbial community presented important modifications along the reactor operation, being the more evident, the presented by de Bacteria Domain. The sludge from the first chamber, despite have been subjected to the higher LCFA loadings, showed the higher SMA values. The study allowed the verification of the adaptation capability of the anaerobic sludge, inferring that the observed modifications were important maintain the high organic matter efficiencies observed in the system.

O presente trabalho avaliou a geração de biogás em um reator de duas fases, operado em bateladas sequencias, com resíduos coletados no CEAGESP de São Paulo-SP. O reator com volume efetivo de 10,7 L, era composto por um biofiltro anaeróbio em sua parte inferior, seguido por um separador de gases e posteriormente por um depósito de resíduos a digerir na parte superior. O inóculo era proveniente do fundo de uma lagoa de lixiviados do aterro de São Carlos-SP. O experimento foi conduzido em temperatura controlada em 30 ± 2 ºC nas Etapas 1, 2 e 3. A Etapa 1 consistiu na ativação e adaptação da biomassa, utilizando-se etanol e posteriormente resíduo orgânico do CEAGESP. A Etapa 2 consistiu na operação anaeróbia do sistema com resíduo do CEAGESP com lodo já adaptado. Na Etapa 3, verificou-se o efeito da aeração no compartimento de resíduos. Na Etapa 4, avaliou-se a influência da temperatura na digestão anaeróbia e com isto foi possível a obtenção do coeficiente de Arrhenius. Na Etapa 5, comparou-se o sistema de duas fases com um segundo reator anaeróbio, com configuração parecida com a convencional. Os resultados obtidos de todas as etapas na geração de biogás no reator de duas fases foram de 0,44; 0,44; 0,47 m3 /Kg SV e as eficiências de remoção de Sólidos Voláteis foram de 82,1%; 84,5% e 84,8% nas Etapa 1, 2 e 3, respetivamente, com um tempo de ração de 14 d nas três etapas. As concentrações de metano foram de 68,4; 67,1 e 66,6%, respectivamente. Na Etapa 4, os resultados da geração de biogás foram de 0,36; 0,38; 0,41; 0,41 m3 biogás/Kg SV nas temperaturas 25,6 ºC; 28,9 ºC; 34,0 ºC e 38,1 ºC, respetivamente. Denotando que a temperatura é um fator importante na geração de biogás em digestão anaeróbia. No reator convencional, a geração de biogás foi de 0,32 m3 biogás/Kg SV. / The present work evaluated the biogas generation in a two-phase reactor, operated in batch sequences, with residues collected at CEAGESP in São Paulo-SP. The reactor with an effective volume of 10.7 L was composed of an anaerobic biofilter in its lower part, followed by a gas separator and later by a deposit of waste to digest in the upper part. The inoculum was from the bottom of a leachate pond in the São Carlos-SP landfill. The experiment was conducted at a temperature of 30 ± 2 º C in Steps 1, 2 and 3. Step 1, consisted of the activation and adaptation of the biomass using ethanol and then organic waste from CEAGESP. Step 2, consisted of the anaerobic operation of the system with residue of the CEAGESP with already adapted sludge. In Step 3, the effect of aeration on the waste compartment was verified. In Step 4, the influence of temperature on the anaerobic digestion was evaluated and with this it was possible to obtain the Arrhenius coefficient. In Step 5, the two-phase system was compared with a second anaerobic reactor, with the same configuration as conventional. The results of all stages in the biogas generation in the two-phase reactor were 0.44; 0.44; 0.47 m3 / Kg SV and the removal efficiencies of Volatile Solids were 82.1%; 84.5% and 84.8% in Step 1, 2 and 3 respectively; and a feed time were of 14 d in the three steps. Consequently, the percentage of methane was 68.4; 67.1 and 66.6%. In stage 4 the results in the biogas generation were 0.36; 0.38; 0.41; 0.41 m3 biogas / Kg SV at temperatures 25.6 ° C; 28.9 ° C; 34.0 ° C and 38.1 ° C respectively. In the conventional reactor the biogas generation was 0.32 m3 biogas / Kg SV.

O presente trabalho avaliou a geração de biogás em um reator de duas fases, operado em bateladas sequencias, com resíduos coletados no CEAGESP de São Paulo-SP. O reator com volume efetivo de 10,7 L, era composto por um biofiltro anaeróbio em sua parte inferior, seguido por um separador de gases e posteriormente por um depósito de resíduos a digerir na parte superior. O inóculo era proveniente do fundo de uma lagoa de lixiviados do aterro de São Carlos-SP. O experimento foi conduzido em temperatura controlada em 30 ± 2 ºC nas Etapas 1, 2 e 3. A Etapa 1 consistiu na ativação e adaptação da biomassa, utilizando-se etanol e posteriormente resíduo orgânico do CEAGESP. A Etapa 2 consistiu na operação anaeróbia do sistema com resíduo do CEAGESP com lodo já adaptado. Na Etapa 3, verificou-se o efeito da aeração no compartimento de resíduos. Na Etapa 4, avaliou-se a influência da temperatura na digestão anaeróbia e com isto foi possível a obtenção do coeficiente de Arrhenius. Na Etapa 5, comparou-se o sistema de duas fases com um segundo reator anaeróbio, com configuração parecida com a convencional. Os resultados obtidos de todas as etapas na geração de biogás no reator de duas fases foram de 0,44; 0,44; 0,47 m3 /Kg SV e as eficiências de remoção de Sólidos Voláteis foram de 82,1%; 84,5% e 84,8% nas Etapa 1, 2 e 3, respetivamente, com um tempo de ração de 14 d nas três etapas. As concentrações de metano foram de 68,4; 67,1 e 66,6%, respectivamente. Na Etapa 4, os resultados da geração de biogás foram de 0,36; 0,38; 0,41; 0,41 m3 biogás/Kg SV nas temperaturas 25,6 ºC; 28,9 ºC; 34,0 ºC e 38,1 ºC, respetivamente. Denotando que a temperatura é um fator importante na geração de biogás em digestão anaeróbia. No reator convencional, a geração de biogás foi de 0,32 m3 biogás/Kg SV. / The present work evaluated the biogas generation in a two-phase reactor, operated in batch sequences, with residues collected at CEAGESP in São Paulo-SP. The reactor with an effective volume of 10.7 L was composed of an anaerobic biofilter in its lower part, followed by a gas separator and later by a deposit of waste to digest in the upper part. The inoculum was from the bottom of a leachate pond in the São Carlos-SP landfill. The experiment was conducted at a temperature of 30 ± 2 º C in Steps 1, 2 and 3. Step 1, consisted of the activation and adaptation of the biomass using ethanol and then organic waste from CEAGESP. Step 2, consisted of the anaerobic operation of the system with residue of the CEAGESP with already adapted sludge. In Step 3, the effect of aeration on the waste compartment was verified. In Step 4, the influence of temperature on the anaerobic digestion was evaluated and with this it was possible to obtain the Arrhenius coefficient. In Step 5, the two-phase system was compared with a second anaerobic reactor, with the same configuration as conventional. The results of all stages in the biogas generation in the two-phase reactor were 0.44; 0.44; 0.47 m3 / Kg SV and the removal efficiencies of Volatile Solids were 82.1%; 84.5% and 84.8% in Step 1, 2 and 3 respectively; and a feed time were of 14 d in the three steps. Consequently, the percentage of methane was 68.4; 67.1 and 66.6%. In stage 4 the results in the biogas generation were 0.36; 0.38; 0.41; 0.41 m3 biogas / Kg SV at temperatures 25.6 ° C; 28.9 ° C; 34.0 ° C and 38.1 ° C respectively. In the conventional reactor the biogas generation was 0.32 m3 biogas / Kg SV.

Com o aumento da produção de biodiesel para atender à legislação brasileira, está ocorrendo um aumento considerável na geração de glicerol, um resíduo líquido contendo cerca de 46 g\'CL POT.-\'/L e com elevada concentração de matéria orgânica (DQO média de 1.260 g/L). Apesar de ser bastante utilizado na indústria química, o teor de impurezas do glicerol oriundo de biodiesel limita o seu processamento industrial. Buscando agregar valor à este resíduo, utilizou-se um reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket), em escala de laboratório (14,85 L de volume útil), para produzir metano visando geração de energia, tendo o glicerol residual como única fonte de substrato. Este glicerol residual foi obtido a partir da transesterificação de uma mistura de óleos de algodão e soja (2:3, v/v) em uma usina de biodiesel pertencente à Petrobrás S.A. Durante a operação, a COV foi aumentada gradualmente de 2,0 a 10,0 kgDQO/\'M POT.3\'.d e a diluição de glicerol residual no afluente foi reduzida de 1:1.500 até 1:5. O reator UASB foi capaz de remover, em média, 97,5% de matéria orgânica, apresentando 59% de \'CH IND.4\' no biogás, e relação AGV/Alc\'H\'CO IND.3\'POT.-\' abaixo de 0,3, mesmo com 14 g\'CL POT.-\'/L no interior do sistema. No entanto, foi necessário adicionar nutrientes em concentrações adequadas para evitar que o sistema entrasse em colapso. Os ensaios de toxicidade mostraram que o glicerol residual não é tóxico ao lodo anaeróbio, mas apresenta uma limitação inicial da metanogênese. O teste de biodegradabilidade anaeróbia indicou que o glicerol residual foi 65,9% biodegradável e o potencial de produção de metano alcançou 0,220 \'M POT.3\'CH IND.4\'/kg Glicerol. / The Brazilian legislation demands the use of biodiesel mixed with diesel in an increasing rate. This raise on biodiesel production implies also on an increase on generation of glycerol, which is a liquid or semi-solid waste with high concentration of salts (approximately 46.1 g\'CL POT.-\'/L) and organic matter (1260 gCOD/L in average). Despite being widely used in chemical industry, the residual glycerol contains impurities that limit its industrial processing. In order to add value to this residue, an upflow anaerobic sludge blanket reactor (UASB) at laboratory scale (14.85 L of working volume), fed with glycerol generated on biodiesel industry, was used to produce biogas, which can be used for power generation via methane. This wasted glycerin was produced by the transesterification process of a mixture of the cottonseed oil and soybean oil (2:3, v:v) in a Petrobras S/A biodiesel plant. During operation, the organic loading rate (OLR) was gradually increased from 2.0 to 10.0 kgCOD/\'M POT.3\'.d., and the dilution of residual glycerol in the influent was reduced from 1:1500 to 1:5. The UASB reactor was able to remove 97.5% of the organic matter, producing biogas with 59% of \'CH IND.4\', and VFA/Alk\'H\'CO IND.3\'POT.-\' ratio below 0.3, even with a very high concentration of chloride in the bulk liquid (14 g\'CL POT.-\'/L). However, it was necessary to add nutrients in adequate concentrations to prevent the system from collapsing. The toxicity tests showed that the residual glycerol used in the research was not toxic to the anaerobic sludge. The anaerobic biodegradability test indicated that the residual glycerol was 65.9% biodegradable and the biochemical methane production potential was 0.220 \'M POT.3\'CH IND.4\'/kg Glycerol.

Orientador: Jorge de Lucas Junior / Coorientador: Fernando de Almeida Borges / Banca: Mônica Sarolli Silva de Mendonca Costa / Banca: Karina Paes Bürger / Resumo: Tendo em vista as más condições sanitárias nos países em desenvolvimento e especificamente no Brasil, onde ainda nos dias atuais, encontram-se altos índices de morte de crianças por diarreia. O trabalho em questão visa contribuir com soluções que viabilizem a sustentabilidade ambiental quanto ao tratamento e a disposição desses esgotos sanitários, fomentando a utilização de técnologias viáveis e eficientes. Dessa forma, objetivou-se avaliar o tratamento da rede coletora da Cooperativa dos Plantadores de cana do Oeste do Estado de São Paulo - Copercana, por meio da utilização da biodigestão anaeróbia visando a recilcagem energética e orgânica das águas residuárias humanas. Além de definir a destinação mais adequada, seja por adubação de solo ou o descarte adequado em corpos d'água. O biodigestor tubular é responsável pelo tratamento de todoo esgoto produzido na cooperativa, que possui 150 funcionários. O tempo de retenção no biodigestoré de 25 dias e o período de avaliação foi de Agosto - Dezembro de 2012 (18 semanas, com 54 coletas, o que representa 108 amostras). A vazão média do efluente foi de 224L h-1 atingindo seu pico no mês de Outubro com 900 L h-1. Não foi observada a preseça de ovos de helmintos. O sistema se mostrou eficiente quanto a redução no número de micro-organismos indicadores de contaminação fecal atingindo 93,63% para os Coliformes totais e 88,48% para os C. termotolerantes. A DQO e nitrogênio não apresentaram índices de redução satisfatório, 55,20 e 44,37%, respectivamente. O teor de fósforo embora tenha sido reduzido eficientemente 82,15%, foi observado em excesso no afluente, atingindo média de 374,28 mg L-1. A produção de biogás foi constante durante todo o período, composto, em média, por aproximadamente 73% de metano e 10% de dióxido de carbono. A presença de nutrientes levou a intensificação ... / Abstract: Based on the poor sanitary conditions in developing countries, in this case, specifically Brazil, even today, has high rates of death from diarrhea in children. The work in question aims to contribute to solutions that enable environmental sustainability regarding the treatment and disposal of these wastewater, promoting the use of viable and efficient technologies. Thus, this study aimed to evaluate the sewage system of Cane Growers Cooperative of Western São Paulo State - Copercana through the use of anaerobic digestion for energy and organic recycling of wastewater human. In addition, define the most appropriate destination, either by soil fertilization or proper disposal into water bodies. The tubular digester is responsible for handling all the sewage system produced in cooperative that serves 150 staff, with a time retention of 25 days, being evaluated during the period of August - December 2012, a total of 18 weeks, with 54 collections, which represents 108 samples. The average flow rate of the effluent was 224L h-1 peaking in October of 900 L h-1. It was not observed the presence of helminth eggs. The system proved to be efficient for the reduction of micro-organisms fecal indicator reaching 93.63% for total Coliforms and 88.48% for C. thermotolerant. The COD and nitrogen did not presented satisfactory reduction rates, 55.20 and 44.37% respectively. Although the phosphorus content has been reduced efficiently 82.15% it was observed in excess on affluent, with an average of 374.28 mg L-1. The biogas production was constant during the entire period, composed, on average, by approximately 73% methane and 10% carbon dioxide. The presence of nutrients led to intensification of Eutrophication post digester and disposal of chemical reagents in the sinks may have led to an increase in the concentration of phosphorus in the influent. It is necessary to examine the sludge present in the bottom ... / Mestre

Orientador: Roberto Alves de Oliveira / Coorientador: Rose Maria Duda / Banca: José Tavares de Souza / Banca: Luciano dos Santos Rodrigues / Resumo: A digestão anaeróbia é uma alternativa de baixo custo para o tratamento de águas residuárias de suinocultura, com possibilidade de produção de energia. Neste trabalho foi utilizado um sistema de tratamento, em escala piloto, composto por reator um anaeróbio compartimentado (ABR) com duas câmaras, um filtro aerado submerso (FAS) e um reator de fluxo ascendente com manta de lodo (USB) anóxico para o tratamento de águas residuárias de suinocultura. Na primeira câmara do ABR foram aplicados tempos de detenção hidráulicos (TDH) de 40,6 a 10,6 h e carga orgânicas volumétricas (COV) de 4,8 a 37 g DQO (L d)-1. Os maiores valores para produção volumétrica de metano e a produção específica de metano no ABR foram de 0,843 L CH4 (L d)-1 e 0,254 L CH4 (g DQOtotal removida)-1 e a concentração de metano no biogás variou de 75 a 83%. No FAS e no USB anóxico foram utilizados TDH que variaram de 12,7 a 3,3 horas e de 10,8 a 2,8 horas, e COV variando de 5 a 18,7 g DQO (L d)-1 e 3,4 a 28,1 g DQO (L d)-1, respectivamente. No FAS foram utilizados 3 diferentes ciclos de aeração intermitente e foi utilizado anéis de plástico de conduíte como meio suporte. A produção de nitrito no FAS chegou a 171 mg L-1 durante o ensaio 4 e no biogás do USB obteve-se 37% de N2. A concentração de coliformes totais e termotolerantes no afluente alcançou valores 1,1x1012 e 2,4x1011 NMP(100 ml)-1, respectivamente Com a inclusão do pós-tratamento foi possível obter eficiências de remoção de DQOtotal, sólidos suspensos totais (SST), P-total, e coliformes totais e termotolerantes de até 85, 88, 77 e 5,07 log NMP (100 ml) -1, respectivamente para o sistema de tratamento. As maiores remoções de micronutrientes foi de 85% para Cu, 84% para Fe, 78 % para Mn e 90% para Zn / Abstract: Anaerobic treatment is a low cost alternative for treating swine wastewater, with the possibility of energy producing. In this work we used a treatment system , pilot scale , composed by anaerobic baffled reactor (ABR ) , submerged aerated filter (SAF ) and reactor upflow sludge blanket ( USB ) for the treatment of anoxic swine wastewater. ABR were applied hydraulic retention time (HRT) from 40.6 to 10.6 h and organic loading rate (OLR) from 4.8 to 37 g COD (L d)-1. The highest values for volumetric methane production and specific methane production in ABR were 0.843 L CH4 (L d)-1and 0.254 L CH4 (g total COD removed)-1 and the concentration of methane in the biogas ranged 75-83 %. In FAS and anoxic USB the HRT were used ranging from 12.7 to 3.3 and 10.8 to 2.8 hours, respectively , and OLR ranging from 5 to 18.7 g COD (L d)-1 and 3 4 to 28.1 g COD (L d)-1. FAS were used in three different cycles of intermittent aeration and used plastic rings conduit as packing material. The production nitrite in the FAS reached 171 mg L-1 in test 4 when the biogas produced in anoxic USB obtained 37 % N2. The concentration of thermotolerant and total coliforms in the affluent reached values 1.1 X1012and 2.4 x1011 MPN (100 ml) -1. With the inclusion of post- treatment was possible to obtain total COD removal efficiencies, Total suspended solids (TSS ) , total P , and total and fecal coliforms up to 85,88,77 and 5,07 log MPN (100 ml) -1, respectively. Removal of micronutrients has reached values higher than 85% for Cu, Fe 84 % to 78% to 90% Mn and Zn / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-09-04Bitstream added on 2014-06-13T20:41:09Z : No. of bitstreams: 1 xavier_tf_dr_jabo.pdf: 918817 bytes, checksum: 25bdf22754dc17cdf0889f56f39e4bc4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Visando comparar os efeitos do concentrado de vinhaça biodigerida com a vinhaça in natura nas propriedades químicas e biológicas do solo e no crescimento inicial da cana-de-açúcar, foram conduzidos três ensaios em diferentes condições: laboratório, casa de vegetação e campo. No ensaio de laboratório foram utilizados dois solos: Argissolo e Latossolo, os quais foram incubados por 15, 30 e 60 dias com os tratamentos: (T) testemunha (sem adubação); (VN) vinhaça in natura na dose equivalente a 200 kg ha-1 K2O; (VN+N) vinhaça in natura adicionada de N (200 kg ha-1) na forma de NaNO3; (CVB) concentrado de vinhaça biodigerida na dose equivalente a 200kg ha-1de K2O; (CVB+N) concentrado de vinhaça biodigerida adicionado de N (200 kg ha-1); (AM) adubação mineral (N e K 200 kg ha-1 de N e K2O). Neste ensaio foi determinado pH, M.O, Ca, Mg, P, K e foram calculados CTC e V%. Nos ensaios de casa de vegetação foi usado um Latossolo na presença e ausência de palhada submetido aos tratamentos: Testemunha (sem adubação); Adubação mineral: N (100 kg ha-1) + P (30 kg ha-1) + K (130 kg ha-1); Vinhaça in natura (100 m3 ha-1) + P; Concentrado de vinhaça biodigerida (10 m3 ha-1) + P; Vinhaça in natura + P + N; Concentrado de vinhaça biodigerida + P + N. No ensaio de casa de vegetação foram determinados fertilidade do solo, palha remanescente e respiração basal do solo. Na planta, foi avaliado: altura e diâmetro de plantas, número de folhas, matéria seca da parte aérea, acúmulo de nutriente na parte... (Complete abstract click electronic access below) / To compare the effects of concentrated from biodigested vinasse with in natura vinasse on soil chemical and biological properties and on the initial growth of sugarcane plants, three tests were conducted under different conditions: laboratory, greenhouse and field. In the laboratory test it was used two soils: Ultisol and Oxisol, which were incubated for 15, 30 and 60 days with the folowing treatments: (T) control (without fertilizer); (VN) in natura vinasse at dose equivalent to 200 kg ha K2O-1; (VN + N) in natura vinasse plus N (200 kg ha-1) as NaNO3; (CVB) concentrated from biodigested vinasse at a dose equivalent to 200 kg ha-1 K2O; (CVB + N) concentrated from biodigested vinasse plus N (200 kg ha-1); (AM) mineral fertilizer (N and K, 200 kg ha-1 of N and K2O). In this trial pH, Organic matter, Ca, Mg, P, K and V% (bases saturation), and CEC were determined. In greenhouse trials was used a dystrophic oxisol in the presence and absence of straw on soil surface, and subjected to the treatments: control (without fertilizer); Mineral fertilizers: N (100 kg ha-1) + P (30 kg ha-1) + K (130 kg ha-1); in natura vinasse (100 m3 ha-1) + P; concentrated from biodigested vinasse (10 m3 ha-1) + P; in natura vinasse + P + N; concentrate of biodigested vinasse + P + N. In the greenhouse test were determined soil fertility, and the remaining straw... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2016-08-10T12:56:00Z No. of bitstreams: 1 PDF - Paula Mikacia Umbelino Silva.pdf: 967411 bytes, checksum: db8bafc94a0ee4204e4d1abd04e384eb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-10T12:56:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Paula Mikacia Umbelino Silva.pdf: 967411 bytes, checksum: db8bafc94a0ee4204e4d1abd04e384eb (MD5) Previous issue date: 2016-04-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The production of solid waste has diversified sharply in their qualitative and quantitative aspects, causing major environmental impacts due to the improper disposal of this waste in the environment, thus altering the quality of soil, water bodies and air. On average about 50% of municipal solid waste is a putrescible organic fraction, which is subject to fermentation, and the remaining 50% corresponds to recyclable materials and inert waste. Anaerobic digestion is an alternative that stands out for the treatment of organic waste, due to the production o f methane as a final product, and is considered a renewable source of energy. This study analyzed the hydrolytic process in anaerobic co - digestion of vegetable waste (VW) and anaerobic sludge from sanitary sewage (ASSS), at room temperature and with total solids of 4% in anaerobic batch reactor, monitored at three experimental stages. The experimental system was designed and installed in monitored on Station Experimental of Biological Treatments of Sewage from the State University of Paraiba in Campina Grande, PB. The substrate used in the reactor feed was prepared from VW mixture along with ASSS, coming from UASB. The products of anaerobic biostabilization process that were in semi-solid form were monitored weekly for a total period of 198 days. For all three experimental stages, the analyzed results indicated that occurred: reductions in pH; solubilization of the CODTotal and NTK; and increased production of the CODFiltered, VFA and N-NH4 . Therefore, the conditions of room temperature and low total solids favored hydrolytic process the substrate. / A produção de resíduos sólidos tem se diversificado acentuadamente em seus aspectos qualiquantitativos, causando grandes impactos ambientais em função da disposição inadequada destes resíduos no meio ambiente, alterando assim a qualidade dos solos, corpos aquáticos e do ar. Em média, cerca de 50% dos resíduos sólidos urbanos corresponde a fração orgânica putrescível, que é passível de fermentação e os 50% restantes corresponde aos materiais recicláveis e resíduos inertes. A digestão anaeróbia é uma alternativa que se destaca para o tratamento dos resíduos sólidos orgânicos, devido à produção de metano como produto final, sendo considerada uma fonte de energia renovável. Neste estudo foi analisado o processo hidrolítico na codigestão anaeróbia de resíduos sólidos vegetais (RSV) e lodo anaeróbio de esgoto sanitário (LAES), em condições de temperatura ambiente e com concentração de sólidos totais de 4%, em reator anaeróbio de batelada, monitorado em três etapas experimentais. O sistema experimental foi projetado e instalado na Estação Experimental de Tratamentos Biológicos de Esgoto Sanitário da Universidade Estadual da Paraíba, em Campina Grande, PB. O substrato utilizado na alimentação do reator foi preparado a partir da mistura de RSV juntamente com LAES, oriundo de reator UASB. Os produtos resultantes do processo de bioestabilização anaeróbia que se encontravam na forma semi-sólida foram monitorados semanalmente, no período total de 198 dias. Para as três etapas experimentais, os resultados analisados indicaram que ocorreu: reduções nos valores de pH; solubilização de DQOTotal e NTK; e aumento da produção de DQOFiltrada, AVG e N-NH4 . Portanto, as condições de temperatura ambiente e a baixa concentração de sólidos totais favoreceram o processo hidrolítico do substrato.

A expansão do setor sucroenergético favoreceu o desenvolvimento da tecnologia de etanol de segunda geração (2G). No entanto, este é um processo que leva à geração de altíssimos volumes de resíduos, bem como o processo de primeira geração (1G). O principal deles é a vinhaça, que também apresenta elevado potencial poluidor. Nesse contexto, vê-se, portanto, a necessidade de se dar uma finalidade adequada ao resíduo. A digestão anaeróbia se tornou uma tecnologia muito disseminada e valorizada em outros países. Isso se deve às vantagens em gestão de resíduos e na geração de energia proporcionadas por essa tecnologia. O potencial de aplicação da vinhaça para produção de biogás é enorme, dado que é um resíduo muito rico em matéria orgânica e de grande disponibilidade no Brasil. A digestão anaeróbia precisa também ser desenvolvida para o resíduo do processo de etanol 2G, pois espera-se que as características da vinhaça gerada sejam diferentes. É importante a investigação da influência que a composição da vinhaça 2G pode ter sobre o processo da digestão anaeróbia e produção de biogás, e este foi o principal objetivo deste trabalho. Para isso, realizou-se inicialmente a caracterização de vinhaça 1G e de vinhaça 2G obtidas para o experimento deste estudo. A composição das duas vinhaças apresentou as principais diferenças para as concentrações de DQO, ácidos orgânicos (sobretudo o ácido acético), compostos fenólicos e sulfato. Foram obtidas concentrações de DQO de 30.732,80 mg O2 L-1 e 19.038,13 mg O2 L-1 para vinhaça 1G e vinhaça 2G, respectivamente. As concentrações de ácido acético e compostos fenólicos totais foram, respectivamente, 88,14% e 84,10% maiores na vinhaça 2G do que na vinhaça 1G. A concentração de sulfato na vinhaça 2G foi 28,11% menor que a concentração obtida na vinhaça 1G. A avaliação de processo de produção de biogás foi realizada em dois reatores metanogênicos, um utilizando vinhaça 1G como substrato e outro, utilizando vinhaça 2G. Os processos foram monitorados segundo a produção de biogás por DQO removida, produção de ácidos orgânicos, alcalinidade, remoção de compostos fenólicos, remoção de ânions e retenção de sólidos. Os efluentes dos reatores metanogênicos também foram caracterizados segundo o teor de cátions. O processo com vinhaça 2G teve produção de biogás quatro vezes maior que o processo com vinhaça 1G. Foram obtidos valores médios de 0,32 Lbiogás DQOremov-1 para o processo com vinhaça 2G e 0,08 Lbiogás DQOremov-1 para o processo com vinhaça 1G. De acordo com o monitoramento dos processos por alcalinidade e concentração de ácidos orgânicos, o processo com vinhaça 2G também se mostrou mais eficiente do que o processo com vinhaça 1G no que diz respeito ao consumo de matéria orgânica. A remoção de compostos fenólicos totais teve eficiência média de 56,96% para o processo utilizando vinhaça 2G, enquanto que o processo com vinhaça 1G não foi capaz de removê-los. Infere-se que a elevada concentração de ácido acético na vinhaça 2G tenha contribuído para o processo de produção de biogás. A alta disponibilidade de acetato favorece a atividade metabólica de arqueas metanogênicas, o que é fundamental para o equilíbrio químico da conversão de matéria orgânica em biogás. / The Sucroenergetic sector expansion has favored the development of second generation ethanol technology. However, the process leads to the production of large amounts of residues, as well as the first generation process. The main residue is the vinasse, which is very pollutant. In this context it becomes clear the need of giving an appropriate application for vinasse. Anaerobic digestion has turned into a very disseminated and very well accepted technology in many countries, which is mainly due to its results as an efficient waste management and energy generation. Vinasse has a great potential for biogas production through anaerobic digestion, since it is a residue with high organic matter and in large availability in Brazil. Such technology has to be developed also for the residues obtained through second generation ethanol process. With a different process, it is expected that residues composition might also be different. It is important to look into the influence that second generation vinasse composition may bring to anaerobic digestion. The purpose of this study was to investigate the effects of second generations vinasse composition over the biogas production process. Before experiments, first and second generation vinasses were characterized. The most remarkable differences for vinasses composition were obtained for COD concentration, organic acids concentration (specially for acetic acid), phenolic compounds and sulphate. COD concentrations were 30,732.80 mg O2 L-1 and 19,038.13 mg O2 L-1 for first generation vinasse and second generation vinasse, respectively. Acetic acid and total phenolic compounds were, respectively, 88.14% and 84.10% higher for second generation vinasse than those found for first generation vinasse. Sulphate concentration for second generation vinasse was 28.11% lower than first generation vinasse\'s concentration. Biogas production process was evaluated for two different methanogenic reactors: first generation vinasse was used as substrate for one reactor and second generation vinasse was used as substrate for the second one. Processes were monitored according to biogas production by removed COD, organic acids production, alkalinity, phenolic compounds removal, anions removal and solids retention. Both reactors had their effluents characterized by cations content. In the process carried out with second generation vinasse the biogas production was four times higher than in the process carried out with first generation vinasse. The average values were 0.08 Lbiogas CODremoved-1 and 0.32 Lbiogas CODremoved-1 for first and second generation, respectively. Considering processes monitoring by alkalinity and organic acids concentrations, the process carried out with second generation vinasse was more efficient in regards to organic matter consumption. The average efficiency for total phenolic compounds removal was 56.96% for the process using second generation as substrate. On the other hand, the process with first generation vinasse was not capable of consuming them. The results obtained in this study suggest that the high acetic acid concentration in second generation vinasse have contributed to biogas production. High acetate availability promotes archaeas metabolic activity, which is fundamental for chemical balance in converting organic matter into biogas.