SANTOS, F. S. M. Simulação computacional de processos de redução das emissões de CO2 de termoelétricas através da biofixação por microalgas. 2014. 192 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Pesca) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2015-01-20T20:09:14Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_fsmsantos.pdf: 3489853 bytes, checksum: f2f892b2855355506160922efba9ef05 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2016-03-29T18:41:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_fsmsantos.pdf: 3489853 bytes, checksum: f2f892b2855355506160922efba9ef05 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-29T18:41:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_fsmsantos.pdf: 3489853 bytes, checksum: f2f892b2855355506160922efba9ef05 (MD5) Previous issue date: 2014 / CO2 emissions released into the atmosphere by anthropogenic activity are considered the largest causative agent of climate change. Worldwide, power plants are the largest stationary sources of CO2 emissions. According to some forecasts, by 2100, the climatic effects can become irreversible with disastrous consequences for all ecosystems on the planet. Thus, it is essential to research ways of fixing CO2 by capture and storage through natural carbon recycling processes. The integration of CO2 emitting processes and processes using CO2 as a feedstock can be implemented within the principle of Industrial Ecology. According to this concept, the residue of an industry is used as raw material to another unit, so that the environmental impact of the expanded system is minimized. The aim of this study was to conduct a technical and economic evaluation of the potential for technological pathways for recycling CO2 in natural gas fired power plants by microalgae fixation. For this purpose, two routes of CO2 were analyzed each one in two different scenarios (R1C1 , R1C2 , R2C1 and R2C2). The first route is related to the context of power generation by NGCC technology or chemical production, while the second route aims at the production of bio-hydrogen. The evaluation was carried out by computer simulation using the chemical plants simulator AspenHysys. Route R1C1, studied the direct use of natural gas for the production of synthesis gas by steam reforming process. Route R1C2 analyzed the contribution of algal biomass through gasification process for generating synthesis gas to be used to increase the efficiency of power generation. The results obtained with the route R1C1 showed a positive technical evaluation, with yields around 80 %, but the unfavorable environmental aspect associated and a small additional power generation (3.8 %). The route presented R2C1 showed unsatisfactory yields (around 64 %) and an unfavorable environmental assessment . The route R2C2 showed satisfactory yields ( around 76 %), no CO2 emissions as well as generating a byproduct of great commercial interest, carbon. The prelimiar economic evaluation performed for this route was made taking into account three different scenarios: no recycling of UASB reactor effluents for the microalgae cultivation and the addition of carbon credits to revenue from the sale of products. The first two scenarios were shown to be economically unfavorable, but the third scenario showed the possibility of economic viability of the process, with a time of return to capital invested in around five years. It can be concluded that the process of biohydrogen production from renewable sources, according to the proposed route R2C2, by the use of microalgae as a mechanism biofixação CO2 emissions from gas-fired power plants may be technically and economically possible. Finally it can be seen that the Brazilian Northeast has suitable climatic conditions for the deployment of such technology. / O CO2 lançado na atmosfera pela atividade antropogênica é considerado o maior agente causador da mudança climática. No mundo todo, as usinas termoelétricas são as maiores fontes estacionárias de emissões de CO2. Segundo algumas previsões, até 2100, os efeitos climáticos podem se tornar irreversíveis com consequências desastrosas para todos os ecossistemas do planeta. Assim, é essencial a pesquisa de formas de fixação do CO2 através da captura e armazenamento ou por processos naturais de reciclagem de carbono. A integração entre processos emissores de CO2 e processos que utilizam o CO2 como matéria-prima pode ser implementada dentro do princípio da Ecologia Industrial. Segundo esse conceito, o resíduo de uma indústria é usado como matéria-prima de outra, de modo que o impacto ambiental do sistema ampliado seja reduzido ao mínimo. O objetivo do presente trabalho foi o de realizar uma avaliação técnico-econômica do potencial de rotas tecnológicas para reciclagem das emissões de CO2 em termoelétricas a gás natural pelo uso de microalgas. Para essa finalidade foram selecionadas duas rotas de reciclagem de CO2, analisadas cada uma, em dois cenários alternativos (R1C1, R1C2, R2C1 e R2C2). A primeira rota está inserida no contexto da geração de energia ou produtos químicos pela tecnologia NGCC, enquanto que a segunda rota visa a produção do biohidrogênio. A avaliação foi levada a efeito através da simulação computacional utilizando o simulador de plantas químicas AspenHysys. Na rota 1, o cenário 1 estudou a utilização direta do gás natural para a produção do gás de síntese pelo processo de reforma a vapor. O cenário 2 analisou a contribuição da biomassa algal, através do processo de gaseificação, para a geração de gás de síntese, a ser utilizado para aumentar a eficiência de geração de energia. Os resultados obtidos com a rota R1C1 revelaram uma avaliação técnica positiva, com rendimentos em torno de 80%, mas o aspecto ambiental desfavorável, associada a uma pequena geração adicional de energia (3,8%). A rota R2C1 apresentou rendimentos de processo insatisfatórios (em torno de 64%) e uma avaliação ambiental desfavorável. A rota R2C2 apresentou rendimentos satisfatórios (em torno de 76%), nenhuma emissão de CO2 além da geração de um subproduto de grande interesse comercial, o carbono. A avaliação econômica preliminar realizada para essa rota foi feita levando-se em conta três diferentes cenários: reciclagem ou não dos efluentes do reator UASB para o cultivo de microalgas (dois primeiros cenários) e acréscimo de créditos de carbono à receita proveniente da venda dos produtos (terceiro cenário). Os dois primeiros cenários mostraram-se economicamente desfavoráveis, porém o terceiro cenário demonstrou a possibilidade de viabilidade econômica do processo, com um tempo de retorno do capital investido em torno de cinco anos. Pode-se concluir do trabalho realizado que a produção de biohidrogênio a partir de fontes renováveis, segundo a rota R2C2 proposta, pode ser viabilizada pela utilização das microalgas como mecanismo de biofixação das emissões de CO2 de termoelétricas. Finalmente pode-se constatar que o Nordeste brasileiro dispõe de condições climáticas adequadas para a implantação desse tipo de tecnologia.

O presente trabalho teve como objetivo principal a avaliação do regime operacional semicontínuo para a produção de hidrogênio e ácidos graxos voláteis, utilizando glicerol como substrato e inóculo misto. Em um teste preliminar em batelada, foi avaliado o potencial de produção de hidrogênio deste substrato, comparando com sacarose, utilizando inóculo natural e direto. Foram verificados resultados satisfatórios, com parâmetros de desempenho semelhantes e até superiores aos obtidos com sacarose, quando utilizada a inoculação direta. Sendo assim, dois reatores semi-contínuos foram operados durante 132 dias, empregando biomassa suspensa, e glicerol nas concentrações de 10 e 50 g/L. O inóculo empregado foi oriundo de reator anaeróbio, submetido a tratamento térmico. Para comparação dos resultados dos reatores semi-contínuos, outros dois reatores foram operados de forma contínua, durante 62 dias, sob as mesmas condições já descritas, exceto pela presença de meio suporte para aderência da biomassa. O tempo de detenção hidráulico testado foi 1 d em ambos os regimes operacionais propostos, sendo e o tempo de detenção celular dos reatores semi-contínuos de 1,5 d. Os indicadores de desempenho avaliados foram eficiência de conversão do substrato, volume, produtividade e rendimento de hidrogênio, bem como distribuição mássica de ácidos graxos voláteis e grau de acidificação. Também foi verificada a diversidade microbiana nos reatores semi-contínuos e contínuos. Os principais ácidos graxos formados nos reatores semicontínuos foram acético e butírico, e nos contínuos, propiônico. No início do experimento, foi verificada elevada produção de biogás e hidrogênio nos reatores semi-contínuos, com queda dos valores no decorrer do teste, sendo mais pronunciada no reator com maior concentração afluente de glicerol. Já os reatores contínuos, desde o início do teste, apresentaram baixa produção de gás, o que consequentemente resultou em baixíssimos valores de rendimento e produtividade de hidrogênio. Os reatores semi-contínuos apresentaram satisfatória produtividade volumétrica quando a menor concentração de glicerol foi empregada, alcançando o valor máximo de 2928 mL H2/L.d, e baixo rendimento, em torno de 0,1 mol H2/mol glicerol. Foi possível associar a elevada produção hidrogênio e ácidos graxos voláteis nos reatores semi-contínuos com o gênero Enterobacter. Já a baixa produção foi vinculada ao gênero Clostridium. Nos reatores contínuos, foi verificada a influência da família Veillonellaceae (Pectinatus), que são produtores de ácido propiônico. / The purpose of the present work was to evaluate the semi-continuous operational regime for production of hydrogen and volatile fatty acids, using glycerol as substrate and mixed inoculum. The hydrogen production potential from glycerol was evaluated by a preliminary batch test using natural and direct inoculum, and the results were compared with sucrose. Satisfactory hydrogen production results from glycerol were observed when direct inoculation was used, with similar and even better values when compared to sucrose. Two semi-continuous reactors were operated, during 132 days, with suspended biomass and glycerol at concentrations of 10 and 50 g/L. The inoculum was from an anaerobic reactor, submitted to thermal treatment. Two other reactors were operated continuously for 62 days as a comparison for the results of the semi-continuous reactors. The same conditions were applied, except for the presence of support medium for biomass adherence. The hydraulic detention time tested was 1 d in both operating regimes, and the semi-continuous reactors cell detention time was 1.5 d. The evaluated performance indicators were substrate conversion efficiency, volume and hydrogen yield, as well as mass distribution of volatile fatty acids and acidification degree. Microbial diversity was also evaluated in semi-continuous and continuous reactors. The main fatty acids formed were acetic and butyric in the semicontinuous, and propionic in the continuous reactors. There was a high production of biogas and hydrogen in the semi-continuous reactors at the beginning of the experiment, with rates dropping during the test, mainly in the reactor with higher affluent glycerol concentration. The continuous reactors presented low gas production from the beginning of the test, which resulted in extremely low values of hydrogen yield. The semi-continuous reactors presented satisfactory volumetric productivity when the lowest concentration of glycerol was used, reaching a maximum value of 2928 mL H2/L.d, and low yield, around 0.1 mol H2 / mol glycerol. It was possible to associate the high production of hydrogen and volatile fatty acids in the semi-continuous reactors with the genus Enterobacter. The low hydrogen production was related to the genus Clostridium. The continuous reactors were influenced by the presence of Veillonellaceae (Pectinatus) family, which are propionic acid producers.

O presente trabalho teve como objetivo principal a avaliação do regime operacional semicontínuo para a produção de hidrogênio e ácidos graxos voláteis, utilizando glicerol como substrato e inóculo misto. Em um teste preliminar em batelada, foi avaliado o potencial de produção de hidrogênio deste substrato, comparando com sacarose, utilizando inóculo natural e direto. Foram verificados resultados satisfatórios, com parâmetros de desempenho semelhantes e até superiores aos obtidos com sacarose, quando utilizada a inoculação direta. Sendo assim, dois reatores semi-contínuos foram operados durante 132 dias, empregando biomassa suspensa, e glicerol nas concentrações de 10 e 50 g/L. O inóculo empregado foi oriundo de reator anaeróbio, submetido a tratamento térmico. Para comparação dos resultados dos reatores semi-contínuos, outros dois reatores foram operados de forma contínua, durante 62 dias, sob as mesmas condições já descritas, exceto pela presença de meio suporte para aderência da biomassa. O tempo de detenção hidráulico testado foi 1 d em ambos os regimes operacionais propostos, sendo e o tempo de detenção celular dos reatores semi-contínuos de 1,5 d. Os indicadores de desempenho avaliados foram eficiência de conversão do substrato, volume, produtividade e rendimento de hidrogênio, bem como distribuição mássica de ácidos graxos voláteis e grau de acidificação. Também foi verificada a diversidade microbiana nos reatores semi-contínuos e contínuos. Os principais ácidos graxos formados nos reatores semicontínuos foram acético e butírico, e nos contínuos, propiônico. No início do experimento, foi verificada elevada produção de biogás e hidrogênio nos reatores semi-contínuos, com queda dos valores no decorrer do teste, sendo mais pronunciada no reator com maior concentração afluente de glicerol. Já os reatores contínuos, desde o início do teste, apresentaram baixa produção de gás, o que consequentemente resultou em baixíssimos valores de rendimento e produtividade de hidrogênio. Os reatores semi-contínuos apresentaram satisfatória produtividade volumétrica quando a menor concentração de glicerol foi empregada, alcançando o valor máximo de 2928 mL H2/L.d, e baixo rendimento, em torno de 0,1 mol H2/mol glicerol. Foi possível associar a elevada produção hidrogênio e ácidos graxos voláteis nos reatores semi-contínuos com o gênero Enterobacter. Já a baixa produção foi vinculada ao gênero Clostridium. Nos reatores contínuos, foi verificada a influência da família Veillonellaceae (Pectinatus), que são produtores de ácido propiônico. / The purpose of the present work was to evaluate the semi-continuous operational regime for production of hydrogen and volatile fatty acids, using glycerol as substrate and mixed inoculum. The hydrogen production potential from glycerol was evaluated by a preliminary batch test using natural and direct inoculum, and the results were compared with sucrose. Satisfactory hydrogen production results from glycerol were observed when direct inoculation was used, with similar and even better values when compared to sucrose. Two semi-continuous reactors were operated, during 132 days, with suspended biomass and glycerol at concentrations of 10 and 50 g/L. The inoculum was from an anaerobic reactor, submitted to thermal treatment. Two other reactors were operated continuously for 62 days as a comparison for the results of the semi-continuous reactors. The same conditions were applied, except for the presence of support medium for biomass adherence. The hydraulic detention time tested was 1 d in both operating regimes, and the semi-continuous reactors cell detention time was 1.5 d. The evaluated performance indicators were substrate conversion efficiency, volume and hydrogen yield, as well as mass distribution of volatile fatty acids and acidification degree. Microbial diversity was also evaluated in semi-continuous and continuous reactors. The main fatty acids formed were acetic and butyric in the semicontinuous, and propionic in the continuous reactors. There was a high production of biogas and hydrogen in the semi-continuous reactors at the beginning of the experiment, with rates dropping during the test, mainly in the reactor with higher affluent glycerol concentration. The continuous reactors presented low gas production from the beginning of the test, which resulted in extremely low values of hydrogen yield. The semi-continuous reactors presented satisfactory volumetric productivity when the lowest concentration of glycerol was used, reaching a maximum value of 2928 mL H2/L.d, and low yield, around 0.1 mol H2 / mol glycerol. It was possible to associate the high production of hydrogen and volatile fatty acids in the semi-continuous reactors with the genus Enterobacter. The low hydrogen production was related to the genus Clostridium. The continuous reactors were influenced by the presence of Veillonellaceae (Pectinatus) family, which are propionic acid producers.

O presente trabalho teve como objetivo principal a avaliação do regime operacional semicontínuo para a produção de hidrogênio e ácidos graxos voláteis, utilizando glicerol como substrato e inóculo misto. Em um teste preliminar em batelada, foi avaliado o potencial de produção de hidrogênio deste substrato, comparando com sacarose, utilizando inóculo natural e direto. Foram verificados resultados satisfatórios, com parâmetros de desempenho semelhantes e até superiores aos obtidos com sacarose, quando utilizada a inoculação direta. Sendo assim, dois reatores semi-contínuos foram operados durante 132 dias, empregando biomassa suspensa, e glicerol nas concentrações de 10 e 50 g/L. O inóculo empregado foi oriundo de reator anaeróbio, submetido a tratamento térmico. Para comparação dos resultados dos reatores semi-contínuos, outros dois reatores foram operados de forma contínua, durante 62 dias, sob as mesmas condições já descritas, exceto pela presença de meio suporte para aderência da biomassa. O tempo de detenção hidráulico testado foi 1 d em ambos os regimes operacionais propostos, sendo e o tempo de detenção celular dos reatores semi-contínuos de 1,5 d. Os indicadores de desempenho avaliados foram eficiência de conversão do substrato, volume, produtividade e rendimento de hidrogênio, bem como distribuição mássica de ácidos graxos voláteis e grau de acidificação. Também foi verificada a diversidade microbiana nos reatores semi-contínuos e contínuos. Os principais ácidos graxos formados nos reatores semicontínuos foram acético e butírico, e nos contínuos, propiônico. No início do experimento, foi verificada elevada produção de biogás e hidrogênio nos reatores semi-contínuos, com queda dos valores no decorrer do teste, sendo mais pronunciada no reator com maior concentração afluente de glicerol. Já os reatores contínuos, desde o início do teste, apresentaram baixa produção de gás, o que consequentemente resultou em baixíssimos valores de rendimento e produtividade de hidrogênio. Os reatores semi-contínuos apresentaram satisfatória produtividade volumétrica quando a menor concentração de glicerol foi empregada, alcançando o valor máximo de 2928 mL H2/L.d, e baixo rendimento, em torno de 0,1 mol H2/mol glicerol. Foi possível associar a elevada produção hidrogênio e ácidos graxos voláteis nos reatores semi-contínuos com o gênero Enterobacter. Já a baixa produção foi vinculada ao gênero Clostridium. Nos reatores contínuos, foi verificada a influência da família Veillonellaceae (Pectinatus), que são produtores de ácido propiônico. / The purpose of the present work was to evaluate the semi-continuous operational regime for production of hydrogen and volatile fatty acids, using glycerol as substrate and mixed inoculum. The hydrogen production potential from glycerol was evaluated by a preliminary batch test using natural and direct inoculum, and the results were compared with sucrose. Satisfactory hydrogen production results from glycerol were observed when direct inoculation was used, with similar and even better values when compared to sucrose. Two semi-continuous reactors were operated, during 132 days, with suspended biomass and glycerol at concentrations of 10 and 50 g/L. The inoculum was from an anaerobic reactor, submitted to thermal treatment. Two other reactors were operated continuously for 62 days as a comparison for the results of the semi-continuous reactors. The same conditions were applied, except for the presence of support medium for biomass adherence. The hydraulic detention time tested was 1 d in both operating regimes, and the semi-continuous reactors cell detention time was 1.5 d. The evaluated performance indicators were substrate conversion efficiency, volume and hydrogen yield, as well as mass distribution of volatile fatty acids and acidification degree. Microbial diversity was also evaluated in semi-continuous and continuous reactors. The main fatty acids formed were acetic and butyric in the semicontinuous, and propionic in the continuous reactors. There was a high production of biogas and hydrogen in the semi-continuous reactors at the beginning of the experiment, with rates dropping during the test, mainly in the reactor with higher affluent glycerol concentration. The continuous reactors presented low gas production from the beginning of the test, which resulted in extremely low values of hydrogen yield. The semi-continuous reactors presented satisfactory volumetric productivity when the lowest concentration of glycerol was used, reaching a maximum value of 2928 mL H2/L.d, and low yield, around 0.1 mol H2 / mol glycerol. It was possible to associate the high production of hydrogen and volatile fatty acids in the semi-continuous reactors with the genus Enterobacter. The low hydrogen production was related to the genus Clostridium. The continuous reactors were influenced by the presence of Veillonellaceae (Pectinatus) family, which are propionic acid producers.

FREITAS, A. V. Utilização de membranas de contato (Hollow fiber) para extração e re-extração de ácido capróico. 2016. 109 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-09-15T19:04:34Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_avfreitas.pdf: 9293878 bytes, checksum: 9ae6812d702c7c88db26d7fb6662bcbd (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-09-18T10:47:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_avfreitas.pdf: 9293878 bytes, checksum: 9ae6812d702c7c88db26d7fb6662bcbd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-18T10:47:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_avfreitas.pdf: 9293878 bytes, checksum: 9ae6812d702c7c88db26d7fb6662bcbd (MD5) Previous issue date: 2016-07-22 / Caproic acid or hexanoic acid has a wide range of applications in the pharmaceutical, chemical and food industries. The utilization of a fermentative production route has been studied as an alternative to petrochemical route, which relies on non-renewable resources. In the fermentative route, it is essential to provide a continuous caproic acid extraction from the biotic medium, because the accumulation of this acid inhibits microorganisms. In this study, the extraction and re-extraction of caproic acid by contact membranes are investigated in detail. This extraction system involves reactive and diffusive processes in two stages: i) the extraction step, where caproic acid passes through selectivity to an extraction solution (mineral oil + 3% trioctylphosphine (TOPO)); ii) the re-extraction step, where the caproic acid passes through affinity to an alkaline solution (0.5M H3BO3, pH ≥ 9.0). This type of extraction system has advantages over conventional liquid-liquid extraction of organic acids, because the membrane has hydrophobic characteristics, and acts as a physical barrier, which prevents the liquid phases dispersion. LIQUICEL two membranes are used (model 2.5 x 8.0 Extra-Flow), with surface area of 1.4 m², volume of the inner hull of 0.15 L (150 ml) and volume of the outer hull of 0.40 L (400ml). Each membrane has 800 hollow fibers of polypropylene (internal diameter 0.24 mm, length 15 cm, 0.03 mm thick wall and 0.03 mM of pore size of the membrane with 40% porosity). The mass transfer rates of membrane system were determined for different operating conditions from the effluent using a bioreactor and a pure (caproic acid diluted in water) effluents. In these experiments the caproic acid concentrations ranged between 0.1 and 2.5 g.L-1, which is a representative range for reactors operated at pH 5.5. The flow rates of the acidic and alkaline solutions ranged from 9,2 a 219,4 m.d-1. During the assays, pH, and caproic acid concentrations were monitored. The experiments using synthetic effluent showed that mass transfer rates in the extraction membranes are 9,5 g.m-2.h-1, and achieved extraction efficiency of 96%. Using the bioreactor effluent, the mass transfer rates were 3,67 g.m-2.h-1, and extraction effiency was 43%. Additionally, from these tests, it is possible to observe that the extraction rates are directly proportional to the liquid velocity in the external parts of the membranes. These results confirm that the maximum rates of extraction and re-extraction of the contact membrane system are in a feasible range to be used together with anaerobic reactors for producing caproic acid. / Ácido Caproico, ou hexanóico, tem uma ampla gama de aplicações nas indústrias farmacêutica, química e alimentícia. A utilização de uma via de produção fermentativa tem sido estudada como uma alternativa à via petroquímica, que depende de recursos não renováveis. Na via fermentativa é essencial um processo contínuo de extração de ácido capróico a partir do meio biótico, uma vez que a acumulação deste ácido inibe a microbiota. Neste trabalho, a extração e re-extração do ácido capróico por membranas de contato são investigadas. O sistema de extração envolve processos difusivos e reativos e em duas etapas: i) uma etapa de extração, em que o ácido capróico é transferido através de seletividade para a solução de extração (óleo mineral + 3% de trioctilfosfina (TOPO)); ii) uma etapa de reextração, na qual o ácido caproico passa para uma solução alcalina (0,5 M de ácido bórico (H3BO3), pH ≥ 9,0) por afinidade. Este tipo de extração tem vantagens em relação à extração líquido-líquido convencional de ácidos orgânicos, pois a membrana possui características hidrofóbicas, que atua como uma barreira física impedindo a dispersão das fases líquidas. São utilizadas duas membranas Liquicel (modelo 2,5 x 8,0 Extra-Flow), com área superficial de 1,4 m², volume do casco interno de 0,15 L (15 0ml) e volume do casco externo de 0,40 L (400 ml). Cada membrana possui 800 fibras ocas de polipropileno (com diâmetro interno de 0,24 mm, 15 cm de comprimento, 0,03 μm de espessura da parede e 0,03 μm de tamanho dos poros da membrana com 40% de porosidade). As taxas de transferência de massa do sistema de membrana foram determinadas para diferentes condições de funcionamento a partir de um efluente oriundo de um biorreator e um efluente sintético (ácido capróico diluído em água). Nestes experimentos as concentrações de ácido capróico variaram de 0,1 a 2,5 g/L, que é uma faixa representativa para os reatores operados com pH 5,5. As vazões das soluções ácidas e alcalinas variaram de 9,2 m.d-1 a 219,4 m.d-1. Durante os testes, o pH e as concentrações de ácido capróico foram monitorados. Os experimentos utilizando solução pura mostram taxas de transferência de massa máxima nas membranas de extração 9,5 g.m-2.h-1, com uma eficiência de 96%. Utilizando o efluente oriundo de um biorreator essas taxas de transferência de massa máxima foi 3,67 g.m-2.h-1, com uma eficiência de 43%. Adicionalmente, a partir destes experimentos, é possível observar que as taxas de extração são diretamente proporcionais à velocidade do líquido nas partes externas das membranas. Estes resultados confirmam que as taxas máximas de extração e re-extração do sistema de membrana de contato estão em uma faixa que pode viabilizar a utilização deste sistema em conjunto com reatores anaeróbios que produzem ácido capróico.

O objetivo deste estudo foi caracterizar o perfil de fermentação anaeróbia de colostro e determinar seu valor nutritivo, assim como avaliar o desempenho de bezerros leiteiros alimentados com silagem de colostro como dieta líquida. No primeiro experimento, colostro bovino de segunda e terceira ordenhas foi fermentado em garrafas plásticas tipo PET que foram cheias e ligeiramente pressionadas antes do seu fechamento, criando assim uma condição anaeróbia. As garrafas foram armazenadas em sala escura à temperatura ambiente e cinco garrafas foram abertas 0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 14, 21, 28 e 56 dias após, para determinação de pH, acidez titulável, temperatura, ácido lático, nitrogênio total, nitrogênio não-protéico (NNP), caseína, lactose, glicose, gordura e contagem de microorganismos. Os valores de pH, acidez titulável e concentração de ácido lático apresentaram variação durante o armazenamento (P<0,0001). A fração NNP apresentou aumento (P<0,0001), enquanto que os valores de caseína e lactose diminuíram (P<0,0001) e apresentaram baixos valores após 56 dias. O desenvolvimento de bactérias ácido-láticas (BAL) foi intenso durante o processo fermentativo, enquanto que enterobactérias e leveduras apresentaram declínio. No segundo experimento, colostro bovino de segunda e terceira ordenhas foi fermentado da mesma forma que no primeiro experimento, mas em diferentes condições de temperaturas ambientais. As garrafas foram armazenadas em incubadora BOD com temperatura controlada (32,5±1°C ou 22,5±1°C) ou em sala escura à temperatura ambiente, sendo abertas três garrafas após 0, 1, 7, 14, 21, 28 e 35 dias para avaliação dos mesmos parâmetros avaliados no primeiro estudo. A maioria dos parâmetros apresentou comportamento semelhante ao observado no primeiro experimento. O desenvolvimento de BAL foi intenso, principalmente quando o colostro foi armazenado em temperatura mais elevada. A temperatura também afetou os parâmetros nutricionais (P<0,0001) com acréscimos nos valores de NNP e redução da concentração de caseína e lactose. No terceiro experimento, dezoito bezerros Holandês foram alocados em abrigos individuais até a oitava semana de vida, com livre acesso à água e concentrado inicial, e passaram a receber 4L da dieta líquida, sucedâneo lácteo ou colostro fermentado sob condições anaeróbicas (silagem de colostro), diluído na razão de 1:1. Os animais alimentados com silagem de colostro apresentaram menor consumo de concentrado, ganho de peso diário e peso vivo (P<0,07) durante o período experimental, em comparação aos animais consumindo sucedâneo lácteo. As avaliações quanto à altura na cernelha, perímetro torácico e largura da garupa não apresentaram diferenças (P>0,07). Todos os parâmetros sanguíneos avaliados (glicose, N-uréico, ácidos graxos livres e -hidroxibutirato) foram afetados pelos tratamentos (P<0,07), exceto a concentração plasmática de proteínas totais (P>0,07). O escore fecal foi afetado pelos tratamentos durante a segunda semana de vida (P<0,07), com animais alimentados com silagem de colostro apresentando fezes anormais e muito secas. A dinâmica fermentativa observada mostra que o colostro pode ser conservado através de fermentação anaeróbia de forma eficiente. Entretanto, o fornecimento de silagem de 12 colostro como dieta líquida exclusiva durante o período de aleitamento não resulta em desempenho animal adequado, não sendo uma boa alternativa de substituto de leite. / The objective of this study was to characterize the fermentative dynamic of bovine colostrum, under anaerobic condition, and determine the nutritional value, as well as evaluate dairy calves´ performance receiving colostrum silage as liquid diet. In the first experiment, bovine colostrum from second and third milking was fermented at room temperature in PET plastic bottles that were filled and lightly pressed before its closure, thereby creating an anaerobic condition. The bottles were stored in the dark at room temperature and five bottles were opened on days 0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 14, 21, 28 and 56 after for determination of pH, titratable acidity, temperature, lactic acid, total nitrogen, non-protein nitrogen (NPN), casein, lactose, glucose, fat and counts of microorganisms. The pH, titratable acidity and concentration of lactic acid showed large variation during storage (P<0.0001). The NPN fraction increased (P<0.0001), whereas the values of casein and lactose decreased (P<0.0001) and showed very low values after 56d. The development of lactic-acid bacteria (LAB) was intense during the fermentation process, while enterobacteria and yeasts declined. In the second experiment, bovine colostrum from second and third milking was collected, mixed and stored in PET plastic bottles, in the same manner as it was for the first study. However, the bottles were stored in a dark room with temperature controlled by a BOD incubator (32.5±1°C or 22.5±1°C) or at room temperature. Three bottles were opened after 0, 1, 7, 14, 21, 28 and 35 days for evaluation of the same parameters done during the first study. Most parameters presented similar patterns as observed in the first trial. The development of LAB was intense, especially when colostrum was stored at higher temperature. Temperature also influenced the results of nutritional parameters (P<0.0001) with increases in NPN values and reduction of casein and lactose concentration. In the third experiment, eighteen Holstein calves were allocated to individual hutches until the eighth week of life, with free access to water and starter feed, and fed 4 liters of liquid diet: milk replacer or colostrum fermented under anaerobic condition (colostrum silage), diluted at a 1:1 ratio. Animals fed colostrum silage had lower intake of starter, average daily gain and body weight (P<0.07) during the experimental period, compared to animals consuming milk replacer. The values of withers height, heart girth and hip width showed no differences (P>0.07). All blood parameters measured (glucose, urea-N, free fatty acids and -hydroxybutyric acid) were affected by treatments (P<0.07), except the total protein plasma concentration (P>0.07). The fecal score was affected by treatments during the second week of life (P<0.07), with animals fed colostrum silage presenting abnormal and very dry feces. The dynamics of fermentation show that colostrum can be efficiently stored under anaerobic conditions. However, feeding colostrum silage as an exclusive liquid diet, during the whole milk-feeding period, results in poor animal performance, being considered as an inadequate alternative as milk replacer.

O objetivo deste estudo foi caracterizar o perfil de fermentação anaeróbia de colostro e determinar seu valor nutritivo, assim como avaliar o desempenho de bezerros leiteiros alimentados com silagem de colostro como dieta líquida. No primeiro experimento, colostro bovino de segunda e terceira ordenhas foi fermentado em garrafas plásticas tipo PET que foram cheias e ligeiramente pressionadas antes do seu fechamento, criando assim uma condição anaeróbia. As garrafas foram armazenadas em sala escura à temperatura ambiente e cinco garrafas foram abertas 0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 14, 21, 28 e 56 dias após, para determinação de pH, acidez titulável, temperatura, ácido lático, nitrogênio total, nitrogênio não-protéico (NNP), caseína, lactose, glicose, gordura e contagem de microorganismos. Os valores de pH, acidez titulável e concentração de ácido lático apresentaram variação durante o armazenamento (P<0,0001). A fração NNP apresentou aumento (P<0,0001), enquanto que os valores de caseína e lactose diminuíram (P<0,0001) e apresentaram baixos valores após 56 dias. O desenvolvimento de bactérias ácido-láticas (BAL) foi intenso durante o processo fermentativo, enquanto que enterobactérias e leveduras apresentaram declínio. No segundo experimento, colostro bovino de segunda e terceira ordenhas foi fermentado da mesma forma que no primeiro experimento, mas em diferentes condições de temperaturas ambientais. As garrafas foram armazenadas em incubadora BOD com temperatura controlada (32,5±1°C ou 22,5±1°C) ou em sala escura à temperatura ambiente, sendo abertas três garrafas após 0, 1, 7, 14, 21, 28 e 35 dias para avaliação dos mesmos parâmetros avaliados no primeiro estudo. A maioria dos parâmetros apresentou comportamento semelhante ao observado no primeiro experimento. O desenvolvimento de BAL foi intenso, principalmente quando o colostro foi armazenado em temperatura mais elevada. A temperatura também afetou os parâmetros nutricionais (P<0,0001) com acréscimos nos valores de NNP e redução da concentração de caseína e lactose. No terceiro experimento, dezoito bezerros Holandês foram alocados em abrigos individuais até a oitava semana de vida, com livre acesso à água e concentrado inicial, e passaram a receber 4L da dieta líquida, sucedâneo lácteo ou colostro fermentado sob condições anaeróbicas (silagem de colostro), diluído na razão de 1:1. Os animais alimentados com silagem de colostro apresentaram menor consumo de concentrado, ganho de peso diário e peso vivo (P<0,07) durante o período experimental, em comparação aos animais consumindo sucedâneo lácteo. As avaliações quanto à altura na cernelha, perímetro torácico e largura da garupa não apresentaram diferenças (P>0,07). Todos os parâmetros sanguíneos avaliados (glicose, N-uréico, ácidos graxos livres e -hidroxibutirato) foram afetados pelos tratamentos (P<0,07), exceto a concentração plasmática de proteínas totais (P>0,07). O escore fecal foi afetado pelos tratamentos durante a segunda semana de vida (P<0,07), com animais alimentados com silagem de colostro apresentando fezes anormais e muito secas. A dinâmica fermentativa observada mostra que o colostro pode ser conservado através de fermentação anaeróbia de forma eficiente. Entretanto, o fornecimento de silagem de 12 colostro como dieta líquida exclusiva durante o período de aleitamento não resulta em desempenho animal adequado, não sendo uma boa alternativa de substituto de leite. / The objective of this study was to characterize the fermentative dynamic of bovine colostrum, under anaerobic condition, and determine the nutritional value, as well as evaluate dairy calves´ performance receiving colostrum silage as liquid diet. In the first experiment, bovine colostrum from second and third milking was fermented at room temperature in PET plastic bottles that were filled and lightly pressed before its closure, thereby creating an anaerobic condition. The bottles were stored in the dark at room temperature and five bottles were opened on days 0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 14, 21, 28 and 56 after for determination of pH, titratable acidity, temperature, lactic acid, total nitrogen, non-protein nitrogen (NPN), casein, lactose, glucose, fat and counts of microorganisms. The pH, titratable acidity and concentration of lactic acid showed large variation during storage (P<0.0001). The NPN fraction increased (P<0.0001), whereas the values of casein and lactose decreased (P<0.0001) and showed very low values after 56d. The development of lactic-acid bacteria (LAB) was intense during the fermentation process, while enterobacteria and yeasts declined. In the second experiment, bovine colostrum from second and third milking was collected, mixed and stored in PET plastic bottles, in the same manner as it was for the first study. However, the bottles were stored in a dark room with temperature controlled by a BOD incubator (32.5±1°C or 22.5±1°C) or at room temperature. Three bottles were opened after 0, 1, 7, 14, 21, 28 and 35 days for evaluation of the same parameters done during the first study. Most parameters presented similar patterns as observed in the first trial. The development of LAB was intense, especially when colostrum was stored at higher temperature. Temperature also influenced the results of nutritional parameters (P<0.0001) with increases in NPN values and reduction of casein and lactose concentration. In the third experiment, eighteen Holstein calves were allocated to individual hutches until the eighth week of life, with free access to water and starter feed, and fed 4 liters of liquid diet: milk replacer or colostrum fermented under anaerobic condition (colostrum silage), diluted at a 1:1 ratio. Animals fed colostrum silage had lower intake of starter, average daily gain and body weight (P<0.07) during the experimental period, compared to animals consuming milk replacer. The values of withers height, heart girth and hip width showed no differences (P>0.07). All blood parameters measured (glucose, urea-N, free fatty acids and -hydroxybutyric acid) were affected by treatments (P<0.07), except the total protein plasma concentration (P>0.07). The fecal score was affected by treatments during the second week of life (P<0.07), with animals fed colostrum silage presenting abnormal and very dry feces. The dynamics of fermentation show that colostrum can be efficiently stored under anaerobic conditions. However, feeding colostrum silage as an exclusive liquid diet, during the whole milk-feeding period, results in poor animal performance, being considered as an inadequate alternative as milk replacer.