A emissão de gases de efeito estufa (GEE) é uma das principais causas do aquecimento global, sendo uma problemática mundial das últimas décadas. O dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4) e oxido nitroso (N2O) são os principais GEE e os ruminantes são uns dos maiores contribuintes com a produção desses gases no mundo, devido ao processo digestivo de fermentação entérica. Na busca de estratégias para diminuir as emissões de metano e melhorar a produtividade animal, aditivos alimentares têm sido utilizados nas dietas dos animais. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a inclusão de aditivos alimentares sobre a produção de metano determinada pela técnica do gás traçador SF6, assim como, o consumo de matéria seca, a dinâmica ruminal e a contagem total e diferencial de protozoários do rúmen. Seis vacas não-gestantes e não-lactantes, com peso vivo médio de 784 ± 87 kg e canuladas no rúmen, foram distribuídas a uma das três dietas experimentais, seguindo-se delineamento experimental em quadrado latino 3x3 replicado (n= 18 unidades experimentais), sendo os tratamentos: 1) Controle (CON): Dieta basal sem inclusão de aditivo; 2) Monensina (MON): Dieta com adição de 300 mg de monensina sódica por animal por dia; 3) Tanino (TAN): Dieta com adição de 68 g de extrato de tanino condensado de Acácia-negra (Acacia mearnsii) por animal por dia. Os alimentos foram fornecidos duas vezes ao dia, na forma de ração completa. Cada período experimental foi constituído por 21 dias, sendo 10 dias de adaptação às respectivas dietas. A partir do dia 16 até o dia 21 foram coletados os dados de consumo de matéria seca e de produção de metano, sendo este último determinado a cada 24 horas, pela técnica do gás traçador de SF6. No dia 21, coletou-se conteúdo ruminal para determinação de protozoários. Quanto à dinâmica ruminal, foi realizado o esvaziamento ruminal nos dias 10 (3 horas após alimentação matinal) e 11 (imediatamente antes da alimentação matinal) de cada período experimental. Os resultados foram analisados através do procedimento MIXED onde o modelo incluiu o efeito de tratamento como fator fixo e os efeitos de animal dentro de quadrado, quadrado e período como fatores aleatórios. Não houve diferenças significativas (P>0,05) entre os tratamentos para as variáveis do consumo de matéria seca, como também, para os parâmetros de dinâmica ruminal (P>0,05) (matéria seca do conteúdo ruminal, massa líquida, massa sólida, massa total, assim como taxa de desaparecimento). A emissão de metano (expressa em g/d, g/kg PV, g/kg PV0,75 ou Mcal/Ani/d) com o tratamento com monensina foi menor em relação ao tratamento controle. Para a contagem total e diferencial de protozoários foi verificado efeito de aditivo para a subfamília Diplodiniinae, sendo que, o tratamento com monensina diminuiu em 27,5% a contagem desta subfamília em relação ao tratamento com tanino. Referente ao gênero Isotricha, foi observado que os tratamentos com monensina ou com tanino diminuíram em 31 e 30% respectivamente, este gênero em relação ao tratamento controle. A adição de monensina (17 mg/kg de MSI) revela-se uma alternativa para reduzir as perdas energéticas geradas na produção de metano, assim como também na redução de protozoários, que albergam microrganismos metanogênicos. Em relação ao tanino (0,4% na dieta) acredita-se que com doses mais elevadas na dieta possa resultar numa redução da emissão de metano / The emission of greenhouse gases (GHG) is a major cause of global warming, being a worldwide concern in recent decades. Carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) are the main greenhouse gases and ruminants are one of the major contributors to the production of these gases around the world, due to the enteric fermentation process. In the search for strategies to reduce methane emissions and to improve animal productivity, food additives have been used in animal diets lately. Thus, the aim of this trial was to assess the inclusion of food additives on methane emissions in cattle, using the sulfur hexafluoride (SF6) tracer technique, as well as on dry matter intake, rumen dynamics and total and differential counts of ruminal protozoa. Six non-pregnant and non-lactating rumen-cannulated cows (784 ± 87 kg) were assigned to a replicated 3x3 Latin square (18 experimental units). Treatments were: 1) Control (CON) basal diet with no additive inclusion; 2) Monensin (MON) addition of 300 mg of sodium monensin per animal per day, 3) Tannin (TAN) addition of 68 g of concentrated extract of condensed tannin (Acacia mearnsii) per animal per day. The animals were fed total mixed ration twice daily. Each experimental period consisted of 21 days the first 10 days were used for diet adaptation. From day 16 up to 21, data about dry matter intake and methane production were collected, the latter done every 24 hours using the sulfur hexafluoride (SF6) tracer technique. On the day 21, ruminal content was sampled for protozoa determination. Regarding the rumen dynamics, the rumen was emptied on days 10 (3 hours post-morning feeding) and 11 (right before morning feeding) of each experimental period. The results were analyzed by MIXED procedure; the model included the effect of treatment as fixed factor and the effects of period, square and animal within square as random factors. There were no significant differences (P>0.05) among treatments for dry mater intake variables, nor for ruminal dynamics parameters (ruminal content dry matter, liquid mass, solid mass, total mass or disappearance rate). Methane emission (expressed in g/day, g/kg LW, g/kg LW0.75 or Mcal/Ani/day) was lower for the group receiving monensin compared to the control group. For total and differential counts of protozoa, the additives affected the Diplodiniinae subfamily, i.e. monensin decreased the count of this subfamily by 27.5%, compared to tannin. Regarding the Isotricha genus, treatments with monensin or tannin decreased it by 31 and 30% respectively, compared to the control treatment. The addition of monensin (17 mg/kg DMI) revealed to be an alternative to reduce the energy lost by methane production, as well as to decrease the protozoa, which host methanogen microorganisms. Regarding tannin (0.4% in the diet), it is believed that higher doses in the diet can lead to a reduction in methane emission

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-15Bitstream added on 2014-06-13T20:07:12Z : No. of bitstreams: 1 abreu_gc_dr_guara.pdf: 4181088 bytes, checksum: eb2a9fc2114d10d93d945c3ea5bf9361 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O uso de biomassa renovável para a produção de carvão vegetal é uma das alternativas atuais de obtenção de agente redutor na siderurgia e possui características de neutralidade nas emissões de gases efeito estufa, uma vez que absorve o CO2 emitido durante o crescimento das florestas. O uso do carvão vegetal no processo de fabricação do sinter (sinterização) não é empregado atualmente na prática observada. Além disto, a sinterização consiste, dentro da siderurgia, em uma das etapas com maior potencial de impacto ambiental. Testes em escala piloto para produção de sinter foram conduzidos buscando avaliar diferentes participações de carvão vegetal na mistura de combustíveis com o intuito de quantificar o desempenho operacional e de qualidade de produto, bem como as variáveis ambientais decorrentes das emissões atmosféricas do processo. Foram avaliados os principais parâmetros ambientais, dentre eles, as emissões de dioxinas e furanos. Como resultados, obteve-se que é possível uma participação de até 50% de carvão vegetal na mistura de combustíveis com qualidade aceitável do sinter produto obtido, implicando em uma redução de até 50% nas emissões de gases efeito estufa, mesmo com maior emissão relativa de CH4. Uma redução de até 50% nas emissões de dioxinas e furanos também foi observada / Renewable biomass use for charcoal production is one of the current alternatives aiming the reduction agent supply at steel making process. This alternative has the greenhouse gases emission neutrality characteristics once it uses the emitted CO2 during the trees growing period. The use of charcoal at sinter making process is not commonly applied at current practices. In addition, sinter making process consists, among the other steel making steps, as one of the most potential environmental impact. Laboratory tests for sinter making were conducted aiming the evaluation of different participations of charcoal in fuel mix in order to quantify the operational performance and product quality as well as environmental variables resulting from process atmospheric emissions. The main environmental parameters were evaluated, among them, dioxins and furans. As a result, it was found that a participation of 50% of charcoal in the fuel mix is possible with acceptable quality of the final sinter product, and a reduction of greenhouse gases up to 50% even though a higher CH4 relative emission. Reductions of 50% at dioxins and furans emissions were also observed

A emissão de gases de efeito estufa (GEE) é uma das principais causas do aquecimento global, sendo uma problemática mundial das últimas décadas. O dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4) e oxido nitroso (N2O) são os principais GEE e os ruminantes são uns dos maiores contribuintes com a produção desses gases no mundo, devido ao processo digestivo de fermentação entérica. Na busca de estratégias para diminuir as emissões de metano e melhorar a produtividade animal, aditivos alimentares têm sido utilizados nas dietas dos animais. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a inclusão de aditivos alimentares sobre a produção de metano determinada pela técnica do gás traçador SF6, assim como, o consumo de matéria seca, a dinâmica ruminal e a contagem total e diferencial de protozoários do rúmen. Seis vacas não-gestantes e não-lactantes, com peso vivo médio de 784 ± 87 kg e canuladas no rúmen, foram distribuídas a uma das três dietas experimentais, seguindo-se delineamento experimental em quadrado latino 3x3 replicado (n= 18 unidades experimentais), sendo os tratamentos: 1) Controle (CON): Dieta basal sem inclusão de aditivo; 2) Monensina (MON): Dieta com adição de 300 mg de monensina sódica por animal por dia; 3) Tanino (TAN): Dieta com adição de 68 g de extrato de tanino condensado de Acácia-negra (Acacia mearnsii) por animal por dia. Os alimentos foram fornecidos duas vezes ao dia, na forma de ração completa. Cada período experimental foi constituído por 21 dias, sendo 10 dias de adaptação às respectivas dietas. A partir do dia 16 até o dia 21 foram coletados os dados de consumo de matéria seca e de produção de metano, sendo este último determinado a cada 24 horas, pela técnica do gás traçador de SF6. No dia 21, coletou-se conteúdo ruminal para determinação de protozoários. Quanto à dinâmica ruminal, foi realizado o esvaziamento ruminal nos dias 10 (3 horas após alimentação matinal) e 11 (imediatamente antes da alimentação matinal) de cada período experimental. Os resultados foram analisados através do procedimento MIXED onde o modelo incluiu o efeito de tratamento como fator fixo e os efeitos de animal dentro de quadrado, quadrado e período como fatores aleatórios. Não houve diferenças significativas (P>0,05) entre os tratamentos para as variáveis do consumo de matéria seca, como também, para os parâmetros de dinâmica ruminal (P>0,05) (matéria seca do conteúdo ruminal, massa líquida, massa sólida, massa total, assim como taxa de desaparecimento). A emissão de metano (expressa em g/d, g/kg PV, g/kg PV0,75 ou Mcal/Ani/d) com o tratamento com monensina foi menor em relação ao tratamento controle. Para a contagem total e diferencial de protozoários foi verificado efeito de aditivo para a subfamília Diplodiniinae, sendo que, o tratamento com monensina diminuiu em 27,5% a contagem desta subfamília em relação ao tratamento com tanino. Referente ao gênero Isotricha, foi observado que os tratamentos com monensina ou com tanino diminuíram em 31 e 30% respectivamente, este gênero em relação ao tratamento controle. A adição de monensina (17 mg/kg de MSI) revela-se uma alternativa para reduzir as perdas energéticas geradas na produção de metano, assim como também na redução de protozoários, que albergam microrganismos metanogênicos. Em relação ao tanino (0,4% na dieta) acredita-se que com doses mais elevadas na dieta possa resultar numa redução da emissão de metano / The emission of greenhouse gases (GHG) is a major cause of global warming, being a worldwide concern in recent decades. Carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) are the main greenhouse gases and ruminants are one of the major contributors to the production of these gases around the world, due to the enteric fermentation process. In the search for strategies to reduce methane emissions and to improve animal productivity, food additives have been used in animal diets lately. Thus, the aim of this trial was to assess the inclusion of food additives on methane emissions in cattle, using the sulfur hexafluoride (SF6) tracer technique, as well as on dry matter intake, rumen dynamics and total and differential counts of ruminal protozoa. Six non-pregnant and non-lactating rumen-cannulated cows (784 ± 87 kg) were assigned to a replicated 3x3 Latin square (18 experimental units). Treatments were: 1) Control (CON) basal diet with no additive inclusion; 2) Monensin (MON) addition of 300 mg of sodium monensin per animal per day, 3) Tannin (TAN) addition of 68 g of concentrated extract of condensed tannin (Acacia mearnsii) per animal per day. The animals were fed total mixed ration twice daily. Each experimental period consisted of 21 days the first 10 days were used for diet adaptation. From day 16 up to 21, data about dry matter intake and methane production were collected, the latter done every 24 hours using the sulfur hexafluoride (SF6) tracer technique. On the day 21, ruminal content was sampled for protozoa determination. Regarding the rumen dynamics, the rumen was emptied on days 10 (3 hours post-morning feeding) and 11 (right before morning feeding) of each experimental period. The results were analyzed by MIXED procedure; the model included the effect of treatment as fixed factor and the effects of period, square and animal within square as random factors. There were no significant differences (P>0.05) among treatments for dry mater intake variables, nor for ruminal dynamics parameters (ruminal content dry matter, liquid mass, solid mass, total mass or disappearance rate). Methane emission (expressed in g/day, g/kg LW, g/kg LW0.75 or Mcal/Ani/day) was lower for the group receiving monensin compared to the control group. For total and differential counts of protozoa, the additives affected the Diplodiniinae subfamily, i.e. monensin decreased the count of this subfamily by 27.5%, compared to tannin. Regarding the Isotricha genus, treatments with monensin or tannin decreased it by 31 and 30% respectively, compared to the control treatment. The addition of monensin (17 mg/kg DMI) revealed to be an alternative to reduce the energy lost by methane production, as well as to decrease the protozoa, which host methanogen microorganisms. Regarding tannin (0.4% in the diet), it is believed that higher doses in the diet can lead to a reduction in methane emission

O aumento contínuo das emissões de gases causadores do efeito estufa resulta em níveis elevados de aquecimento do planeta. Estes efeitos, relacionados à mudança do clima, representam impactos na saúde humana, na produção de alimentos, nos ecossistemas e no abastecimento hídrico. Com o abastecimento hídrico afetado, as águas de menor qualidade para fins de irrigação, tornam-se importantes fontes hídricas para produção de alimentos. Dessa forma, objetivou-se estudar a tolerância da mini melancia à salinidade, bem como a resposta da cultura ao incremento de CO2 atmosférico, sob irrigação salina e não salina. O primeiro experimento foi realizado na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ-Piracicaba), em casa de vegetação. Cultivaram-se plantas de mini melancia, cv. Smile, irrigadas com água de diferentes condutividades elétricas- CEa (1, 2, 3, 4 e 5 dSm-1) com o objetivo de estudar a tolerância das plantas, em função do estresse salino. O segundo experimento foi realizado no Centro Nacional de Pesquisa de Informática Agropecuária (CNPTIA-Campinas) em duas câmaras de crescimento. Com objetivo de estudar como o incremento do CO2 atmosférico afeta a tolerância à salinidade da mini melancia cv. Smile. Na primeira câmara de crescimento (C1), cultivaram-se as plantas irrigadas com águas de diferentes condutividades elétricas- CEa (1 e 5 dSm-1), com aumento da concentração atmosférica de CO2 para 800 ppm. Na segunda câmara de crescimento (C2), cultivaram-se as plantas irrigadas com as mesmas condutividades elétricas da C1, entretanto com a concentração de CO2 atmosférico de 400 ppm. A salinidade afetou negativamente e o aumento da concentração de CO2 afetou positivamente a massa e o tamanho dos frutos da mini melancia. Assim, conclui-se que a mini melancia cv. Smile é moderadamente sensível à salinidade e que o aumento da concentração de CO2 atmosférico favorece o desenvolvimento dos frutos irrigados com água salina e não salina. / The continued increase in emissions of greenhouse gas effect inducing gases results in the warming of the planet. These climate change-related effects impact human health, food production, ecosystems and water supply. With the water supply affected, lower quality water becomes a possible water source for food production. Thus, the purpose of this analysis was to study the tolerance of mini watermelon to salinity and the crop response to increasing atmospheric CO2 in saline and non-saline irrigation. The first experiment was conducted at the School of Agriculture \"Luiz de Queiroz\" (ESALQ-Piracicaba), under greenhouse conditions. Mini watermelon plants were cultivated and irrigated with water of different electrical conductivities-ECw (1, 2, 3, 4 and 5 dSm-1) with the purpose of observing the behavior of plants affected by salt stress. The second experiment was carred out at the National Center of Agricultural Informatics Research (CNPTIA-Campinas) in two different growth chambers. In the first growth chamber (C1), the plants were cultivated and irrigated with different electrical conductivities-ECw (1 and 5 dSm-1), with an increase of atmospheric CO2 concentration to 800 ppm. In the second growth chamber (C2), plants were grown and irrigated with the same electrical conductivities as in C1, though the atmospheric concentration was kept at CO2 400 ppm. The salinity negatively affected the mass and the size of the fruits of mini watermelon while the increased CO2 concentration had a positive effect. Thus, it is possible to conclude that the cv. Smile mini watermelon is moderately sensitive to salinity whereas the increasing atmospheric CO2 concentration favors the development of irrigated fruit with both saline and non-saline water.

Esta pesquisa teve como objetivo quantificar a emissão de metano (CH4) proveniente da vinhaça presente em diferentes sistemas de armazenamento e transporte e, adicionalmente, avaliar, por técnicas independentes de cultivo, a microbiota funcional relacionada à produção deste gás. Para atingir esta meta foram realizados três estudos complementares. O primeiro abordou a caracterização dos sistemas de armazenamento e transporte de vinhaça encontrados no Brasil baseado em um questionário aplicado às usinas produtoras de etanol. O segundo visou quantificar as emissões de CH4 em condições de campo provenientes da vinhaça nos canais e tanques e também em laboratório em um estudo de incubação. O terceiro estudo avaliou a microbiota funcional associada à emissão de CH4 através de técnicas independentes de cultivo, como PCR em tempo real (qPCR) e pirosequenciamento. As análises microbiológicas indicaram que as emissões de CH4 são produzidas, preferencialmente, através da decomposição anaeróbia do material orgânico dissolvido da vinhaça depositados no fundo dos sistemas. Estas emissões não são desprezíveis e devem ser consideradas nos cálculos de pegada de carbono do etanol. Nos canais sem revestimento a emissão média em dois anos safras consecutivos apresentou valor de 0,75 kg CO2 eq m-3 de vinhaça, aproximadamente 5 vezes superior às emissões na parte revestida. Nos tanques a emissão foi aproximadamente setenta vezes inferior quando comparada ao canal revestido. O experimento de incubação auxiliou no entendimento de que a vinhaça sozinha não produz quantidades significativas de CH4. Entende-se que os nichos microbianos metanogênicos provavelmente são formados no sedimento, enquanto que a vinhaça mantém as condições de anaerobiose do sedimento necessárias à metanogênese e fornece nutrientes para acelerar a reação. O gênero Methanobrevibacter se mostrou dominante na comunidade microbiana metanogênica, conforme demonstrado pelo pirosequenciamento do gene 16S rRNA. Houve correlação positiva entre a abundância do gene 16S rRNA de Arquéia e dos genes funcionais mcrA e mba com a emissão de CH4. As informações sobre produção e emissão de CH4 e das características da vinhaça constituem informações importantes para tomada de decisão sobre a mitigação e/ou aproveitamento do CH4 gerado para fins econômicos e ambientais. / This research aimed to quantify methane (CH4) emissions from the vinasse in different storage and transportation systems and, additionally, to evaluate the functional microbiota associated with the production of this gas by molecular biology approaches. Three complimentary studies were performed to reach this goal. The first one was related to the characterization of main vinasse storage and transportation systems adopted in Brazil based on a survey administered to the mills, in south-central region of Brazil, producing sugarcane etanol. The second aimed to quantify the CH4 emissions from vinasse in both, field - channels and thanks - and laboratory conditions. The third study evaluated the functional microbiota associated with the CH4 emission by molecular biology approaches like real time PCR ans pyrosequencing. Microbial analysis indicated that CH4 emissions are produced preferably by anaerobic decomposition of the organic material dissolved in the vinasse and deposited on the bottom of the systems. These emissions are not negligible and should be considered in ethanol\'s carbon footprint calculations. At the uncoated part of the channel, the average emission from two crop years was 0.75 kg CO2 eq m-3 of vinasse, about 5 times greater than the emissions at the coated part. Methane emissions from the tank were about seventy times lower than from the uncoated channel. The laboratory experiment supported the understanding that the vinasse alone produces no significant emission of CH4. The microbial methanogenic niches were probably formed in the sediment, while the vinasse keeps sediment anaerobic conditions necessary for methanogenesis and provides nutrients to speed up the reaction. The Methanobrevibacter genus showed dominant in methanogenic microbial community, as demonstrated by pyrosequencing of the 16S rRNA gene. There was a positive correlation between the abundance of 16S rRNA gene Archaea and the functional mcrA and mba genes with the emission of CH4. Information on production and emission of CH4 and vinasse characteristics are important for decision making on mitigation and/or use of gas generated for economic and environmental purposes.

Ante o intenso uso global dos combustíveis fósseis, com suas massivas emissões de gases de efeito estufa (GEE), hoje, a energia é o maior forçamento antropogênico das mudanças climáticas. Como parte desses combustíveis, o petróleo é a fonte de energia mais utilizada e o segundo maior emissor de GEE do mundo, ainda permanecendo de uso predominante no longo prazo. Visando à mitigação dessas mudanças do clima, desenvolvem-se no mundo três estratégias principais: eficiência energética; intensificação do uso das fontes renováveis; e a captura e estocagem geológica de carbono (CO2) carbon capture and storage (CCS). Estudos recentes demonstram que, por meio da recuperação secundária especial de petróleo enhanced oil recovery (EOR) , com injeção miscível de CO2 (EOR-CO2 miscível), pode-se estocar geologicamente até 320 Gt CO2, produzindo-se, em paralelo, um trilhão de barris adicionais de óleo, globalmente. A EOR-CO2, já praticada há cerca de 40 (quarenta) anos unicamente para aumentar a recuperação de petróleo, também passou a ser o método de CCS de maior potencial global de geosequestro de carbono. Este trabalho investiga as emissões antropogênicas da energia, as características do sistema energético do petróleo, abarcando as condições e os mecanismos de miscibilidade e de sequestro geológico de carbono no atual cenário tecnológico da EOR-CO2, estabelecendo a sua conexão com a mitigação das mudanças climáticas através da CCS. O trabalho conclui que a EOR-CO2 é um método eficiente para a estocagem de carbono ao mesmo tempo em que aumenta o fator de recuperação. Hoje, com potencial global para sequestrar 85 Mt CO2/ano, ele já é responsável por 58% de todo o carbono geosequestrado no mundo; nas Américas, alcança 91%. Além de aumentar a eficiência no uso desse recurso disponível na biosfera, por extrair centenas de bilhões de barris adicionais de óleo, a EOR-CO2 transformou o sistema energético do petróleo num sumidouro de carbono com novo e relevante papel na mitigação das mudanças climáticas. / The intense using of fossil fuels on worldwide scale, with their massive greenhouse gas (GHG) emissions, makes energy the greatest anthropogenic cause of climate change. Petroleum is and will remain, in the long term, the most used energy source and the second greatest emitter of GHG of the world. With the goal of mitigating climate changes, three major worldwide strategies are being applied: energy efficiency, increase using of renewable sources and carbon capture and storage (CCS). Recent studies show that, by enhanced oil recovery (EOR), with miscible injection of CO2 (miscible CO2-EOR), it is possible to store geologically up to 320 Gt of CO2, producing, at the same time, a trillion of additional oil barrels, globally. CO2-EOR, already used for 40 years in order to increase oil recovery, has also becomes the CCS method with the greatest global potential of geological carbon storage. This work aims to investigate the contribution of the petroleum energy system to mitigate climate change, with a greater efficiency in its recovery (optimizing the utilization of energy deposits available in the biosphere) at the same time that it allows the capture and geological storage of CO2 in the reservoir. EOR-CO2 is an effective means for carbon storage. With its capability to store 85 Mt of CO2 per year, it is already responsible for 58% of all carbon geosequestration in the world. In the Americas, reaches 91 %. EOR-CO2 increases oil production, in the order of hundreds billions barrels, and transforms the oil energy system in a carbon sink with a new and important role in climate change mitigation.

Orientador: João Andrade de Carvalho Junior / Coorientador: José Adilson de Castro / Banca: Luiz Roberto Carrocci / Banca: José Antonio Perrella Balestieri / Banca: Alexandre José da Silva / Banca: Antonio Rosa do Nascimento / Resumo: O uso de biomassa renovável para a produção de carvão vegetal é uma das alternativas atuais de obtenção de agente redutor na siderurgia e possui características de neutralidade nas emissões de gases efeito estufa, uma vez que absorve o CO2 emitido durante o crescimento das florestas. O uso do carvão vegetal no processo de fabricação do sinter (sinterização) não é empregado atualmente na prática observada. Além disto, a sinterização consiste, dentro da siderurgia, em uma das etapas com maior potencial de impacto ambiental. Testes em escala piloto para produção de sinter foram conduzidos buscando avaliar diferentes participações de carvão vegetal na mistura de combustíveis com o intuito de quantificar o desempenho operacional e de qualidade de produto, bem como as variáveis ambientais decorrentes das emissões atmosféricas do processo. Foram avaliados os principais parâmetros ambientais, dentre eles, as emissões de dioxinas e furanos. Como resultados, obteve-se que é possível uma participação de até 50% de carvão vegetal na mistura de combustíveis com qualidade aceitável do sinter produto obtido, implicando em uma redução de até 50% nas emissões de gases efeito estufa, mesmo com maior emissão relativa de CH4. Uma redução de até 50% nas emissões de dioxinas e furanos também foi observada / Abstract: Renewable biomass use for charcoal production is one of the current alternatives aiming the reduction agent supply at steel making process. This alternative has the greenhouse gases emission neutrality characteristics once it uses the emitted CO2 during the trees growing period. The use of charcoal at sinter making process is not commonly applied at current practices. In addition, sinter making process consists, among the other steel making steps, as one of the most potential environmental impact. Laboratory tests for sinter making were conducted aiming the evaluation of different participations of charcoal in fuel mix in order to quantify the operational performance and product quality as well as environmental variables resulting from process atmospheric emissions. The main environmental parameters were evaluated, among them, dioxins and furans. As a result, it was found that a participation of 50% of charcoal in the fuel mix is possible with acceptable quality of the final sinter product, and a reduction of greenhouse gases up to 50% even though a higher CH4 relative emission. Reductions of 50% at dioxins and furans emissions were also observed / Doutor

O aumento contínuo das emissões de gases causadores do efeito estufa resulta em níveis elevados de aquecimento do planeta. Estes efeitos, relacionados à mudança do clima, representam impactos na saúde humana, na produção de alimentos, nos ecossistemas e no abastecimento hídrico. Com o abastecimento hídrico afetado, as águas de menor qualidade para fins de irrigação, tornam-se importantes fontes hídricas para produção de alimentos. Dessa forma, objetivou-se estudar a tolerância da mini melancia à salinidade, bem como a resposta da cultura ao incremento de CO2 atmosférico, sob irrigação salina e não salina. O primeiro experimento foi realizado na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ-Piracicaba), em casa de vegetação. Cultivaram-se plantas de mini melancia, cv. Smile, irrigadas com água de diferentes condutividades elétricas- CEa (1, 2, 3, 4 e 5 dSm-1) com o objetivo de estudar a tolerância das plantas, em função do estresse salino. O segundo experimento foi realizado no Centro Nacional de Pesquisa de Informática Agropecuária (CNPTIA-Campinas) em duas câmaras de crescimento. Com objetivo de estudar como o incremento do CO2 atmosférico afeta a tolerância à salinidade da mini melancia cv. Smile. Na primeira câmara de crescimento (C1), cultivaram-se as plantas irrigadas com águas de diferentes condutividades elétricas- CEa (1 e 5 dSm-1), com aumento da concentração atmosférica de CO2 para 800 ppm. Na segunda câmara de crescimento (C2), cultivaram-se as plantas irrigadas com as mesmas condutividades elétricas da C1, entretanto com a concentração de CO2 atmosférico de 400 ppm. A salinidade afetou negativamente e o aumento da concentração de CO2 afetou positivamente a massa e o tamanho dos frutos da mini melancia. Assim, conclui-se que a mini melancia cv. Smile é moderadamente sensível à salinidade e que o aumento da concentração de CO2 atmosférico favorece o desenvolvimento dos frutos irrigados com água salina e não salina. / The continued increase in emissions of greenhouse gas effect inducing gases results in the warming of the planet. These climate change-related effects impact human health, food production, ecosystems and water supply. With the water supply affected, lower quality water becomes a possible water source for food production. Thus, the purpose of this analysis was to study the tolerance of mini watermelon to salinity and the crop response to increasing atmospheric CO2 in saline and non-saline irrigation. The first experiment was conducted at the School of Agriculture \"Luiz de Queiroz\" (ESALQ-Piracicaba), under greenhouse conditions. Mini watermelon plants were cultivated and irrigated with water of different electrical conductivities-ECw (1, 2, 3, 4 and 5 dSm-1) with the purpose of observing the behavior of plants affected by salt stress. The second experiment was carred out at the National Center of Agricultural Informatics Research (CNPTIA-Campinas) in two different growth chambers. In the first growth chamber (C1), the plants were cultivated and irrigated with different electrical conductivities-ECw (1 and 5 dSm-1), with an increase of atmospheric CO2 concentration to 800 ppm. In the second growth chamber (C2), plants were grown and irrigated with the same electrical conductivities as in C1, though the atmospheric concentration was kept at CO2 400 ppm. The salinity negatively affected the mass and the size of the fruits of mini watermelon while the increased CO2 concentration had a positive effect. Thus, it is possible to conclude that the cv. Smile mini watermelon is moderately sensitive to salinity whereas the increasing atmospheric CO2 concentration favors the development of irrigated fruit with both saline and non-saline water.

Esta pesquisa teve como objetivo quantificar a emissão de metano (CH4) proveniente da vinhaça presente em diferentes sistemas de armazenamento e transporte e, adicionalmente, avaliar, por técnicas independentes de cultivo, a microbiota funcional relacionada à produção deste gás. Para atingir esta meta foram realizados três estudos complementares. O primeiro abordou a caracterização dos sistemas de armazenamento e transporte de vinhaça encontrados no Brasil baseado em um questionário aplicado às usinas produtoras de etanol. O segundo visou quantificar as emissões de CH4 em condições de campo provenientes da vinhaça nos canais e tanques e também em laboratório em um estudo de incubação. O terceiro estudo avaliou a microbiota funcional associada à emissão de CH4 através de técnicas independentes de cultivo, como PCR em tempo real (qPCR) e pirosequenciamento. As análises microbiológicas indicaram que as emissões de CH4 são produzidas, preferencialmente, através da decomposição anaeróbia do material orgânico dissolvido da vinhaça depositados no fundo dos sistemas. Estas emissões não são desprezíveis e devem ser consideradas nos cálculos de pegada de carbono do etanol. Nos canais sem revestimento a emissão média em dois anos safras consecutivos apresentou valor de 0,75 kg CO2 eq m-3 de vinhaça, aproximadamente 5 vezes superior às emissões na parte revestida. Nos tanques a emissão foi aproximadamente setenta vezes inferior quando comparada ao canal revestido. O experimento de incubação auxiliou no entendimento de que a vinhaça sozinha não produz quantidades significativas de CH4. Entende-se que os nichos microbianos metanogênicos provavelmente são formados no sedimento, enquanto que a vinhaça mantém as condições de anaerobiose do sedimento necessárias à metanogênese e fornece nutrientes para acelerar a reação. O gênero Methanobrevibacter se mostrou dominante na comunidade microbiana metanogênica, conforme demonstrado pelo pirosequenciamento do gene 16S rRNA. Houve correlação positiva entre a abundância do gene 16S rRNA de Arquéia e dos genes funcionais mcrA e mba com a emissão de CH4. As informações sobre produção e emissão de CH4 e das características da vinhaça constituem informações importantes para tomada de decisão sobre a mitigação e/ou aproveitamento do CH4 gerado para fins econômicos e ambientais. / This research aimed to quantify methane (CH4) emissions from the vinasse in different storage and transportation systems and, additionally, to evaluate the functional microbiota associated with the production of this gas by molecular biology approaches. Three complimentary studies were performed to reach this goal. The first one was related to the characterization of main vinasse storage and transportation systems adopted in Brazil based on a survey administered to the mills, in south-central region of Brazil, producing sugarcane etanol. The second aimed to quantify the CH4 emissions from vinasse in both, field - channels and thanks - and laboratory conditions. The third study evaluated the functional microbiota associated with the CH4 emission by molecular biology approaches like real time PCR ans pyrosequencing. Microbial analysis indicated that CH4 emissions are produced preferably by anaerobic decomposition of the organic material dissolved in the vinasse and deposited on the bottom of the systems. These emissions are not negligible and should be considered in ethanol\'s carbon footprint calculations. At the uncoated part of the channel, the average emission from two crop years was 0.75 kg CO2 eq m-3 of vinasse, about 5 times greater than the emissions at the coated part. Methane emissions from the tank were about seventy times lower than from the uncoated channel. The laboratory experiment supported the understanding that the vinasse alone produces no significant emission of CH4. The microbial methanogenic niches were probably formed in the sediment, while the vinasse keeps sediment anaerobic conditions necessary for methanogenesis and provides nutrients to speed up the reaction. The Methanobrevibacter genus showed dominant in methanogenic microbial community, as demonstrated by pyrosequencing of the 16S rRNA gene. There was a positive correlation between the abundance of 16S rRNA gene Archaea and the functional mcrA and mba genes with the emission of CH4. Information on production and emission of CH4 and vinasse characteristics are important for decision making on mitigation and/or use of gas generated for economic and environmental purposes.

Ante o intenso uso global dos combustíveis fósseis, com suas massivas emissões de gases de efeito estufa (GEE), hoje, a energia é o maior forçamento antropogênico das mudanças climáticas. Como parte desses combustíveis, o petróleo é a fonte de energia mais utilizada e o segundo maior emissor de GEE do mundo, ainda permanecendo de uso predominante no longo prazo. Visando à mitigação dessas mudanças do clima, desenvolvem-se no mundo três estratégias principais: eficiência energética; intensificação do uso das fontes renováveis; e a captura e estocagem geológica de carbono (CO2) carbon capture and storage (CCS). Estudos recentes demonstram que, por meio da recuperação secundária especial de petróleo enhanced oil recovery (EOR) , com injeção miscível de CO2 (EOR-CO2 miscível), pode-se estocar geologicamente até 320 Gt CO2, produzindo-se, em paralelo, um trilhão de barris adicionais de óleo, globalmente. A EOR-CO2, já praticada há cerca de 40 (quarenta) anos unicamente para aumentar a recuperação de petróleo, também passou a ser o método de CCS de maior potencial global de geosequestro de carbono. Este trabalho investiga as emissões antropogênicas da energia, as características do sistema energético do petróleo, abarcando as condições e os mecanismos de miscibilidade e de sequestro geológico de carbono no atual cenário tecnológico da EOR-CO2, estabelecendo a sua conexão com a mitigação das mudanças climáticas através da CCS. O trabalho conclui que a EOR-CO2 é um método eficiente para a estocagem de carbono ao mesmo tempo em que aumenta o fator de recuperação. Hoje, com potencial global para sequestrar 85 Mt CO2/ano, ele já é responsável por 58% de todo o carbono geosequestrado no mundo; nas Américas, alcança 91%. Além de aumentar a eficiência no uso desse recurso disponível na biosfera, por extrair centenas de bilhões de barris adicionais de óleo, a EOR-CO2 transformou o sistema energético do petróleo num sumidouro de carbono com novo e relevante papel na mitigação das mudanças climáticas. / The intense using of fossil fuels on worldwide scale, with their massive greenhouse gas (GHG) emissions, makes energy the greatest anthropogenic cause of climate change. Petroleum is and will remain, in the long term, the most used energy source and the second greatest emitter of GHG of the world. With the goal of mitigating climate changes, three major worldwide strategies are being applied: energy efficiency, increase using of renewable sources and carbon capture and storage (CCS). Recent studies show that, by enhanced oil recovery (EOR), with miscible injection of CO2 (miscible CO2-EOR), it is possible to store geologically up to 320 Gt of CO2, producing, at the same time, a trillion of additional oil barrels, globally. CO2-EOR, already used for 40 years in order to increase oil recovery, has also becomes the CCS method with the greatest global potential of geological carbon storage. This work aims to investigate the contribution of the petroleum energy system to mitigate climate change, with a greater efficiency in its recovery (optimizing the utilization of energy deposits available in the biosphere) at the same time that it allows the capture and geological storage of CO2 in the reservoir. EOR-CO2 is an effective means for carbon storage. With its capability to store 85 Mt of CO2 per year, it is already responsible for 58% of all carbon geosequestration in the world. In the Americas, reaches 91 %. EOR-CO2 increases oil production, in the order of hundreds billions barrels, and transforms the oil energy system in a carbon sink with a new and important role in climate change mitigation.