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Produção de hidrogênio e metano a partir de subproduto da indústria sucroalcooleira, em reatores anaeróbios de fases separadas sob condição termofílica / Hydrogen and methane co-production from the sugarcane industry by-products at two-stages process anaerobic bioreactors under thermophilic conditionVilela, Rogerio Silveira 02 December 2016 (has links)
A digestão anaeróbia tem se apresentado como um processo de grande interesse sob a ótica da potencial produção de energia renovável (H2 e CH4), considerando-se a ampla variedade de compostos orgânicos que podem ser utilizados. Neste estudo desejou-se avançar na compreensão do sistema de reatores anaeróbios de duas fases (acidogênico seguido de metanogênico) operados em condições termofílicas (55°C), alimentados com melaço da cana-de-açúcar, subproduto da indústria sucroalcooleira. Os experimentos foram conduzidos em reatores anaeróbios de leito fixo estruturado com fluxo ascendente e o melaço foi diluído com água de abastecimento, para adequação da concentração aos processos de tratamento de águas residuárias. Na 1ª Etapa dois reatores acidogênicos foram operados em paralelo para avaliar diferentes formas de inoculação e meios suportes, a fim de manter a produção continua e estável de hidrogênio. Para isso foram aplicadas diferentes cargas orgânicas (2,5, 5 e 10 gDQO.L-1) que resultam em COV de 30, 60 e 120 g.DQO.Lreator1.dia-1, com TDH fixo de 2 horas. A expressão do gene hidrogenase foi detectado em ambos os reatores, mas em maior proporção no reator inoculado com lodo de reator UASB e usando como material suporte a espuma de poliuretano. Sequencialmente a este reator, foi acoplado um reator metanogênico, alimentado com efluente do reator acidogênico, estabilizado nas condições apresentadas, e operado com COV crescentes de 1, 2, 5, 7, 14, 17 e 26,5 gDQO.Lreator-1.dia-1 e consequente diminuição do TDH de 240, 96, 48, 32, 24, 16 e 12 horas. O reator acidogênico na 2ª etapa foi operado por 417 dias consecutivos e COV de 120 g.DQO.Lreator1.dia-1, produzindo hidrogênio continuamente, alcançado valores de produção bruta de H2 de 7,60 LH2.dia-1. O reator metanogênico foi operado por 251 dias consecutivos, produzindo metano e alcançado valores de produção bruta de CH4 de 5,90 LCH4.dia-1. A eficiência de remoção de DQO do sistema de reatores foi de aproximadamente 90%, com contribuição aproximadamente de 10% para o reator acidogênico e contribuição aproximadamente de 80% para o reator metanogênico. O reator acidogênico alcançou rendimento de produção de hidrogênio por kg de melaço aplicado de 392 LH2.kgmelaço-1 e o reator metanogênico de 387 LCH4.kgmelaço-1. Para finalidade de comparações e aplicabilidade, o ganho energético global do sistema de reatores de duas fases foi de aproximadamente 5,7 kWh.kgmelaço-1 (1,4 kWh.kgmelaço-1 para o reator acidogênico e 4,3 kWh.kgmelaço-1 para o reator metanogênico). A produção continua de H2 obtida neste estudo está relacionada à associação das vias dos ácidos produtores de hidrogênio já consolidados pela literatura pertinente (acético e butírico) e pela produção de hidrogênio pela rota do ácido lático, devido a associação entre as comunidades de microrganismos estabelecidas no reator. O sequenciamento massivo MiSeq mostrou a seleção de diversos gêneros de microrganismos com redundância funcional e pertencentes principalmente aos Filos Firmicutes, Proteobacteria e Thermotogae, tais como Clostridium sensu stricto, Thermohydrogenium, Thermoanaerobacterium e Cellulosibacter (Firmicutes); Pseudomonas, Enterobacter, Shewanella e Petrobacter (Proteobacteria) e Fervidobacterium (Thermotogae). Microrganismos produtores de ácido lático também foram selecionados tais como: Lactobacillus, Leuconostoc, Sporolactobacillus e Trichococcus. Dos pontos de vista científico e tecnológico este estudo deu mais um passo para a compreensão dos bioprocessos envolvidos nos sistemas anaeróbios em dois estágios produzindo H2 e CH4 continuamente por longo período de tempo. / Anaerobic digestion has shown as an interesting process for renewable energy production (H2 and CH4), for a wide variety of organic compounds (carbon source). This study aimed to advance the understanding of a two-stage process anaerobic system (acidogenic bioreactor followed by methanogenic bioreactor) under thermophilic condition (55°C) fed with molasses, a sugarcane industry by-product. The experiments were conducted at up-flow structured bed reactors and sugarcane molasses was diluted with tap water, to adjust the concentration to the wastewater treatment. At first stage two acidogenic reactors were operated in parallel to evaluate different source of inocula and support bed, to obtain continuous and stable hydrogen production. It was applied 2.5, 5 and 10 gCOD.L-1 resulting in OLR of 30, 60 and 120 g.COD.Lreactor-1.day-1, with HRT fixed at 2 hours of hydrogenase gene was detected in both reactors but with higher number of copies of the gene in the reactor that showed higher hydrogen production: the reactor sed with sludge of UASB reactor and using polyurethane foam as support material. To this reactor was coupled a methanogenic reactor fed with effluent from acidogenic reactor and operated with increasing OLR (1, 2, 5, 7, 14, 17 e 26,5 gCOD.Lreactor-1.day-1) decreasing the HRT (240, 96, 48, 32, 24, 16 and 12 hours). The acidogenic reactor was operated during 471 days with OLR of 120 g.COD.Lreactor-1.day-1, with HRT fixed at 2 hours, with continuous hydrogen production with a gross production of 7.60 LH2.day-1. The methanogenic reactor was operated for 251 days, with continuous methane production of up to 5.90LCH4.day-1. The COD removal efficiency using the two-stage system was approximately 90% , with 10% contribution by the acidogenic reactor and 80% contribution by the methanogenic reactor. The acidogenic reactor achieved hydrogen yield per kg of applied molasses equal to 392 LH2.kgmolases-1. The methanogenic reactor achieved methane yield per kg of applied molasses equal to 387 LCH4.kgmolasses-1. For comparison and applicability purposes, the overall energy yield using the two stage reactor system was approximately 5.7 kWh.kgmolasses-1 (Acidogenic reactor 1.4 kWh.kgmolasses-1 and Methanogenic reactor 4.3 kWh.kgmolasses-1). The continuous production of H2 obtained in this study is related to the association of the hydrogen producer acids pathway established by the relevant literature (acetic and butyric) and the hydrogen production by the lactic acid pathway due to the microorganisms association established in the reactor. Metagenomic analysis by MiSeq Plataform revealed that hydrogen production was due the selection of microorganisms with functional redundancy mainly of Phyla Firmicutes, Proteobacteria and Thermotogae, such as Clostridium sensu stricto, Thermohydrogenium, Thermoanaerobacterium, Cellulosibacter (Firmicutes); Pseudomonas, Enterobacter, Shewanella and Petrobacter (Proteobacteria) and Fervidobacterium (Thermotogae). Genera of acid latic producers, such as Lactobacillus, Leuconostoc, Sporolactobacillus and Trichococcus, were also selected. From the scientific and technological point of view this study has taken another step towards the understanding of bioprocesses involving two stage anaerobic systems for a long term continuous production of H2 and CH4.
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Proposição de um framework para identificação de práticas de sustentabilidade social em cadeias de suprimento: uma aplicação no setor sucroenergético / Proposition of a framework for identifying social sustainability practices in supply chains: an application in sugarcane industryLuís Carlos de Marino Schiavon 14 April 2014 (has links)
O enfoque de sustentabilidade em cadeias de suprimento tem recebido atenção crescente na área acadêmica e no meio empresarial, nos últimos anos. A pesquisa acadêmica sobre sustentabilidade em cadeias de suprimento iniciou-se há aproximadamente uma década e a literatura aponta carência de abordagem sobre a dimensão social da sustentabilidade, com recomendação para o desenvolvimento de frameworks específicos para identificar práticas de sustentabilidade social em cadeias de suprimento. Visando contribuir para o preenchimento desta lacuna, tem-se como objetivo desenvolver e verificar a eficácia de um framework para esta finalidade. Tendo-se como referência uma revisão de literatura, propõe-se um framework composto por critérios e indicadores, que abrange a empresa produtora de bens e/ou serviços, fornecedores, distribuidores, atacadistas, stakeholders, comunidades e clientes. Para viabilizar a aplicação prática do framework, busca-se propor indicadores que sejam ao mesmo tempo, relevantes e simples. A aplicação do framework é realizada em uma cadeia de suprimento formada por três empresas do setor sucroenergético, que foi escolhido em função da representatividade desta atividade na economia brasileira, pelo volume significativo de mão de obra empregada, por registros existentes na literatura sobre condições severas de trabalho e violações de direitos humanos no setor, além do interesse internacional por sustentabilidade social na produção de etanol no Brasil. O cálculo dos indicadores nas empresas selecionadas confirmou a eficácia do framework na identificação de práticas sociais sustentáveis em cadeia de suprimento. Além desta utilidade, o framework auxiliou no diagnóstico de aspectos carentes na abordagem de sustentabilidade social, podendo apoiar na priorização de pesquisas e no estabelecimento de metas para o desenvolvimento sustentável. / Sustainability in supply chains has received increasing attention in academic and business communities, in recent years. Academic research on sustainable supply chain management has begun about a decade ago and the literature indicates scarcity of studies on the social dimension of sustainability, with recommendation for the development of explicit frameworks to inform the implementation of social sustainability in supply chains. To assist filling this gap, based on a literature review it is proposed a framework to identify social sustainability in a focal company supply chain, encompassing internal operations, its suppliers, stakeholders, wholesalers, distributors and customers. It was attempted to propose indicators that are both relevant and simple, in order to enable framework practical application. The framework is applied in a sugar cane industry supply chain, which has been chosen due to its representativeness in the Brazilian economy, the significant employed workforce, literature records on severe labor conditions and human rights violations in the sector, as well as due to international interest in social sustainability in bioethanol production in Brazil. The indicators calculation confirmed the effectiveness of the framework to identify sustainable social practices in a supply chain. Besides this utility, the framework helped to diagnose social sustainability scarce aspects in a supply chain and it may assist to prioritize research, as well as to set goals for sustainable development.
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Educação e mundo do trabalho na indústria sucroalcooleira: entre as contradições da realidade social e os desafios da (des)qualificação profissionalReis, Cinval Filho dos 15 June 2011 (has links)
This work is the realization of a research masters, belonging to the Post with graduate courses in Education, Federal University of Uberlandia, in line with a survey entitled "Policies and Management in Education." This is the result of readings, debates and reflections developed germinated in Group Work Research, Education and Society - GPTES. The study discusses the changing world of work, particularly the contradictions inherent in the social reality of sugar and alcohol in the Triangle Mineiro - Minas Gerais, in relation to the challenges of (dis) qualification (im) made to their respective employees from of the 2000s, with the introduction of technical innovations and / or organization of their own production process. These reflections are based on a case study conducted in Campo Florido, specifically in Coruripe Plant, which currently stands in the biofuels industry located in the Triângulo Mineiro region. The hypothesis that guides the research is that the changes introduced in this context have led to the intensification of work once the qualification has meant adding features and greater control of capital over labor in the sector. Thus, it is necessary to discuss the educational dimension of this process in spite of the training of workers in the face of technical and organizational innovations that have been implemented in sugarcane production in the mining triangle. To this end, structured and developed to search from the theoretical discussion about the dialectical relationship between education and work, also demonstrating the contradictory meaning of this category work as an educational principle. It is feasible that this insertion process, the complexity and contradiction are characteristic of this dynamic and need to be by way of scientific knowledge production and social transformation, decomposed and analyzed, to enable the understanding of its entirety. / O presente trabalho consiste na concretização de uma pesquisa de Mestrado, pertencente ao Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Educação da Universidade Federal de Uberlândia, na linha de pesquisa intitulada Políticas e Gestão em Educação . Trata-se do fruto de leituras, debates e reflexões desenvolvidas germinados no Grupo de Pesquisa Trabalho, Educação e Sociedade GPTES. O estudo discute as mudanças no mundo do trabalho, particularmente as contradições inerentes à realidade social do complexo sucroalcooleiro na região do Triângulo Mineiro Minas Gerais, no que concerne aos desafios da (des)qualificação profissional (im)posta aos seus respectivos trabalhadores a partir da década 2000, com a introdução de inovações técnicas e/ou organizacionais próprias deste processo produtivo. Tais reflexões estão fundamentadas em um estudo de caso realizado no município de Campo Florido, especificamente na Usina Coruripe, que atualmente se destaca no setor sucroalcooleiro localizado na região do Triângulo Mineiro. A hipótese que norteia a pesquisa é que as mudanças introduzidas neste contexto têm conduzido à intensificação do trabalho uma vez que a qualificação tem implicado em acréscimo de funções e maior controle do capital sobre o trabalho no setor. Assim, torna-se necessário problematizar a dimensão educacional deste processo em que pese à formação dos trabalhadores frente às inovações técnicas e organizacionais que vem sendo implementadas na produção sucroalcooleira no triângulo mineiro. Para isso, estruturou-se e desenvolveu-se a pesquisa a partir da discussão teórica acerca da articulação dialética entre educação e trabalho, demonstrando também o sentido contraditório desta categoria trabalho como princípio educativo. É factível que, entremeio a este processo, a complexidade e a contradição são caracterísiticas dessa dinâmica e necessitam ser, a título de produção de conhecimento científico e de transformação social, decompostas e analisadas, para possibilitar o entendimento de sua totalidade. / Mestre em Educação
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Produção de hidrogênio e metano a partir de subproduto da indústria sucroalcooleira, em reatores anaeróbios de fases separadas sob condição termofílica / Hydrogen and methane co-production from the sugarcane industry by-products at two-stages process anaerobic bioreactors under thermophilic conditionRogerio Silveira Vilela 02 December 2016 (has links)
A digestão anaeróbia tem se apresentado como um processo de grande interesse sob a ótica da potencial produção de energia renovável (H2 e CH4), considerando-se a ampla variedade de compostos orgânicos que podem ser utilizados. Neste estudo desejou-se avançar na compreensão do sistema de reatores anaeróbios de duas fases (acidogênico seguido de metanogênico) operados em condições termofílicas (55°C), alimentados com melaço da cana-de-açúcar, subproduto da indústria sucroalcooleira. Os experimentos foram conduzidos em reatores anaeróbios de leito fixo estruturado com fluxo ascendente e o melaço foi diluído com água de abastecimento, para adequação da concentração aos processos de tratamento de águas residuárias. Na 1ª Etapa dois reatores acidogênicos foram operados em paralelo para avaliar diferentes formas de inoculação e meios suportes, a fim de manter a produção continua e estável de hidrogênio. Para isso foram aplicadas diferentes cargas orgânicas (2,5, 5 e 10 gDQO.L-1) que resultam em COV de 30, 60 e 120 g.DQO.Lreator1.dia-1, com TDH fixo de 2 horas. A expressão do gene hidrogenase foi detectado em ambos os reatores, mas em maior proporção no reator inoculado com lodo de reator UASB e usando como material suporte a espuma de poliuretano. Sequencialmente a este reator, foi acoplado um reator metanogênico, alimentado com efluente do reator acidogênico, estabilizado nas condições apresentadas, e operado com COV crescentes de 1, 2, 5, 7, 14, 17 e 26,5 gDQO.Lreator-1.dia-1 e consequente diminuição do TDH de 240, 96, 48, 32, 24, 16 e 12 horas. O reator acidogênico na 2ª etapa foi operado por 417 dias consecutivos e COV de 120 g.DQO.Lreator1.dia-1, produzindo hidrogênio continuamente, alcançado valores de produção bruta de H2 de 7,60 LH2.dia-1. O reator metanogênico foi operado por 251 dias consecutivos, produzindo metano e alcançado valores de produção bruta de CH4 de 5,90 LCH4.dia-1. A eficiência de remoção de DQO do sistema de reatores foi de aproximadamente 90%, com contribuição aproximadamente de 10% para o reator acidogênico e contribuição aproximadamente de 80% para o reator metanogênico. O reator acidogênico alcançou rendimento de produção de hidrogênio por kg de melaço aplicado de 392 LH2.kgmelaço-1 e o reator metanogênico de 387 LCH4.kgmelaço-1. Para finalidade de comparações e aplicabilidade, o ganho energético global do sistema de reatores de duas fases foi de aproximadamente 5,7 kWh.kgmelaço-1 (1,4 kWh.kgmelaço-1 para o reator acidogênico e 4,3 kWh.kgmelaço-1 para o reator metanogênico). A produção continua de H2 obtida neste estudo está relacionada à associação das vias dos ácidos produtores de hidrogênio já consolidados pela literatura pertinente (acético e butírico) e pela produção de hidrogênio pela rota do ácido lático, devido a associação entre as comunidades de microrganismos estabelecidas no reator. O sequenciamento massivo MiSeq mostrou a seleção de diversos gêneros de microrganismos com redundância funcional e pertencentes principalmente aos Filos Firmicutes, Proteobacteria e Thermotogae, tais como Clostridium sensu stricto, Thermohydrogenium, Thermoanaerobacterium e Cellulosibacter (Firmicutes); Pseudomonas, Enterobacter, Shewanella e Petrobacter (Proteobacteria) e Fervidobacterium (Thermotogae). Microrganismos produtores de ácido lático também foram selecionados tais como: Lactobacillus, Leuconostoc, Sporolactobacillus e Trichococcus. Dos pontos de vista científico e tecnológico este estudo deu mais um passo para a compreensão dos bioprocessos envolvidos nos sistemas anaeróbios em dois estágios produzindo H2 e CH4 continuamente por longo período de tempo. / Anaerobic digestion has shown as an interesting process for renewable energy production (H2 and CH4), for a wide variety of organic compounds (carbon source). This study aimed to advance the understanding of a two-stage process anaerobic system (acidogenic bioreactor followed by methanogenic bioreactor) under thermophilic condition (55°C) fed with molasses, a sugarcane industry by-product. The experiments were conducted at up-flow structured bed reactors and sugarcane molasses was diluted with tap water, to adjust the concentration to the wastewater treatment. At first stage two acidogenic reactors were operated in parallel to evaluate different source of inocula and support bed, to obtain continuous and stable hydrogen production. It was applied 2.5, 5 and 10 gCOD.L-1 resulting in OLR of 30, 60 and 120 g.COD.Lreactor-1.day-1, with HRT fixed at 2 hours of hydrogenase gene was detected in both reactors but with higher number of copies of the gene in the reactor that showed higher hydrogen production: the reactor sed with sludge of UASB reactor and using polyurethane foam as support material. To this reactor was coupled a methanogenic reactor fed with effluent from acidogenic reactor and operated with increasing OLR (1, 2, 5, 7, 14, 17 e 26,5 gCOD.Lreactor-1.day-1) decreasing the HRT (240, 96, 48, 32, 24, 16 and 12 hours). The acidogenic reactor was operated during 471 days with OLR of 120 g.COD.Lreactor-1.day-1, with HRT fixed at 2 hours, with continuous hydrogen production with a gross production of 7.60 LH2.day-1. The methanogenic reactor was operated for 251 days, with continuous methane production of up to 5.90LCH4.day-1. The COD removal efficiency using the two-stage system was approximately 90% , with 10% contribution by the acidogenic reactor and 80% contribution by the methanogenic reactor. The acidogenic reactor achieved hydrogen yield per kg of applied molasses equal to 392 LH2.kgmolases-1. The methanogenic reactor achieved methane yield per kg of applied molasses equal to 387 LCH4.kgmolasses-1. For comparison and applicability purposes, the overall energy yield using the two stage reactor system was approximately 5.7 kWh.kgmolasses-1 (Acidogenic reactor 1.4 kWh.kgmolasses-1 and Methanogenic reactor 4.3 kWh.kgmolasses-1). The continuous production of H2 obtained in this study is related to the association of the hydrogen producer acids pathway established by the relevant literature (acetic and butyric) and the hydrogen production by the lactic acid pathway due to the microorganisms association established in the reactor. Metagenomic analysis by MiSeq Plataform revealed that hydrogen production was due the selection of microorganisms with functional redundancy mainly of Phyla Firmicutes, Proteobacteria and Thermotogae, such as Clostridium sensu stricto, Thermohydrogenium, Thermoanaerobacterium, Cellulosibacter (Firmicutes); Pseudomonas, Enterobacter, Shewanella and Petrobacter (Proteobacteria) and Fervidobacterium (Thermotogae). Genera of acid latic producers, such as Lactobacillus, Leuconostoc, Sporolactobacillus and Trichococcus, were also selected. From the scientific and technological point of view this study has taken another step towards the understanding of bioprocesses involving two stage anaerobic systems for a long term continuous production of H2 and CH4.
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