Orientador: Maria Cristina Thomaz / Coorientador: Maria Cristina Thomaz / Banca: Jane Maria Bertocco Ezequiel / Banca: Maria Inez Espagnoli Geraldo Martins / Banca: Alessandro Borges Amorim / Banca: Pedro Henrique Watanabe / Resumo: Foram conduzidos dois experimentos para avaliar a utilização do farelo de acerola em programas de restrição alimentar para suínos pesados. No primeiro experimento utilizaram-se 16 suínos, em dois tratamentos (dieta basal-DB e dieta teste-DT, com a inclusão de 30% de farelo de acerola) e oito repetições. No segundo experimento utilizou-se 48 suínos, com peso inicial de 78,81 ± 5,10 e final de 123,42 ± 10,76 kg, alocados em delineamento em blocos casualizados, com quatro tratamentos dietéticos (dieta basal - DB e inclusões crescentes de 9 - AC9, 18 - AC18 e 27% - AC27 de farelo de acerola) e 12 repetições. Os elevados teores de FDN (76,47%), FDA (63,78%), Celulose (45,90%) e Hemicelulose (12,69%) do farelo de acerola, resultaram em reduções de seus nutrientes digestíveis, além de diminuições lineares dos seus coeficientes de digestibilidade. Durante o segundo experimento, os animais apresentaram reduções lineares (p<0,0001) dos ganhos diários de peso, consumo diário de energia digestível e piora da conversão alimentar. Ao comparar as carcaças dos animais que receberam a dieta basal com aqueles alimentados com a AC27, observaram-se reduções de 23,65% na espessura média de toucinho e de 39,84% na área de gordura, havendo, no entanto, aumentos de 10,44% na porcentagem de carne magra das carcaças. As características qualitativas da carne não foram influenciadas pelos níveis de farelo de acerola avaliados. Houve reduções nos teores dos ácidos graxos Mirístico e Palmítico e aumentos nos teores do α linolênico e do Linoleico conjugado. Os maiores teores de farelo de acerola promoveram aumentos nas excreções de resíduos, e reduções nos potenciais de produção de biogás (54,55%) e metano (55,56%), por quilograma de fezes in natura. Os indicadores econômicos também foram prejudicados inviabilizando o lucro em curto prazo / Abstract: Two experiments were conducted to evaluate the use of acerola meal in feeding programs for heavy pigs. In the first experiment we used 16 pigs in two treatments (basal diet-BD and test diet-TD with the addition of 30% acerola meal) and eight replicates. In the second experiment we used 48 pigs, with initial weight of 78.81 ± 5.10 and 123.42 ± end of 10.76 kg, allocated in a randomized block design with four dietary treatments (basal diet -BD and inclusions increasing 9 - AC9, 18 - and 27% AC18 - AC27 acerola meal) and 12 repetitions. The high level NDF (76.47%), ADF (63.78%), cellulose (45.90%) and hemicellulose (12.69%) of acerola meal, resulted in reductions of their digestible nutrients, and linear decreases in their digestibility. During the second experiment, the animals in linear decreases (p<0.0001) of the daily weight gain, daily digestible energy intake and decreasing feed conversion. Comparing the carcasses of animals that received the basal diet fed with the AC27, there were 23.65% reduction in the average back fat thickness and 39.84% fat area, having, however, increases the 10.44% in the percentage of lean-meat. The qualitative characteristics of meat were not affected by meal levels evaluated acerola meal. Reductions in the levels of Myristic and Palmitic fatty acids and increases in the levels α linolenic and linoleic conjugate. The largest fiber contents acerola promoted increases in the excretion residues and reduction in the biogas potential (54.55%) and methane (55.56%) per kilogram of in natura feces. Economic indicators were also affected making it impossible to profit in the short term / Doutor

Orientador: Telma Teresinha Berchielli / Coorientador: Bruno Ramalho Vieira / Banca: Angélica Simone Cravo Pereira / Banca: Giovani Fiorentini / Resumo: Objetivou-se avaliar o efeito da inclusão de grão de soja moído com alto ou baixo nível de amido no consumo, digestibilidade, desempenho, emissão de metano entérico, características de carcaça e qualidade da carne na terminação de tourinhos Nelore confinados (n=28, peso inicial = 395+32 kg, idade = 20+3 meses). As dietas consistiam de nível de amido, alto amido (AA) ou baixo amido (BA) com grão de soja (CGS) ou sem grão de soja (SGS). O volumoso utilizado foi a silagem de milho e a relação volumoso:concentrado nas dietas experimentais foi de 40:60. Os animais foram distribuídos em um delineamento inteiramente casualizado, num esquema fatorial 2x2 (AA ou BA; CGS ou SGS), totalizando quatro tratamentos com sete repetições por tratamento. Os dados foram analisados e submetidos à análise de variância com comparação de médias pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Após 140 dias de alimentação os animais foram abatidos em frigorífico comercial com média de 590±34 kg. Os animais que receberam CGS tiveram uma redução média de 11% do consumo de matéria seca, matéria orgânica, proteína bruta e nutrientes digestíveis totais (P<0,05). Houve interação significativa entre amido e grão de soja sobre o consumo de fibra em detergente neutro (P=0,0191), sendo o menor consumo para os animais que receberam AA CGS. A adição de CGS causou efeito na digestibilidade, reduzindo em 3% a digestibilidade aparente da matéria seca (P=0,0282) e em 2,8% da matéria orgânica (P=0,0348). Ocorreu interação significativa entre amido e grão de soja sobre a digestibilidade aparente do extrato etéreo (P=0,0245) e da fibra em detergente neutro (P=0,0497), sendo a menor digestibilidade de extrato etéreo (75,0%) e fibra detergente neutro (43,1%) para AA CGS. Os animais que receberam CGS tiveram um aumento na eficiência alimentar em 17% (P=0,0076). Não houve efeitos significativos (P>0,05) dos tratamentos no ganho médio... / Abstract: The aim of this study was to evaluate the effect of inclusion of ground soybean with high or low level of starch in the intake, digestibility, performance, enteric methane emissions and meat quality from young bulls Nellore finished in feedlot (n = 28, initial weight = 395 + 32 kg, age = 20 + 3 months). The diets consisted of starch level, high starch (AA) or low starch (BA), with soybean (CGS) or without soybean (SGS). The roughage used was corn silage and forage: concentrate ratio in the experimental diets was 40:60. The animals were distributed in a completely randomized design in a 2x2 factorial (AA or BA; CGS or SGS), totaling four treatments with seven replicates. Data were analyzed and subjected to analysis of variance with comparison of means by Tukey test at 5% probability. After 140 days of feeding the animals were slaughtered in commercial abattoir averaging 590 ± 34 kg. Animals receiving CGS had a mean reduction of 11% of intake of dry matter, organic matter, crude protein and total digestible nutrients (P<0.05). There was a significant interaction between starch and soybean on fiber intake neutral detergent (P=0.0191), with the lowest intake for animals that received AA CGS. The addition of CGS decrease by 3% the apparent digestibility of dry matter (P=0.0282) and 2.8% of organic matter (P=0.0348). There was a significant interaction between starch and soybean on the apparent digestibility of ether extract (P=0.0245) and neutral detergent fiber (P=0.0497), with the decrease ether extract digestibility (75.05%) and neutral detergent fiber (43.19%) in AA CGS. Animals receiving CGS had an increase in feed efficiency by 17% (P=0.0076). There were no significant (P>0.05) treatments in average daily gain (average 1.38 kg), carcass yield (58.42%), gain in carcass (1.04 kg / day), area rib eye (85.60 cm2) and fat thickness (6.46 mm). Animals receiving CGS had 28% reduction of the emission of enteric methane g.dia-1 (P<0.0001). There ... / Mestre

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T07:23:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269337.pdf: 1005615 bytes, checksum: 5e9a22d3eafb4bab431e6bca358538a2 (MD5) / Os gases metano e dióxido de carbono fazem parte da composição do gás natural, onde o metano encontra-se em maior proporção. Ambos os gases apresentam efeitos indesejáveis, onde o metano é o maior responsável pelo efeito estufa no Planeta e o gás carbônico, pela oxidação de dutos no transporte do gás natural. A separação do CO2 do gás natural promove um aumento do poder calorífico do combustível, possibilitando a utilização do CO2 como matéria prima na indústria química, como por exemplo, na produção de gelo seco. Os processos adsortivos são utilizados na remoção e/ou na purificação de compostos gasosos, quando os métodos tradicionais tornam-se economicamente inviáveis. Neste trabalho foi estudado o processo de adsorção monocomponente das misturas CH4\He e CO2\He em coluna de leito fixo, empacotada com adsorvente pellets de silicalita. As equações diferenciais que descrevem o modelo físico, com as condições iniciais e de contorno, foram aproximadas numericamente pelo método de Volumes Finitos, com um arranjo co-localizado de variáveis em uma malha estruturada. Foi utilizado como função de interpolação o esquema WUDS. Para descrever a transferência de massa da fase fluida para a sólida, foi aplicado o modelo da força motriz linear (LDF), enquanto que, para determinar a concentração de equilíbrio entre a fase sólida e fluida, foi utilizada a equação de Langmuir estendida. As curvas de ruptura obtidas numericamente apresentaram boa concordância com as experimentais, sendo possível avaliar a eficiência de purificação dos gases em leito fixo em função da variação da concentração, temperatura e vazão de alimentação. / Methane and carbon dioxide gases are part of natural gas composition and methane is in bigger proportion. Both gases are pollutants which methane is the most responsible by the greenhouse effect and carbon dioxide in turn by pipelines oxidation in natural gas transporting. The separation of CO2 from natural gas promotes an increase in calorific power of the fuel, allowing the use of CO2 as a raw material in chemical industry, as in the production of dry ice. Gas adsorption process have been used on the removal and/or purification of toxic or oxidant pollutant gases, when conventional methods are costly or molecular diameter to be adsorbed are very close to each other. In this work, the performance of a fixed monolayer packed-bed of silicalite pellets for gas mixture adsorption (CH4/He and CO2/He) was studied through the solution of differential equations, with initial and boundary conditions, using the Finite Volume Method with a co-localizated arrangement of variables in a structured grid. In the application of this technique, the Weighted Upstream Differencing Scheme (WUDS) was used as interpolation function. The linear driving force (LDF) model was used to describe the mass transfer from fluid to the solid phase, while extended Langmuir equation was used to calculate equilibrium concentrations between fluid and solid phases. The numerical breakthrough curves obtained in this work showed good agreement with the experimental curves, allowing the prediction of the adsorption efficiency of the fixed bed as function of the feed concentration, feed temperature and feed flux variation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T08:42:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 295673.pdf: 1970526 bytes, checksum: 9edb2174c54efa1f30bfd41b89923b8e (MD5) / O lodo produzido em estações de tratamento de esgotos demanda um gerenciamento adequado para atender as rigorosas políticas ambientais, principalmente relacionadas à estabilização e à disposição final do lodo tratado. A redução da fração orgânica dos lodos de ETE pode ser feita biologicamente através da digestão anaeróbia, processo que apresenta diversas vantagens de utilização, entre elas a redução do volume do lodo e a geração de gás metano. Neste contexto a presente pesquisa teve como objetivo estudar a digestão anaeróbia de lodo de ETE de Florianópolis - Brasil, sob condições mesofílicas de temperatura (35oC) em um digestor piloto. Para isso, o estudo foi conduzido com aumento gradual da carga orgânica volumétrica, tendo como objetivo verificar a mineralização do lodo bruto, a produção de biogás e CH4 e as melhores condições operacionais para o funcionamento do digestor. A COV aplicada variou de 0,5 kgSTV·m-3·d-1 a 4,5 kgSTV·m-3·d-1 e seu incremento ocorria quando a eficiência de remoção de STV e DQO registrava um valor igual ou superior à 50%. O equilíbrio entre a alcalinidade e a concentração de AOV, essencialmente até a COV 4,5 kgSTV·m-3·d-1, resultou na manutenção do pH do digestor entre 6,5 e 7,0. Os nutrientes N e P não foram limitantes para o processo. O digestor apresentou remoção de STV acima de 50% com operação até a COV de 3,5 kgSTV·m-3·d-1. A COV de 4,5 kgSTV·m-3·d-1 foi limitante ao processo, haja vista que a partir dela as eficiências de remoção de STV, DQO reduziram, elevando a concentração de AOV no interior do digestor. A redução da COV para 2,0 kgSTV·m-3·d-1 não apresentou resposta satisfatória no desempenho do digestor. O biogás foi produzido em todas as condições operacionais testadas, apresentando constituição média de 60% em CH4 e 34% em CO2. A redução da massa de STV somada à produção de STF no efluente e à geração de biogás ressaltamA conversão de STV à biomassa e à biogás somada à quantidade de sólidos totais fixos no efluente ressalta a mineralização e a redução do volume do lodo bruto. De maneira geral, o digestor piloto mostrou-se capaz de remover matéria orgânica existente no lodo adensado, gerando um subproduto mais inorgânico e com menor massa de sólidos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-30T03:16:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349699.pdf: 2166380 bytes, checksum: 3cf569ce2889dfb17e2bbe22d7aebdb8 (MD5) Previous issue date: 2017 / Grandes volumes de gás natural (GN) são emitidos ou queimados em plataformas de petróleo, liberando metano, monóxido de carbono e, majoritariamente, dióxido de carbono. Estes gases são responsáveis pelo efeito estufa e representam um sério risco ao meio ambiente e à saúde das pessoas que estão nas proximidades dos locais de emissão, devido a sua toxicidade. Composto predominantemente por metano, o GN é uma fonte de energia segura e possui baixos teores de contaminantes, sendo considerado o combustível fóssil mais limpo. Devido à grande distância entre os reservatórios e os centros consumidores, a construção de gasodutos é economicamente inviável. Em contrapartida, o metano pode ser convertido em combustíveis líquidos através de tecnologias Gas-to- Liquids. A primeira etapa desses processos é a conversão do metano em gás de síntese, que pode ser realizada por diferentes métodos. Dentre os possíveis métodos, a tecnologia de oxidação parcial catalítica do metano (OPCM) oferece diversas vantagens, como menor tempo de residência, menores temperaturas de operação e razão H2/CO ótima para o processo subsequente de Fischer-Tropsch. No presente trabalho foram sintetizados três catalisadores suportados em malhas oxidadas de liga FeCrAl (FCO): FCO/5%Ce, FCO/5%Ce/1%Pt e FCO/0,9%Pt/0,1%Rh, os quais foram caracterizados por difração de raios X (DRX), análise BET, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS). Os catalisadores foram testados para a produção de gás de síntese através do processo de OPCM. A atividade catalítica do suporte virgem e oxidado também foi analisada. A reação teve início entre 600 °C e 700 °C para todos os catalisadores, a 1 bar. Ensaios realizados a 20 bar evidenciaram que o desempenho dos catalisadores diminui com o aumento da pressão. Para o catalisador que apresentou melhor desempenho catalítico (FCO/0,9%Pt/0,1%Rh) foi realizada uma otimização das condições de reação, variando a temperatura do reator (850 a 950 °C), pressão do sistema (1 e 20 bar) e razão molar O2/CH4 (0,40 a 0,70). O catalisador FCO/0,9%Pt/0,1%Rh sofreu leve desativação ao longo de 255 min sob condições ótimas. Experimentos de OPCM consecutivos mostraram que o catalisador pode ser regenerado com oxigênio, mantendo sua atividade catalítica. Os resultados deste trabalho apontam que o FCO é um excelente suporte e pode oxidar metano parcialmente a baixas e altas pressões. / Abstract : A substantial amount of natural gas is vented or burnt in oil platforms, releasing methane, carbon monoxide and, mostly, carbon dioxide into the atmosphere. These components are greenhouse gases and represent a serious risk to the environment and to the health of local people, due to their toxicity. The natural gas is composed mostly of methane, it is a safe source of energy with low impurity content and it is considered the cleanest fossil fuel. Due to the large distance between the reservoirs and customers, the pipelines building are uneconomic. However, methane can be converted to liquid fuels through Gas-to-Liquids technologies. The first step of this process is the conversion of methane into synthesis gas, which can be performed through different routes. Among the possible methods, the catalytic partial oxidation of methane (CPOM) presents some advantages like lower residence time, lower reaction temperatures and optimal H2/CO ratio to the subsequent Fischer- Tropsch process. In the present work, three catalysts supported on oxidized FeCrAlloy (FCO) woven were synthesized: FCO/5%Ce, FCO/5%Ce/1%Pt and FCO/0,9%Pt/0,1%Rh; which were characterized by X-ray diffraction (XRD), BET analysis, scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The catalysts were tested to produce synthesis gas through the CPOM process. The catalytic activity of the virgin and oxidized support was analyzed. The reaction began between 600 °C and 700 °C for all catalysts, at 1 bar. Experiments performed at 20 bar pointed that the catalyst performance decreased at higher pressures. The reaction conditions were optimized for the catalyst that showed the best performance (FCO/0,9%Pt/0,1%Rh), varying the reactor temperature (850 to 950 °C), system pressure (1 and 20 bar) and the O2/CH4 molar ratio (0,40 to 0,70). The FCO/0,9%Pt/0,1%Rh catalyst has been slightly deactivated over 255 min under optimal conditions. Successive experiments of CPOM indicate that the catalysts can be regenerated with oxygen, maintaining their catalytic activity. The results of this work indicate that the FCO is an excellent support and it can oxidize methane partially at low and high pressures.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-06-21T09:04:06Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 787738 bytes, checksum: 64a83bb77895088e8a7ca1c0676d5416 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-21T09:04:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 787738 bytes, checksum: 64a83bb77895088e8a7ca1c0676d5416 (MD5) Previous issue date: 2016-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os principais fatos que justificam o desenvolvimento deste trabalho são: 1 – Informações sobre exigências nutricionais de raças mestiças, largamente utilizadas no Brasil, são escassas; 2 – Uma pressão mundial para reduzir emissões de gases de efeito estufa, como metano, por ruminantes, aumentou o interesse por pesquisadores em diversas partes do mundo, em pesquisas para redução dessas emissões e consequentemente para o desenvolvimento e validação de técnicas para realizar mensurações precisas e acuradas e 3 – Considerando que o gasto energético (produção de calor) de bovinos é um dos elementos principais no orçamento da energia disponível para esses animais, a avaliação de técnicas que são aplicáveis a diferentes condições de produção são fundamentais para estudos sobre o metabolismo e partição energética de bovinos. Sendo assim, este trabalho foi desenvolvido a partir de três estudos. O primeiro foi estimar as exigências nutricionais de energia e proteína de tourinhos mestiços (Holandês × Gir). Vinte e quatro tourinhos de 10 meses de idade com peso inicial de 184.1 ± 23.36 kg (média ± desvio padrão) foram utilizados em um experimento de abate comparativo. Seis animais foram abatidos no início do experimento para determinação do peso de corpo vazio (PCVZ) dos animais e também o conteúdo inicial de proteína e energia no PCVZ dos mesmos. Os outros 18 animais foram distribuídos em um delineamento inteiramente casualizado. Os tratamentos foram 3 níveis de consumo de matéria seca (MS): 1,2% do PV, 1,8% do PV e ad libitum. Os tourinhos foram alimentados com uma dieta constituída por 59,6% de silagem de milho e 40,4% de concentrado, com base na MS. A relação encontrada entre PCVZ e PV demonstrou que o PCVZ corresponde a 86,1 ±0,31 % do PV dos animais, enquanto que a relação encontrada entre ganho de corpo vazio (GPCVZ) e ganho médio diário (GMD) demonstrou que o GPCVZ corresponde a 93,4 ±1,11 % do GMD dos animais. As exigências de energia líquida e metabolizável para mantença (EL m e EM m ) observada neste estudo foi 74.8 ±2.89 kcal/PCVZ 0.75 /d e 120.8 kcal/PCVZ 0.75 /d, respectivamente. A eficiência do uso da energia metabolizável para mantença (k m ) observada foi de 61,9%. A equação ajustada para estimar a exigência de energia líquida para ganho (EL g ) foi: EL g = 0.049 ±0.0011 ×PCVZ 0.75 × GPCVZ 0.729±0.0532 . A eficiência do uso da energia metabolizável para ganho (k g ) observado foi de 30,8%. A exigência de proteína metabolizável para mantença (PM m ) detectada neste estudo foi de 3.05 g/kg PV 0.75 . A equação ajustada para estimar as exigências de proteína líquida para ganho (PL g ) foi: PL g = (87.138 ±65.1378 × GPCVZ) + (40.436 ±21.3640 × EL g ). A eficiência do uso da proteína metabolizável para ganho (k) foi de 53,6%. Comparando as estimativas de exigências geradas neste estudo com as estimativas segundo dois diferentes sistemas de exigências nutricionais de bovinos, um que utilizou animais de raças europeias de corte como banco e outro que utilizou raças mestiças de corte (Zebu × Bos taurus) como banco de dados para gerar seus modelos, verificamos uma pequena variação nas estimativas e recomendamos o uso das exigências apresentadas neste trabalho para balancear dietas de tourinhos mestiços (Holandês × Gir). O segundo estudo teve como objetivo comparar a técnica da máscara facial (MF) para mensuração da emissão de metano por bovinos com as técnicas mais largamente e tradicionalmente utilizadas para mensuração de metano entérico: a técnica do gás traçador SF 6 e câmaras respirométricas (CR). Os mesmos animais, tratamentos e dietas que foram utilizados no estudo de exigências foram utilizados neste estudo e no estudo que será descrito posteriormente a esse. As emissões de metano foram mensuradas primeiramente utilizando a técnica do SF 6 , posteriormente a técnica da máscara facial e finalmente as câmaras respirométricas, de forma não simultânea e sim consecutiva. A técnica do SF 6 foi realizada por 5 dias consecutivos, 2 semanas depois a técnica da máscara fácil foi conduzida realizando uma única medição de 30 minutos por dia, por 3 dias, para cada animal. As mensurações foram realizadas após 6 horas à alimentação dos tourinhos. Após 4 semanas, os animais foram avaliados nas câmaras respirométricas por 2 dias consecutivos. As emissões de metano (g/d) foram altamente concordantes entre as técnicas avaliadas, com coeficientes de correlação e concordância de ordem de 0,82, 0,82 e 0,74 para as comparações entre SF 6 vs CR, MF vs CR e MF vs SF 6 , respectivamente. Quando as emissões de metano foram ajustadas para o consumo de matéria seca (CMS; g/kg CMS), as técnicas não diferiram entre si (P=0,238). No entanto, a técnica da máscara facial apresentou maiores coeficientes de variação entre dias (21,3%) e entre animais (13,4%) em rendimento de metano (g/kg CMS) comparada a técnica do SF6 (18,8% e 6,8%) e CR (12,9% e 7,5%). A técnica da máscara facial gerou resultados de produção de metano que foram comparáveis com os resultados gerados pela técnica do SF 6 e CR, no entanto devido à sua alta variação, pode apresentar limitações quando o número de replicatas (animais) por tratamentos é baixo levando a uma diminuição do poder do experimento em detectar diferenças entre tratamentos. O terceiro estudo objetivou comparar a técnica baseada no pulso de oxigênio (O 2 ) e batimentos cardíacos (O 2 P-BC) para estimar o gasto energético dos animais com as técnicas do abate comparativo (AC) e câmara respirométrias (CR). A técnica O 2 P-BC consiste em mensurar o consumo de O 2 por períodos curtos de tempo (30 min/d) e mensurar os batimentos cardíacos por períodos de 24 horas. Para as comparações entre O 2 P-BC vs AC e O 2 P-BC vs CR as análises de regressão linear indicaram que os coeficientes angulares não foram diferente de 1 e que os interceptos não foram diferentes de 0 (P>0,050), o que são indicativos de uma alta acurácia do método O 2 P-BC. Por outro lado, os coeficientes de determinação para as duas comparações, r 2 , foi 0,52 e 0,53 entre O 2 P-BC vs AC e O 2 P-BC vs CR, respectivamente, indicando uma moderada precisão do método O 2 P-BC. O método O 2 P-BC apresentou maior coeficiente de variação (CV) entre animais (16,6%) quando comparado com CR (7,7%) e AB (6,3%). Os coeficientes de correlação e concordância foram moderados para ambas comparações: 0,70 para O 2 P-BC vs CR e 0,73 para O 2 P-BC vs AC. O método O 2 P-BC gerou mensurações de gasto energético que foram comparáveis àqueles mensurados utilizando CR e AC, com alta acurácia e moderada precisão. O método O 2 P-BC pode apresentar um impacto negativo no poder de um experimento para detectar diferenças de tratamentos devido ao seu maior CV. Igualmente, a técnica da máscara facial para mensurar metano entérico e o método O 2 P-BC para estimar gasto energético de bovinos, são técnicas alternativas que oferecem suas vantagens em relação às mais tradicionais utilizadas para os objetivos citados. Devido a isso, ambas devem sofrer avaliações mais aprofundadas para determinar a melhor maneira para atender objetivos específicos e minimizar erros relacionados às técnicas em questão. / The facts that justify the development of this work are: 1 – There is few information about nutrient requirements of crossbreeds Holstein x Gyr cattle, which is widely used in Brazil; 2 – Pressure to reduce livestock greenhouse gases has prompted greater interest in research to reduce enteric methane emissions from ruminants and consequently in the development and validation of techniques for measuring methane; 3 – Considering that energy expenditure is one of the most element in overall energy budget of cattle, to have measurement techniques that are suited to different production conditions it is important to studies that seek understand energy metabolism and partition of cattle. Therefore, this work was developed from three studies. The first one aimed to estimate the energy and protein requirements of crossbred (Holstein × Gyr) yearling bulls. Twenty-four 10 months old bulls (initial body weight = 184.1 ± 23.36 kg) were used in a comparative slaughter trial. Six bulls were slaughtered at the beginning of the experiment as the reference group to estimate initial empty body weight (EBW) and energy and protein contents of the remaining animals. The remaining bulls were assigned to a completely randomized design with 3 DM intake levels, with 6 replicates. The levels of DM intake were: 1.2% of BW, 1.8% of BW and ad libitum – target orts 5%. Bulls were fed a diet consisting of 59.6% corn silage and 40.4% concentrate on a DM basis. The equation adjusted for the relationship between EBW and BW was EBW= 0.861 ±0.0031 × BW. While the relationship between empty body gain (EBG) and average daily gain (ADG) may be demonstrated using the equation: EBG= 0.934 ±0.0111 × ADG. The net energy requirements for maintenance (NE m ) were 74.8 ±2.89 kcal/EBW 0.75 /d, the metabolizable energy requirements for gain (ME m ) were 120.8 kcal/EBW 0.75 /d. The efficiency of the use of metabolizable energy for maintenance (k m ) was 61.9%. The equation adjusted to estimate the net energy for gain (NE g ) was: NE g =0.049 ±0.0011 ×EBW 0.75 × EBG 0.729±0.0532 . The efficiency of the use of metabolizable energy for gain (k g ) observed was 30.8%. The metabolizable protein requirements for maintenance (MP m ) was 3.05 g/kg BW 0.75 . The equation adjusted to estimate the net protein requirements for gain was: NP g = (87.138 ±65.1378 × EBG) + (40.436 ±21.3640 × NE g ). The efficiency of the use of metabolizable protein for gain (k) observed was 53.6%. We conclude that the estimates of energy and protein requirements were not similar to those estimated from the other assessed systems, thus we recommend using the estimates herein presented to balance diets of crossbred (Holstein × Gyr) growing bulls. The second study aimed to compare short- term measurement (30 min/d for 3 d) face mask system (FM), with SF 6 tracer and respiration chamber (RC) techniques for measuring methane emissions. The same animals, treatments and diet used in the first study were used in the second and third study. Methane emissions were measured first using the SF 6 tracer technique, followed by the FM and RC techniques, respectively. Methane collection was initiated for a period of 24 h, with the procedure repeated on 5 consecutive days. Two weeks later, the FM technique was evaluated and a single 30-min CH 4 measurement was performed each day for 3 d by collecting measurements 6 h after feeding. After 4 weeks, methane emissions from bulls were estimated using indirect open- circuit respiration chambers (RC) by placing bulls in the chambers for two 24 h periods of methane measurements. The concordance correlation coefficient (CCC) for CH 4 emission (g/d) were: 0.82, 0.82 and 0.74 for comparisons of SF 6 vs RC, FM vs RC and FM vs SF 6 , respectively. Methane emission adjusted for differences in DMI did not differ among techniques, averaging 21.5 g/kg DMI (P=0.238). However, the day-to-day (21.3%) and animal-to-animal (13.4%) variation in CH 4 yield was greater for the FM technique as compared to SF 6 (18.8% and 6.8%) and RC (12.9% and 7.5%) techniques. This higher variation has a negative impact on power of an experiment using FM, and it would require more animals (replicates) to detect treatment difference with 80% of power. The third study aimed to assess the O 2 P-HR (oxygen pulse (O 2 P) and heart rate (HR)) technique with respiration chamber (RC) and comparative slaughter (CS) methods for measuring energy expenditure (EE) of cattle. The O 2 P-HR method is an alternative technique for measuring EE, that is based on long-term measurements (24 h periods) of the HR of free-range animals, and on short-term measurement of oxygen pulse (O 2 P; mL of O 2 consumed/heart beat) which is measured by attaching a face mask (FM) to the animal‘s nose shortly (20 min). For both comparison (O 2 P-HR vs RC and O 2 P-HR vs CS), the regression analysis indicated that the slopes were not different from unity and the intercepts were not different from zero (P>0.050), which is an indicative of high accuracy of the O 2 P-HR method. On the other hand, the regression estimates of r 2 were 0.52 for comparison with RC and 0.53 for comparison with CS, indicating a moderate precision of the O 2 P-HR method. The between- animal CV was higher for the O 2 P-HR method (16.6%) when compared to RC (7.7%) or CS (6.3%). The CCC were moderate, 0.70 for O 2 P-HR vs RC and 0.73 for O 2 P-HR vs CS. The O 2 P- HR method generated EE measurements that were comparable with high accuracy and moderate precision to those estimated using RC and CS. The O 2 P-HR method may presented a negative impact on power of an experiment due to its high between-animal coefficient of variation. In the same way, the FM technique for measuring methane emissions and the O 2 P-HR for measuring energy expenditure of cattle are techniques that offer their advantages as compared to the most traditional techniques used. Therefore both evaluated methods should be more investigated to determine how best to deploy the systems to meet specific objectives, also to investigate ways to minimize associated errors.

Orientador: Roberto Alves de Oliveira / Resumo: A importância da recuperação de recursos da vinhaça de cana-de-açúcar para fins de produção de energia associado à sua destinação adequada é uma política pública atual para o setor sucroenergético. Os reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLF) têm vantagens construtivas, econômicas, operacionais e de desempenho no tratamento de efluentes complexos, mas ainda não foram estudados com a vinhaça. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar quatro RAHLF, em série (R1, R2, R3 e R4) no tratamento da vinhaça, com carga orgânica volumétrica (COV) 5 até 45 g DQOtotal (L d)-1 no R1 e com o uso da recirculação do efluente do R4. Com os RAHLF em série ocorreu estabilidade e, após a primeira entressafra, a retomada do sistema de tratamento, com aumento gradual da COV até valores elevados, foi bem sucedida. A partida do sistema com COV elevada, na segunda entressafra, provocou acidificação dos reatores e com a manutenção da recirculação do efluente a alcalinidade e o pH foram novamente apropriados para a digestão anaeróbia, o sistema foi recuperado e alcançou estabilidade. As maiores remoções de DQOtotal e produções de metano ocorreram no R1 e R2; no entanto, o R3 e R4 contribuíram para melhorar a estabilidade do sistema e atingir eficiência (60%) e conversão (0,24 L CH4 (g DQO removida)-1) mais altas sob COV elevada. As produções volumétricas de metano aumentaram com a COV e foram máximas com 20,0 g DQOtotal (L d)-1 no R1, alcançando valor de 1,07 L CH4 (L d)-1 no sistema e bio... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Neste trabalho, objetivou-se investigar a síntese e a caracterização de catalisadores tendo como suporte esferas de alumina (Al2O3) impregnadas com céria e zircônia (CeO2 - ZrO2) aplicados na combustão de metano, a fim de avaliar sua capacidade de reduzir a emissão de compostos nitrogenados e monóxido de carbono. No processo experimental, a preparação do suporte de alumina ocorreu pelo método sol-gel a partir de uma solução de alimentação rica em alumínio. Na etapa de impregnação do suporte, os catalisadores CeO2-ZrO2 foram impregnados utilizando-se uma solução aquosa contendo nitratos de cério e zircônio. As amostras resultantes foram tratadas termicamente a 600 e 700°C com taxa de aquecimento de 2 °C/min, por 2 horas. Antes e após a impregnação, os materiais sintetizados foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (ATG), determinação da área superficial utilizando o método Brunauer-Emmet-Teller (BET), sua área superficial específica (ASE) e microporosidade foram analisadas através de isotermas de adsorção/dessorção e, determinaram-se as fases cristalinas presentes por difração de raios X (DRX) e espectroscopia de dispersão de elétrons (EDS). Resultados indicam que houve impregnação da superfície das esferas de alumina pelos catalisadores. A área superficial específica das esferas variou entre 200 e 240 m2g-1. A atividade catalítica dos suportes impregnados foi significativa, principalmente para as amostras impregnadas com 10 e 30 mol% de Zr e tratadas termicamente a 700 °C. / In this context, this study aimed to investigate the synthesis and characterization of catalysts, using as support alumina (Al2O3) spheres and ceria impregnated with zirconia (CeO2-ZrO2) applied in the combustion of methane, in order to evaluate its ability to reduce the emission of nitrogen compounds and carbon monoxide. In the experimental procedure, the preparation of the alumina support was made by sol-gel method from a feed solution rich in aluminum. In the impregnation stage, CeO2-ZrO2 catalysts were impregnated using an aqueous solution containing cerium and zirconium nitrate and then heat treated. The resulting samples were heat treated at 600 to 700 ° C with heating rate of 2 ° C / min. for 2 hours. The synthesized materials was characterized, before and after the impregnation, by scanning electron microscopy (MEV), thermogravimetric analysis (TGA), specific surface area (ASE) and microporosity were analyzed by isothermal adsorption/desorption, the crystalline phases were determined by X-ray diffraction (DRX) and dispersion spectroscopy electrons (EDS). The results indicate that there was a good impregnation of the surface of alumina spheres by the catalysts. The surface area of the spheres ranged from 200 to 240 m2g-1. The catalytic activity of the impregnated supports was significant, especially for samples impregnated with 10 and 30 mol% Zr and annealed at 700 °C.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2013-06-25T18:50:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 311570.pdf: 14161023 bytes, checksum: ba361cab54000c859ea50907198d84b0 (MD5) / Na presente tese, um sistema de plasma térmico de argônio foi aplicado para promover a pirólise do CH4 e da mistura CH4/CO2. O principal produto obtido na conversão do CH4 e CO2 por plasma térmico foi o gás de síntese (H2 + CO), com rendimento máximo de 72 % e 59 % de CO e H2 respectivamente. Na reforma do CH4, os resultados mostraram que a conversão do metano aumentou com o aumento da vazão de metano no sistema, chegando ao valor máximo de 98 %. O principal produto gasoso formado na reforma do metano foi o H2, que apresentou rendimento máximo de 98 %. Além de H2 e CO, foram identificados também: C2H2, C2H4, C3H4, C4H6 e C6 +. O produto sólido da reação foi caracterizado como sendo negro de carbono (carbon black) quando a reação foi realizada sem a presença de catalisador no sistema e nanotubos de carbono foram formados na presença de catalisadores. Para os estudos de adsorção, o negro de carbono foi ativado quimicamente com KOH e fisicamente com CO2, sendo que o potencial adsorvente do negro de carbono foi testado na remoção do corante Reativo Preto 5 em solução mostrando uma boa capacidade adsorvente. Na investigação das propriedades superficiais da amostra, o negro de carbono sem ativação apresentou SBET = 66 m2.g-1, enquanto as amostras de negro de carbono ativadas com KOH e OH/CO2 apresentaram SBET = 122 m2.g-1 e SBET = 480 m2.g-1 respectivamente, mostrando que os processos de ativação foram favoráveis ao aumento da área específica do negro de carbono. Por fim, nos estudos de pirólise realizados na presença dos catalisadores 10Ni/Al2O3, 10Ni/5Ce e 5Ni/Al2O3 foram obtidos nanotubos de carbono, sendo confirmados por espectroscopia Raman e MET. / Environmental problems are a direct result of human intervention in the different ecosystems around the globe. Due to increased industrial activity, the release of gases has become a serious environmental problem and there is a clear need to seek alternatives to promote the reduction of greenhouse gases in the atmosphere and also to develop processes capable of producing stable materials with added value. Of all the gases, CH4 and CO2 deserve special attention because they contribute to the greenhouse effect. In this context, one alternative to promote the reduction of such greenhouse gases in the atmosphere and obtain materials that have commercial application is thermal plasma pyrolysis, and the main products of interest obtained in the plasmainduced reactions are: hydrogen, different allotropic forms of carbon, and syngas. In this context, the focus of this research was to apply the thermal plasma of argon to promote the pyrolysis of CH4 and a CH4/CO2 mixture. The plasma torch used for the ionization of the argon arc was the non-transferred electric arc with a direct current (DC) power source. The gaseous products were identified and quantified by GC and the solid product was characterized by Raman spectroscopy, SEM, FEG, TEM, enthalpy of combustion, specific area, pore volume and average pore diameter. The effect of the gas flow and conversion ability were investigated. The results showed that the degradation of CH4 decreased with increased CO2 in the system, and the average conversion of CH4 in the CH4/CO2 mixture was 82.7%. The degradation percentage of CO2 also decreased with increased CO2 in the fixed system while maintaining the flow of methane. The main product in the conversion of CH4 and CO2 by thermal plasma was the synthesis gas (CO + H2), with maximum yields of 72.2% and 59.1% CO and H2, respectively. In the reforming of CH4 by thermal plasma, without the presence of CO2 in the system, the results showed that the conversion of methane increased with increasing flow of methane in the system, reaching a maximum value of 98.4%. The main gaseous product formed in the methane reforming was H2, which showed a maximum yield of 98.7%. In addition to CO and H2, the following were also identified: C2H2, C2H4, C3H4, C4H6 and C6 +. The solid product of the reaction was characterized as carbon black when the reaction was performed without the presence of a catalyst system and carbon nanotubes were formed in the presence of catalysts. TEM analysis of the carbon black showed the formation of aggregates and branching, with many open spaces expected, thus providing good adsorbent properties. For adsorption studies, the carbon black was activated chemically with KOH and physically with CO2, and the black carbon showed a high capacity as an adsorbent when tested in the removal of Reactive Black 5 dye in solution. In the investigation of the surface properties of the sample, the carbon black showed no activation (SBET = 66 m2.g-1) while the carbon black samples activated with KOH and KOH/CO2 gave values of SBET = 122 m2.g-1 and SBET = 480 m2.g-1 respectively. These results show that the activation processes favored an increase in the specific area of carbon black. In the analysis of porous materials, the carbon black samples which were non-activated and activated with KOH were characterized as macroporous materials, while the sample activated with CO2 was mesoporous. Carbon nanotubes were obtained in the studies conducted in the presence of 10Ni/Al2O3, 10Ni/5Ce and 5Ni/Al2O3 catalysts, as confirmed by Raman spectroscopy and TEM. In the Raman spectroscopy, the ID/IG ratio for all samples indicated the presence of carbon nanotubes with defects or impurities, and the sample obtained with 5Ni/Al2O3 had the lowest value for the ID/IG ratio indicating that the carbon nanotubes of this sample had higher purity than that of the other samples.

Made available in DSpace on 2016-03-07T19:20:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-27. Added 1 bitstream(s) on 2016-03-07T19:24:42Z : No. of bitstreams: 1 000858133.pdf: 821941 bytes, checksum: e18632457ab870a2d5837f0f59e3eeab (MD5) / O presente trabalho objetivou o estudo de variáveis fisiológicas e a emissão de metano entérico em bovinos de leite da raça Jersey, relacionando com as variáveis ambientais. Para entender essa dinâmica do equilíbrio térmico foi conduzido um experimento onde foram utilizados doze animais da raça Jersey lactantes com produção média diária de 17,7 L/dia, pertencentes ao rebanho da APTA de Ribeirão Preto, o médio de 362,3±31,0, não prenhes e com média de dois meses de lactação. O arranjo experimental adotado foi em quadrado latino sendo avaliados 12 animais durante 12 dias de coleta e observados durante 12 horas. A temperatura superfície da epiderme foi fortemente correlacionada com as variáveis meteorológicas do ambiente (temperatura e umidade relativa do ar), sendo seu coeficiente de correlação igual a 0,69, -0,50 e fracamente correlacionada com a radiação -0,11. A temperatura retal apresentou a menor média diária de 38,5±0,33 °C e a maior média de 40,3±0,05 °C. A temperatura da superfície do pelame aumentou até por volta das 16:00 horas, sendo que após esse horário passou a ocorrer um decréscimo, enquanto a da epiderme tem um decréscimo a partir das 18:00 horas. A temperatura da epiderme apresentou uma correlação positiva de 0,83 com a temperatura do pelame e com a temperatura retal de 0,55. A frequência respiratória apresentou uma correlação positiva com a temperatura do ar, 0,35. A perda de calor via evaporação respiratória apresentou uma correlação positiva com a temperatura do ar, 0,71. De forma que, a maior média, às 13:00 horas, 30,4±0,33, W m-2 e a menor, em torno das 8:00 horas, com média de 12,6±0,29 W m-2 enquanto sua correlação com a umidade relativa foi -0,51. O efeito da hora do dia foi significativo (P < 0,01) para produção de calor metabólico e emissão de CH4 entérico. A correlação entre a emissão de CH4 e a produção de calor metabólico foi de 0,23. A análise... / The present work aimed to study the physiological variables and enteric methane emission in Jersey breed dairy cow, relating with environmental variables. To understand the dynamics of thermal equilibrium was conducted an experiment where we used twelve animals of Jersey breed lactating cow with average daily production of 17.7 L/day, by the herd of APTA of Ribeirão Preto, the average of 362.3 ± 31.0, not pregnant and with an average of two months of lactation. An experiment was conducted adopting an experimental Latin square design where 12 animals were evaluated during 12 days of data collection and being observed for 12 hours long. The skin surface temperature was strongly correlated with the environmental meteorological variables (temperature and relative humidity), and its coefficient of correlation was equal to 0.69, -0.50 and weakly correlated to the solar radiation -0.11. The lowest average of rectal temperature was 38.5 ± 0.33 ° C and the highest was 40.3 ± 0.05 ° C. The coat surface temperature increased until around 16:00 hours, and after that it began to decrease, while the epidermis had a decrease starting from 18:00 hours. The temperature of the epidermis showed a positive correlation with the hair coat temperature of 0.83 and with the rectal temperature of 0.55.The respiratory frequency showed a positive correlation with the air temperature, 0.35. The heat loss by respiratory evaporation showed a positive correlation with the air temperature, 0.71. So that, the high average, was at 13 hours 30.4±0.33, W m-2 and the low, around at 8 hours, with average of 12.6 ± 0.29 W m-2 while their correlation with relative humidity was -0,51. The hour and day effects was significant (P <0.01) for metabolic heat production and enteric methane emission. The correlation among methane emission and metabolic heat production was of 0.23. The analysis of variance showed that collet day, hour of class and animal were significant ...