Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2017-07-18T14:54:26Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2811509 bytes, checksum: d48a2ec4448b8cba5418b6ea72e08048 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-18T14:54:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2811509 bytes, checksum: d48a2ec4448b8cba5418b6ea72e08048 (MD5) Previous issue date: 2016-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The urban solid waste is one of the main environmental problems noticed nowadays. Through time the models of treatment and destination of residues (waste) more commonly used were incineration and landfill. Landfill, specifically, generates, from the decomposition of the organic fraction, solid urban waste gases which can be used in the production of energy. This generation of gas can also be in smaller scale using biodigesters, attending the demands of small communities, such as Universidade Federal da Paraíba Campus I. Within this context, this work aims to evaluate and compare the functioning of biodigesters to determine the most adequate solution for implantation at UFPB Campus I using organic waste from the University restaurant. Nowadays the university restaurant's waste is sent to Aterro Sanitário Metropolitano de João Pessoa, a landfill, generating a daily average of 513,77kg of organic waste. For the analysis of a more adequate model, some criteria were considered, such as the facility and cost of implantation, operation mode, efficiency in treatment, income and applied technology, being selected the following: Biodigester in batch (simplified model), Indian Biodigester, Chinese Biodigester, Ferreira’s Biodigestor (2015), Fernandes’s Biodigestor (2013) and Reis’s Biodigestor (2012), which were compared in terms of Moisture Content and the efficiency in removal of solids, Temperature, Organic Loading Rate, Potential of Hydrogen, alkalinity, production and concentration of methane. It was found that the biodigesters in batch (simplified model), Indian and Chinese, were not adequate for attending the proposed objective. After analyzing the diverse parameters, it was found that many can be used for comparison. The analysis of the moisture content and the efficiency of removal of volatile contents, such as temperature were not considered as parameters of decision for choosing the best option, since they all had similar characteristics. The organic loading rate for the biodigesters with batch supply did not present itself as a limiting factor, however, for the continuous supply, which is the case of the Ferreira (2015) model, it interfered directly in its functioning. In terms of pH, Ferreira (2015) had maintenance difficulties, Reis (2012) managed to stabilize it and Fernandes (2013), although obtained high values, understood to be within the acceptable and propitious pH levels to the production of biogas. The concentration of methane in the Ferreira (2015) model presented average values of 59%, while Reis (2012) and Fernandes (2013) obtained average methane concentration near 70%, presenting itself more efficient. Given that, the biodigester of Reis (2012) model presented itself as the more viable for reproduction at UFPB Campus I for the ends of production of biogas from the decomposition of waste generated at the university restaurant, having the necessity of implantation of 13 biodigesters as a way to a semiannual generation source. / Os resíduos sólidos urbanos são um dos principais problemas ambientais observados na atualidade. Ao longo do tempo os modelos de tratamentos e disposição de resíduos mais utilizados foram a incineração e o aterro sanitário. No caso específico do aterro, este gera, a partir da decomposição da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos, gases que podem ser utilizados na produção de energia. Essa geração de gás pode se dar também em pequena escala,com a utilização de biodigestores, podendo atender a pequenas comunidades, como é o caso do Campus I da Universidade Federal da Paraíba. Diante desse contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar e comparar o funcionamento de biodigestores para determinação da solução mais adequada para a implantação no referido Campus utilizando resíduos orgânicos provenientes do Restaurante Universitário. Atualmente, a disposição dos resíduos sólidos gerados no RU/UFPB é o Aterro Sanitário Metropolitano de João Pessoa, sendo diariamente gerada uma média de 513,77 kg de resíduos orgânicos. Para a análise do modelo de biodigestor mais adequado foram considerados alguns critérios, tais como facilidade e custo para a implantação, modo de operação, eficiência no tratamento, rendimento e tecnologia aplicada, sendo selecionados os seguintes: Biodigestor em Batelada (modelo simplificado), Biodigestor Indiano, Biodigestor Chinês, Biodigestor de Ferreira (2015), Biodigestor de Fernandes (2013) e Biodigestor de Reis (2012), os quais foram comparados em função do Teor de Umidade e eficiência de remoção de sólidos, Temperatura, Carga Orgânica Volumétrica, Potencial Hidrogeniônico (pH), Alcalinidade, Produção e Concentração de Metano. Verificou-se que os Biodigestores em Batelada (modelo simplificado), Indiano e Chinês não seriam adequados para atendimento do objetivo proposto. Ao analisar os diversos parâmetros verificou-se que vários podem ser usados para fins de comparação. A análise do teor de umidade e da eficiência da remoção de sólidos voláteis, bem como temperatura não se apresentou como parâmetro de decisão para seleção da melhor opção, uma vez que todos possuíam características semelhantes. A carga orgânica volumétrica para os biodigestores com abastecimento em batelada não se apresentou como um fator limitante. No entanto, para o abastecimento contínuo, caso do modelo de Ferreira (2015), interferiu diretamente no seu funcionamento. No que diz respeito ao pH, Ferreira (2015) teve ainda dificuldade em sua manutenção, Reis (2012) conseguiu estabilizá-lo e Fernandes (2013), apesar de obter altos valores, entendeu que estava dentro de faixas aceitáveis e favoráveis de pH à produção do biogás. A concentração de metano no modelo de Ferreira (2015) apresentou valores médios de 59%, enquanto que os modelos de Reis (2012) e Fernandes (2013) obtiveram concentrações médias de metano próximo a 70%, mostrando-se mais eficientes. Diante disso, o modelo de biodigestor de Reis (2012) se apresentou como o mais viável para reprodução no Campus I da UFPB com a finalidade de produção de biogás a partir da decomposição dos resíduos gerados no RU, sendo necessária a implantação de 13 biodigestores de forma a atender à geração semestral.

O presente trabalho tem como fundamento o Projeto de Reaproveitamento de Resíduos Sólidos Orgânicos via suinocultura, desenvolvido pelo Departamento Municipal de Limpeza Urbana (DMLU), da prefeitura municipal de Porto Alegre, e foi desenvolvido em 4 ações distintas. Na primeira, caracterizou-se o projeto através de pesquisa documental e entrevistas com os técnicos e produtores envolvidos no projeto, como forma de resgate histórico do mesmo e identificação das percepções dos entrevistados. A segunda foi a caracterização quantitativa e o grau de segregação dos resíduos orgânicos gerados em 14 estabelecimentos de alimentação, que preparam e servem alimentos (unidades de serviços de alimentação - USA), localizadas em um Shopping Center em Porto Alegre, que integra o projeto desenvolvido pelo DMLU. O alto grau de segregação incorreta (54,5%) observado representa um risco à saúde dos animais tendo em vista a presença de materiais como plásticos,cascas de frutas como abacaxi e palitos,os quais podem lesionar ou mesmo perfurar vísceras levando ao óbito dos suínos. Na terceira ação coletaram-se amostras dos RSO gerados nos 14 estabelecimentos, as quais foram homogeneizadas para compor uma amostra composta. Esta foi dividida em duas partes iguais sendo uma utilizada para análise microbiológica realizada no Laboratório de Medicina Veterinária Preventiva da UFRGS e outra encaminhada ao Laboratório de Nutrição Animal (LNA) da UFRGS, para as análises bromatológicas. Determinaram-se a percentagem dos nutrientes em relação à matéria natural e obtiveram-se os teores médios de 75,74% de umidade; 4,02% de Proteína Bruta; 0,53% de Fibra Bruta; 4,44% de Estrato Etéreo; 13,91% de Extrato Não Nitrogenado: 0,19% de Ca; 0,17% de P; 924 kcal/kg de Energia Digestível e 756 kcal/kg de Energia Metabolizável. A análise microbiológica revelou ausência de Salmonella spp e grande variabilidade na contagem de coliformes termotolerantes (6x10-2 a 1,3x10-8 ufc.g-1), sem a confirmação da presença de Escherichia coli. Realizou-se um estudo teórico para utilização dos resíduos sólidos orgânicos (RSO) analisados na alimentação de suínos, na fase de crescimento e terminação, comparando os resultados observados com outros ingredientes como o milho e os farelos de soja e de arroz, normalmente presentes nas rações de suínos. Verificou-se que o fornecimento diário de 10 kg de RSO para suínos em terminação até 70 kg apresenta nutrientes suficientes. Entretanto, na fase final de terminação é necessária a complementação alimentar para que ocorra ganho de peso. Na quinta ação, realizou-se um estudo de caso em uma propriedade que integra o projeto do DMLU, nas fases de crescimento e terminação. Coletaram-se os dados de um lote de 60 suínos com um peso vivo médio inicial de 28 kg e idades entre 63 a 70 dias, gerados a partir de cruzamentos industriais e comprados de uma propriedade produtora de leitões (UPL). Os animais foram alimentados exclusivamente com RSO in natura e, após ficarem alojados por um período de 115 dias, atingiram o peso médio final de 118,4 kg, resultando em ganho médio diário de peso vivo de 0,786 kg. A conversão alimentar do lote foi estimada em 10,76 e não ocorreu nenhuma morte de animais durante o estudo. Os resíduos sólidos orgânicos se bem segregados onde são gerados, acondicionados adequadamente e tratados de acordo com as normas vigentes quanto à segurança alimentar, embora apresentem uma heterogeneidade quanto a sua composição química podem ser uma fonte alternativa, mesmo que parcial na dieta de suínos nas fases de crescimento e terminação. / This study was based on the Project for the Reutilization of Organic Solid Waste through Pig Production Systems, developed by the Municipal Department of Urban Sanitation (DMLU) of the Porto Alegre City Hall, being developed in 4 different acts. The first act was the characterization of the project through documental research and interviews with technicians and producers involved, in order to recover the history of the project and to identify the perceptions of the interviewees. The second act was the quantitative and qualitative characterization of the organic waste produced by 14 food establishments that prepared and served food (food service units – USA), located in a shopping center in Porto Alegre, which is part of the project developed by the DMLU. The high degree of segregation incorrect (54.5%) observed poses a health risk to animals for the presence of materials such as plastic, peel fruits like pineapple and toothpicks, which can damage or even pierce the guts of pigs, causing their death. In the third act, Organic Solid Waste (OSW) samples generated from the 14 establishments were collected, which were then homogenized to produce a compound sample. This sample was divided into two identical parts, one for microbiological analysis in the Laboratory of Preventive Veterinary Medicine of the UFRGS and the other for bromatological analyses in the Laboratory of Animal Nutrition (LNA) of the UFRGS. The percentage of nutrients in relation to natural matter was determined, and the following average contents were obtained: 75.74% moisture; 4.02% crude protein; 0.53% crude fiber; 4.44% ether extract; 13.91% nitrogen-free extract; 0.19% Ca; 0.17% P, 924 kcal/kg digestible energy and 756 Kcal/kg metabolizable energy. The microbiological analysis revealed absence of Salmonella spp. and a great variability in the thermotolerant coliform count, (6x10-2 to 1.3x10-8 ufc.g-1), with no confirmation of Escherichia coli. A theoretical study was carried out about the utilization of organic solid waste (OSW) used to feed pigs during the grow-finish phase, comparing the results observed with other ingredients, such as corn, soybean meal and rice bran, normally found in pig feed. It was verified that a daily supply of 10 kg OSW to finish pigs weighing up to 70 kg provides enough nutrients. However, during the final finish stage, the animals must be supplemented in order to gain weight. In the fifth act, a case study was made at a property which is part of the DMLU's project, during the grow-finish phase. Data were collected from a lot of 60 pigs, with an initial average live weight of 28 kg and aged between 63 and 70 days. Such pigs were generated from industrial crossings and purchased from a piglet-producing property (UPL). The animals were exclusively fed on in nature OSW and housed for 115 days, reaching a final average weight of 118.4 kg, obtained upon arrival of the pig lot at the slaughterhouse, resulting in an average daily live weight gain of 0.786 kg. The feed conversion rate of the lot was calculated in 10.76, with no deaths during the study. Despite the heterogeneity in its chemical composition, organic solid waste may be used as an alternative source, even if partial, in the diet of pigs during the grow-finish phase, as long as it is correctly separated in its place of origin, adequately stored and treated according to the valid standards regarding its safety as a source of animal feed.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-01-31T12:54:08Z No. of bitstreams: 1 Nara Paula Schmeier_.pdf: 877010 bytes, checksum: f002cde3446d9c5552d9a747ff097801 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-31T12:54:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nara Paula Schmeier_.pdf: 877010 bytes, checksum: f002cde3446d9c5552d9a747ff097801 (MD5) Previous issue date: 2017-11-20 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Petrobras - Petróleo Brasileiro S. A. / PROSUP - Programa de Suporte à Pós-Gradução de Instituições de Ensino Particulares / O processo de digestão anaeróbia tem sido empregado com destaque no tratamento de resíduos sólidos orgânicos, por tratar-se de uma alternativa para amenizar problemas ambientais e também por uma questão energética, visto que possibilita a produção de energia para auxiliar a suprir a alta demanda, em consequência do elevado crescimento populacional e industrial. No entanto, questões relativas a escalas de trabalho, formas de operação, carga orgânica e influência de parâmetros como AGV, alcalinidade e nitrogênio amoniacal (NA) perduram. Desta forma o presente trabalho objetivou avaliar a operação de biodigestor, ao longo de 340 dias, mediante variação de frequências de adição de RSO e cargas orgânicas volumétricas (COV) de 7,98, 7,80, 9,64, 3,28, 4,10 e 5,00 kg STV/m3.d., com média de ST: 339,6 mg/g e umidade: 64%, frente a produção de biogás e CH4. Ademais, também buscou avaliar a influência de parâmetros como AGV, alcalinidade e nitrogênio amoniacal sobre o processo de DA. O sistema experimental foi composto por um biodigestor de câmara única, com volume de 0,28 m³, alimentado com RSO do restaurante universitário e inoculo ambientado a digestão de RSO. O monitoramento do processo experimental foi realizado por meio de caracterização físico-química (pH, DQO, DBO, alcalinidade, AGV, ST, STF, STV, NT, NA, PT e COT) das frações sólidas e líquidas, além da quantificação do biogás (volume e percentual de CH4). O processo de digestão revelou que aplicações de COVs de 3,28, 4,10 e 5,00 kg STV/m3.d. possibilitaram maiores rendimentos de biogás e CH4, em relação a COVs de 7,98, 7,80 e 9,64 kg STV/m3.d. A aplicação continua da COV de 4,10 kg STV/m3.d. apresentou o maior rendimento de biogás e CH4 em função dos STV aplicados, sendo 94,63 NL/kg STV e 45,42 NL/kg STV, respectivamente. No decorrer do processo de digestão, elevadas razões de AGV/Alcalinidade, baixas razões de C/NT e elevadas concentrações de AGV e NA levaram a uma condição de digestão que representou rendimentos reduzidos de biogás e metano. / The anaerobic digestion (AD) process has been used in the treatment of organic solid waste, for being an alternative to ease environmental problems and also an energy issue, since it allows the production of energy to help supplying the high demand, as a result of high population and industrial growth. However, issues concerning work scales, operation forms, organic loads and influence of parameters such as VFA, alkalinity and ammonia nitrogen (AN) to linger. In this way, the objective of this work was to evaluate the biodigester operation, during 340 days, by varying the frequencies of organic solid waste (OSW) and organic loading rate (OLR), of 7,98, 7,80, 9,64, 3,28, 4,10 e 5,00 kg STV/m3.d., with mean de TS: 339,6 mg/g and humidity: 64%, against production of biogas and CH4. In addition, it also sought to evaluate the influence of parameters such as VFA, alkalinity and AN on the DA process. The experimental system consisted of a single chamber biodigester with a volume of 0.28 m³, fed with OSW from a university restaurant and inoculum set to the digestion of OSW. The monitoring of the experimental process was carried out through physicochemical characterization (pH, COD, BOD, alkalinity, VFA, TS, TFS, TVS, TN, AN, PT and TOC) solid and liquid fractions, in addition to the quantification of biogas (volume and percentage of CH4). The digestion process revealed that OLRs applications of 3,28, 4,10 e 5,00 kg TVS/m3.d. allowed higher yields of biogas and CH4, in relation to OLRs of 7,98, 7,80 e 9,64 kg TVS/m3.d. The continuous application of OLR of 4,10 kg TVS/m3.d. showed the highest biogas yield and CH4 as a function of the VTS applied, being 94,63 NL/kg TVS and 45,42 NL/kg TVS, respectively. During the digestion process, high AGV/Alkalinity ratios, low C/N ratios and high concentrations of VFA and AN led to an digestion condition which represented reduced yields of biogas and methane.

Submitted by Deyse Queiroz (deysequeirozz@hotmail.com) on 2018-05-29T13:01:59Z No. of bitstreams: 1 FRANCIÉDNA MARIA DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGSA PROFISSIONAL 2017..pdf: 1926061 bytes, checksum: 90e9838f36093c3fdfa4deba4ea79fcd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-29T13:01:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FRANCIÉDNA MARIA DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGSA PROFISSIONAL 2017..pdf: 1926061 bytes, checksum: 90e9838f36093c3fdfa4deba4ea79fcd (MD5) Previous issue date: 2017-03-28 / Os resíduos agroindustriais geralmente apresentam grandes concentrações de materiais orgânicos que, se manejados de forma inadequada, podem poluir e/ou contaminar o solo, a água e o ar. Os processos de compostagem têm se estabelecido como formas eficientes de minimizar a problemática ambiental e de reduzir o volume de resíduos sólidos orgânicos descartados de forma ambientalmente incorreta. O principal objetivo deste trabalho consiste em quantificar os resíduos sólidos orgânicos do setor de hortifrúti do Mercado Público de Pombal-PB, assim como averiguar a viabilidade de produção de composto orgânico através do emprego da técnica da compostagem aeróbica em ambiente aberto. Para isso realizou-se pesagens diárias, durante quatro semanas, dos resíduos sólidos orgânicos gerados no setor de hortifrúti do Mercado Público de Pombal-PB, além do mais, foi montada uma pilha de compostagem com os resíduos orgânicos recolhidos no local de estudo e verificado o grau de maturação do composto orgânico final. O diagnóstico final resultante da pesquisa foi que são produzidos no referido setor uma média de 82,12 kg de resíduos orgânicos diariamente. Para avaliar a maturação do composto foram utilizados os parâmetros de temperatura, relação C/N, condutividade elétrica e pH. Os quais apresentaram resultados satisfatórios de maturação quando comparado com o que determina a Portaria N° 01/83 do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento indicando que estes simples métodos são considerados seguros para verificação de processos de compostagem conduzidos em regiões sujeitas às condições semiáridas, mostrando-se eficiente para o tratamento de resíduos agroindustriais. / Agro-industrial wastes generally have large concentrations of organic materials which, if handled improperly, can pollute and / or contaminate soil, water and air. Composting processes have been established as efficient ways to minimize environmental problems and to reduce the volume of organic waste disposed of in an environmentally incorrect way. The main objective of this work is to quantify the organic solid waste of horticulture of the Public Market of Pombal -PB, as well as to investigate the viability of organic compost production through the use of the aerobic composting technique in the open environment. For this, It was performed daily weightings for four weeks of the organic solid waste generated in the horticulture sector of the Public Market of Pombal-PB, in addition, a compost pile was assembled with the organic residues collected at the study place and the degree of maturation of the final organic compound was verified. The final diagnosis resulting from the research was that an average of 82.12 kg of organic waste is produced daily. To evaluate the maturation of the compound, the parameters of temperature, C / N ratio, and electrical conductivity epH were used. It presented satisfactory maturation results when compared to that determined by Ordinance No. 01/83 of the Ministry of Agriculture, Livestock and Supply, indicating that these simple methods are considered safe for verification of composting processes conducted in regions subject to semi-arid conditions, being efficient for the treatment of agro industrial residues.

Apesar dos elevados teores de matéria orgânica nos resíduos domiciliares e da implantação da compostagem para os resíduos sólidos orgânicos ser prevista pela Política Nacional de Resíduos Sólidos (Lei n° 12.305/10), a adoção da prática como forma de tratamento ainda apresenta ações incipientes no país. Este trabalho teve como proposta a coleta seletiva da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos (FORSU) produzida em 19 estabelecimentos comerciais de São Carlos para a realização da compostagem e vermicompostagem. A primeira etapa do trabalho consistiu na verificação da adaptação dos proprietários dos estabelecimentos em relação ao sistema de segregação proposto e na avaliação da percepção dos mesmos em relação à separação dos resíduos orgânicos e da compostagem, sendo esta análise realizada através da aplicação de questionários. Na segunda etapa, foi realizada a compostagem em quatro leiras cilíndricas de alambrado de 1,2 m de diâmetro e 1 m de altura. Testou-se os seguintes tratamentos em cada leira: trituração e revolvimento, não trituração e revolvimento, não trituração e não revolvimento (controle) e não trituração e não revolvimento com tubos de PVC. Verificou-se, através do monitoramento dos parâmetros físicos, químicos e microbiológicos e de análises estatísticas, as diferenças e similaridades entre os tratamentos. A terceira etapa iniciou-se após a estabilização dos compostos. Foram inoculadas 500 minhocas da espécie Eisenia foetida em uma quantia entre 20-25 kg de composto retirado das leiras revolvidas e os mesmos parâmetros da etapa anterior foram monitorados na vermicompostagem. Os resultados encontrados na etapa 1 indicaram que: os estabelecimentos realizaram a correta segregação dos resíduos, mostrando-se bem adaptados; quase a metade dos entrevistados desconheciam a técnica de compostagem; e, embora a maioria realizasse a separação da FORSU, a mesma era coletada de forma não diferenciada e encaminhada diretamente ao aterro. Na etapa 2, constatou-se que: o revolvimento influenciou na manutenção da temperatura termofílica por períodos mais prolongados, na correção da umidade, nos valores de pH , nitrogênio, relação C/N, CRA, metais, macro e micro nutrientes e granulometria; em relação à trituração, com exceção da granulometria, os demais parâmetros monitorados foram similares a leira não triturada, demostrando pouca influência de sua adoção no processo de compostagem; na leira composta por tubos de PVC, os registros de temperatura foram menores que as demais, de forma que o dispositivo ocasionou um resfriamento excessivo. Concluiu-se que somente a etapa 2 foi suficiente para o atingimento dos limites legais estabelecidos para os fertilizantes orgânicos, sendo os benefícios da adoção da vermicompostagem na etapa 3 relacionados aos incrementos das propriedades agronômicas de fertilidade de solo. / Despite the presence of high levels of organic matter in household wastes and the implementation of composting for organic wastes provided by the National Policy on Solid Waste (Law No. 12,305/10), the composting practice as a treatment is still incipient in Brazil. This study aimed at the selective collection of the organic fraction of municipal solid wastes (OFMSW) produced in 19 establishments in São Carlos city for use in composting and vermicomposting techniques. The first stage of the study consisted in an investigation on the adaptation to the segregation system proposed and evaluation of the owners\' perceptions regarding the separation of organic waste and composting through questionnaires. The second stage was devoted to the composting. The collected waste was deposited onto four cylindrical piles of 1.2 m diameter and 1 m height. The treatments evaluated in each pile were trituration and turning, no trituration and turning, no trituration and no turning (control), and no trituration and no turning of PVC pipes. The monitoring and statistical analysis of the physical, chemical and microbiological parameters revealed differences and similarities in each treatment. The third stage started after the stabilization of the compost. Five hundred earthworms of Eisenia foetida specie were inoculated in 20-25 kg of compost taken from two piles and the same parameters of the previous step were monitored. In step 2, the turning influenced the maintenance of the thermophilic stage for longer periods, humidity correction, values of pH, nitrogen, C/N relation, WRC, metals, micro and macronutrient and particle size. Except for the particle size, trituration exerted little influence on the parameters. The lowest temperatures were recorded in a pile composed of PVC pipes. It can be concluded that only the second step was sufficient for the achievement of legal limits for organic fertilizers and the benefits of vermicomposting as a post treatment technique (step 3) are related to the increase in the agronomic properties of soil fertility.

Apesar dos elevados teores de matéria orgânica nos resíduos domiciliares e da implantação da compostagem para os resíduos sólidos orgânicos ser prevista pela Política Nacional de Resíduos Sólidos (Lei n° 12.305/10), a adoção da prática como forma de tratamento ainda apresenta ações incipientes no país. Este trabalho teve como proposta a coleta seletiva da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos (FORSU) produzida em 19 estabelecimentos comerciais de São Carlos para a realização da compostagem e vermicompostagem. A primeira etapa do trabalho consistiu na verificação da adaptação dos proprietários dos estabelecimentos em relação ao sistema de segregação proposto e na avaliação da percepção dos mesmos em relação à separação dos resíduos orgânicos e da compostagem, sendo esta análise realizada através da aplicação de questionários. Na segunda etapa, foi realizada a compostagem em quatro leiras cilíndricas de alambrado de 1,2 m de diâmetro e 1 m de altura. Testou-se os seguintes tratamentos em cada leira: trituração e revolvimento, não trituração e revolvimento, não trituração e não revolvimento (controle) e não trituração e não revolvimento com tubos de PVC. Verificou-se, através do monitoramento dos parâmetros físicos, químicos e microbiológicos e de análises estatísticas, as diferenças e similaridades entre os tratamentos. A terceira etapa iniciou-se após a estabilização dos compostos. Foram inoculadas 500 minhocas da espécie Eisenia foetida em uma quantia entre 20-25 kg de composto retirado das leiras revolvidas e os mesmos parâmetros da etapa anterior foram monitorados na vermicompostagem. Os resultados encontrados na etapa 1 indicaram que: os estabelecimentos realizaram a correta segregação dos resíduos, mostrando-se bem adaptados; quase a metade dos entrevistados desconheciam a técnica de compostagem; e, embora a maioria realizasse a separação da FORSU, a mesma era coletada de forma não diferenciada e encaminhada diretamente ao aterro. Na etapa 2, constatou-se que: o revolvimento influenciou na manutenção da temperatura termofílica por períodos mais prolongados, na correção da umidade, nos valores de pH , nitrogênio, relação C/N, CRA, metais, macro e micro nutrientes e granulometria; em relação à trituração, com exceção da granulometria, os demais parâmetros monitorados foram similares a leira não triturada, demostrando pouca influência de sua adoção no processo de compostagem; na leira composta por tubos de PVC, os registros de temperatura foram menores que as demais, de forma que o dispositivo ocasionou um resfriamento excessivo. Concluiu-se que somente a etapa 2 foi suficiente para o atingimento dos limites legais estabelecidos para os fertilizantes orgânicos, sendo os benefícios da adoção da vermicompostagem na etapa 3 relacionados aos incrementos das propriedades agronômicas de fertilidade de solo. / Despite the presence of high levels of organic matter in household wastes and the implementation of composting for organic wastes provided by the National Policy on Solid Waste (Law No. 12,305/10), the composting practice as a treatment is still incipient in Brazil. This study aimed at the selective collection of the organic fraction of municipal solid wastes (OFMSW) produced in 19 establishments in São Carlos city for use in composting and vermicomposting techniques. The first stage of the study consisted in an investigation on the adaptation to the segregation system proposed and evaluation of the owners\' perceptions regarding the separation of organic waste and composting through questionnaires. The second stage was devoted to the composting. The collected waste was deposited onto four cylindrical piles of 1.2 m diameter and 1 m height. The treatments evaluated in each pile were trituration and turning, no trituration and turning, no trituration and no turning (control), and no trituration and no turning of PVC pipes. The monitoring and statistical analysis of the physical, chemical and microbiological parameters revealed differences and similarities in each treatment. The third stage started after the stabilization of the compost. Five hundred earthworms of Eisenia foetida specie were inoculated in 20-25 kg of compost taken from two piles and the same parameters of the previous step were monitored. In step 2, the turning influenced the maintenance of the thermophilic stage for longer periods, humidity correction, values of pH, nitrogen, C/N relation, WRC, metals, micro and macronutrient and particle size. Except for the particle size, trituration exerted little influence on the parameters. The lowest temperatures were recorded in a pile composed of PVC pipes. It can be concluded that only the second step was sufficient for the achievement of legal limits for organic fertilizers and the benefits of vermicomposting as a post treatment technique (step 3) are related to the increase in the agronomic properties of soil fertility.

Curitiba is a city of two million inhabitants located in the South of Brazil. It is a pioneer in waste management in the country, and is famous for its programs promoting recycling and organic waste collection. The city is now willing to take waste management one step further by investigating new solutions to treat and recover energy from organic municipal solid waste. This report is the fruit of a collaboration between two departments of the municipality of Curitiba, four local universities, the Swedish environment protection agency and the Royal Institute of Technology – KTH. The purpose of this report is to assess the potential for the development of anaerobic digestion as a solution to treat the organic municipal solid waste generated in Curitiba. The report offers an overview of the current waste treatment and of the main sources of organic waste in Curitiba. The annual amount of organic waste generated in the city is estimated to 144,350 tons, of which 913 tons come from food markets supervised by SMAB, the secretary of food supply. Three different scenarios, corresponding to three ranges of waste sources, have been considered. In the first one, the organic wastes generated by one of the two public markets of Curitiba are treated on-site. In the second one, all the organic wastes from food markets, street markets and popular restaurants are treated together in a medium-scale anaerobic digester. In the third one, all the sources of organic municipal solid waste identified in Curitiba are considered, including residential, institutional and small commercial waste. The annual methane production is estimated to 5,400 m3, 86,000 m3 and 12,600,000 m3 respectively for the three scenarios. In the last two scenarios, the methane could be converted into electricity, resulting in an annual electricity production of 257 MWh and 37,600 MWh. The first scenario does not consider a post-treatment of the digestate remaining at the end of the digestion. Between 46 and 50 tons of digestate could be used as a liquid fertilizer on-site and the surplus could be sold. For the two other scenarios, the digestate would be dewatered and composted to be sold as a dry fertilizer. The dry fertilizer production is estimated to 386 tons and 63,000 tons respectively every year. Each of the scenario considered would be financially viable, with a discounted payback period varying from 8 months for the small-scale scenario, to over 15 years for the second scenario. The third scenario would be the most lucrative, with a net present value of about 150 million reals. / Curitiba i Södra Brasilien är en stad med två miljoner invånare som har positionerat sig som pionjär inom avfallshantering. Staden är känd i landet med sin främjande strategi för återvinning och organisk avfallshantering. Curitiba planerar att undersöka och experimentera med nya metoder för behandling av avfall kombinerad med energiåtervinning från kommunalt organiskt avfall. Denna rapport är resultat av ett samarbete mellan två avdelningar inom Curitibas kommun, fyra lokala universitet, Sveriges miljöskyddsmyndighet och den Kungliga Tekniska Högskolan. Syftet med denna rapport är att utvärdera den potentialen som den anaeroba nedbrytningen har som medel för behandling av det kommunala fasta avfallet som genereras i Curitiba. Rapporten går även igenom hur avfallshanteringen ser ut i staden i dagsläget samt sammanfattar de största källorna för organiskt avfall i Curitiba. Den årliga mängden organiskt avfall som produceras i staden uppskattas till 144 350 ton, varav 913 ton kommer från livsmedelsaktiviteter som övervakas av det brasilianska livsmedelsverket SMAB. Tre olika scenarier representeras i denna rapport och omfattar tre områden av avfallskällor. I det första scenariot behandlas det organiska avfallet som genereras av en av de två köpmarknaderna i Staden direkt på plats. I det andra behandlas allt organiskt avfall från livsmedelsmarknader, gatumarknader och populära restauranger tillsammans i en medelstor anaerob kokare. I det tredje beaktas alla källor till organiskt kommunalt avfall som identifierats i Curitiba, inklusive bostads-, institutionellt och litet kommersiellt avfall. Den årliga metanproduktionen uppskattas till 5 400 m3, 86 000 m3 respektive 12 600 000 m3 för de tre scenarierna. I det andra och tredje scenariot kunde metan omvandlas till el, vilket resulterade i en årlig elproduktion på 257 MWh respektive 37 600 MWh. I det första scenariot anses inte en efterbehandling av digestatet kvar vid slutet av matsmältningen. Mellan 46 och 50 ton digestat kan användas som flytande gödselmedel på plats och överskottet kan säljas. För de två andra scenarierna skulle digestatet avvattnas och komposteras för att senare säljas som torr gödsel vars produktion beräknas uppgå till 386 ton respektive 63 000 ton varje år. Alla tre scenario som presenteras i denna rapport anses vara ekonomiskt genomförbara med en diskonterad återbetalningstid som varierar mellan 8 månader för det första scenariot till över 15 år för det andra scenariot. Det tredje scenariot anses vara det mest lukrativa med ett nuvärde på ca 150 miljoner realer.

Dans le cadre des législations européennes relatives au traitement des déchets et aux énergies renouvelables, la méthanisation apparaît comme une alternative prometteuse pour la stabilisation et la valorisation des Ordures Ménagères Résiduelles (OMR). D'un point de vue opérationnel l'hétérogénéité et les difficultés de mise en mouvement d'une matrice aussi complexe que les OMR sont à l'origine de pertes de rendement voire de l'arrêt d'installations de méthanisation. Les performances de méthanisation sont en particulier limitées par l'étape d'hydrolyse des fractions lignocellulosiques qui représentent la majorité du potentiel méthanogène des OMR. Dans ce contexte, l'objectif principal du travail de thèse, était l'étude d'un procédé de percolation dans lequel le déchet n'est pas mis en mouvement. Au travers de ce travail nous avions également pour ambition de produire des connaissances à caractère plus générique sur l'hydrolyse afin d'en améliorer les performances. Des expériences préliminaires ont d'abord permis la définition d'un système expérimental adéquat pour l'étude à l'échelle laboratoire de l'hydrolyse des OMR. La représentativité d'un déchet reconstitué, reproductible et d'utilisation aisée, a notamment été vérifiée en termes de potentiel méthanogène, de profil hydrolytique et de flore microbienne. Suite à la définition de ce système expérimental, son comportement hydrolytique a été comparé à celui d'un test de lixiviation de référence (NF EN 12457-4) afin de valider l'intérêt opérationnel de la percolation pour l'hydrolyse des OMR. De façon inattendue, l'extraction de 38,90% de la matière carbonée initiale du déchet a ainsi été mise en évidence lors de l'hydrolyse par percolation contre 17,84% lors de l'hydrolyse par lixiviation, renforçant l'intérêt suscité par la percolation pour l'hydrolyse des OMR. L'optimisation des performances d'hydrolyse par percolation a ensuite été réalisée par le criblage de huit paramètres opérationnels afin de déterminer leur influence sur les performances d'hydrolyse des OMR, au travers de deux plans d'expérience. L'ajout d'alcalinité (12 gHCO3-.L-1) et la recirculation du percolat pendant 6 h par jour ont ainsi permis d'augmenter significativement les performances d'hydrolyse, passant de 17 à 43% d'extraction de la matière organique (DCO) initiale du déchet (autrement dit de 26 à 69% de la matière biodégradable initiale). L'étude des communautés microbiennes et de leur activité a également été réalisée. Le séquençage des pyrotags d'ADNr 16S a ainsi permis de mettre en évidence le caractère dominant des Classes Clostridia et Bacteroidia au sein des communautés hydrolytiques. Le couplage de cette démarche qualitative à une approche quantitative par qPCR sur une série de biomarqueurs taxonomiques et fonctionnels a permis de montrer qu'il existe une corrélation positive entre l'ajout de carbonates, la neutralisation du pH, la quantité de matière hydrolysée à 14 jours et soit l'abondance de la Classe Bacteroidia soit celle des gènes de la famille hydA, impliqués dans la fermentation. Finalement, l'analyse microbiologique a été approfondie au jour 4, c'est-à-dire durant la phase d'hydrolyse intense, grâce à une approche de métatranscriptomique. L'analyse des transcrits fonctionnels indique que l'alcalinité influence l'activité des microorganismes de la Classe Clostridia dès le jour 4 des essais d'hydrolyse. Plus spécifiquement, l'ajout de carbonates semble corrélé à une modification du métabolisme des sucres chez des microorganismes non cultivables apparentés à Clostridium cellulolyticum et à l'augmentation de l'expression de l'opéron nif, impliqué dans la fixation de l'azote, chez différents groupes de microorganismes. / In the framework of the European green policy, anaerobic digestion appears as a promising technology for stabilization and valorization of Municipal Solid Waste (MSW). In practice, mechanical mixing of a complex and heterogeneous matrix such as MSW induces major operational constraints. Anaerobic digestion performances are especially limited by hydrolysis of lignocellulosic fractions which represent the main part of MSW methanogenic potential. In this context, this PhD project was aiming to characterize and optimize of a percolation process in which MSW stands still. Preliminary experiments were conducted in order to define an experimental system suitable for lab-scale study of MSW hydrolysis. Therefore, the representativeness of an easy-to-use and reproducible reconstituted waste was verified in terms of methanogenic potential, hydrolytic profiles and associated microbial communities. Following system definition, hydrolysis behavior by percolation was compared to a reference lixiviation test (NF EN 12457-4). Surprisingly, hydrolysis by percolation permitted the extraction of 39% of carbonated matter initially contained in waste whereas 18% were extracted during hydrolysis by lixiviation, thus validating operational benefit of percolation for MSW hydrolysis. Optimization of hydrolysis performance was then conducted through the screening of eight operational parameters for their influence on MSW hydrolysis performances thanks to two Designs Of Experiment (DOE). Cumulative effect of alkalinity addition (12 gHCO3-.L-1) and percolate recirculation (6 hour.day-1) significantly improved hydrolysis yield, from 17 to 43% of extracted organic matter compared to the initial content of waste (corresponding to an extraction of 26 and 69% of biodegradable matter). Structure and activity of hydrolytic microbial communities were also studied. 16S rDNA-pyrotags sequencing brought out the dominance of classes Clostridia and Bacteroidia. Additionally, a quantitative approach led by qPCR revealed a correlation between carbonates addition, pH neutralization, amounts of hydrolyzed matter at day 14 and either class Bacteroidia or genes from hydA family, involved in fermentation. Finally, metatranscriptomic approach was conducted at day 4 in order to further study microbial activity during the intense hydrolysis phase. According to functional analysis, alkalinity seems have positive influence on class Clostridia activity. More specifically, carbonates addition seems correlated to a modification of carbohydrates metabolism of organisms affiliated to Clostridium cellulolyticum and to transcriptional up-regulation of nif operon, involved in nitrogen fixation, among various types of microorganisms.