Orientador: Glaucia Maria Pastore / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-13T13:08:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Quadros_CedenirPereirade_D.pdf: 2098145 bytes, checksum: bb56ba34ac3fa84f3dc7493e47485a6d (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Na perspectiva de se tornar uma alternativa aos produtos já existentes para a indústria, foi proposto neste trabalho uma mistura inédita e original composta por uma lipase alcalina (LA) produzida por Fusarium oxysporum e biossurfatante (BS) produzido por Bacillus subtilis, a qual foi denominada de mistura LA/BS. O objetivo desta mistura foi remover materiais gordurosos de tecidos de algodão e de superfícies de aço inoxidável, assim como remover biofilmes de micro-organismos indesejáveis para a indústria de alimentos. Primeiramente, a mistura LA/BS foi submetida a uma caracterização e verificação da manutenção das propriedades individuais de cada composto quando submetida aos diferentes tratamentos físico-químicos. A lipase alcalina manteve sua atividade enzimática na presença de 0,0001 a 0,01% de biossurfatante. O tensoativo, na mistura LA/BS, manteve sua característica de reduzir a tensão superficial da água para valores em torno de 30 mN.m-1. Quando submetida a variações de temperatura (-4 a 30?C) por 24 h e de pH (6 a 10) por 48 h, a mistura LA/BS se mostrou bastante estável em suas propriedades, demonstrando um comportamento bastante semelhante ao encontrado na literatura. A concentração micelar crítica (CMC) do BS não foi alterada na presença da LA. A mistura não perdeu suas características frente a diversos sais inorgânicos (exceto pelo CuSO4 para LA e Fe3+ para o BS), agentes oxidantes, redutores, quelantes e preservantes de alimentos. Além disso, funcionou como um ótimo agente emulsificante na presença de diversos hidrocarbonetos e ?eos vegetais, apresentando um ?dice de emulsificação após 24 h (IE24) em torno de 60%. Subsequentemente, a lipase alcalina se apresentou mais estável frente a 0,1% de BS (98% de atividade residual) do que aos surfatantes sintéticos testados. Em seguida, avaliou-se a sua capacidade de remover azeite de oliva impregnado em tecidos de algodão em uma solução. Uma alíquota de 0,5 mg.ml-1 de LA foi capaz de remover 48% de gordura dos tecidos e 3 mg.ml-1 de BS cerca de 50%. A presença de 3 mg.ml-1 de BS no sistema contendo 0,5 mg.ml-1 de LA aumentou a remoção do azeite de oliva em 10%, demonstrando um efeito de sinergismo na mistura. Além disso, LA/BS teve um comportamento similar aos surfatantes alquil benzeno linear sulfonado (LAS) e o dodecil sulfato de sódio (SDS). Superfícies rígidas de aço inoxidável foram recobertas com diferentes tipos de gorduras como gordura suína, gordura de frango, manteiga e creme de leite como forma de simular situações vistas em frigoríficos e laticínios. A presença do BS e da mistura LA/BS, de uma forma geral, melhorou a remoção das gorduras presentes nas placas conforme aumenta a concentração dos compostos. A mistura LA/BS melhorou a remoção de gordura suína, de frango e de creme de leite em 30; 35,1 e 29%, respectivamente. A remo?o da manteiga foi a menos influenciada pelos detergentes. Como padrão de detergente foi utilizado o surfatante SDS na concentração de 1,5%. A atividade antimicrobiana da mistura LA/BS foi realizada por meio de ensaio quantitativo pela concentração inibitóia mínima (CIM). Entre todos os micro-organismos testados, somente Bacillus subtilis, Bacillus cereus e a Listeria innocua tiveram seus crescimentos afetados pela mistura. A bactéria B. cereus foi a mais sensível (CIM 0,013 mg.ml-1). Em adição, o efeito de sanitizantes contra L. innocua aderidas ao aço inoxidável foi determinado por contagem em placas. Este método demonstrou que a presença de biossurfatante ou da mistura melhorou a remoção das células aderidas em relação ao tratamento sem sanitizantes, reduzindo a contagem, em média, 0,97 log.cm-2. Entretanto, não houve diferença significativa entre os sanitizantes propostos e o detergente padrão SDS (p<0,05) / Abstract: Within the perspective of becoming an alternative to products already used in the industry, this study proposed an unprecedented and original mixture consisting of na alkaline lipase (AL) from Fusarium oxysporum and a biosurfactant (BS) from Bacillus subtilis, which will be called AL/BS mix. The aim of this mixture was to remove fatty residues from cotton fabrics and stainless steel surfaces, as well as to remove biofilms of undesirable microorganisms on rigid surface to food industry. Firstly, the AL/BS mix was submitted to a characterization to verify the preservation of each compound individual properties when submitted to different physical and chemical treatments. The AL kept its enzymatic activity in the presence of 0.0001 to 0.01% of biosurfactant. The tensoactive agent, in the AL/BS mix, kept its characteristic of reducing the superficial tension of aqueous solutions to values around 30 mN.m-1. When submitted to temperature (-4 to 30ºC for 24 h) and pH (6 to 10 for 48 h) variations, the AL/BS mix proved quite stable in its properties, showing a behavior very similar to the ones found in literature. The BS critical micelle concentration (CMC) did not change in AL presence. The mix did not lose its characteristics in the presence of several inorganic salts (except CuSO4 for AL and Fe3+ for BS), oxidizing, reducing, chelating and food preservative compounds. Apart from that, the AL/BS mix also proved an excellent emulsifying agent in the presence of several hydrocarbons and vegetable oils, showing emulsifying index around 60% after 24 h (EI24). Subsequently, the AL proved more stable in the presence of 0.1% BS (98% residual activity) than the tested synthetic surfactant, in the same concentrations. Next, the ability of the AL/BS mix to remove olive oil from cotton fabric in a solution was evaluated. The 0.5 mg.mL-1 AL managed to remove 48% of the oil from cotton fabrics and 3 mg.mL-1BS managed to remove approximately 50%. The presence of 3 mg.mL-1 BS in the system which contained 0.5 mg.mL-1 AL increased the olive oil removal by 10%, showing a synergy effect in the mixture. Apart from that, AL/BS mix had a similar performance to sodium linear alkyl benzene sulphonate (LAS) and sodium dodecyl sulphate (SDS) surfactants. Rigid stainless steel surfaces were covered with different types of fatty materials, such as pork fat, chicken fat, butter and whipped cream, to simulate situations existing in meat and dairy industries. The presence of BS and AL/BS mix, generally speaking, improved the fat removal from plates in pace with the increase of compounds concentration. The AL/BS mix improved the removal of pork and chicken fat, and whipped cream in 30, 35.1 and 29% respectively. Butter was the fat least influenced by detergents. Surfactant SDS concentration at 1.5% was used as detergent standard. This testing showed efficiency, sensitivity and it can be used to develop new formulations. The anti-microbial activity of AL/BS mix was carried out by minimum inhibitory concentration (MIC) quantitative assays. Among all tested microorganisms, only Bacillus subtilis, Bacillus cereus and Listeria innocua had their growth affected by the mixture. B. cereus bacteria was the most sensitive (MIC 0.013 mg.mL-1). Besides, the sanitizing effect against L. innocua that was attached to stainless steel was determined by plates counting. This assay proved that the presence of biosurfactant or the AL/BS mix improved the removal of adhered cells in relation to the treatment without sanitizers, reducing the count, in average, 0.97 log CFU.cm-2. However, there has not been a significant difference between the proposed sanitizers and the standard detergent SDS (p<0.05) / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:18:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marielle Ferreira de Oliveira.pdf: 1255416 bytes, checksum: 2938d36ef06506a40bbe2b05c9695f98 (MD5) Previous issue date: 2012-03-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The research aimed to treat sewage through combined anaerobic/aerobic system, using primary sludge and lysed excess sludge as an endogenous carbon source for removal of nutrients, aiming to produce effluent with low concentrations of organic material and nutrients and lower production excess sludge. The experiment was conducted in three phases. In the first, were performed respirometric tests as tool to assess the biodegradability of lysed biological sludge, through by techniques of cellular lysis induced: mechanical action, thermal and acid-base reaction. In the second phase, was monitored a Sequential Batch Reactor (SBR) together with Fermentation and Hydrolysis Reactor (FHR), which received excess sludge of SBR, tritured by mechanical action and primary sludge. SBR and FHR were operated with TRC of 3.36 and 10 days respectively. The third phase consisted of an anaerobic reactor followed by Immobilized Submerged with support Medium (polyurethane synthetic sponge) Aerated Reactor (ISMAR) operated in recirculation batch system. The results obtained from the respirometric tests found that the thermal sludge showed concentration biodegradable readily material greater than the tritured sludge and treated sludge by acid-base reaction. Values of the percentages of COD solubilized varied from 1.6% to 4.2%, with an average of 2.6%. The system presented promising results for the removal of nutrients, with removal efficiency of 85%, 93% and 98% for phosphorus soluble, nitrate and nitrite, respectively. However, the final effluent was maintained with concentration average of ammonia of 27 mgN-NH , considered out of the discharge standards. The combined system, anaerobic reactor and Immobilized Submerged with support Medium Aerobic Reactor (ISMAR), removed efficiently carbonaceous material (88%), TSS (86%), SSV (90%), TKN (94%) and N-NH4 - (96%). Producing effluent with average concentrations of nitrite and nitrate, respectively of 0.19 mgN-NO2-.L-1 and 2.52 mgN-NO3-.L. After addition of primary sludge the system, this presented a better performance with efficiency of COD removal gross and filtered 95%. However, the process of phosphorus removal was considered unsatisfactory since there was sludge disposal in the ISMAR reactor. Introducing an efficiency of removing just 20% for total phosphorus and 22% for the orthophosphate. / A pesquisa teve como objetivo principal tratar esgotos sanitários através de sistema combinado anaeróbio/aeróbio, utilizando lodo primário e lodo de excesso lisado como fonte endógena de carbono para remoção de nutrientes, buscando produzir efluente com baixas concentrações de material carbonáceo e de nutrientes e menor produção de lodo de excesso. O experimento foi realizado em três fases. Na primeira, foram realizados testes respirométricos como ferramenta para avaliar a biodegradabilidade de lodo biológico lisado, por meio de técnicas de lise celular induzida: ação mecânica, térmica e reação ácido-base. Na segunda fase, foi monitorado um Reator em Batelada Seqüencial (RBS) conjuntamente com Reator de Hidrólise e Fermentação (RHF), o qual recebia lodo de excesso do RBS, triturado por ação mecânica e lodo primário. O RBS e o RHF foram operados com TRC de 3,36 e 10 dias, respectivamente. A terceira fase foi constituída de reator anaeróbio seguido de reator aerado com meio suporte (esponja sintética de poliuretano) submerso imobilizado (RAMSI) operado em regime de bateladas com recirculação. Os resultados obtidos através dos testes respirométricos constataram que o lodo térmico apresentou concentração de material rapidamente biodegradável superior ao lodo triturado e ao lodo lisado por reação ácido-base. Os valores dos percentuais da DQO solubilizada variaram de 1,6% a 4,2%, com uma média de 2,6%. O sistema apresentou resultados promissores para a remoção de nutrientes, com eficiência de remoção de 85%, 93% e 98% para fósforo solúvel, nitrato e nitrito, respectivamente. Entretanto, o efluente final manteve-se com concentração média de nitrogênio amoniacal de 27 mgN-NH4.L-1, considerada fora dos padrões de lançamento. O sistema combinado, reator anaeróbio e reator aeróbio com meio suporte submerso imobilizado (RAMSI), removeram de forma eficiente material carbonáceo (88%), SST (86%), SSV (90%), NTK (94%) e N-NH4 -(96%). Produzindo efluente com concentrações médias de nitrito e nitrato, respectivamente de 0,19 mgN-NO e 2,52 mgN-NO3 -.L-1. Após a adição do lodo primário no sistema, este apresentou um melhor desempenho, com eficiência de remoção de DQO bruta e filtrada de 95%. No entanto, o processo de remoção de fósforo foi considerado insatisfatório, visto que não havia descarte de lodo no reator RAMSI. Apresentando uma eficiência de remoção de apenas 20% para o fósforo total e 22% para o ortofosfato.

Conexões em cone morse foram desenvolvidas para melhorar as propriedades biomecânicas e reduzir os problemas mecânicos encontrados nos sistemas de hexágono externo e interno. Este trabalho apresenta os resultados de dois estudos que investigaram as propriedades biomecânicas da conexão implante/pilar protético em implantes do sistema cone morse. A proposta do primeiro estudo foi avaliar o efeito do carregamento mecânico na perda de torque de pilares protéticos do sistema cone morse, e o efeito de ciclos sucessivos de inserção/remoção no torque de remoção destes pilares. 69 implantes cônicos foram utilizados. Os implantes e pilares foram divididos em 4 grupos: grupos 1 e 3 receberam pilares sólidos, e os grupos 2 e 4(a,b) receberam os pilares com parafuso trespassante. Nos grupos 1 e 2 os torques de instalação foram medidos, os pilares foram removidos, e os torques de remoção foram medidos; dez ciclos de inserção/remoção foram realizados para cada conjunto implante/pilar. Nos grupos 3 e 4(a,b) os pilares foram instalados e carregados mecanicamente; os pilares foram removidos e os torques de remoção foram medidos; dez ciclos de inserção/carregamento mecânico/remoção foram realizados para cada conjunto implante/pilar. Os dados foram analizados com o teste de Student-Newman-Keuls, com um nível de significância de p &le; 0,05%. A perda de torque foi maior nos grupos 4a e 2 (acima de 30%); seguidos pelo grupo 1 (10,5%); grupo 3 (5,4%); e grupo 4b (39% de ganho de torque). Todos os resultados foram significativamente diferentes. A comparação do número de ciclos mostrou que, com o aumento do número de ciclos de inserção/remoção, houve uma tendência de aumento na perda de torque, para todos os tipos de pilares e grupos. Concluiu-se que o carregamento mecânico aumentou o torque de remoção dos pilares carregados em comparação a pilares não-carregados, e que os valores dos torques de remoção decaíram conforme o número de ciclos de inserção/remoção aumentou. O objetivo do segundo estudo foi verificar se as diferenças estruturais entre os sistemas de implantes com conexão em hexágono internos e em cone morse influenciam sua resistência à fratura. Vinte implantes cônicos com dimensões de 4,4mm de diâmetro por 13mm de comprimento foram utilizados: 10 com conexão em hexágono interno (HI) e 10 com conexão em cone morse (CM) de 11,5&deg;. Vinte pilares foram utilizados, 10 para os implantes HI (com um parafuso trespassante de fixação), e 10 para os implantes CM (sólidos). Os testes foram realizados em uma máquina universal de ensaios, com uma célula de carga de 500 kgf, deslocamento de 1mm/min, numa inclinação de 45&deg; a força máxima de deformação (FMD) e a força de fratura (FF) foram analisadas. As informações coletadas foram analizadas com um teste paramétrico (teste \"t\" de Student, p &le; 0,05). A média da FMD para os implantes CM [90.58(6.72)kgf] foi estatisticamente superior à média da FMD para os implantes HI [83.73(4.94)kgf] (p=0.0182). A média da FF para os implantes HI foi 79.86(4.77)kgf. Nenhum dos implantes CM fraturou. Por meio de microscopia óptica, verificou-se que as fraturas nos implantes HI sempre ocorreram no parafuso de fixação. Embora os implantes CM não tenham fraturado, eles sofreram deformações permanentes em sua plataforma e no pilar protético. É possível concluir que o desenho sólido dos pilares CM proporciona maior resistência à deformação e à fratura em comparação aos pilares HI. / Internal tapered connections were developed to improve biomechanical properties and to reduce mechanical problems found in external and internal hex implants. This work presents the results of two studies that investigated the biomechanical properties of the implant/abutment connection in implants with internal tapered connections. The purpose of the first study was to evaluate the effect of mechanical loading on the torque loss of abutments with internal tapered connections, and the effect of repeated torque cycles on the removal torque of these abutments. 68 conical implants and two abutment types were used. The implants and abutments were divided into 4 groups: groups 1 and 3 received the solid abutments, groups 2 and 4(a,b) received the trespassing screw abutments. In groups 1 and 2 installation torques of the abutments were measured, the abutments were uninstalled, and removal torques were measured; ten insertion/removal cycles were performed for each implant/abutment assembly. In groups 3 and 4(a,b) the abutments were installed, mechanically loaded, uninstalled, and removal torques were measured; ten insertion/mechanical loading/removal cycles were performed for each implant/abutment assembly. Data were analyzed with the Student-Newman-Keuls test, with a significance level of p &le; 0.05. Torque loss was greater in groups 4a and 2 (over 30%), followed by group 1 (10.5%), group 3 (5.4%) and group 4b (39% torque gain). All results were significantly different. The comparison of the number of cycles showed that, as the insertion/removal cycles increased, removal torques tended to be lower, for all abutment types and groups. It was concluded that mechanical loading increased loosening torque of loaded abutments in comparison to unloaded abutments, and removal torque values decrease as the number of insertion/removal cycles increase. The objective of the second study was to verify if the differences in the design of the internal hex and the internal tapered connection implant systems influence their fracture resistance. Twenty tapered implants with dimensions of 4.3mm X 13mm were utilized: 10 with an internal hex (IH) connection and 10 with an 11.5&deg; conical tapered (CT) connection. Twenty abutments were utilized, 10 for the IH implants (with a trespassing fixation screw), and 10 for the CT implants (solid). The tests were carried out in a universal testing machine, with a 500kgf load cell, 1mm/min dislocation, and 45 degrees angulation. The maximum deformation force (MDF) and the fracture force (FF) were analyzed. The collected data were analyzed with a parametric test (Student\'s t, p<.05). The average MDF for the CT implants [90.58(6.72)kgf] was statistically higher than the average MDF for the IH implants [83.73(4.94)kgf] (p=0.0182). The average FF for the IH implants was 79.86(4.77)kgf. None of the CT implants fractured. By means of optical micrography, it was verified that the fractures in the IH implants occurred always in the fixation screw. Although the CT implants did not fracture, they showed permanent deformations in the abutment and in the platform. It is possible to conclude that the solid design of the CT abutments provides greater resistance to deformation and fracture when compared to the IH abutments.

Submitted by Edineia Teixeira (edineia.teixeira@unioeste.br) on 2017-09-05T14:43:57Z No. of bitstreams: 2 Bruna_Tavares2017.pdf: 2153442 bytes, checksum: ea6c6cfdeca0f49e80dfdd1246cc0ea3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-05T14:43:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Bruna_Tavares2017.pdf: 2153442 bytes, checksum: ea6c6cfdeca0f49e80dfdd1246cc0ea3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Kluyveromyces marxianus yeast has been arousing importance in the Biotechnology area due to its high metabolic diversity and high degree of polymorphism. Its potentialities have been under study for several applications such as enzymes production of great interest in the food industry such as β-galactosidases, β-glucosidase and polygalactosidase, in the production of aromatic compounds and higher alcohols such as phenyl ethanol, also in biorefineries to produce the second generation ethanol. This yeast has great interest due to bioethanol production and its ability on assimilating different carbohydrates from lignocellulosic biomass as well as its broad spectrum of thermotolerance. Cellulosic ethanol has been presented as a possibility for increasing yield in sugarcane mills and as one of the alternatives to decrease the crisis that affects this sector. Sugarcane biomass, just like all lignocellulosic material, is formed by three main fractions: cellulose, hemicellulose and lignin. The lignocellulosic fiber, after going through pretreatments for separation and break this complex, originates fermentable sugars that can be biotransformed into ethanol. Acid hydrolysis pretreatment is a well-established process, in which monomers are released, and xylose is released from hemicellulose in higher rate, in order to obtain the cellulignin. After biomass delignification, cellulose must be submitted to acid hydrolysis or enzymatic processes to solubilize glucose. Enzymatic hydrolysis and fermentation can occur separately (SHF) or simultaneously (SSF), and this last one has an advantage of performing these two steps in the same reactor. Furthermore, this process requires thermotolerant yeasts able to withstand near to 50 °C, an optimized range for cellulase performance. In addition, another obstacle to produce ethanol is its accumulation in the medium, leading to inhibition by the product during the fermentation process and toxicity for the yeast. K. marxianus yeast has interesting metabolic characteristics that are able of overcoming such difficulties during cellulosic ethanol production. So, it requires more studies, since there is no knowledge about the optimal initial concentrations of substrate for ethanol production by this yeast and on its endurance to the product. Thus, this trial aims at evaluating the fermentative behavior of K. marxianus ATCC 36907 yeast in semi-defined medium with variations in substrate and temperature concentrations using phenomenological modeling, as well as evaluating the effect of ethanol removal on its fermentative activity. In the first step of this trial, fermentations were obtained in a shaking incubator using a semi-defined medium supplemented with peptone, malt extract and yeast extract, with variations in glucose concentrations (50, 120 and 190 g L-1) and temperature (30, 35, 40 and 45 °C). The experimental results were put mathematically together to obtain a theoretical model of the process by the phenomenological modeling with Scilab software. The obtained models represented satisfactorily cell development curves, substrate consumption and ethanol production. The optimization ethanol fermentation process indicated 40 °C as temperature and a substrate concentration of 90 g L-1 to maximize the product concentration, resulting in an average of 22.5 g L-1 ethanol and 0.24 g g-1 yield. During its second step, the fermentations were carried out in triplicates under the optimized conditions in a 1.2-L volume fermenter. Control fermentations were carried out in triplicate without ethanol extraction by vacuum and fed after 36 hours, while the other fermentations, also in triplicate, were carried out under the same conditions, but with the product extraction by vacuum. After the first 36-hour cycle, ethanol concentration was 34.13 g L-1 (YP/S 0.38 g g-1 and QP 0.94 g L-1 h-1), reaching 40.90 g L -1 ethanol (YP/S 0.18 g g-1 and QP 0.43 g L-1 h-1) at the end of the second cycle. A different behavior was observed in the control experiment, in which ethanol production occurred in the first cycle (36.37 g L-1, YP/S 0.4 g g-1 and QP 1.01 g L-1 h-1), whereas in the second cycle, the substrate consumption was 8% and ethanol production was not observed. The phenomenological modeling showed that the experimental data were better represented by the model that took into account the occurrence of a latency phase at ix the beginning of the second cycle and strongly indicated a metabolism inhibition by product accumulation. K. marxianus yeast recovered its fermentative metabolism and produced ethanol again, demonstrating the relevant role of product removal in improving such process. / A levedura Kluyveromyces marxianus vem despertando interesse na área da Biotecnologia por sua grande diversidade metabólica e elevado grau de polimorfismo. Suas potencialidades estão sendo investigadas para diversas aplicações, como a produção de enzimas de interesse do setor alimentício como as β-galactosidases, β-glucosidase e poli-galactosidase, na produção de compostos aromáticos e álcoois superiores como o fenil-etanol e, também, no setor das biorrefinarias na produção de etanol de segunda geração. Assim, essa levedura torna-se interessante para a produção de bioetanol devido à capacidade em assimilar diferentes carboidratos da biomassa lignocelulósica, e ao seu amplo espectro de termotolerância. O etanol celulósico desponta como uma possibilidade para o aumento da produtividade nas usinas sucroalcooleiras e como uma das alternativas para aliviar a crise que afeta o setor. A biomassa da cana-de-açúcar, um subproduto da indústria sucroalcooleira, como todo o material lignocelulósico, é formada por três frações principais: celulose, hemicelulose e lignina. As fibras lignocelulósicas após passarem por pré-tratamentos para a separação e quebra desse complexo originam açúcares fermentescíveis que podem ser biotransformados em etanol. O pré-tratamento por hidrólise ácida é um processo bem estabelecido, em que há a liberação de monômeros, em maior proporção a xilose, a partir da hemicelulose, tendo em vista a obtenção de celulignina. Após a deslignificação, a celulose deve ser submetida a processos de hidrólise ácida ou enzimática para a solubilização da glicose. A hidrólise enzimática e a fermentação podem ocorrer separadamente (SHF) ou de forma simultânea (SSF), tendo esta última a vantagem de realizar essas duas etapas no mesmo reator. Por outro lado, a condução desse processo requer leveduras termotolerantes capazes de suportar temperaturas próximas de 50ºC, faixa otimizada para atuação das celulases. Além disso, outro entrave para a produção de etanol é o seu acúmulo no meio, o qual acarreta na inibição pelo produto durante o processo fermentativo e toxicidade para as leveduras utilizadas. A levedura K. marxianus possui características metabólicas interessantes capazes de superar tais dificuldades encontradas na produção de etanol celulósico. Porém, são necessários maiores estudos, uma vez que não se tem conhecimento sobre as concentrações iniciais ótimas de substrato para a produção de etanol pela levedura e sobre sua tolerância ao produto. Por essa razão, este trabalho teve como objetivos avaliar o comportamento fermentativo da levedura K. marxianus ATCC 36907 em meio semi-definido, com variações nas concentrações de substrato (glicose) e temperatura utilizando a modelagem fenomenológica bem como avaliar o efeito da remoção de etanol sobre sua atividade fermentativa. Na primeira etapa do trabalho, as fermentações foram conduzidas em incubadora com agitação pelo emprego do meio semidefinido suplementado com peptona, extrato de malte e extrato de levedura, com variações nas concentrações de glicose (50, 120 e 190 g L-1) e temperatura (30, 35, 40 e 45 ºC). Os resultados experimentais foram agregados matematicamente para obtenção de um modelo teórico do processo por meio de modelagem fenomenológica com auxílio do software Scilab. Os modelos obtidos representaram, de forma satisfatória, as curvas de crescimento celular, consumo de substrato e produção de etanol. O processo de otimização da fermentação etílica indicou a utilização da temperatura de 40 ºC e concentração de substrato de 90 g L-1 para maximização da concentração de produto, com isso, foram obtidos, em média, 22,5 g L-1 de etanol e rendimento de 0,24 g g-1. Na segunda etapa do trabalho, as fermentações foram conduzidas em triplicatas nas condições otimizadas em fermentador com volume de 1,2 L. As fermentações-controle foram realizadas em triplicata sem a extração de etanol por vácuo e alimentadas após 36 horas. Todavia, as outras fermentações, também em triplicata, foram conduzidas nas mesmas condições, porém com extração do produto por vácuo. Nas fermentações com vácuo, após o primeiro ciclo de 36 horas, a concentração de etanol foi de 34,13 g L-1 (YP/S 0,38 g g -1 e QP 0,94 g L-1 h-1), atingindo 40,90 g L -1 de etanol (YP/S 0,18 g g-1 e QP 0,43 g L-1 h-1) no final do segundo ciclo. vii Um comportamento diferente foi observado no experimento controle, no qual a produção de etanol ocorreu apenas no primeiro ciclo (36,37 g L-1, YP/S 0,4 g g-1 e QP 1,01 g L-1 h-1), enquanto no segundo ciclo o consumo do substrato foi de apenas 8% e a produção de etanol não foi observada. A modelagem fenomenológica mostrou que os dados experimentais foram melhor representados pelo modelo, o qual considerou a ocorrência de uma fase de latência no início do segundo ciclo e indicou fortemente a inibição do metabolismo pelo acúmulo do produto. A levedura K. marxianus recuperou seu metabolismo fermentativo e voltou a produzir etanol, demonstrando o papel relevante da remoção do produto na melhoria do processo.

Submitted by Neusa Fagundes (neusa.fagundes@unioeste.br) on 2017-09-06T13:24:19Z No. of bitstreams: 1 Adelcio_Giongo2016.pdf: 1383735 bytes, checksum: ddf849e35c040eb04a0c84af1eeb643f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T13:24:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adelcio_Giongo2016.pdf: 1383735 bytes, checksum: ddf849e35c040eb04a0c84af1eeb643f (MD5) Previous issue date: 2017-07-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The swine industry has shown strong development and, thus, has produced large volumes of effluents that must be correctly managed. Therefore, when such effluent cannot be released into soil, a treatment must be carried out to avoid environmental impacts of swine wastewater. Nitrogen is one of the elements that takes part in swine waste and it must be under constant evaluation, but, in some cases, it must be removed. Nitrification/denitrification (NDF) process is a frequent applied technology. However, when the effluent presents low C/N ratio, such as effluents after anaerobic processes, there is some decrease on denitrification efficiency and the total nitrogen removal can be affected. In this case, Nitritation/denitritation (NDT) process can be used to improve the system performance as well as save energy cost with aeration and external source of carbon due to the lower C/N requirement. Thus, this study aimed at evaluating swine wastewater based on NDF and NDT processes at different C/N ratios in order to obtain a system with efficient nitrogen removal and low oxygen and carbon consumption. Four phases were carried out during this experiment: Phase I) DO from 2.0-3.0 mgO2L-1 to 1.5 C/N; Phase II) DO from 0.6-0.7 mgO2L-1 to 1.5 C/N; Phase III) DO from 0.6 to 0.7 mgO2L-1, different C/N ratios (1.5, 0.9, 0.75 and 0.6); Phase IV) DO from 2.0 to 3.0 mgO2L-1, different C/N ratios (1.5, 0.9, 0.75, and 0.6). The best operational condition was obtained at nitritation/denitritation process, whose C/N ratio was 0.9, and the optimum N removal was 86.3%. Under this condition, the system saved almost 36.8% of total organic carbon consumption and nearly 74% of dissolved oxygen consumed when compared to the conventional process for N-removal. This strategy can be very useful for nitrogen removal with low carbon rates, as the digestate from anaerobic processes. / A atividade suinocultura tem apresentado forte crescimento, e assim vem produzindo grandes volumes de efluentes que devem ser corretamente administrados. Portanto, quando não é possível a aplicação deste tipo de efluente no solo, o tratamento deve ser aplicado para que se evitem impactos ambientais. O nitrogênio é um dos elementos presentes nos dejetos de suínos que deve estar sob constante avaliação, e em alguns casos deve ser removido. O processo de nitrificação/desnitrificação (NDF) é uma tecnologia frequentemente aplicada, porém, quando o efluente apresenta baixa relação C/N, como efluentes pós-processos anaeróbios, a eficiência da desnitrificação é reduzida e a remoção de nitrogênio total pode ser afetada. Neste caso, o processo de nitritação/desnitritação (NDT) pode ser utilizado para melhorar o desempenho do sistema e economizar energia com aeração e com fonte externa de carbono, devido ao requisito de baixa relação C/N. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a água residuária de suinocultura utilizando nitrificação/desnitrificação e nitritação/desnitritação em diferentes relações C/N, a fim de se obter um sistema com eficiente remoção de nitrogênio e baixo consumo de oxigênio e carbono. Quatro fases foram realizadas durante o experimento: Fase I) OD entre 2,0-3,0 mgO2 L-1 (nitrificação) e C/N 1,5; Fase II) OD entre 0,6-0,7 mgO2 L-1 (nitritação), e C/N 1,5; Fase III) OD entre 0,6-0,7 mgO2 L-1, diferentes relações C/N (1,5, 0,9, 0,75 e 0,6); Fase IV) OD entre 2,0-3,0 mgO2 L-1, diferentes relações de C/N (1,5, 0,9, 0,75 e 0,6). A melhor condição operacional foi encontrada no processo nitritação/desnitritação, com relação C/N de 0,9, cuja remoção de N considerada ótima foi de 86,3%. Nesta condição, a economia do sistema foi de 36,8% do consumo total de carbono orgânico e de cerca de 74% do consumo de oxigênio dissolvido, quando comparado com o processo convencional de remoção de N. Esta estratégia pode ser muito útil para a remoção do nitrogênio de efluentes de baixo teor de carbono, como os provenientes de processos anaeróbios.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:07:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Grasielli Orso Graebin.pdf: 4087959 bytes, checksum: aec4bf3fcd0a76a2390801b14ddefce0 (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The growth of the sugarcane sector has enhanced the generation of large amounts of waste such as bagasse from sugar cane, a fact that has encouraged the search for new alternatives of it's use. This study aimed to kiln drying and convective dryer bagasse sugarcane and its application in the removal of metal nickel. Fluorescence spectra of X- rays detected the presence of C, O and Si in the biosorbents, and a fibrous structure and apparently fragmented. Thermal analysis has demonstrated that the bagasse has thermal stability up to 80 °C and four stages of weight loss and decomposition of its components. The point of zero charge was 5,38. The ash content of 4,4%. The kiln drying showed the best results obtained by the experimental desing 22 with 4 center points were showed the temperature of 80 °C as more suitable for balancing the end of the drying process of sugar cane bagasse in 140 minutes. In convective drying the best results were at a temperature of 80 °C and the drying air speed of 2,0 m s-1 reaching the equilibrium moisture content (Xe) in 85±8,66 minutes. Page's model represented better the kinetics, with R2 of 0,9948. The coefficient of diffusivity and activation energy for the best drying conditions investigated were 1,4340 x 10-12 m2 s-1 and 0,58 kJ mol-1. In the adsorption process optimized variables by Experimental Desing Full 23 values showed the following: pH = 5,0, temperature = 25°C, agitation rate = 75 rpm and adsorbent mass of 0,1 g. The adsorption kinetics of bagasse presented a qeq of 1,43 ± 0,024 mg g-1 in a time of 120 minutes. The sugar cane bagasse being a low cost, renewable and biodegradable agroindustrial by product, proves to be a potential adsorbent for the removal of nickel metal. / O crescimento do setor sucroalcooleiro tem potencializado a geração de grandes quantidades de resíduos como o bagaço de cana-de-açúcar, fato que tem incentivado a pesquisa de novas alternativas para sua aplicação. Este trabalho teve como objetivo a secagem em estufa e em secador convectivo do bagaço de cana-de-açúcar e sua aplicação na remoção do metal níquel. Os espectros de fluorescência de raios-X detectaram a presença de C, O e Si no biossorvente, além de uma estrutura fibrosa e fragmentada aparentemente. A análise térmica demonstrou que o bagaço possui estabilidade térmica até 80 °C e quatro estágios de perda de massa e decomposição de seus componentes. O ponto de carga zero (PCZ) do bagaço de cana-de-açúcar foi de 5,38. A secagem em estufa apresentou a temperatura de 80 °C como mais apropriada para estabelecer o equilíbrio ao final do processo de secagem do bagaço de cana em 140 minutos. Na secagem convectiva os melhores resultados obtidos pelo planejamento experimental 22 com 4 pontos centrais foram a temperatura de 80 °C e velocidade do ar de secagem de 2,0 m s-1 atingindo a umidade de equilíbrio (Xe) em 85±8,66 minutos. O modelo de Page representou melhor a cinética de secagem do bagaço de cana com coeficiente de determinação de 0,9948. O coeficiente de difusividade e a energia de ativação para as melhores condições de secagem investigadas foram de 1,4340 x 10-12 m2 s-1 e 0,58 KJ mol-1. No processo de adsorção de níquel as variáveis otimizadas pelo Planejamento Experimental Completo 23 foram pH de 5,0, temperatura de 25 °C e velocidade de agitação de 150 rpm. A cinética de adsorção do níquel pelo bagaço de cana foi de 1,43 ± 0,024 meq g-1 para um tempo de equilíbrio de 120 minutos. O bagaço de cana-de-açúcar por ser um subproduto agroindustrial de baixo custo, renovável e biodegradável, demonstra ser um adsorvente potencial para a remoção do metal níquel.

A poluição de corpos d´água por metais pesados é um problema mundial, mas particularmente importante em países que apresentam atividades intensas de mineração, como o Brasil. Os contaminantes, de maneira especial aqueles conhecidos como metais pesados, podem apresentar toxicidade altíssima, como é o caso do cádmio, chumbo e outros. Por esse motivo, os efluentes industriais, quando não devidamente tratados, ainda são uma grande fonte de contaminação do ecossistema que vivemos. Diante dessa atual situação, esforços para o aprimoramento de técnicas de remoção de cátions de metais pesados da água são necessárias e podem ter impacto positivo na Saúde Pública e em outras áreas. Portanto, como solução viável e alternativa para o que já se é feito, o presente projeto propõe a produção e estudo do uso de materiais poliméricos com propriedades distintas para captação de metais pesados de soluções aquosas. Para a síntese dos polímeros foram usadas técnicas de polimerização via radical livre, e posterior hidrólise para geração de copolímeros, com o intuito de aperfeiçoar a capacidade de remoção. Os polímeros tiveram como base a metacrilamida que tem a presença do grupo funcional amida e, após hidrólise, a geração de unidade de ácido metacrílico com presença do grupo funcional de ácido carboxílico, ambos os grupos quando combinados possuem uma elevada capacidade de adsorção de cátions. Paralelamente foi aperfeiçoado um sistema de remoção de cátions de solução aquosa usando polímeros confinados em membranas de diálise. A influência da massa molar média, do grau de hidrólise e da presença do grupo funcional de ácido carboxílico foi estudada. Por fim, foi realizado um estudo da capacidade máxima de remoção de Cu(II), em que os parâmetros temperatura, pH da solução, velocidade e tempo de agitação foram fixados. A capacidade máxima de remoção dos íons de Cu(II) variou entre 1,55-1,71 mmol/g para os copolímeros sintetizados e hidrolisados em laboratório, para o copolímero comercial obteve-se um valor de 2,17 mmol/g, e para o copolímero sintetizado diretamente por PRL a partir dos monômeros metacrilamida e ácido metacrílico a capacidade de máxima de captação foi de 3,87 mmol/g , a partir dos resultados foi possível observar uma relação positiva entre a massa molar média das cadeias e a capacidade de ligação aos cátions metálicos. Foi comprovado também que a presença do ácido metacrílico na cadeia polimérica é fundamental para o aumento da capacidade de ligação do cobre. A partir desses estudos foi possível concluir que os polímeros sintetizados e imobilizados em sacos de diálise são eficientes na remoção de íons de Cu(II), Cd(II) e Pb(II) de soluções aquosas, sendo que o estudo da capacidade de remoção dos outros dois cátions Cd (II) e Pb (II) são perspectivas futuras para estudo. No trabalho, destaca-se, além da eficiência, a praticidade do uso do método desenvolvido. / The water pollution by heavy metals is a worldwide problem, but particularly important in countries with intensive mining activities, such as Brazil. Contaminants, especially those known as heavy metals, such as cadmium, lead and others, may have very high toxicity. For this reason, industrial effluents, when not properly treated, are still a big source of contamination of the ecosystem we live in. In order to deal with this current situation, it is necessary to improve metallic cation removal techniques from water what may have a positive impact on Public Health and other areas. Therefore, as a feasible and alternative solution to current metal removal techniques, the present project proposes the production and study of polymeric materials based on partially hidrolised polymethacrylamide with different characteristic for the capture of heavy metals in aqueous solutions. Free radical polymerization techniques were used to synthesize the polymers followed by hydrolysis for the copolymers generation, in order to improve the removal capacity. The amide functional group and, after hydrolysis, the carboxylic group when combined have a high cation adsorption capacity. At the same time, a cation removal system that uses polymers entrapped in a dialysis membrane was improved. The influence of the average molar mass, degree of hydrolysis and the presence of the carboxylic acid functional group was studied. Finally, a study of the maximum Cu (II) removal capacity was carried out, in which the parameters of temperature, solution pH, speed and agitation time were fixed. The maximum removal capacity of Cu (II) ions ranged from 1.55-1.71 mmol/g for the copolymers synthesized and hydrolyzed in the laboratory, the commercial copolymer yielded a value of 2.17 mmol/g, and for the copolymer directly synthesized by PRL from the methacrylamide and methacrylic acid monomers the maximum capacity was 3.87 mmol/g. From the results it was possible to observe a positive relation between the average molar mass of the chains and the ability to connect to the metal cations. It has also been proven that the presence of methacrylic acid in the polymer chain is fundamental for increasing the copper bonding capacity. From these studies it was possible to conclude that both polymers synthesized and immobilized in dialysis bags are efficient in the removal of Cu (II), Cd (II) and Pb (II) ions from aqueous solutions, and the study of the ability to remove the other two cations Cd (II) and Pb (II) are perspectives to future studies. In the work, it is highlighted, besides the efficiency, the convenience of the developed method.

A miniaturização de uma biocélula a combustível (BC) enzimática de glicose/O2 para aplicação em dispositivos bioeletrônicos implantáveis representa um grande desafio em eletroquímica moderna. Isso porque é preciso desenvolver bioeletrodos com alta atividade bioeletrocatalítica, com enzimas fortemente ligadas a superfície eletródica. Além disso, o próprio processo de micromanipulação é desafiador, uma vez que é desejável obter biocélulas miniaturizadas e com alta densidade de potência. Assim, propõe-se aqui o desenvolvimento de uma BC que atenda os requisitos supracitados. Para isso, desenvolveram-se bioânodos e biocátodos compostos por folhas de grafeno individuais modificadas com as enzimas glicose desidrogenase (GDh) e bilirrubina oxidase (BOx), respectivamente. Eletrodos de grafeno com área de 10-3 cm2 e espessura de 0,9 ± 0,2 nm foram utilizados em um microchip de Si/SiO2. Observou-se que o grafeno transferido para o microchip permanecia com contaminações de cobre, mesmo após a utilização dos métodos químicos tradicionais de remoção desse metal. A presença de cobre é decorrente do processo de fabricação do grafeno, neste caso, a deposição química em fase vapor (CVD). Para remover qualquer resíduo deste metal, submeteu-se o grafeno a um procedimento de remoção eletroquímica de cobre, denominada aqui como e-etching. Uma vez não observada qualquer corrente faradaica residual associada às impurezas, obtiveram-se os bioeletrodos com a GDh e a BOx. Para a imobilização enzimática, utilizou-se a ligação covalente via funcionalização com o ácido 4-aminobenzóico. As curvas de polarização de estado quase-estacionário obtidas com os bioeletrodos em tampão fosfato pH 7,0 revelaram correntes de onset para oxidação de glicose em -0,13 V e redução de oxigênio em 0,45 V. Por fim, os eletrodos foram utilizados em uma BC sem membrana, operando no microchip de Si/SiO2, em eletrólito tampão fosfato saturado com O2 e glicose 8,0 mmol L-1. A BC apresentou um potencial de circuito aberto em 0,55 V, com densidade de potência volumétrica igual a 1,7 W cm-3, o maior valor reportado até os dias de hoje para uma BC. / The miniaturization of a glucose/O2 enzymatic biofuel cell (BFC) for application in implantable bioelectronic devices is a challenge in electrochemistry. For this purpose, the necessity of bioelectrodes development with high biocatalytic activity such as enzymes strongly attached to electrode surfaces is a current trend. Moreover, the micromanipulation procedure itself is a challenge since the obtention of BFCs with high power density is desirable. Then, the present study shows the partial results obtained in the development of a glucose/O2 BFC with the characteristics exemplified. For the later, bioanodes and biocathodes were obtained with single graphene flakes modified with the enzymes glucose dehydrogenase (GDh) and bilirubin oxidase (BOx), respectively. Graphene flakes electrodes with area of about 10-3 cm2 and thickness of 0,9 ± 0,2 nm were used in a Si/SiO2 microchip. It was observed that transferred graphene to the microchip remained with copper/copper oxide contamination even after the use of conventional methodologies for the remotion of the metal from single graphene foils. The presence of the remaining copper is due to the fabrication process of graphene by chemical vapor deposition (CVD). For the remotion of remaining impurities from graphene, the electrochemical remotion of copper from graphene was carried out in acidic media by the so called e-etching procedure. Since no residual faradaic current was observed due to metal/metal oxide impurities in graphene electrodes, the bioelectrodes were obtained with the enzymes GDh and BOx. The covalent functionalisation of graphene with 4-aminobenzoic acid via diazonium coupling reaction was used for the enzymatic immobilization. The quasi-stationary polarization curves obtained with the bioelectrodes in phosphate buffer pH = 7,0 showed onset oxidation current for glucose at -0.13V and reduction of molecular oxygen starting at +0.45V. Finally, the bioelectrodes were used in a membraneless BFC operating in a Si/SiO2 microchip under saturated oxygen and glucose 8 mmol L-1 in the electrolyte media. The BFC showed an open circuit potential at 0.55V and volumetric power density of 1.7 W cm-3, the highest value reported for an enzymatic BFC so far.

A remoção de nitrogênio é um aspecto importante do tratamento de águas residuárias, visto que este nutriente causa diversos inconvenientes, com consequentes danos à saúde humana e ao meio ambiente. A forma mais utilizada para a remoção biológica de nitrogênio de águas residuárias é a nitrificação autotrófica seguida de desnitrificação heterotrófica. Esta última etapa necessita de doadores de elétrons orgânicos, provenientes de fontes endógenas ou exógenas. Isto pode encarecer os sistemas de tratamento que utilizam reatores anaeróbios como primeira unidade de tratamento biológico, já que os efluentes destes não possuem matéria orgânica prontamente degradável, exigindo a adição de fontes exógenas de doadores de elétrons. Neste sentido, a desnitrificação autotrófica usando compostos reduzidos de enxofre como doadores de elétrons mostra-se interessante, já que sulfetos são comumente encontrados em efluentes anaeróbios. O objetivo deste projeto de pesquisa é a avaliação da desnitrificação autotrófica usando sulfeto como doador de elétrons para remoção de nitrogênio de efluentes de reatores anaeróbios tratando esgoto sanitário. Para atingir esse objetivo, foram realizados estudos exploratórios, de viabilidade e aplicabilidade do processo. Na primeira etapa, foram operados reatores em batelada para caracterização cinética, operacional e microbiológica do processo. Na segunda etapa, utilizou-se sistema de reatores contínuos em escala de bancada para remoção de nitrogênio de esgoto sanitário sintético. Por fim, na terceira etapa foi operado sistema piloto com nova configuração para tratamento secundário e terciário de esgoto sanitário real. A ocorrência da desnitrificação autotrófica foi detectada nas duas primeiras etapas, e houve indícios de sua presença na terceira etapa da pesquisa. Na primeira etapa, nitrato e nitrito foram aplicados com sucesso como receptores de elétrons, e o processo manteve-se estável apenas quando a relação \'NO IND.X\'POT.-\'/\'S POT.2-\' apresentou valores menores do que a estequiométrica. Modelos cinéticos de ordem zero foram os que melhor se ajustaram aos dados de consumo dos receptores de elétrons, e os parâmetro máximos obtidos foram 7,05 e 5,02 mg N/h.gSSV, para nitrato e nitrito respectivamente. Análises filogenéticas revelaram a presença de organismos semelhantes a Thiobacillus denitrificans, bactéria desnitrificante quimiolitotrófica usualmente associada ao processo. Na segunda e terceira etapas, foi possível a remoção global de nitrogênio de, em média, 40% apenas com doadores de elétrons endógenos, através da nitrificação de 40 a 60% da vazão total e posterior mistura com a fração não-nitrificada. A perda de sulfeto nos reservatórios intermediários do sistema de reatores da segunda etapa foi considerada um obstáculo ao processo, que foi solucionado com a nova configuração proposta na terceira etapa e aplicada em escala piloto. Embora a gama variada de processos possíveis em seu interior não tenha sido completamente elucidada, o sistema piloto promoveu tratamento secundário e terciário de esgoto sanitário, com remoção de nitrogênio e atendimento aos padrões de emissão deste parâmetro. Os resultados obtidos na pesquisa mostraram que o processo é versátil e pode coexistir com outros processos, apresentando viabilidade e potencial no tratamento de efluentes de reatores anaeróbios utilizados no tratamento de esgotos sanitários. / Nitrogen removal is an important aspect of wastewater treatment, for this nutrient causes several issues, with damages to human health and to the environment. The most used technique for biological nitrogen removal from wastewaters is autotrophic nitrification followed by heterotrophic denitrification. The latter needs organic electron donors from endogenous or exogenous sources, which can increase treatment costs for plants that rely on anaerobic reactors as their first biological unit, since their effluents do not have enough readily biodegradable organic matter, demanding the addition of exogenous sources of electron donors. In this way, autotrophic denitrification using reduced sulfur compounds as electron donors could be an interesting alternative, for sulfides are usually present in anaerobically pre-treated effluents. The aim of this research is to evaluate autotrophic denitrification using sulfide as electron donor for nitrogen removal from anaerobically pre-treated domestic sewage. For this, exploratory, viability and applicability studies of the process were performed. In the first part of the experiments, batch assays were conducted for kinetic, operational and microbiological characterization of the process. In the second part, a bench-scale system composed of three continuous reactors was used to remove nitrogen from synthetic domestic sewage. And, finally, in the third part a pilot-scale system presenting a new configuration was operated for secondary and tertiary treatment of real domestic sewage. Autotrophic denitrification was detected in the first two parts, and there were evidences of its presence in the third part of the research. In the first part, nitrate and nitrite were applied successfully as electron acceptors, and the process remained stable only when the \'NO IND.X\'POT.-\'/\'S POT.2-\' ratio was lower than the predicted by stoichiometry. Zero-order kinetic models were the ones that best adjusted to the electron acceptors consumption data, and the maximum obtained parameters were 7.05 and 5.02 mg N/h.gVSS, for nitrate and nitrite respectively. Phylogenetic analyses indicated the presence of organisms similar to Thiobacillus denitrificans, a chemolithotrophic denitrifying bacterium usually associated to the process. In the second and third parts, an average global nitrogen removal of 40% could be achieved using endogenous electron donors only, by nitrifying 40 to 60% of the total flow and later mixing it with the remaining non-nitrified fraction. Sulfide loss in the intermediary tanks of the reactors system operated in the second part was considered an obstacle to the process, which was solved with the new pilot-scale configuration proposed in the third part of the research. Although the wide range of possible processes in its interior was not fully understood, the pilot-scale system promoted secondary and tertiary treatment of domestic sewage, removing nitrogen and obeying the emission standards for this parameter. The results obtained in this research indicated that the process is versatile and can coexist with other processes, being thus viable and presenting potential in the treatment of anaerobically pre-treated domestic sewage.

A remoção de nitrogênio acoplada à oxidação de sulfeto pode ser uma opção adequada para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, os quais contêm nitrogênio amoniacal, que deve ser nitrificado, e sulfeto, que poderia ser utilizado como doador de elétrons endógeno para a desnitrificação autotrófica. Com base nessa constatação, esta pesquisa propôs a aplicação da nitrificação e desnitrificação autotrófica acoplada à oxidação de sulfeto, em um único reator, para a remoção de nitrogênio de efluentes de reatores anaeróbios tratando esgoto sanitário. Visto que existem lacunas na literatura referente ao processo desnitrificante autotrófico citado, as bases teóricas para a determinação das condições operacionais partiram da caracterização cinética e de aspectos fundamentais da desnitrificação autotrófica com uso de sulfeto como doador de elétrons. Numa primeira etapa, avaliou-se o efeito da concentração de sulfeto na desnitrificação, com uso de nitrato e nitrito como receptores de elétrons, em reatores verticais de leito fixo. Os resultados revelaram que compostos intermediários de enxofre foram principalmente formados quando se aplicou excesso de sulfeto, fato que foi mais evidente com o uso de nitrato. Evidências visuais sugeriram que enxofre elementar foi o principal intermediário formado, o qual também estava sendo utilizado quando aplicadas concentrações estequiométricas de sulfeto relativas a nitrato/nitrito. De modo geral, a desnitrificação autotrófica não foi afetada pela desnitrificação heterotrófica residual via atividade endogênica. Numa segunda etapa, determinou-se a cinética intrínseca da desnitrificação autotrófica via nitrato e nitrito com uso de diferentes concentrações de sulfeto em reatores diferenciais de leito fixo. Este bioprocesso pôde ser descrito por modelo cinético de ordem ½ para biofilmes. As constantes cinéticas variaram entre 0,425-0,658 mg N1/2 / L1/2 h para desnitrificação via nitrito e entre 0,190-0,609 mg N1/2 / L1/2 h para desnitrificação via nitrato. Neste último, o menor valor foi devido ao uso de elétrons doados a partir de compostos intermediários de enxofre formados. Numa terceira etapa, utilizou-se um reator de leito fixo operado em batelada alimentada seqüencial, com ciclos de 8 horas, submetido à aeração intermitente e empregando a desnitrificação autotrófica com uso de sulfeto presente no efluente sanitário, pré-tratado anaerobiamente, como doador de elétrons. O prévio estabelecimento da nitrificação com posterior aplicação de baixas concentrações de sulfeto foi a melhor estratégia de partida do reator. A alimentação em batelada alimentada com aplicação de sulfeto em excesso apenas nos períodos anóxicos foi a melhor estratégia de alimentação, proporcionando eficiência média de 85,7% e 53,0% para nitrificação e desnitrificação, respectivamente. O acúmulo de nitrito foi observado após aplicação de carga de choque de sulfeto, que inibiu as bactérias oxidadoras de nitrito. No entanto, houve dificuldade em se estabelecer a desnitrificação via nitrito em função da toxicidade deste composto aos organismos desnitrificantes instalados no reator. A baixa eficiência global de remoção de nitrogênio e algumas restrições operacionais indicaram que a desnitrificação autotrófica usando sulfeto em um único reator operado em bateladas seqüenciais não foi adequada para a proposta desta pesquisa. / Nitrogen removal coupled with sulfide oxidation may be suitable for the post treatment of effluents from anaerobic reactors. These effluents contain ammonium, which must be nitrified, and sulfide, which could be used as an endogenous electron donor for autotrophic denitrification. Since there are gaps in literature regarding the mentioned autotrophic denitrifying process, the theoretical basis for determination of operating conditions came from the characterization of kinetics and fundamentals aspects of autotrophic denitrification using sulfide as electron donor. In a first step, the effect of sulfide concentration on this bioprocess using nitrate and nitrite as electron acceptors in vertical fixed-bed reactors was evaluated. The results showed that intermediary sulfur compounds were mainly produced when excess of electron donor was applied, which was more evident when nitrate was used. Visual evidences suggested that elemental sulfur was the intermediary compound produced. There was also evidence that the elemental sulfur previously formed was being used when sulfide was applied in stoichiometric concentration relative to nitrate/nitrite. For all conditions assayed, autotrophic denitrification was not affected by residual heterotrophic denitrification via endogenic activity, occurring as a minor additional nitrogen removal process. In a second step, the intrinsic kinetics of sulfide-oxidizing autotrophic denitrification via nitrate and nitrite in systems containing attached cells was determined. Differential reactors were fed with nitrified synthetic domestic sewage and different sulfide concentrations. This bioprocess could be described by a half-order kinetic model for biofilms. The half-order kinetic coefficients ranged from 0.425 to 0.658 mg N1/2 / L1/2 h for denitrification via nitrite and from 0.190 to 0.609 mg N1/2 / L1/2 h for denitrification via nitrate. In this latter, the lower value was due to the use of electrons donated from intermediary sulfur compounds formed. In a third step, a sequencing fed-batch biofilm reactor of 8-h cycles was operated under intermittent aeration, applying autotrophic denitrification using sulfide present in the sanitary effluent, anaerobically pre-treated, as electron donor. The effect of the start-up period and the feeding strategy were evaluated. The previous establishment of nitrification process with subsequent application of sulfide in low concentrations was the best start-up strategy. The fed-batch mode with sulfide application in excess only in the anoxic periods was the best feeding strategy, providing average efficiencies of 85.7% and 53.0% for nitrification and denitrification, respectively. Nitrite accumulation was observed after application of shock loading of sulfide, which inhibited nitrite-oxidizing bacteria. However, it was difficult to establish denitrification via nitrite due to the toxicity of this compound to denitrifying organisms developed inside the reactor. The low overall efficiency of nitrogen removal and some operational constraints indicated that autotrophic denitrification using sulfide in a single sequencing fed-batch reactor was not suitable for the purpose of this research.