Neste trabalho, avaliou-se o uso do tratamento anaeróbio termofílico (55 graus Celsius) e mesofílico (35 graus Celsius) de vinhaça de cana-de-açúcar em um reator contendo biomassa imobilizada operado em bateladas seqüenciais (ASBBR). O reator foi preenchido com matrizes de espuma de poliuretano inoculado com lodo granular de um reator UASB que era operado a 35 graus Celsius e tratava água residuária de um abatedouro de aves. A agitação era promovida por agitador mecânico a 300 rpm. O tempo de ciclo do reator termofílico foi alterado nas diferentes fases operacionais em função das diferentes concentrações de vinhaça aplicadas, enquanto que o tempo de ciclo do reator mesofílico foi mantido em 24 horas. O monitoramento do reator foi feito determinando-se os teores de demanda química de oxigênio (DQO), acidez volátil total, alcalinidade a bicarbonato e valor do pH de amostras do afluente e efluente, bem como ao longo do ciclo. Foram efetuados também exames microscópicos para avaliar o desenvolvimento e alterações na composição da biomassa. Na fase de adaptação do lodo à temperatura termofílica, o reator foi alimentado com vinhaça com 0,3 a 1,0 gDQO/L, sendo que a biomassa do reator termofílico foi considerada adaptada 50 dias após a inoculação. O enriquecimento do reator mesofílico com biomassa metanogênica ocorreu em 21 dias. Nesse período, o reator foi alimentado com substrato à base de etanol (2,5 gDQO/L) e sais minerais. As cargas orgânicas aplicadas no reator termofílico foram 0,85, 2,54, 3,64, 4,49, 4,0, 5,7 e 5,24 gDQO/L.d e as eficiências médias de remoção de DQO foram de 43 \'+ OU -\' 7,9 %, 73 \'+ OU -\' 7,0 %, 68 \'+ OU -\' 19,2 %, 78 \'+ OU -\' 9,0 %, 55 \'+ OU -\' 10,0 %, 46 \'+ OU -\' 19,0 % e 75 \'+ OU -\' 7,5 %, respectivamente. O reator mesofílico foi submetido a cargas orgânicas de 2,85, 6,4, 7,9, 10,5, 22,2 e 36,0 gDQO/L.d com eficiências médias de remoção de 75 \'+ OU -\' 8,7 %, 76 \'+ OU -\' 9,6 %, 78 \'+ OU -\' 4,1 %, 78 \'+ OU -\' 7,7 %, 85 \'+ OU -\' 4,1 % e 79 \'+ OU -\' 2,1 %, respectivamente. Portanto, considerando-se a eficiência de remoção de DQO, o desempenho do ASBBR no tratamento de vinhaça de cana-de-açúcar foi superior quando operado sob temperatura mesofílica. Os exames microbiológicos permitiram constatar o predomínio de arquéias metanogênicas do gênero Methanosarcina e bacilos fluorescentes quando o reator foi operado a temperatura termofílica, enquanto que células semelhantes à arquéias do gênero Methanosaeta predominaram durante a operação a temperatura mesofílica. / In this work, the viability of the thermophilic (55 Celsius degrees) and mesophilic (35 Celsius degrees) anaerobic treatment of sugar cane vinasse in an anaerobic sequencing batch reactor containing immobilized biomass (ASBBR) was evaluated. The reactor was filled with polyurethane foam matrices inoculated with a granular sludge taken from an UASB reactor treating poultry slaughterhouse wastewater operating at 35 Celsius degrees. The mixing was provided by means of a mechanical mixer operated at 300 rpm. During the operation at thermophilic temperatures, the cycle time of the ASBBR was changed in the different operating phases according to the influent concentration. At the mesophilic temperatures, the reactor operated at a fixed cycle time of 24 hours. Monitoring analyses included the determinations of chemical oxygen demand (COD), total volatile acids, bicarbonate alkalinity and pH of influent and effluent samples, and along the cycles. The microbial community development inside the reactor was monitored during all the experimental phases by means of microscopic observations. During the adaptation period, the biomass of the thermophilic reactor was fed with low concentration vinasse with 0.3 to 1.0 gCOD/L. The biomass was considered adapted to the thermophilic temperature after 50 days. The enrichment of the mesophilic reactor with methanogenic biomass lasted 21 days. In this period the reactor was fed with ethanol based substrate (2.5 gDQO/L) and minerals. The applied organic loads in the thermophilic reactor were 0.85, 2.16, 4.59, 3.95, 4.07, 6.0 and 5.24 gDQO/L.d reaching average removal efficiencies of 43 \'+ OU -\' 7.9%, 73 \'+ OU -\' 7.0%, 68 \'+ OU -\' 19.2%, 78 \'+ OU -\' 9.0%, 55 \'+ OU -\' 10.0%, 46 \'+ OU -\' 19.0% and 75 \'+ OU -\' 7.5%, respectively. The mesophilic reactor was able to accommodate organic loads of 2.85, 6.4, 7.9, 10.5, 22.2 and 36.0 gCOD/L.d with average removal efficiencies of 75 \'+ OU -\' 8.7%, 76 \'+ OU -\' 9.6%, 78 \'+ OU -\' 4.1%, 78 \'+ OU -\' 7.7%, 85 \'+ OU -\' 4.1% and 79 \'+ OU -\' 2.1%, respectively. Therefore, the treatment of sugar cane vinasse in the ASBBR under mesophlic temperatures performed better than at thermophilic conditions. The microbiological observations of biomass samples indicated that methanogenic Methanosarcina-like archaea and fluorescent rods predominated at thermophilic temperatures, whereas the Methanosaeta-like archaea predominated in the reactor under mesophilic temperatures.

La Réunion dispose d'un gisement important de ressources organiques renouvelables dont une grande partie est sous forme de déchets liquides tels que les vinasses de distillerie, représentant plus de 150 000 tonnes d'effluent par an. Les problématiques de gestion de ces effluents sont fortement impactées par leur haute charge en élément organique et nécessitent la mise en œuvre de techniques de dépollution coûteuses. Leur valorisation en tant que matière première est donc une voie potentielle pour une gestion plus efficace et économiquement rentable. Parmi les nombreuses pistes de valorisation biotechnologiques existantes pour les vinasses de distillerie, nous nous sommes proposés dans ce projet de valoriser ces déchets sous forme de biodiesel. La sélection de microorganismes oléagineux (champignons filamenteux et levures) adaptés aux déchets liquides de distilleries locales en vue de leur transformation en biodiesel a mis en avant les capacités de croissance des souches de champignons filamenteux dont 60% de celles testées ont démontré une croissance supérieure à 8 g/L et allant jusqu’à 20 g/L, avec des capacités de mobilisation des ressources nutritives de la vinasse jusqu’à 50% de l'azote et du carbone organique. L'adaptation du procédé à la levure oléagineuse Yarrowia lipolytica, connue comme microorganisme oléagineux modèle pour la production de biodiesel a mis en évidence une carence en phosphate limitante pour la croissance de ce microorganisme, ainsi qu'une amélioration de 80% de la biomasse produite observée après ajout de KH2PO4. Par ailleurs, la mobilisation du matériel enzymatique d'un microorganisme à forte croissance sur vinasse a également permis d'obtenir une amélioration de la production de biomasse levurienne, laissant entrevoir la possibilité de valorisation d'un cocktail enzymatique spécifiquement adapté à la dégradation de vinasses de distilleries. Enfin, l'évaluation de protocoles de transformation des lipides plus efficaces a été réalisée en cherchant à limiter les coûts liés au séchage et à l'extraction des lipides avant méthanolyse. L'application de la transestérification directe de la biomasse a permis une production plus importante de biodiesel comprise entre 10 et 90 % selon l'humidité de la biomasse, démontrant la possibilité de supprimer l'étape d'extraction des lipides. Par ailleurs, la combinaison de catalyseurs basiques et acides permet d'augmenter les rendements en biodiesel à partir de biomasse humide pour se rapprocher des performances obtenues sur biomasse sèche. / Reunion Island offers an important source of renewable organic resources, much of which is in liquid waste such as distillery slops, representing more than 150 000 tons of effluent annually. The management issues of these effluent are strongly affected by their high load of organic element and require implementation of expensive decontamination techniques. Their value as raw material is thus a potential route for more efficient and cost-effective management. Among the many tracks of biotechnological valuation existing for distillery slops, this project focus on enhancing these wastes as biodiesel. The selection of oleaginous microorganisms (molds and yeasts) suitable for liquid waste of local distilleries for further processing into biodiesel have demonstrated the high growth ability of filamentous fungi with 60% of tested strains offering higher growth than 8 g/L and up to 20 g/L, with nutrient resource mobilization capacities from vinasse up to 50% of the nitrogen and organic carbon. Adapting the process to the oleaginous yeast Yarrowia lipolytica, known as oleaginous microorganism model for biodiesel production highlighted a phosphate deficiency limiting for the growth of this microorganism with 80% improvement observed when KH2PO4 was fed. Furthermore, the mobilization of the enzymatic equipment of a high growing microorganism on vinasse has also yielded improved biomass production, raising the possibility of recovery of an enzymatic cocktail specifically adapted to the degradation of distillery slops. Finally, the evaluation of more effective lipid transformation protocols was conducted in seeking to limit the costs for drying and lipid extraction prior to methanolysis. The application of the direct transesterification of biomass has increased production of biodiesel between 10 and 90% depending on the moisture of biomass, demonstrating the ability to remove lipid extraction step. Furthermore, the combination of basic and acidic catalysts can increase biodiesel yields from wet biomass to reach performance close to dry biomass.

Orientador: Caio Glauco Sánchez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T18:09:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bobroff-Maluf_Aristides_D.pdf: 7073975 bytes, checksum: aab700c765075939bd627ac33e00588a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia para a avaliação termoeconômica da cogeração no setor sucroenergético, com geração na entressafra. São feitos balanços de massa, energia e exergia das plantas, usando o simulador Cycle-Tempo. Em seguida é elaborada uma folha de balanço de energia (FBE) para fornecer a energia elétrica consumida e a exportada pela planta. O fluxo de caixa indica a viabilidade econômica ou não da planta, e o estudo da sensibilidade mostra a variação do custo específico da bioenergia produzida, devido às incertezas. Os biocombustíveis empregados são: bagaço, palha e biogás de vinhaça. O trabalho também simulou cenários para a queima da palha da cana. Elementos como potássio, sódio e cloro encontrados em maior quantidade na palha quando comparada ao bagaço, têm causado problemas de incrustação (depósito), fuligem e corrosão nas caldeiras (baixo ponto de fusão das cinzas). A melhor solução, apresentada neste trabalho, é o tratamento da palha através da trituração, lixiviação e secagem, antes da queima nas caldeiras. Com este tratamento, a palha se torna semelhante ao bagaço, minimizando os efeitos nocivos da queima. Com a diminuição das queimadas nos canaviais, tem-se aumentado a quantidade de palha disponível na indústria. Esse biocombustível é usado para aumentar a exportação da energia elétrica excedente. Como conclusões mais importantes, durante a safra, é a utilização conjunta do bagaço, 50% da palha (triturada, lixiviada e seca) produzida no campo e o biogás produzido pela biodigestão anaeróbica da vinhaça. Na entressafra, utilizando os equipamentos que ficariam ociosos, é produzido energia elétrica para exportação. O melhor biocombustível para este período é o eucalipto. A análise exergética e a otimização exergoeconômica serviram para complementar o trabalho / Abstract: In this work a metodology is developped for the thermoeconomic assessment of the cogeneration in the sugar mills, with generation in the off-season. Mass, energy and exergy balance were elaborated, using the software Cycle-Tempo. After that an energy balance sheet (FBE) was elaborated to establish the exported and consumed electric energy by the plant. The cash flow indicates the economic feasibility or not of the plant, and the sensibility study shows the variation of the specific cost of the produced bioenergy, due to the incertainties. The biofuels used are: bagasse, straw and vinasse biogas. This work also simulated scenarios for the burning of cane-straw. Elements like potassium, sodium and chlorine found in great quantities in the straw when compared to the bagasse, has caused problems of slagging, fouling and corrosion in the boilers (low melting point of the ashes). The best solution, as shown in this work, is the treatment of the cane straw through trituration, leaching and drying, before burning the material in the boilers. With that treatment, the straw becomes similar to the bagasse, minimizing the harmful efects of the burning. With the decreasing of the burnings in the sugar-cane plantations, the quantity of straw available in the industry has grown. This biofuel could be used to increase the exportation of surplus electricity. As more important conclusions, during the season, it is the joint utilization of bagasse, 50% of straw (triturated, leached and dried) produced in the fields and of the biogas produced by the anaerobic biodigestion of the vinasse. During the off-season, using the facilities that would otherwise stay idle, electricity for exportation should be produced. The best biofuel for that period is the eucalyptus. The exergetic analysis and optimization were useful to complete this work / Doutorado / Engenharia Mecanica / Doutor em Engenharia Mecânica

Submitted by Adriana Martinez (amartinez@unoeste.br) on 2017-02-06T13:26:40Z No. of bitstreams: 1 Silvio.pdf: 1319330 bytes, checksum: c69129ca6222e6dd63758c3ebbb678e8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-06T13:26:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silvio.pdf: 1319330 bytes, checksum: c69129ca6222e6dd63758c3ebbb678e8 (MD5) Previous issue date: 2016-08-29 / The sugar-energy sector is one of the oldest Brazilian industrial activities. It was began with the colonization of Brazil and was focused on the production of sugar. After 1975 , with the beginning of Proálcool - National Alcohol Program , it began to be developed technologically receiving the extension of production and when production takes aim ethanol that would be used as an alternative fuel and replacement of oil derived fuels. We had an evolution in the agricultural sector in terms of development of new equipment , new technologies and , particularly , the development of new varieties of sugar cane. It is noticed that the development of the sector turned also in the development socioeconomic from regions and in his tip over while producing straight and indirect jobs. The growing production of ethanol, sugar and electric energy, has became out to be in bigger environmental impacts, due to the residues volumes that they started to produce. It is in this context that this work was developed, and since them the identified target the criterion for the use of the residues of the industry sugarcane pointing out the great quantity of vinasse as fertilizing potential from a program developed by a group of company of the sector and situated in the State of South Mato Grosso – Brazil. there were carried out bibliographic and field , that supported the growing of these dissertation and that made it possible: the identification of the produced residues and his forms of destination and the identification of alternative program of use of the great quantity of vinasse as fertilizer in the sugarcane crops as an ecologically sustainable practice. / O Setor sucroenergético é uma das mais antigas atividades industriais brasileiras. Teve início com a colonização do Brasil e era focado na produção de açúcar. Após 1975 com o início do Proálcool - Programa Nacional do Álcool, passou a se desenvolver tecnologicamente culminando com a ampliação da produção e tendo como objetivo principal a produção de etanol que seria utilizado como combustível alternativo e substituto de combustíveis derivados de petróleo. Tivemos uma evolução marcante na área agrícola em termos de desenvolvimento de novos equipamentos, novas tecnologias e principalmente no desenvolvimento de novas variedades de cana-de-açúcar. Observa-se que o desenvolvimento do setor resultou também no desenvolvimento socioeconômico de regiões e em seu entorno ao gerar empregos diretos e indiretos. O aumento da produção de etanol, açúcar e energia elétrica, resultou em maiores impactos ambientais, devido aos volumes de resíduos que passaram a ser gerados. É nesse contexto que se desenvolveu este trabalho, e teve por objetivo identificar os critérios para a utilização dos resíduos da indústria sucroenergética salientando a vinhaça como potencial fertilizante a partir de um programa desenvolvido por um grupo de empresas do setor e localizado no Estado de Mato Grosso do Sul - Brasil. Foram realizadas pesquisas bibliográfica e de campo, que embasaram o desenvolvimento dessa dissertação e possibilitaram: a identificação dos resíduos gerados e suas formas de destinação e a identificação de programa alternativo de utilização da vinhaça como fertilizante nas lavouras de cana-de-açúcar como uma prática ecologicamente sustentável.

Even though the Brazilian ethanol and sugar production system (based on sugarcane industry) have been providing large amounts of bioenergy, the extensive amounts of organic wastes generated cannot be ignored when it comes to sustainability. Using these biomasses to produce biomethane through anaerobic digestion has been proven as a promising way to tackle this issue. This study investigated the biomethane potential of the co-digestion of these biomasses: SF (sugarcane straw : filter cake = 8:2), SFV (sugarcane straw : filter cake : vinasse = 1:4:45), and D (digestate separated from AD of SFV). Three treatments autoclaving (AU), alkaline (AL) treatment using 6% (w/w) NaOH and the combination of these two (AUAL) were then conducted on SF and SFV as pre-treatments; on D as post- treatments. In the biomethane potential tests of untreated material, the highest methane yield was achieved by SFV with 275.28 ± 11 N ml CH4/g VS, followed by SF with 223.25 ± 10 N ml CH4 g-1 VS, substrate D also resulted in a methane potential of 144.69 ± 2 N ml CH4 g-1 VS. As pre-treatments, AL and AUAL both showed increase in methane yield (between 36.0% and 49.1%) and methane production rate. As post-treatments, AU, AL and AUAL showed distinctive results in methane production, with 33.8%, 99.8% and 128.8% increase, respectively. In comparison with pre-treatment, post-treatment showed a better performance in increasing methane production. The following feeding experiments performed in continuous stirred-tank reactors showed that AL treatment led to an average of 248% increase in methane yield. / Sugarcane waste: towards a zero C emission in the Brazilian bioenergy sector

La canne à sucre est une plante sucrière dont le jus contient des molécules naturelles pouvant être valorisées comme l’acide aconitique. Cet acide, présent en grande quantité dans le jus de canne, se retrouve tout au long du procédé sucrier et dans les co-produits issus de cette industrie. Dans le cadre du projet V2ARUN, il a été envisagé d’extraire l’acide aconitique à partir d’un des co-produits issus de l’industrie de sucrière de La Réunion. La précipitation, l’extraction liquide-liquide et les résines échangeuses d’ions sont les trois techniques d’extraction envisageables pour récupérer l’acide aconitique à partir de mélasse ou de vinasse issues de l’industrie sucrière réunionnaise. Suite à une comparaison de ces trois techniques d’extraction, il a été choisi de récupérer l’acide aconitique par chromatographie sur résines échangeuses d’ions à partir de vinasse de distillerie, car ce co-produit n’est pas encore valorisé à La Réunion. Deux résines anioniques ont été retenues pour cette extraction. Après avoir identifié les mécanismes de fixation de différents acides carboxyliques sur ces résines en réacteur agité, des essais sur colonne ont été réalisés et une proposition de procédé d’extraction d’acide aconitique à partir de vinasse sur une résine faiblement anionique a été élaborée. / Sugar cane juice contains lot of natural molecules which can be recovered, such as saccharose or carboxylic acids. The aconitic acid, which is the predominant molecule besides sugar, is found throughout sugar process and into by-products from sugar cane industry of La Reunion Island, has been considered. Precipitation, liquid-liquid extraction and ion exchange resins are three possible extraction process to recover carboxylic acid from molasse and distillery stillage (vinasse) coming from La Reunion sugar industry. After studying this three extraction process, the choice has been made to recover aconitic acid from vinasse by ion exchange resins. This by-product has been chosen because it is still not promoted in La Reunion Island. Amongst height ion exchange resins tested, two anionic resins showed better performance to recover aconitic acid from this by-product. The fixation mechanisms of different carboxylic acids onto those two resins have been identified using aqueous solutions of lactic, malic, citric and aconitic acids. Some column experiments of aconitic acid extraction from sugarcane vinasse have been done on laboratory scale with the two anionic resins and on semi-industrial scale with the weakly anionic resin. Finally, a complete aconitic acid extraction process has been proposed.

A produção de hidrogênio e intermediários químicos por processo fermentativo é uma linha de pesquisa atual e que pode representar uma alternativa ao setor sucroenergético de melhoria na eficiência produtiva e energética dos processos. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do tempo de detenção hidráulica (TDH) na produção de hidrogênio e metabólitos solúveis a partir de três reatores anaeróbios de leito granular expandido (EGSB) mesofílicos (30°C) independentes (EGSB-10, EGSB-20 e EGSB-30), operando em diferentes concentrações afluentes (10, 20 e 30 g DQO L-1, respectivamente) e submetidos a tempos de detenção hidráulica de 24, 16, 8, 4, 2 e 1 h. No EGSB-10 o processo fermentativo não foi direcionado à produção de hidrogênio, sendo gerados, no entanto, compostos de interesse comercial (ácidos acético e propiônico) como metabólitos principais. O HAc produzido pela via homoacetogênica foi quantificado entre 29 e 41,3% do HAc total produzido no reator, justificando a ausência de hidrogênio nesse reator. No EGSB-20 a produção de hidrogênio ocorreu somente no TDH de 1 h (480 kg DQO m-3 d-1), sendo a PVH igual a 4,36 ± 1,68 L d-1 L-1 e o HY 0,34 ± 0,05 mmol H2 g-1 DQO. Já o EGSB-30 apresentou produção de hidrogênio nos TDH de 2 e 1 h, sendo a produção volumétrica de hidrogênio (PVH) máxima obtida no TDH de 1 h (8,77 ± 1,46 L d-1 L-1) e o maior rendimento de hidrogênio (HY) obtido no TDH de 2 h (0,33 ± 0,08 mmol H2 g-1 DQO). Em ambos os reatores (EGSB-20 e EGSB-30) a produção de hidrogênio foi favorecida pela elevação nas concentrações dos ácidos butírico e lático. A geração de ácido lático foi sugerida como fonte alternativa de carbono nesses reatores em condição de menor disponibilidade de carboidrato aos microrganismos, sendo, no entanto, uma via de baixo rendimento, o que justifica os valores reduzidos de HY. Os resultados obtidos evidenciaram a possibilidade de produção de hidrogênio e metabólitos solúveis por processo fermentativo a partir da vinhaça de cana-de-açúcar em reatores EGSB. / Hydrogen and chemical intermediates production by fermentative process is a current research line and may present an alternative to the sugarcane industry to improve the productivity and energy efficiency of the process. Moreover, this study aimed to evaluate the effect of hydraulic retention time (HRT) over the production of soluble metabolites in three independent mesophilic (30°C) expanded granular sludge bed (EGSB) reactors named EGSB-10, EGSB-20 and EGSB-30. These EGSB reactors were operated at different feed concentrations (10, 20 and 30 g DQO L-1) and hydraulic retention times of 24, 16, 8, 4, 2 e 1 h. In EGSB-10 the fermentation process was not directed towards hydrogen production. However, compounds of commercial interest (acetic and propionic acids) were produced as main metabolites. The acetic acid produced by the homoacetogenic pathway was quantified around 29 and 41.3% of total acetic acid, corroborating with the absence of hydrogen in this reactor. In EGSB-20 hydrogen production occurred only in HRT of 1 h. The hydrogen production rate (HPR) in this reactor was 4.36 ± 1.68 L d-1 L-1 and hydrogen yield (HY) was 0.34 ±0.05 mmol H2 g-1 COD. EGSB-30 presented hydrogen production in HRT of 2 and 1 h, with maximum HPR obtained in the HRT of 1 h (8.77 ± 1.46 L d-1 L-1). The highest HY was achieved in HRT of 2 h (0.33 ± 0.08 mmol H2 g-1 COD). In both rectors (EGSB-20 and EGSB-30), hydrogen production was favored by the increase of butyric and lactic acid concentrations. Lactic acid generation in the hydrogen production stages suggested the occurrence of an alternative carbon source in systems operated with carbohydrate limitation to the microorganisms. However, lactic acid generation is a metabolic route of low yield. As a consequence, HY was low in the evaluated experimental conditions. The production results evidenced the possibility of hydrogen and soluble metabolites production by fermentative process of sugarcane vinasse in EGSB reactors.

A avaliação da qualidade da água do rio Piracicaba foi realizada utilizando diferentes metodologias e organismos teste, e para tanto, de fevereiro de 2011 a janeiro de 2012 amostras de água foram coletadas em seis locais de amostragens ao longo do rio Piracicaba. Parâmetros físicos e químicos da água foram mensurados e de acordo com a condutividade elétrica e demanda bioquímica de oxigênio, baixa qualidade foi observada em locais próximos a Americana e Piracicaba. Efeitos sobre a reprodução de Ceriodaphnia dubia e Ceriodaphnia silvestrii foram observados em fevereiro e março de 2011 e janeiro de 2012, e ocorreram em amostras coletadas próximas às cidades de Americana e Piracicaba. A avaliação das brânquias do peixe Danio rerio mostrou que para todos os meses, exceto fevereiro, setembro e outubro para alguns pontos, as alterações não foram significativas. Amostras de água coletada em todos os locais, assim como em todos os meses apresentaram valores de clorofila a abaixo do estabelecido pela legislação ambiental brasileira. A água coletada nos meses de outubro e novembro e aquelas amostradas à montante e à jusante de Piracicaba apresentaram maiores valores de índice de estado trófico comparado aos outros pontos e meses do ano, no entanto, não foram classificadas como eutrofizadas. Concentrações dos herbicidas atrazina e ametrina também foram determinadas na água do rio Piracicaba e variaram de 0,11 a 1,92 \'mü\'g L-1 e 0,25 a 1,44 \'mü\'g L-1, respectivamente, e mostraram ter potencial mutagênico e genotóxico para D. rerio. Um estudo avaliando a toxicidade da vinhaça antes e após a correção do pH também foi realizado já que o rio Piracicaba está localizado em uma região influenciada por plantações de cana-de-açúcar. Os resultados apresentados confirmam que a vinhaça possui alta toxicidade aguda para organismos aquáticos, no entanto, esta pode ser reduzida através da correção do seu pH para 6,5 / An assessment of water quality of the Piracicaba River was performed using different methodologies and organisms, and therefore, from February 2011 to January 2012 water samples were collected at six sampling sites along the Piracicaba River. Physical chemical parameters of the water were measured and demonstred low water quality according to the conductivity and biochemical oxygen in places close to Americana and Piracicaba. Effects on the reproduction of Ceriodaphinia dubia and Ceriodaphnia silvestrii were observed in February and March 2011, and January 2012 and occurred in samples collected close to Americana and Piracicaba cities. Evaluation of the gills of Danio rerio showed no significant difference during all months, except in February, September and October for some locations. During the study period, water samples collected in all sampling sites and months presented values of chlorophyll a below the limit set by the Brazilian environmental law. Water collected in October and November and those sampled upstream and downstream of Piracicaba presented higher values of throfic state index than the other sites and months, however, were not classified as euthrofic. Concentrations of atrazine and ametrine during the sampling period were also measured and ranged from 0.11 to 1.92 \'mü\'g L-1 and from 0.25 to 1.44 \'mü\'g L-1, respectively, and showed genotoxic and mutagenic potentials to D. rerio. A study evaluating the acute toxicity of vinasse before and after the pH correction was conducted due to the influence of sugar cane cultures on the Piracicaba River area. The results confirmed the high acute toxicity of vinasse to aquatic organisms, however, this can be reduced by correcting its pH to 6.5

A gaseificação utiliza o conteúdo intrínseco de carbonos e hidrogênios das matérias primas sólidas ou líquidas na geração de uma mistura de hidrogênio (H2), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). Tal mistura pode ser utilizada como matéria prima na síntese de novos produtos ou como combustível. A gaseificação pode ser utilizada no processamento de uma gama variada de produtos, independentemente de suas características ou estado físico. A utilização de biomassa como insumo da gaseificação vem sendo cada vez mais explorada e estudada, já que apresenta benefícios não somente na esfera ambiental, mas também em âmbitos econômicos e sociais. A vinhaça é um subproduto do processo de produção de álcool, que contém grandes concentrações de nutrientes e matéria orgânica em sua composição. A sua utilização hoje está limitada a fertirrigação e a aplicações isoladas em biodigestão e outros, que não são suficientes para o consumo da produção anual crescente do resíduo. Seu uso na gaseificação permitiria o aproveitamento do conteúdo orgânico da mesma e a produção de gases de alto valor agregado. Como a umidade do insumo interfere negativamente na eficiência da gaseificação clássica, a aplicação da mesma para matérias primas com alto teor de líquidos não é recomendada. Uma alternativa viável seria a utilização do meio gaseificante supercrítico, que resulta em rendimentos constantes, independentemente da umidade da corrente de entrada do reator. O presente trabalho consiste no projeto de um módulo de gaseificação de vinhaça em água supercrítica, a ser instalado como uma unidade anexa a usinas de açúcar e álcool. Ele compreende o projeto conceitual e análise de viabilidade deste módulo, incluindo estimativas de CAPEX (Capital Expenditure) e OPEX (Operation Expenditure) e uma análise de sensibilidade dos mesmos. O estudo apresenta ainda o estado da arte do conhecimento e da tecnologia de gaseificação com água supercrítica (SCWG), relacionando os gargalos a serem resolvidos, assim como os ganhos intrínsecos da definição conceitual do projeto. / The gasification process uses the carbon and hydrogen content in a given solid or liquid feedstock to produce a gaseous mixture of hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and methane (CH4). This mixture can be used as a precursor in the synthesis of new products or directly as a fuel. The gasification can be used in the processing of a wide range of materials, regardless of its characteristics or physical state. The use of vinasse as a gasification feedstock has been increasingly explored and studied, since its appeal lies not only on the environmental sphere, but as well on economic and social scope. Vinasse is a byproduct of the ethanol/ sugar producing process and contains large concentrations of nutrients and carbon organic matter in its protein-rich composition. The use of this fluid is limited today to fertirrigation and isolated applications, that are not enough for the consumption of its growing production. The possibility of gasifying the vinasse would allow a more profitable use of the fluid. In the classical gasification, the moisture content of the product being gasified impairs the yield of the reaction. So, for liquid feedstock its use is not recommended. One viable alternative for this case would be the use of the supercritical water as a reaction medium, which results in constant yields regardless of the moisture content of the raw material. This work consists on the design of module for vinasse gasification in supercritical water, to be installed as a unit, attached to an alcohol/ sugar plant. It comprises the conceptual design and feasibility study of the module, including CAPEX and OPEX estimates, plus a sensitivity analysis. The study also presents the state of the art of the knowledge associated to SCWG technology, relating bottlenecks to be solved, as well as the intrinsic gains from conceptual design definition.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a interferência da sulfetogênese sobre a produção de metano em reator anaeróbio de leito fixo ordenado tratando água residuária orgânica contendo sulfato. A escolha dessa configuração de reator foi devida à possibilidade de manutenção de uma área transversal de escoamento na zona reacional, o que minimiza diversos problemas oriundos da colmatação do leito por acúmulo de polímeros extracelulares e sólidos suspensos nos interstícios do material suporte. Foram utilizados dois sistemas em paralelo com as mesmas características operacionais e alimentados com água residuária sintética simulando alguns componentes da fração solúvel da vinhaça, e matéria orgânica constituída por uma mistura de sacarose, etanol e fenol. Um dos reatores recebeu adição de sulfato apenas como fonte de enxofre requerido pela digestão anaeróbia e o outro recebeu dosagem de sulfato para relações DQO/Sulfato de 3 a 5. O estudo se estendeu por 7 fases operacionais distintas. A concentração afluente de matéria orgânica variou de 800 para 1000, 2000 e 4000 mg.L-1. O tempo de detenção hidráulica (TDH) foi de 24 h. Na última fase operacional (com carga orgânica aplicada de 4 g.L-1.dia-1) as eficiências de remoção de matéria orgânica chegaram a cerca de 97% no reator metanogênico e de 96% no reator sulfetogênico. Este último também obteve eficiências de remoção de sulfato da ordem de 97% nessa fase (com relação DQO/Sulfato de 3 e concentração afluente de sulfato de 1300 mg.L-1), chegando ao máximo de 99% de remoção em alguns dias de operação. No sistema sulfetogênico a relação DQO/Sulfato que proporcionou maiores eficiências de remoção combinada de matéria orgânica e sulfato, com maior geração de alcalinidade, foi de 3 gDQO/gSO42-. Os reatores metanogênico e sulfetogênico apresentaram rendimentos de metano próximos ao longo do tempo, tendo o sistema sulfetogênico apresentado rendimento de metano superior ao alcançado pelo sistema metanogênico em alguns dias da operação. Na última fase os rendimentos médios de metano obtidos foram, nas CNTP, da ordem de 320 mLCH4/gDQOremovida no reator sulfetogênico, e da ordem de 315 mLCH4/gDQOremovida no reator metanogênico. Esses resultados não indicaram inibição significativa da atividade metanogênica sob as condições impostas no sistema sulfetogênico, viabilizando a recuperação de energia pelo aproveitamento do metano. / The aim of this study was to evaluate the interference of sulphidogenesis on methane production in structured bed anaerobic reactor treating organic wastewater containing sulphate. Choosing this setting reactor was due to the possibility of maintaining a crosssectional area of flow in the reaction zone, which minimizes several problems caused by the clogging of the bed by accumulation of extracellular polymers and suspended solid in the interstices of support material. Two parallel systems were used with the same operational features and fed with synthetic wastewater simulating some compounds of the soluble fraction of vinasse, and organic matter constituted by a mixture of sucrose, ethanol and phenol. One reactor received sulphate just as a source of sulfur required for anaerobic digestion and another one received sulphate dosage for COD/Sulphate ratios from 3 to 5. Seven distinct operational phases were tested. The influent concentration of organic matter ranged from 800 to 1000, 2000 and 4000 mg.L-1. The hydraulic retention time (HRT) was 24 h. In the last step (with organic loading rate of 4 g.L-1.day-1) the efficiencies of organic matter removal were around 97% in the methanogenic reactor and 96% in sulfidogenic reactor. The last one also achieved efficiencies of sulphate removal close to 97% in this phase (COD/Sulphate ratio of 3 and influent sulphate concentration of 1300 mg.L-1), reaching a maximum removal of 99% in some operational days. The COD/Sulphate ratio in sulfidogenic system that showed higher efficiencies of combined removal of organic matter and sulphate, with higher generation of alkalinity, was 3 gCOD/gSO42-. The methanogenic and sulfidogenic reactors showed similar values of methane yield, having the sulfidogenic system presented higher methane yield than achieved by methanogenic system at some operational days. In the last phase the average yields of methane obtained, at NTP, were around 320 mLCH4/gCODremoved in the sulfidogenic reactor, and around 315 mLCH4/gCODremoved in the methanogenic reactor. These results indicated no significant inhibition of methanogenic activity under the conditions imposed in sulfidogenic system, enabling energy recovery by use of produced methane.