Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-10-24T17:04:36Z No. of bitstreams: 1 2013 - Selenobaldo Alexinaldo Cabral de Sant'Anna.pdf: 1507873 bytes, checksum: 9bcc529b3a4670b9741f4312862f95c3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-24T17:04:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013 - Selenobaldo Alexinaldo Cabral de Sant'Anna.pdf: 1507873 bytes, checksum: 9bcc529b3a4670b9741f4312862f95c3 (MD5) Previous issue date: 2013-02-25 / CNPq / The study aimed to evaluate the changes in the soil stocks of C and N under non-burnt sugarcane grown in an area previously with pasture, and to quantify greenhouse gas emissions (N2O and CH4) and ammonia volatilization losses when using fertilizer and vinasse. The study was conducted in an area of a clayey Oxisol (LVef) in Ribeir?o Preto-SP. For the evaluation of C and N it was considered a chronosequence of two sugarcane areas, with 3 and 25 years of cultivation, and areas with pasture and over 30 years secondary forest. The stocks of C and N were estimated for the 0-30 cm and 0-100 cm layers. There was no statistical difference for the depth 0-30 cm, after correction for soil equal mass between forest, pasture and sugarcane of 3 years, which amounted to, respectively, 55.05, 48.85 and 49.96 Mg C ha-1 and 4.27, 3.74 and 3.83 Mg N ha-1. The area under the > 25 years sugarcane, for this depth range, showed statistically lower values of C stocks (46.04 Mg C ha-1) and N (3.45 Mg Nha-1) compared to secondary forest; but these values did not differ from the other two systems of land use. In the 0-100 cm layer, the forest showed a value significantly higher (118.36 Mg C ha-1) than the > 25 years sugarcane (103.25 Mg C ha-1) and the pasture (102.29 Mg C ha-1). The C stock (109.97 Mg C ha-1) in the 3 years sugarcane did not differ from the other systems. The forest and the 3 years sugarcane had higher N stock, respectively 8.52 and 8.02 Mg N ha-1, when compared with the sugarcane > 25 years (7.04 Mg N ha-1), but they were not different from the pasture (7.79 Mg N ha-1), which was not different from the > 25 years sugarcane. For sampling of gases and volatilization losses of NH3, a study was conducted in a completely randomized block design with six treatments: CSP-control without straw, FSP-fertilizer without straw, FCP-fertilizer with straw, CCP-control with straw, VSP-vinasse without straw and VCP-vinasse with straw, with five replications and three sampling periods in the years 2010, 2011 and 2012. The treatments consisted of applying 160 m3 ha-1 equivalent to 59 kg N ha-1 vinasse in 2010, 70 kg N ha-1 in 2011, and 108 kg N ha-1 in 2012, application of urea at a dose of 52 kg N ha-1 in 2010, and 100 kg N ha-1 in 2011 and 2012, and controls. The temporal variation of N2O fluxes in the three years was from 5.12 to 42.49 ?g N2O-N m2 h-1. In 2010 there was no difference among treatments, and in 2011 and 2012 it followed the FSP = FCP > CSP = CCP = VCP = VSP order. The emission factors ranged from 0.01 to 0.4%. The average flow rates of CH4 were negative. The NH3 volatilization losses in the three years of evaluation were less than 15% and 2% for doses of fertilizers and vinasse, respectively. The results suggest that the planting of sugarcane in pastures with low production does not significantly modify the stocks of C and N in the soil, although they reach values below the secondary forest (> 30 years) ones. The usage of nitrogen fertilization induces the production of N2O from the soil; the same tends to occur with vinasse application. Also, even with the maintenance of the straw, the emission levels are too low to be credited to these practices a risk of compromising the ethanol program. / O trabalho teve como objetivo avaliar as mudan?as nos estoques de C e N no solo em ?rea de cana-de-a??car cultivada sem queima em ?rea antes ocupada por pastagem e quantificar as emiss?es de gases (N2O e CH4) e as perdas por volatiliza??o de am?nia do solo pelo uso de fertilizante e vinha?a. O estudo foi realizado em uma ?rea de LATOSSOLO VERMELHO Eutrof?rrico (LVef), textura argilosa, no Munic?pio de Ribeir?o Preto-SP. Para avalia??o dos estoques de C e N foi considerada uma cronossequ?ncia com duas ?reas de cana-de-a??car, uma com mais de 25 anos e outra com 3 anos de cultivo respectivamente, e uma ?rea ocupada com pastagem e outra com floresta secund?ria com mais de 30 anos. Os estoques de C e N foram estimados para as camadas de 0-30 cm e de 0-100 cm. N?o houve diferen?a estat?stica para a profundidade 0-30 cm corrigido para massa igual de terra entre a floresta, pastagem e cana 3 anos, que somaram, respectivamente, 55,05, 48,85 e 49,96 Mg C ha-1 e 4,27, 3,74 e 3,83 Mg N ha-1. A ?rea sob cana > 25 anos para esse intervalo de profundidade apresentou estatisticamente menores valores dos estoques de C (46,04 Mg C ha-1) e N (3,45 Mg N ha-1) em rela??o a floresta secund?ria, por?m esses valores n?o diferiram dos outros dois sistemas de uso do solo. Na camada 0-100 cm a floresta apresentou valor significativamente maior (118,36 Mg C ha-1) do que as ?reas de cana > 25 anos (103,25 Mg C ha-1) e a pastagem (102,29 Mg C ha-1). A ?rea de cana com 3 anos apresentou estoque de C (109,97 Mg C ha-1) que n?o diferiu entre os tr?s outros sistemas. A floresta e a cana com 3 anos apresentaram maiores estoque de N, respectivamente (8,52 e 8,02 Mg N ha-1), comparada com a ?rea de cana > 25 anos (7,04 Mg N ha-1), mas n?o diferente da ?rea de pastagem (7,79 Mg N ha-1), a qual n?o diferenciou da ?rea de cana > 25 anos. Para as amostragens de gases e as perdas por volatiliza??o de NH3 o trabalho foi realizado em delineamento experimental em bloco inteiramente casualizado, com seis tratamentos: CSP - controle sem palha, FSP - fertilizante sem palha, FCP - fertilizante com palha, CCP - controle com palha, VSP - vinha?a sem palha e VCP - vinha?a com palha e com cinco repeti??es e em tr?s per?odos de amostragens correspondentes aos anos de 2010, 2011 e 2012. Os tratamentos consistiram na aplica??o de 160 m3 ha-1 de vinha?a equivalente a 59 kg N ha-1 em 2010, a 70 kg N ha-1 em 2011 e a 108 kg N ha-1 em 2012, aplica??o de ureia na dose de 52 kg N ha-1em 2010 e 100 kg N ha-1 em 2011 e 2012 e controles. A varia??o temporal dos fluxos de N2O nos tr?s anos foi 5,12 a 42,49 ?g N-N2O m2 h-1. Em 2010 n?o houve diferen?a entre tratamentos e em 2011 e 2012 seguiram a ordem FSP = FCP > CSP = CCP = VCP = VSP. Os fatores de emiss?o variaram entre 0,01 e 0,4%. Os fluxos m?dios de CH4 foram negativos. As perdas por volatiliza??o de NH3 nos tr?s anos de avalia??o foram menores que 15% e 2% para as doses de fertilizantes e vinha?a respectivamente. Os resultados sugerem que o plantio da cana-de-a??car em ?reas de pastagens de baixa produ??o n?o modifica significativamente os estoques de C e N do solo, mas alcan?am n?veis inferiores aos da floresta secund?ria (>30 anos). O uso da fertiliza??o nitrogenada induz a produ??o de N2O do solo, assim como tende a ocorrer com a aplica??o da vinha?a, e mesmo com a manuten??o da palhada, os n?veis de emiss?o s?o muito baixos para se atribuir a essas opera??es um risco de comprometimento do programa de etanol.

Este estudo investigou a aplicação de um AnSBBR operado de forma descontínua e/ou descontínua alimentada com agitação mecânica, no processo de produção de hidrogênio a partir da codigestão de vinhaça e melaço. O desempenho do processo foi avaliado em função da eficiência de remoção da matéria orgânica, da estabilidade, e dos índices de desempenho referentes à produtividade e ao rendimento molar do hidrogênio e à composição do biogás gerado. Foram avaliadas a influência dos seguintes parâmetros: composição (codigestão com sacarose ou melaço) e concentração afluente, tempo de ciclo, suplementação de micronutrientes (completa/parcial/ausência), tipo de alimentação (batelada/batelada alimentada) e a necessidade do tratamento do inóculo. O sistema estudado se mostrou estável e a codigestão da vinhaça e melaço viável para produção de hidrogênio. Os melhores resultados foram obtidos na condição em que o reator foi operado em batelada (tempo de alimentação 5% do tempo de ciclo), afluente com concentração 6000 mgDQO.L-1 e composição 67% vinhaça e 33% melaço, tempo de ciclo de 3 horas, ausência da suplementação de micronutrientes e foi realizado tratamento térmico do inóculo. Nesta condição a produtividade molar foi de 13,5 mol H2.m-3.d-1 e metano não foi produzido. As demais condições mostraram que o aumento da porcentagem de vinhaça no afluente e a operação em batelada alimentada prejudicaram a produção de hidrogênio. O aumento da concentração da matéria orgânica do afluente, a diminuição do tempo de ciclo, a ausência da suplementação de micronutrientes e a realização do tratamento térmico do inóculo favoreceram a produtividade e rendimento molares de hidrogênio. / A mechanically stirred anaerobic batch and/or fed-batch reactor, containing biomass immobilized on inert support (AnSBBR) was investigated as to its ability to produce hydrogen from the co-digestion of vinasse and molasses. Process performance was assessed in terms of organic matter removal efficiency, stability, and of performance indicators related to hydrogen productivity and molar yield and to composition of the generated biogas. The effects of the following parameters have been assessed: influent composition and concentration (co-digestion with sucrose or molasses), cycle length, micronutrient supplementation (complete/partial/absence), feeding strategy (batch or fed-batch) and need for pre-treatment of the inoculum. The system showed to be stable and the co-digestion of vinasse and molasses showed to be feasible. The best results were obtained at the following conditions: 3-h cycle sequencing batch (feed time equaled 5% of cycle length), influent concentration of 6000 mgCOD.L-1 containing 67% vinasse and 33% molasses, preheating of the inoculum, and with no micronutrient supplementation. At this condition, the molar yield was 13.5 mol H2.m-3.d-1, and no methane was produced. The remaining conditions showed that increase in vinasse content in the influent and fed-batch operation were detrimental to system performance. The increase in organic matter concentration, reduction in cycle length, no micronutrient supplementation and inoculum preheating favored productivity and molar hydrogen yield.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Agricultural lands receive crop and animal residues as option for additional nutrients to replace inorganic fertilizers. Although the idea of discard residues is sustainable, its implementation contributes to the production of greenhouse gases such as nitrous oxide (N2O). However, the impact of disturbances caused by crop wastes on soil microbial community is still not clear. The aim was to study the impact of agricultural residues on the bacterial community accessed by next generation sequencing of nucleics acids. Two field experiments were carried out with the first experiment with the treatments control, mineral fertilizer, slurry and slurry with nitrification inhibitor dicyandiamide (DCD) while the second experiment presented the following treatments: control, sugarcane straw, vinasse and vinasse with sugarcane straw. Nitrous oxide emissions were also analysed. The organic fertilizers were the main drivers on changes in microbial community structure and they affected the microorganisms differently conformable to the applied residue compared with soils with or without fertilizer, but without residues. Slurry application changed the community in the third day of experiment temporarily due to increases in the abundance of Bacteroidetes, Proteobacteria and Firmicutes but the metabolically active microbial community was resilient returning to the original state after 50 days of experiment. The impact of plant residues were visualized in the treatment than microbial dynamics with only straw application modifying the abundance of Bacteroidetes and Beta-Proteobacteria. High proportions of Verrucomicrobia were found in vinasse treatment, whereas Firmicutes were overrepresented in vinasse plus straw treatment. Plants and animal origin residues as slurry with and without DCD, straw and vinasse affected specific groups of microorganisms that participate in nitrogen cycle. Furthermore, phosphorus, iron and nitrogen cycles were altered in plants residues treatments. Different microorganisms were responsible for the same functions in biogeochemical cycles in different treatments with plant residues indicating possible functional redundancy. All agricultural residues amendments also contributed to increase N2O emissions, except for the treatment with DCD which was effective against the nitrification process. In conclusion, the results are important to understand the appropriate crop residues managements in microbial compositions and functions under the current effort of sustainable agricultural practices. / Terras agrícolas tem recebido resíduos de culturas e de animais como opção de fornecimento de nutrientes adicionais em substituição aos fertilizantes inorgânicos. Apesar da ideia do retorno de resíduos produzidos na agricultura ao solo ser sustentável, sua aplicação continua contribuindo para produção de gases de efeito estufa como o óxido nitroso (N2O). Entretanto, o impacto dos distúrbios provocados pelo uso de resíduos agrícolas sobre a comunidade microbiana do solo ainda não são claros. O objetivo deste trabalho foi estudar o impacto do retorno de resíduos produzidos na agricultura como dejetos, vinhaça e palha sobre a comunidade bacteriana do solo acessada por sequenciamento de nova geração de ácidos nucleicos. Foram realizados dois experimentos de campo a curto prazo foram realizados com o primeiro experimento apresentando os tratamentos: controle, fertilizante mineral, dejeto e dejeto com inibidor de nitrificação dicianodiamida (DCD), enquanto o segundo experimento apresentou os seguintes tratamentos: controle, palha de cana-de-açúcar, vinhaça e vinhaça em conjunto com palha de cana-de-açúcar. O efeito das emissões de óxido nitroso também foram analisadas. A adição de resíduos orgânicos apresentou o maior impacto na mudança da comunidade bacteriana do solo e afetaram a presença de microrganismos conforme o resíduo aplicado quando em comparaçao com solos com solos com ou sem fertilizantes, mas sem a aplicaçao de resíduos. A aplicação de dejetos animais afetou a comunidade ao terceiro dia do experimento principalmente devido a um aumento na abundância de Bacteroidetes, Proteobacteria e Firmicutes, mas a comunidade voltou ao seu estado inicial após 50 dias de experimento. O impacto da aplicação de resíduos vegetais vinhaça e palha foi visualizada com a aplicação da palha modificando a abundância de Bacteroidetes e Beta-Proteobacteria. A adição de vinhaça provocou um aumento nas proporções de Verrucomicrobia enquanto Firmicutes foram mais abundantes no tratamento com adição de vinhaça em conjunto com a palha nos 46 dias do experimento. Entre as funções afetadas pela adição de resíduos de origem animal e vegetal, a aplicação de dejetos com e sem DCD, assim como a aplicação de palha e vinhaça, atuaram sobre grupos específicos de microrganismos do ciclo do nirogênio. Além disso, ciclos de fósforo, ferro e nitrogênio foram observados em diferentes tratamentos de resíduos vegetais. Diferentes microrganismos foram responsáveis pelas mesmas funções nos ciclos biogeoquímicos em distintos tratamentos com resíduos vegetais indicando possível redundância funcional. A aplicação de todos os resíduos também contribuiu para o aumento da emissão de N2O, com exceção do tratamento com adição de DCD em que mostrou que o inibidor foi efetivo em retardar o processo de nitrificação. Os resultados são importantes para entender o gerenciamento dos resíduos das culturas nas comunidades e funções microbianas do solo sob o esforço atual de práticas agrícolas sustentáveis.

A cultura de cana-de-açúcar (Saccharum Officinarum) tem presença marcante na história do Brasil, desde a colonização. Em seu processo industrial, são obtidos os seguintes produtos: açúcar, álcool (anidro e hidratado); e seus principais subprodutos são: bagaço - utilizado para geração de energia - e vinhaça - reaplicada na lavoura como adubo. O uso da vinhaça na lavoura recebe o nome de fertirrigação, pois este subproduto é muito rico em minerais como: potássio, sódio, cálcio e magnésio contêm grande carga biológica e possui 93% de água em sua composição. No entanto, sua aplicação indiscriminada pode causar vários danos ao meio ambiente e à lavoura. Esta pesquisa visa a contribuir tecnicamente para o monitoramento do íon de potássio controlado pela Norma Técnica da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) - P4.231 (Versão Janeiro/2005). O método proposto viabiliza a avaliação da concentração de potássio na vinhaça in natura diretamente na saída da destilaria. Para isso utilizaram-se redes neurais artificiais, mais especificamente as redes perceptron multicamadas, como aproximador universal de funções. Utilizam-se, como referência, dados de análises laboratoriais de coletas realizadas durante dois meses na Usina Ipiranga de Descalvado - SP. Os resultados apresentaram margem de erro menor que os aparelhos convencionais, mostrando, assim, sua capacidade de realizar a função de analisador químico. No entanto tal margem foi calculada sobre o erro dos aparelhos, ou seja, se somados ambos os erros - do equipamento e da rede - a metodologia apresentaria um erro maior. / The cultivation of sugar cane (Saccharum officinarum) has significant presence in Brazil\'s history, from colonization. In its industrial process, are obtained the following products: sugar, ethanol (anhydrous and hydrated), and its main products are: marc - used for power generation - and stillage - re-applied as fertilizer in farming. The use of vinasse on the farm is called fertigation, because this by-product is very rich in minerals such as potassium, sodium, calcium and magnesium containing high biological load and has 93% water in its composition. However, its indiscriminate application can cause extensive damage to the environment and agriculture. This research aims to contribute technically to the monitoring of potassium ion controlled with the Standard Environmental Company of São Paulo (CETESB) - P4.231 (Version January 2005). The proposed method enables the assessment of the concentration of potassium in the stillage in natura directly in the output of the distillery. For this we used artificial neural networks, especially the multilayer perceptron networks, such as universal approximator of functions. Are used as reference data for laboratory analysis of samples collected during two months of Descalvado at Usina Ipiranga - SP. The results showed a margin of error smaller than traditional braces, thus showing its ability to perform the function of chemistry analyzer. However this was calculated on the error of the apparatus, ie, if both errors combined - the equipment and the network - the methodology would present a greater mistake.

Submitted by Caroline Periotto (carol@ufscar.br) on 2016-09-26T13:02:22Z No. of bitstreams: 1 DissJCF.pdf: 2193556 bytes, checksum: 67658416b8d80c61ed4a7d39c48b586a (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-26T20:47:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJCF.pdf: 2193556 bytes, checksum: 67658416b8d80c61ed4a7d39c48b586a (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-26T20:47:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJCF.pdf: 2193556 bytes, checksum: 67658416b8d80c61ed4a7d39c48b586a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-26T20:48:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJCF.pdf: 2193556 bytes, checksum: 67658416b8d80c61ed4a7d39c48b586a (MD5) Previous issue date: 2016-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Several researches suggests heterotrophic metabolism in some strains of cyanobacteria, allowing its application in the development and consumption of organic molecules and nutrients in wastewater. Vinasse is the main wastewater from sugarcane processing, both in terms of composition and volume, and this presents a considerable variation in chemical composition, directly affecting their relationship carbon:nitrogen (C/N). Aphanocapsa holsatica is a unicellular cyanobacterium with proven foto-heterotrophic growth. Geitlerinema sp it is a filamentous cyanobacterium that has the ability to form aggregates, sedimenting in culture medium. In this context, the study aimed to evaluate the cultivation of cyanobacteria in sugarcane vinasse adjusted with different initial C/N ratio. The experiments were firstly set up in shake flasks for screening of the C/N ratio that allowed the largest biomass production and/or carbon and nitrogen uptakes. In the C/N ratio selected, experiments were set up in a bench bioreactor, with aeration and mixing, in addition to online monitoring of pH and gases. Results showed growth of both microorganisms to the C/N ratio range tested, with high productivities in 5 and 40 and larger carbon and nitrogen removal by Geitlerinema. In the bench bioreactor, Aphanocapsa presents low oxygen demand, carbon and nitrogen removal about 25 and 18%, respectively, and a maximum specific growth rate about five times higher (0.5 h-1) obtained in the shake flasks. For Geitlerinema sp, in C/N ratio 5 presents carbon consumer first-order kinetics, enabled high removals around 85%. Experimental data indicate the feasibility of growing in both cyanobacteria vinasse in the C N ratio range from 5 to 40, with high conversion of biomass to unicellular cyanobacterium and high carbon removal for filamentous cyanobacterium. / Diversas pesquisas indicam metabolismo heterotrófico em algumas linhagens de cianobactérias, possibilitando sua aplicação na incorporação e consumo de moléculas orgânicas e nutrientes em águas residuárias. A vinhaça constitui a principal água residuária do setor sucroenergético, tanto em termos de composição quanto de geração, sendo que esta apresenta uma considerável variação em termos de composição química, afetando diretamente a sua relação carbono:nitrogênio. Aphanocapsa holsatica é uma cianobactéria unicelular com comprovado crescimento fotoheterotrófico. Geitlerinema sp é uma cianobactéria filamentosa que apresenta a capacidade de formar agregados, sedimentando naturalmente em meios de cultivo. Neste contexto, o trabalho teve como objetivo avaliar o cultivo das cianobactérias em vinhaça de cana-de-açúcar ajustada com diferentes razões C/N iniciais. Os experimentos foram conduzidos primeiramente em sistema de frascos agitados para seleção da razão C/N que possibilitava a maior produção de biomassa e/ou consumo de carbono e nitrogênio do meio. Na razão C/N selecionada, foram conduzidos ensaios em biorreator de bancada, com ajuste de aeração e agitação, além do monitoramento em linha de pH e gases. Os resultados indicaram crescimento de ambos micro-organismos para a faixa de razão C/N testada, com elevadas produtividades na razão C/N 5 e 40 e maiores remoções de carbono e nitrogênio para Geitlerinema. O ensaio em biorreator de bancada com Aphanocapsa indicou baixa demanda de oxigênio, remoções de carbono e nitrogênio em biorreator da ordem de 25 e 18%, respectivamente, além de uma velocidade específica de crescimento máximo cerca de cinco vezes superior (0,5 h-1) ao obtido em frascos agitados. Para Geitlerinema sp. na razão C/N 5, cinética de consumo de carbono de primeira ordem possibilitou elevadas remoções em torno 85% em biorreator de bancada. Os dados experimentais indicam a viabilidade do cultivo de ambas cianobactérias em vinhaça na faixa de razão C/N de 5 a 40, com elevada conversão em biomassa para a cianobactéria unicelular e elevada remoção de carbono para a cianobactéria filamentosa.

Submitted by Renata Cristina Julio da Silva (rcj.julio@hotmail.com) on 2018-04-11T17:50:35Z No. of bitstreams: 1 Dissertação.pdf: 2389871 bytes, checksum: 5ee2a84bc455331f9e1b35a12bed3205 (MD5) / Approved for entry into archive by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br) on 2018-04-11T18:35:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_rcj_me_sjrp.pdf: 2389871 bytes, checksum: 5ee2a84bc455331f9e1b35a12bed3205 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-11T18:35:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_rcj_me_sjrp.pdf: 2389871 bytes, checksum: 5ee2a84bc455331f9e1b35a12bed3205 (MD5) Previous issue date: 2018-03-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O processamento da cana-de-açúcar para a produção do etanol e do açúcar vem crescendo a cada ano no Brasil, gerando grandes quantidades de subprodutos de biomassa, a destacar a vinhaça e o bagaço de cana. O principal uso dessas biomassas é na geração de energia (bagaço de cana) e na fertirrigação (vinhaça). Porém a busca por novas alternativas de utilização do bagaço de cana e da vinhaça são necessárias na tentativa de agregar ainda mais valor a estes subprodutos. Sendo assim, estes subprodutos podem ser utilizados no processo de carbonização hidrotérmica (CHT), uma técnica capaz de converter termicamente a biomassa úmida em um material sólido rico em carbono, denominado carvão hidrotérmico. Devido às características físico-químicas do carvão hidrotérmico, diversas aplicações têm sido sugeridas, sendo umas delas o uso como possível fertilizante. No processo de CHT, também é gerada uma fração líquida denominada água de processo. Conhecer a composição orgânica do carvão hidrotérmico e da água de processo é fundamental para entender os efeitos do uso do carvão hidrotérmico como um fertilizante e para propor um destino adequado para a água de processo. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo fazer um screening inicial dos principais compostos orgânicos presentes no carvão hidrotérmico e na água de processo, utilizando um espectrômetro de massas com ionização por electrospray (ESI-MS), seguido da identificação dos compostos orgânicos não voláteis, utilizando cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS). A partir dos resultados obtidos com a análise por ESI-MS pode-se concluir que as condições de preparo do carvão hidrotérmico e da água de processo, como temperatura e acidez, influenciam na composição orgânica destas amostras. As principais classes de compostos observados apresentaram estruturas semelhantes a proteínas, lipídeos, compostos fenólicos e compostos nitrogenados. Na análise dos extratos de carvão hidrotérmico obtidos por GC-MS foram identificados principalmente compostos derivados de benzeno, compostos cíclicos, compostos fenólicos e ácidos graxos. Já nas amostras de água de processo os principais compostos identificados foram compostos fenólicos, ácidos carboxílicos e compostos nitrogenados. / The processing of sugarcane for ethanol and sugar production has been growing every year in Brazil, generating large quantities of biomass by-products, including vinasse and sugarcane bagasse. The main use of these biomasses is for energy generation (sugarcane bagasse) and fertigation (vinasse). However the search for new alternatives of sugarcane bagasse and vinasse uses are necessary in an attempt to add even more value to these byproducts. Thus, these by-products can be used in the hydrothermal carbonization (HTC) process, a technique capable to convert thermally the wet biomass into a solid carbon-rich material called hydrochar. Due to the physical-chemical characteristics of the hydrochar, several applications have been suggested, one of them being the use as a possible fertilizer. In the HTC process, a liquid fraction called process water is also generated. Knowing the organic composition of hydrochar and process water is fundamental to understand the effects of the use of hydrochar as a fertilizer and to propose a suitable destination for process water. In this context, the present work aimed to perform an initial screening of the main organic compounds present in hydrochar and process water using an electrospray ionization mass spectrometer (ESI-MS), followed by the identification of the non-volatile organic compounds, using gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). From the results obtained by ESI-MS analysis, it can be concluded that the conditions of production for hydrochar and process water, such as temperature and acidity, influence the organic composition of these samples. The main classes of compounds observed showed similar structures proteins, lipids, phenolic compounds and nitrogen compounds. In the analysis of hydrochar extracts obtained by GC-MS, benzene derivatives, phenolic compounds and fatty acids were identified. In the process water samples, the main compounds identified were phenolic compounds, carboxylic acids, and nitrogen compounds.

Resumo: Este trabalho teve por objetivo analisar o custo do transporte de vinhaça produzida na Usina Santa Adélia - Pereira Barreto. Foram levantados os custos de diferentes formas de transporte: com caminhões tanque, canais aplicadores, adutora móvel e adutora fixa. Foi utilizada uma metodologia que considera a estrutura de custo total de produção para a determinação dos custos de transporte (R$/m³). O custo total para cada sistema foi composto pelos custos fixos e variáveis. Nos custos fixos foram considerados a depreciação e remuneração do capital fixo e, nos custos variáveis, os gastos com operação de cada sistema, representados por: mão-de-obra, consumo de combustível, quando presente, manutenção e reparos. Os resultados desse estudo mostram que o transporte com adutora fixa apresenta as seguintes vantagens quando comparado ao transporte com caminhões: redução do custo com mão de obra, eliminação do custo com combustível, custo total 95 % inferior ao do transporte com caminhões / Abstract: This work aimed to analyze the cost transportation of the vinasse produced by Santa Adélia Plant - Pereira Barreto. The costs of different ways of transportation were considered: with tank trucks, applicator channels, mobile and fixed pipeline. A methodology which considers the structure of total production cost for the determination of transportation costs (R$/m³). The total cost for each system was composed by the fixed and variable costs. In the fixed costs, it was considered the depreciation and the remuneration of the fixed capital and, in the variable costs, the expenditures with the operation of each system represented by: labor force, fuel consumption (when there is), maintenance and repairs. The results of this study show that the transportation with fixed pipeline presents the following advantages when compared to the transportation by trucks: reduction of the labor force cost, elimination of the fuel cost, and total cost 95 % inferior in relation to the truck transportation / Orientador: José Eduardo Pitelli Turco / Coorientador: Maria Inez Espagnoli Geraldo Martins / Banca: Jairo Augusto Campos de Araujo / Banca: Antonio Evaldo Klar / Mestre

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-10-14T13:21:58Z No. of bitstreams: 1 Uilka Elisa Tavares.pdf: 1803918 bytes, checksum: 380b8dbceae5654d3c33c4bdc07364fd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-14T13:21:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Uilka Elisa Tavares.pdf: 1803918 bytes, checksum: 380b8dbceae5654d3c33c4bdc07364fd (MD5) Previous issue date: 2010-03-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In agriculture there is now great concern about the quality of the soil, because of this interfere with the full flowering of the cultures, where compaction is one of the most investigated due to their probability of occurrence in soils managed with farm implements. For this study, some parameters have provided good precision of soil quality, among them, the physical indices, organic carbon, soil mechanical resistance to penetration, tension precompaction and compressibility index. Thus, the purpose of this study was to analyze the physical, mechanical and chemical properties to indicate soil compaction and structure of spatial dependence into the area. It was selected an area of Cohesive Argissolo from Tabuleiro Costeiro, cultivated with cane sugar, from about 1.44 ha was established in which a square mesh of 49 points, evenly spaced 20 m apart, for the removal of soil for analysis. Samples were collected at two depths: 0.00 to 0.20 I 0.20 to 0.40 m. It was analyzed the soil texture, bulk density, water content, porosity, moisture content and maximum dry bulk density, both obtained by the Proctor Normal test, degree of compaction, organic carbon, resistance to penetration, compress index and tension precompaction, obeying Embrapa's or ABNT’s methodology for the analysis. The results were submitted to descriptive statistical analysis and Pearson correlation. Was also investigated the spatial dependence of variables by geostatistical tool, obtaining semivariogram and the maps of distribution of variables. Spatial dependence was found in all variables, whose scope ranged from 20.25 to 90 m away, indicating that some variables can be collected at longer distances, in case future research in the area. The moisture and soil texture showed a good correlation among themselves and with other variables. The document is divided into three chapters: the first presents a review of scientific research concerning the areas of Tabuleiros Costeiros, its characteristics and problems that this type of soil may suffer due to bad management, its consequences and methods of identification soil degradation. In chapter 2, was investigated the occurrence of spatial dependence of soil physical properties and organic carbon present in its structure. In chapter 3, the susceptibility of soil compaction was investigated using mechanical and physical attributes and subsequent correlation between data. / Na agricultura atual existe grande preocupação com a qualidade do solo, em virtude desta interferir no pleno desenvolvimento das culturas, onde a compactação é um dos fatores mais investigados devido a sua grande probabilidade de ocorrência em solos manejados com implementos agrícolas. Para esta investigação, alguns parâmetros têm proporcionado boa precisão da qualidade do solo, entre eles, pode-se estacar os índices físicos, o carbono orgânico do solo, a resistência mecânica do solo a penetração, a tensão de pré-compactação e o índice de compressibilidade. Desta forma, o objetivo dessa pesquisa foi analisar parâmetros físicos, mecânicos e químicos que indicassem provável compactação do solo e sua estrutura de dependência espacial ao longo da área. Foi selecionada uma área de Argissolo Coeso de Tabuleiro Costeiro, cultivada com cana-de-açúcar, de aproximadamente 1,44 ha na qual foi estabelecida uma malha quadrada de 49 pontos, eqüidistantes 20 m entre si, para a retirada de solo para analise. Foram coletadas amostras em duas profundidades: 0,00 – 0,20 m e 0,20 – 0,40 m. Foram analisadas a textural do solo, densidade, umidade, porosidade, densidade seca máxima e umidade critica, ambas obtidas pelo ensaio de Proctor Normal, grau de compactação, carbono orgânico, Resistência a penetração, índice de compressão e tensão de pré-compactação, obedecendo-se a metodologia da Embrapa ou ABNT para as analises citadas. Os resultados obtidos foram submetidos a análise estatística descritiva e correlação de Pearson. Também, investigou-se a dependência espacial das variáveis, através da ferramenta geoestatistica, com obtenção de semivariograma e os mapas de distribuição das variáveis. Foi encontrada dependência espacial em todas as variáveis, cujos alcances variaram de 20,25 a 90 m de distancia, indicando que algumas variáveis podem ser coletadas em maiores distâncias, no caso de pesquisas futuras na mesma área. A umidade e a textura do solo apresentaram boa correlação entre si e com as demais variáveis. O documento está estruturado em 3 capítulos: no primeiro, apresenta-se uma revisão das pesquisas científicas referentes às áreas de Tabuleiros Costeiros, suas características, bem como problemas que este tipo de solo pode sofrer devido ao mau manejo, suas conseqüências e métodos identificação da degradação do solo. No Capítulo 2, foi investigada a ocorrência de dependência espacial de atributos físicos do solo e do carbono orgânico presente em sua estrutura. No Capitulo 3, a susceptibilidade do solo a compactação foi investigada através de seus atributos físicos e mecânicos e posterior correlação entre os dados.

Orientador: Prof. Dr. Adriano Viana Ensinas / Coorientador: Prof. Dr. Reynaldo Palacios Bereche / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, Santo André, 2018. / A indústria brasileira de bioetanol estima uma produção de vinhaça de 339,5 bilhões de litros na safra de 2017/2018. Devido a presença de compostos orgânicos e inorgânicos, há grande interesse em seu reaproveitamento como fertilizante nas lavouras de cana-de-açúcar. Porém, é observado que ao utilizá-la em grande quantidade, sem respeitar a saturação do solo pela Capacidade de Troca Catiônica (CTC), este efluente é lixiviado poluindo o lençol freático. De maneira a aproveitar a água em excesso contida nesse efluente, diferente dos processos termoquímicos convencionais os quais necessitam uma etapa de concentração, este trabalho propõe uma rota que aplica a tecnologia da Gaseificação Hidrotérmica Supercrítica (SCWG) para beneficiamento da vinhaça com o objetivo de produzir gás de síntese com alto teor de CH4 ou H2, o qual pode ser comercializado para produção de outros compostos com maior valor agregado, como a amônia ou o metanol, ou ainda, utilizado como combustível para conversão a energia elétrica. Para isso foi elaborado um diagrama de processo e desenvolvida uma metodologia para representação das propriedades físico-químicas da vinhaça visando sua modelagem/simulação por meio do software Aspen Plus®. Além disso, foi realizado um estudo para otimização do consumo de energia do processo utilizando técnicas de integração energética pelo Método Pinch. A modelagem do efluente indicou que a equação de estado de SoaveRedlich-Kulong (SRK) é a que melhor se adequa a definição das propriedades físicas e químicas em condição de equilíbrio Vapor-Liquido-Liquido (VLL) ao serem comparadas com dados experimentais. Ao tratar 582.75 m³/h de vinhaça, a rota possui uma capacidade de produção equivalente a 17 kg de CH4 ou 8,6 kg de H2 por kg de cana-de-açúcar. O gás de síntese produzido apresenta poder calorífico inferior (PCI) igual a 49 MJ/kg para o gás rico em CH4 e 64 MJ/kg para o H2. Além disso, ao ser utilizado na conversão em energia elétrica em uma turbina a gás foi capaz de produzir excedentes de eletricidade de 19 e 31 MW para o CH4 e o H2 respectivamente. A conversão total da vinhaça produzida no Brasil por meio desta tecnologia tem um potencial para atender a demanda de eletricidade de 7,5 milhões de residências. As eficiências energéticas do processo independente dos compostos produzidos são equivalentes, o que não estabelece um critério para favorecimento da produção. Este direcionamento deve considerar o valor agregado e o comportamento do mercado para sua comercialização, desta maneira, o emprego da SCWG seja em alta ou baixa escala, pode afetar positivamente a receita da usina além de contribuir na diversificação da matriz energética nacional e diminuição dos impactos ambientais locais proporcionados pelo uso inapropriado da vinhaça. / The Brazilian bioethanol industry estimates a production of 339.5 billion litres of vinasse in the 2017/2018 harvest season. Due to the presence of organic and inorganic compounds, there is great interest in its reuse as fertilizer. However, is observed that when it is used in large quantity, without respecting the saturation of the soil by the Cation Exchange Capacity (CEC), this effluent is leached polluting the groundwater. In order to take advantage of the water excess contained in this effluent, different from conventional thermochemical processes which require a concentration step, this work proposes a route that applies Supercritical Water Gasification (SCWG) technology for the vinasse treatment in order to produce syngas with a high CH4 or H2 content, which can be commercialized to produce other compounds with higher added value, such as ammonia or methanol, or used as fuel for conversion to electric energy. For this, a process diagram and a methodology were developed to represent the physical-chemical properties of the vinasse to simulate the route using Aspen Plus® software. In addition, a study was carried out to optimize the process energy consumption using Pinch Method by energy integration techniques. The effluent modeling indicated that the most appropriate equation to the physical-chemical properties definition is the Soave-Redlich-Kulong (SRK) with VaporLiquid-Liquid equilibrium (VLL) when compared with experimental data. The treatment of 582.75 m³/h of the vinasse by the proposed route, has a production capacity equivalent to 17 kg of CH4 or 8.6 kg of H2 per kg of sugarcane. The syngas produced has a lower heat value (LHV) in dry basis equal to 49 MJ / kg for CH4 rich gas and 64 MJ / kg for the case with H2. Moreover, when used for conversion to electric energy in a gas turbine, it is being able to produce a surplus energy equal to 19 or 31 MW, respectively. The total conversion of vinasse produced in Brazil through this technology has the potential to meet the electricity demand of 7.5 million residences. The process energy efficiencies are equivalent independently of which compounds are produced, which does not establish a production criterion. This targeting should consider the value added and the market behavior for its commercialization, so that the SCWG's employment on a high or low scale, can positively affect the plant's revenue, besides contributing to the diversification of the national energy matrix and the reduction of local environmental impacts of the inappropriate use of vinasse.

O processamento anaeróbio da vinhaça se apresenta como uma alternativa para a recuperação de energia (biogás), e reaproveitamento das suas características nutricionais através da disposição no solo. Com o intuito de elevar a eficiência energética, o presente trabalho teve como objetivo estimular a produção de metano em reatores anaeróbios em batelada de lodo granular adaptado, alimentados com vinhaça de usina sucroalcooleira, por meio da adição de metais traço. Foram avaliadas as suplementações da vinhaça com Co, Zn, Mo, Ni, Mn e W. Na Fase 1 foram realizados 4 ensaios, os reatores foram analisados individualmente nas concentrações 200 μg.L-1, 350 μg.L-1, 500 μg.L-1 e 800 μg.L-1. Na Fase 2 verificou-se o comportamento dos metais em conjunto, à concentração de 350 μg.L-1 de cada micronutriente (Co, Ni, Zn, Mo, Cu e Mn). Os dados de produção acumulada de CH4 foram ajustados pelo modelo modificado de Gompertz, e foram obtidas as constantes cinéticas. Na Fase 1, verificou-se que a concentração de 200 μg.L-1 de Co foi a mais adequada aos experimentos e apresentou a maior velocidade máxima de produção de CH4, 121,30 mL.d-1 (aumento de 17% na taxa de produção de metano). Nesta mesma Fase, o W apresentou indícios de inibição à concentração de 800 μg.L-1, e os demais metais exibiram os melhores resultados nesta mesma concentração, a velocidade de produção (Rm) aumentou para o Mn (26%), Ni (25%), Cu (21%) e Mo (19%), e os rendimentos mais expressivos foram para Mo (0,267 mL CH4.mg-1 DQOrem), Zn (0,240 mL CH4.mg-1 DQOrem) e Ni (0,232 mL CH4.mg-1 DQOrem). A Fase 2 não apresentou resultados satisfatórios, as verificações não indicaram variação relevante entre os reatores do ensaio e controle. / Anaerobic processing of vinasse is presented as an alternative to energy recovery (biogas), and reuse of its nutritional characteristics through the provision on the ground. In order to increase energy efficiency, this study aimed to stimulate methane production in adapted anaerobic batch reactors with granular sludge fed with vinasse from sugarcane biorefineries, through the addition of trace metals. The supplementation vinasse were evaluated with Co, Zn, Mo, Ni, Mn and W. In phase 1 four essays were realized, and micronutrient were analyzed individually in concentrations of 200 μg.L-1, 350 μg.L-1, 500 μg.L-1 and 800 μ.L-1. In phase 2 it was observed the behavior of metal together, with micronutrients concentration of 350 μg.L-1 (Co, Ni, Zn, Mo, Cu e Mn). The data of methanes production were adjusted by Gompertz modified model and kinetics constants were obtained. In phase 1 it was verified that the concentration of 200 μg.L-1 of Co was optimal for the experiments and showed the highest maximum production velocity of CH4, 121,30 mL.d-1 (increase of 17%). In this phase W showed evidence of inhibition at a concentration of 800 μg.L-1, and other metals showed the best results in the same concentration. The velocity of production (Rm) increased to Mn (26%), Ni (25%), Cu (21%) e Mo (19%), and the most significant yields were to Mo (0,267 mL CH4.mg-1 DQOrem), Zn (0,240 mL CH4.mg-1 DQOrem) and Ni (0,232 mL CH4.mg-1 DQOrem). Phase 2 did not show satisfactory results.