Este presente trabalho teve como objetivo a investigação do desempenho de um biopolímero experimental à base de cálcio, desenvolvido e fornecido por uma empresa americana, na coagulação, floculação e sedimentação da vinhaça bruta como tratamento físico-químico na remoção de carga orgânica e na concentração de compostos fertilizantes no lodo. O estudo do tratamento da vinhaça por meio da aplicação deste biopolímero possibilitaria, hipoteticamente, uma redução significativa da carga orgânica como tratamento inicial da vinhaça, além de concentrar os nutrientes presentes na vinhaça no lodo gerado para uso fertilizante. Foram realizados ensaios com coagulantes convencionais (sulfato ferroso, cloreto férrico e óxido de cálcio) para efeito de comparação entre estes e o biopolímero. Os ensaios de coagulação, floculação e sedimentação foram realizados em escala de laboratório com uso do equipamento Jar Test. Os ensaios foram divididos em três etapas. Na primeira etapa foram realizados ensaios aplicando-se determinadas dosagens de biopolímero e variando-se os tempos de coagulação, velocidades de rotação, além de realizar ou não a mistura lenta após a etapa de coagulação, a fim de verificar se estes parâmetros poderiam otimizar o processo de tratamento com o aplicação do biopolímero. Para segunda etapa do procedimento experimental foram realizados ensaios com os outros coagulantes: óxido de cálcio, sulfato férrico e cloreto férrico. Os ensaios com o cloreto férrico e o sulfato férrico foram realizados nas seguintes condições: velocidade de mistura rápida de 200 rpm por um período de tempo de 30 segundos e velocidade de mistura lenta de 80 rpm por um período de 20 minutos. Já os ensaios com óxido de cálcio foram realizados com apenas velocidade de mistura rápida de 200 rpm variando os períodos de tempo em 1, 5 e 10 minutos. O tempo de sedimentação para separação dos flocos formados foi de 2 horas para todas as etapas. O tratamento com biopolímero experimental apresentou resultados de remoção de matéria orgânica abaixo dos valores esperados, que era na faixa de 60% a 80%. Os resultados limitaram-se a valores de 10% a 35% de remoção de DQO. Porém, a remoção de turbidez atingiu valores elevados, próximos a 90%. Para os compostos relacionados à fertilização NPK (nitrogênio, fósforo e potássio), o tratamento com biopolímero experimental obteve as melhores eficiências de remoção de fósforo (48,3%) e de NTK (17,2%) em relação aos demais coagulantes, porém não apresentou remoção de potássio. Não houve diferença significativa na eficiência de remoção de DQO quando se alteram as condições operacionais de velocidade de agitação. Já o aumento no tempo de agitação diminui a eficiência de remoção de DQO. / This work aimed to investigate the performance of an experimental biopolymer calcium-based, developed and supplied by an American company, on gross vinasse coagulation, flocculation and sedimentation as a physical chemical treatment on organic load removal and on fertilizer compounds concentration in sludge. The study of the vinasse treatment through the application of this biopolymer would allow, hypothetically a significant reduction of the organic load as vinasse initial treatment, besides concentrating the vinasse found nutrients in the sludge created for fertilizer use. Assays were performed with conventional coagulants (ferrous sulfate, ferric chloride and calcium oxide) for comparison between them and the biopolymer. Tests of coagulation, flocculation and sedimentation were carried out in laboratory scale using Jar Test equipment. The experiments were divided in three stages. In the first stage assays were performed applying certain dosages of biopolymer and varying the clotting time, rotational speeds in addition to performing or not performing the slow mixture after the clotting stage in order to check if these parameters could optimize the treatment process with the biopolymer application. For the second stage of the experimental procedure tests were developed with other coagulants: calcium oxide, ferric sulphate and ferric chloride. Tests with ferric chloride and ferric sulphate were performed under the following conditions: fast mixing speed of 200 rpm for a period of 30 seconds and slow mixing speed of 80 rpm for a period of 20 minutes. Considering the assays with calcium oxide, they were carried out using only rapid mixing speed of 200 rpm by varying the time periods at 1, 5 and 10 minutes. The sedimentation time to the formed flakes separation was two hours for all stages. Treatment with experimental biopolymer presented results of removal of organic matter below the expected values, which was in the range 60% to80%. The results limited to values of 10% to 35% of COD clearance. However, the removal of turbidity reached high values near 90%. For compounds related to NPK (nitrogen, phosphorus and potassium) fertilization, the treatment with experimental biopolymer obtained the best efficiency of phosphorus removal (48,3) and TKN removal (17.2%) in comparison with the other coagulants, but showed no removal of potassium. There was no significant difference in COD removal efficiency when the operating conditions of agitation speed are changed. Regarding to the increase in the agitation time, it reduces the efficiency of COD removal.

Resumo: Nesta pesquisa foram temas de estudo diversos aspectos relacionados à técnica de biorremediação de solos e águas subterrâneas contaminados com hidrocarbonetos. A partir de amostras de solo e água subterrânea coletadas em diferentes postos de combustíveis, avaliouse a biorremediação natural da água subterrânea em local onde ocorreu vazamento de óleo diesel, mediante o monitoramento de indicadores geoquímicos durante 2 anos. Diferentes técnicas de biorremediação (bioestimulação com a adição de nutrientes e de um surfactante e bioaumento (injeção de microrganismos)) foram comparadas quando aplicadas isoladas e em conjunto a solos contaminados com óleo diesel e comparou-se a capacidade de diferentes microrganismos em biodegradar óleo diesel comercial e intemperizado. Conciliando a biorremediação com a prática atual no gerenciamento ambiental de reutilização de resíduos, avaliou-se o efeito da adição da vinhaça na biorremediação de solos e águas subterrâneas contaminados com óleo diesel e investigou-se a capacidade de diferentes culturas de bactérias em utilizarem óleo diesel intemperizado como matéria prima para produção de biossurfactante. O método respirométrico de Bartha e Pramer foi utilizado nos experimentos em que foi averiguada a biodegradação em solos e, no caso da água subterrânea, frascos de DBO e reatores aerados. Experimentos de biodegradabilidade dos óleos diesel foram realizados com a técnica do indicador redox DCPIP e o monitoramento da produção de biossurfactantes foi realizado com medidas de tensão superficial, segundo o método do anel de De Nöuy, empregando-se o tensiômetro Krüss K6. A partir do monitoramento dos indicadores geoquímicos, foi possível identificar fatores que corroboram a eficiência da técnica de biorremediação natural para o tratamento da água subterrânea na área de estudo. / Abstract: In this research, different aspects related to the bioremediation technique of soils and groundwaters contaminated with hydrocarbons were considered. From soil and groundwater samples collected at different petrol stations, the natural bioremediation of the groundwater, where a diesel oil leakage took place, was evaluated by monitoring geochemical indicators for 2 years. Different bioremediation techniques (biostimulation with addition of nutrients and a surfactant and bioaugmentation (injection of microorganisms)) were compared when applied individually or grouped to contaminated soils with diesel oil and the capability of different microorganisms to biodegrade commercial and weathered diesel oil was compared. Considering the current environmental management practice of reusing residues, the effects of the vinasse in the bioremediation of soils and groundwaters contaminated with diesel oil was evaluated and the capability of different bacterial cultures to use weathered diesel oil as raw material to produce biosurfactant was investigated. The Bartha & Pramer respirometric method was employed in the biodegradation experiments with soils, and, in the case of the groundwater, BOD flasks and aerated reactors. The experiments testing the biodegradability of diesel oils were carried out using the DCPIP redox indicator technique and the monitoring of the biosurfactant production by superficial tension measurements, according to the De Nöuy ring method, and employing the Krüss K6 tensiometer. From the monitoring of the geochemical indicators, it was possible to identify factors that support the efficiency of the natural bioremediation technique for the treatment of the groundwater at the area of study. The respirometric experiments demonstrated the importance of the soil nutritional balance and that no gain in terms of increasing the biodegradation efficiency was obtained with the bioaugmentation technique. / Orientador: Daniel Marcos Bonotto / Coorientador: Dejanira de Franceschi de Angelis / Banca: Carlos Renato Corso / Banca: Bruno Coraucci Filho / Banca: Cassiana Maria Reganhan Coneglian / Banca: Aurora Mariana Garcia de França Souza / Doutor

A cultura de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) tem presença marcante na história do Brasil e possui grande expressão na economia nacional atual. O objetivo deste trabalho visou determinar a ocorrência de efeitos da vinhaça e do extrato de palhiço da cana-de-açúcar no controle de plantas daninhas. Os experimentos foram conduzidos em casa de vegetação. Os tratamentos utilizados foram: vinhaça a 0, 100, 200, 300 m³.ha-1, extrato aquoso de palhiço equivalentes à 0, 10, 15 e 20 t.ha-1, e suas combinações. As espécies de plantas daninhas avaliadas no experimento foram: a corda-de-viola (Ipomoea grandifolia Dammer O’Don), picão-preto (Bidens pilosa L.), capimcolchão (Digitaria horizontalis Willd) e capim-marmelada (Brachiaria plantaginea Link Hitchc). Um experimento adicional foi conduzido para determinar os efeitos de ácido aconítico (AA) analítico, determinado na vinhaça e no extrato pela cromatografia líquida, sobre a germinação destas plantas daninhas. As doses foram de 0, 1, 2 e 3 mmol/gerbox de AA. Os experimentos foram conduzidos em delineamentos estatísticos de blocos casualizados, com quatro repetições. As avaliações foram a emergência das plantas daninhas, a biomassa seca e o altura da parte aérea e comprimento das raízes de 10 plantas daninhas/vaso. Os resultados obtidos indicaram que a emergência das plantas daninhas I. grandifolia, B. pilosa e D. horizontalis foi reduzida pela aplicação de vinhaça após 7 dias de semeadura. Aos 15 dias após semeadura e aplicação de vinhaça, somente houve redução sobre a emergência das plantas daninhas B. pilosa e I. grandifolia. As espécies suscetíveis ao extrato foram B. pilosa e D. horizontalis aos 7 dias após semeadura. O ácido aconítico reduziu a germinação de I. grandifolia e B. pilosa. Conclui-se que a vinhaça e o extrato apresentam efeitos alelopáticos sobre algumas espécies daninhas, devidos à presença de AA. / Sugarcane (Saccharum officinarum L.) has major presence in the history of Brazil and possess great expression in the current national economy. The objective of this work was to determine the occurrence effects of vinasse and raw extract of sugarcane in the control of weeds. The experiments were carried out in greenhouse. Treatments used were vinasse at 0, 100, 200, 300 m³.ha -1 and watery extract of raw sugarcane equivalents of 0, 10, 15 and 20 t.ha -1, and its combinations. Weed species used in the experiment were morningglory (Ipomoea grandifolia Dammer O’Don), starbristtle (Bidens pilosa L.), large crabgrass (Digitaria horizontalis Willd) and alexandergrass (Brachiaria plantaginea Link Hitchc). An additional experiment was carried out to determine the effect of pure aconitic acid (AA), determined in the vinasse and extract by liquid chromatography, on the germination of these weeds. The aconitic acid levels used were 0, 1, 2 and 3 mmol of AA /gerbox. Experiments were statistical designs of randomized blocks, with four replicates. Emergence of weeds, dry biomass and aerial and root part lengths of 10 weeds/vase were determined. Results indicated that emergence of weed I. grandifolia, Bidens pilosa e D. horizontalis were reduced by vinasse application, at 7 days after sowing. After 15 days of sowing and vinasse application, the weeds B. pilosa and I.grandifolia have your emergency reduced. The susceptible species to the extract were B. pilosa and D. horizontalis at 7 after sowing. Aconitic acid reduced germination of I. grandifolia and B. pilosa. Conclusions were that vinasse and raw extract of sugarcane present allelopathic effects on some weeds, due to the presence of aconitic acid.

A expansão do setor sucroenergético favoreceu o desenvolvimento da tecnologia de etanol de segunda geração (2G). No entanto, este é um processo que leva à geração de altíssimos volumes de resíduos, bem como o processo de primeira geração (1G). O principal deles é a vinhaça, que também apresenta elevado potencial poluidor. Nesse contexto, vê-se, portanto, a necessidade de se dar uma finalidade adequada ao resíduo. A digestão anaeróbia se tornou uma tecnologia muito disseminada e valorizada em outros países. Isso se deve às vantagens em gestão de resíduos e na geração de energia proporcionadas por essa tecnologia. O potencial de aplicação da vinhaça para produção de biogás é enorme, dado que é um resíduo muito rico em matéria orgânica e de grande disponibilidade no Brasil. A digestão anaeróbia precisa também ser desenvolvida para o resíduo do processo de etanol 2G, pois espera-se que as características da vinhaça gerada sejam diferentes. É importante a investigação da influência que a composição da vinhaça 2G pode ter sobre o processo da digestão anaeróbia e produção de biogás, e este foi o principal objetivo deste trabalho. Para isso, realizou-se inicialmente a caracterização de vinhaça 1G e de vinhaça 2G obtidas para o experimento deste estudo. A composição das duas vinhaças apresentou as principais diferenças para as concentrações de DQO, ácidos orgânicos (sobretudo o ácido acético), compostos fenólicos e sulfato. Foram obtidas concentrações de DQO de 30.732,80 mg O2 L-1 e 19.038,13 mg O2 L-1 para vinhaça 1G e vinhaça 2G, respectivamente. As concentrações de ácido acético e compostos fenólicos totais foram, respectivamente, 88,14% e 84,10% maiores na vinhaça 2G do que na vinhaça 1G. A concentração de sulfato na vinhaça 2G foi 28,11% menor que a concentração obtida na vinhaça 1G. A avaliação de processo de produção de biogás foi realizada em dois reatores metanogênicos, um utilizando vinhaça 1G como substrato e outro, utilizando vinhaça 2G. Os processos foram monitorados segundo a produção de biogás por DQO removida, produção de ácidos orgânicos, alcalinidade, remoção de compostos fenólicos, remoção de ânions e retenção de sólidos. Os efluentes dos reatores metanogênicos também foram caracterizados segundo o teor de cátions. O processo com vinhaça 2G teve produção de biogás quatro vezes maior que o processo com vinhaça 1G. Foram obtidos valores médios de 0,32 Lbiogás DQOremov-1 para o processo com vinhaça 2G e 0,08 Lbiogás DQOremov-1 para o processo com vinhaça 1G. De acordo com o monitoramento dos processos por alcalinidade e concentração de ácidos orgânicos, o processo com vinhaça 2G também se mostrou mais eficiente do que o processo com vinhaça 1G no que diz respeito ao consumo de matéria orgânica. A remoção de compostos fenólicos totais teve eficiência média de 56,96% para o processo utilizando vinhaça 2G, enquanto que o processo com vinhaça 1G não foi capaz de removê-los. Infere-se que a elevada concentração de ácido acético na vinhaça 2G tenha contribuído para o processo de produção de biogás. A alta disponibilidade de acetato favorece a atividade metabólica de arqueas metanogênicas, o que é fundamental para o equilíbrio químico da conversão de matéria orgânica em biogás. / The Sucroenergetic sector expansion has favored the development of second generation ethanol technology. However, the process leads to the production of large amounts of residues, as well as the first generation process. The main residue is the vinasse, which is very pollutant. In this context it becomes clear the need of giving an appropriate application for vinasse. Anaerobic digestion has turned into a very disseminated and very well accepted technology in many countries, which is mainly due to its results as an efficient waste management and energy generation. Vinasse has a great potential for biogas production through anaerobic digestion, since it is a residue with high organic matter and in large availability in Brazil. Such technology has to be developed also for the residues obtained through second generation ethanol process. With a different process, it is expected that residues composition might also be different. It is important to look into the influence that second generation vinasse composition may bring to anaerobic digestion. The purpose of this study was to investigate the effects of second generations vinasse composition over the biogas production process. Before experiments, first and second generation vinasses were characterized. The most remarkable differences for vinasses composition were obtained for COD concentration, organic acids concentration (specially for acetic acid), phenolic compounds and sulphate. COD concentrations were 30,732.80 mg O2 L-1 and 19,038.13 mg O2 L-1 for first generation vinasse and second generation vinasse, respectively. Acetic acid and total phenolic compounds were, respectively, 88.14% and 84.10% higher for second generation vinasse than those found for first generation vinasse. Sulphate concentration for second generation vinasse was 28.11% lower than first generation vinasse\'s concentration. Biogas production process was evaluated for two different methanogenic reactors: first generation vinasse was used as substrate for one reactor and second generation vinasse was used as substrate for the second one. Processes were monitored according to biogas production by removed COD, organic acids production, alkalinity, phenolic compounds removal, anions removal and solids retention. Both reactors had their effluents characterized by cations content. In the process carried out with second generation vinasse the biogas production was four times higher than in the process carried out with first generation vinasse. The average values were 0.08 Lbiogas CODremoved-1 and 0.32 Lbiogas CODremoved-1 for first and second generation, respectively. Considering processes monitoring by alkalinity and organic acids concentrations, the process carried out with second generation vinasse was more efficient in regards to organic matter consumption. The average efficiency for total phenolic compounds removal was 56.96% for the process using second generation as substrate. On the other hand, the process with first generation vinasse was not capable of consuming them. The results obtained in this study suggest that the high acetic acid concentration in second generation vinasse have contributed to biogas production. High acetate availability promotes archaeas metabolic activity, which is fundamental for chemical balance in converting organic matter into biogas.

O processamento anaeróbio da vinhaça pode ser útil para reduzir as emissões de gases do efeito estufa após a aplicação do seu efluente, com menos C lábil, em solos. O presente trabalho mediu as emissões de gases de efeito estufa através do método de câmaras estáticas após a aplicação das duas formas de vinhaça (in natura e processada anaerobiamente ) e a interação com ureia em um LATOSSOLO VERMELHO simulando a camada 0-20 cm de um solo em uma coluna de PVC. Foi observado que a aplicação de vinhaça processada ao solo emitiu 2.592 µg C-CH4 m-2 ao final de 90 dias, mais do que os tratamentos com vinhaça processada com ureia (-590 µg C-CH4 m-2), controle (-601 g C-CH4 m-2), vinhaça in natura (-1.176 µg C-CH4m-2), vinhaça in natura com ureia (-1.533 µg C-CH4 m-2), e ureia (-2.760 µg C-CH4 m-2). A adição de vinhaça in natura estimulou a emissão de CO2 produzindo 60,2 g C-CO2 m-2 ao longo de 90 dias, valor superior aos tratamentos vinhaça processada com ureia (36,7 g C-CO2 m-2), ureia (35,1 g C-CO2m-2), controle (25,8 g C-CO2m-2) e vinhaça processada (22,1 g C-CO2 m-2). A adição de vinhaça in natura com ureia (45,0 g C-CO2 m-2) emitiu mais CO2 em relação aos tratamentos controle e vinhaça processada, além disso, a aplicação da ureia junto da vinhaça processada provocou um aumento na emissão de CO2 em relação a vinhaça processada sozinha. Os maiores fluxos de N2O foram observados no solo fertilizado com vinhaça processada com ureia (302,8 mg N-N2O m-2) e apenas ureia (199,4 mg N-N2 m-2), seguido da fertilização com vinhaça in natura com ureia (70,9 mg N- N2O m-2) superior aos tratamentos com vinhaça processada (12,14mg N-N2O m-2), controle (7,54 mg N-N2O m-2) e vinhaça in natura (6,64 mg N- N2O m-2). Com a realização das primeiras medições das emissões de gases do efeito estufa após a aplicação da vinhaça processada no solo concluiu-se que as emissões de CO2 são mitigadas, porém provoca aumento fluxo de CH4 e N2O do solo para a atmosfera em relação à vinhaça in natura. / The vinasse anaerobic digestion migh be usefull to avoid greenhouse gases emissions after apply the effluent on soil due the low labile C content. This research measured during 90 days the greenhouse gases emissions using the static chamber method after the application of two forms of vinasse (in natura and digested) and the interaction of both with urea in a soil PVC column simulating the 0-20 cm layer of a Red Latossol. The digested vinasse application in the soil produced 2,592 µg C-CH4 m-2 at the end of 90 days, more than soil with digested vinasse with urea (-590 µg C-CH4 m-2), control (-601 µg C-CH4 m-2), vinasse in natura (-1,176 µgC-CH4m-2), vinasse in natura with urea (-1,533 µg C-CH4 m-2), urea (-2,760 µg C-CH4 m-2). Vinasse in natura induced soil CO2 emission, producing 60.2 g C-CO2 m-2 at the end of 90 days, greater than digested vinasse with urea (36.7 g C-CO2 m-2), urea (35.1 g C-CO2 m-2), control (25.8 g C-CO2 m-2), and diested vinasse (22.1 g C-CO2 m-2). The interaction between vinasse in natura and urea in the soil emitted (45.0 g C-CO2 m-2) more CO2 than soil control and digested vinasse, furthermore the interaction between urea and digested vinasse resulted in a greater CO2 release to atmosphere than only digested vinasse. The greater N2O efflux was provided by digested vinasse with urea (302.8 mg N- N2O m-2) and only urea (199.4 mg N-N2O m-2) application, followed by vinasse in natura (70.9), which emitted more nitrous oxide than digested (12.14 mg N-N2O m-2), control (7.54 mg N- N2O m-2), and vinasse in natura (6.64 mg N- N2O m-2). After this first measurement of greenhouse gases efflux after soil fertilization with anaerobic digested vinasse was observed a CO2 mitigation, however the CH4 and N2O efflux from soil to atmosphere can be greater than vinasse in natura.

Apesar de ser considerado um combustível sustentável, o etanol, produzido a partir da cana de açúcar, deixa um passivo de grandes proporções durante seu processo produtivo, a vinhaça, que vem sendo depositada nas próprias lavouras de cana de açúcar. É gerada na proporção de 12 litros para cada litro de etanol produzido em média, sendo rica em diversos nutrientes, os quais podem ser aproveitados para diversos fins como, por exemplo, meio de cultivo para microalgas. A presente pesquisa avaliou em uma primeira etapa a clarificação da vinhaça por um processo de coagulação com auxílio de um polímero catiônico, seguida de uma etapa de microfiltração tangencial em filtro de fibras ocas, o que permitiu uma redução superior a 77% para a cor aparente, de 99% para a turbidez e de 20% para a DQO, facilitando a utilização deste efluente para o cultivo de microalgas. Numa segunda etapa, foi avaliado o cultivo da microalga Chlorella vulgaris, em escala de bancada e operação em batelada, em meio preparado a partir da diluição da vinhaça em água de poço profundo, obtendo um aumento na biomassa produzida, determinado em termos de clorofila-a, em concentrações de vinhaça inferiores a 7,5% utilizando inóculo da ordem de 106 indivíduos. Tais dados permitiram a realização de ensaios de cultivo em escala contínua, com fotobiorreatores em escala piloto, gerando assim a biomassa utilizada nas próximas fases do estudo, que avaliaram a separação da biomassa gerada pelo processo de flotação por ar dissolvido. Os ensaios inicialmente realizados em escala de bancada e operados em batelada permitiram identificar as condições ótimas de operação, as quais foram então avaliadas em um flotador operando em fluxo contínuo. Tal flotador permitiu a obtenção de um lodo com teor de sólidos superior a 2%, o qual foi submetido à um processo final de desaguamento por centrifugação. Os ensaios de desaguamento, permitiram verificar que a utilização do mesmo polímero utilizado na etapa de clarificação permite a obtenção de um lodo mais estável, quando comparado com a não utilização de produto químico, na dosagem de polímero catiônico de 6 g.kg-1. A conclusão deste trabalho permitiu verificar a possibilidade de utilização da vinhaça como meio de cultivo de microalgas, reduzindo assim um dos impactos causados pela produção de etanol. Além disso foi possível verificar o potencial da FAD, para o espessamento de biomassa produzido em fotobiorreatores. / Considered a sustainable fuel, ethanol produced from sugar cane, leaves a major liability during its production process, which has been deposited in the own sugar cane fields. The vinasse is generated, on average, in the proportion of 12 liters per liter of produced ethanol, is rich in different nutrients, which can be used for many purposes, such as the microalgae cultivation. This study evaluated in the first step the vinasse clarification by coagulation with cationic polymer, followed by crossflow microfiltration on a hollow fibers filter, which enable a reduction over 77% for apparent color, 99%for turbidity and 20% for COD, facilitating the use of this effluent for microalgae cultivation. In a second step, was evaluated the microalgae Chlorella vulgaris cultivation in bench scale and batch operation, in a medium prepared from the vinasse dilution in water from a deep well, getting an increase in the biomass production, measure in terms of chlorophyll-a, for a vinasse concentration below 7.5%, and an inoculum of approximately 106 individuals. These data allowed the microalgae cultivation in a continuous flow pilot-scale photobioreactor, which produced biomass that was used in the next stages of the study, for the evaluation of the biomass separation by dissolved air flotation. The first DAF tests carried out in bench scale and batch operation allowed to identify the optimum operation conditions, which were then evaluated in a continuous flow pilot scale dissolved air flotation unit (DAF). The DAF unit produced a sludge with a solid content greater than 2%, which was submitted to a final dewatering by centrifuge. The dewatering tests allowed to check that the use of the same polymer used for the clarification step, permit to obtain a more stable sludge when compared with the sludge without chemical add, and in the best cationic polymer dosage of 6 g.kg-1. The conclusion of this work has shown the possibility of use vinasse as a grow medium for microalgae cultivation, reducing one of impacts caused by ethanol production. In addition, it was possible to observe the potential of FAD, for biomass thickening, produced in photobioreactors.

Devido à praticidade do uso de enzimas na transformação de produtos, o desenvolvimento de tecnologias dos processos enzimáticos e sua utilização vêm crescendo na indústria devido às inúmeras aplicações em vários setores de importância econômica e saúde. Os fungos do gênero Pleurotus, conhecidos por fungos da podridão branca, sintetizam uma variedade de enzimas lignocelulolíticas que tem potencial para degradar/transformar diversos compostos poliméricos, entre eles a vinhaça oriunda da indústria sucroalcooleira. A proposta deste trabalho foi a de avaliar as enzimas lignocelulolíticas como lacase, peroxidase e manganês peroxidase, sintetizadas pelos fungos P. sajor-caju CCB 020, P. ostreatus e P. albidus CCB 068, cultivados em vinhaça e/ou bagaço de cana-de-açúcar umedecidos com vinhaça. A atividade dessas enzimas extracelulares foram avaliadas, a cada três dias, durante 30 dias, quanto a estabilidade com relação ao tempo, e relacionadas a capacidade de degradação do corante índigo. O cultivo dos fungos foi realizado a 28°C em incubadoras, com agitação para vinhaça in natura, e estacionária para o meio sólido. Após o cultivo, o sobrenadante ou a solução enzimática extraída, do meio sólido, com tampão citrato, foram utilizados. A descoloração do corante índigo foi testada em solução à 0,02%, a pH 4,5 e temperatura 35°C. As atividades variaram com o meio de cultivo e com as linhagens. A lacase teve picos de atividades entre 12º e 15º dias com valores variando de 384 a 1.463 UI L-1, no meio líquido e no meio sólido, picos ao 6° dia de cultivo, com valores de 4 a 40 UI L-1. A atividade da peroxidase teve pico aos, 12°, 15° e 21° dia de cultivo, conforme a linhagem do fungo e atividades entre 356 a 975 UI L-1. A atividade de MnP teve pico aos 12° e 18° dia e atividades de pico entre 2,24 a 174 UI L-1. Quanto a atividade específica P. sajor-caju produziu lacase e MnP com maior eficiência comparado com as outras linhagens, enquanto que P. albidus CCB 068, produziu peroxidases com maior eficiência. O cultivo em vinhaça in natura foi mais eficiente que em meio sólido com bagaço. As estabilidades das atividades enzimáticas variaram conforme a linhagem do fungo, tempo de cultivo e com o tempo de estocagem, de 1, 2 e 24 h na temperatura ambiente. A descoloração do índigo foi relacionada com a atividade enzimática de lacase e MnP para a linhagem do fungo P. sajor-caju CCB 020. Entretanto, como foi mostrado no estudo, os basidiomicetos P. sajor-caju CCB 020, P. ostreatus, P. albidus CCB 068 apresentaram uma descoloração da vinhaça foi possível observar que o fungo P. sajor-caju CCB 020 apresentou maior potencial de descoloração da vinhaça de aproximadamente 70%, em relação ao P. ostreatus e P. albidus CCB 068 tiveram resultado inferior. A descoloração da vinhaça com relação à absorbância é lida a 680 nm. Ambos fungos inoculados em meio contendo vinhaça + bagaço teve melhor resultado nos 3º, 6º, 9º, 12º, 21º e 30º dias, exceto aos 15º e 18º dias, onde o meio só com vinhaça teve melhor resultado, em ambos os comprimentos de onda (\'lâmbda\'). O P. sajor-caju CCB 020 inoculado em meio de vinhaça + bagaço foi melhor aos 9º e 12º dias, na eficiência da descoloração do corante com 83,56% a 77,56% dos resultados, para P. ostreatus foi melhor aos 6º e 12º dias, na descoloração do corante com 46,09% a 46,18% respectivamente, já para P. albidus CCB 068 resultado foi nos dias 6º e 9º dias (56,23% e 57,42%) / Due to the convenience of using enzymes in the processing of products, technology development of enzymatic processes and its use are growing in the industry because of numerous applications in various sectors of economic and health importance. The fungi of the genus Pleurotus synthesize a variety of lignocellulolytic enzymes that has the potential to degrade / transform various polymeric compounds, including vinasse originating from the sugar industry. The proposal is to evaluate lignocellulolytic enzymes such as laccase, peroxidase and MnP, synthesized by the fungi P. sajor-caju CCB 020, P. ostreatus and P.albidus CCB 068 cultivated in vinasse and /or sugarcane bagasse moistened with vinasse. The activity of these extracellular enzymes was evaluated every three days for 30 days with regard to stability in relation to time and related to the degradation ability of the indigo dye. The cultivation of the fungi was performed at 28°C in incubators, with stirring of vinasse in nature, and the solid medium was stationary. After culturing, the supernatant or the enzyme solution extracted from the solid medium with citrate buffer was used. Decolorization of the indigo dye was tested in solution at 0.02% at pH 4.5 and 35 °C temperature. The activities varied according to the culture medium and the strains. Laccase had peaks of activity between the 12th and 15th days with values ranging from 384 to 1463 UI L-1, in the liquid and solid medium with peaks at the 6th day of culture, with values ranging from 4 a 40 UI L-1. Peroxidase activity peaked at the 12th, 15th and 21st days of cultivation, according to the strain of the fungus and activities from 356 to 975 UI L-1. The MnP activity peaked at the 12th and 18th days and had peak activities from 2.24 to 174 IU L-1. The specific activity P. sajor-caju CCB 020 produced laccase and MnPmore efficiently when compared with the other strains, whereas P. albidus, produced peroxidases more efficiently. Cultivation in vinasse in nature was more efficient than cultivation in solid medium with sugar cane bagasse. The stabilities of the enzymaticactivities varied with the strain of the fungus, cultivation time and the storage time of 1, 2 and 24 h at room temperature. The indigo decolorization was related to the enzymatic activity of laccase and MnP for the strain of the fungus P. sajor-caju CCB 020. However, Pleurotus showed decolorization of vinasse, and it was noticed that P. sajor-caju CCB 020 showed greater potential for vinasse decolorization, about 70%, compared to the others that had lower results. The vinasse decolorization with respect to the absorbance is read at 680 nm. Both fungi inoculated in medium containing vinasse + bagasse had better results on the 3rd ,6th, 9th, 12th, 21st and 30th days, except on the 15th and 18th days when the medium with vinasse alone had better results in both wavelengths (\'lâmbda\'). The P. sajorcaju CCB 020 inoculated in the vinasse + bagasse medium was better on the 9thand 12th days, in the efficiency of decolorization of the dye with 83.56% to 77.56% of the results, for P. ostreatus it was better on the 6th and 12th days in decolorization of the dye with 46.09% and 46.18% respectively, while for P. albidus CCB 068 the result was on the 6th and 9th days (56.23% and 57.42%)

O presente trabalho propõe-se a verificar a viabilidade de utilização do reator anaeróbio horizontal do leito fixo (RAHLF) para o tratamento da vinhaça sob condições termofílicas, com ênfase na etapa de partida do reator. O RAHLF tem sido utilizado com êxito no tratamento de diversos efluentes sob condições mesofílicas, em experimentos de bancada. Referências bibliográficas indicam que reatores do tipo UASB tratando vinhaça sob condições termofílicas, atingem remoção de DQD da ordem de 70% e composição do gás com até 60% de metano. Neste experimento, os dados obtidos de remoção de DQD foram de aproximadamente 70% para valores de DQD afluente da ordem de 10.000 miligramas por litro e porcentagem de metano no gás de 63%, dados esses que indicam a viabilidade do tratamento da vinhaça neste reator. Resulta-se a natureza de pesquisa exploratória desta etapa dos trabalhos, sendo necessária a realização de etapa complementar visando otimizar o tempo de detenção hidráulica e a carga orgânica máxima a ser utlizada. Como um estudo preliminar os resultados foram satisfatórios. / The present work proposes to verify the viability to use the Horizontal Anaerobic Immobilized Sludge (HAIS) reactor for the vinasse treatment in termophilic conditions, with emphasis in the reactor departure. The HAIS reactor has being to utilize with success on the treatment of many effluents under mesophilic conditions in workbench experiments. Bibliographic references indicate that reactors the UASB kind treat vinasse under termophilic conditions, arrive removal the COD (chernical oxygen demand) in the order the 70% and gas composition with 60% of methane. In this experiment, the data obtained the removal of COD were about 70% for values de affluent COD the order the 10.000 mg/L and percentage the methane in the gas the 63%, data these that indicate the viability the termophilic treatment of vinasse in this reactor. Stick out it the nature the exploratory research in this stage the work being necessary the realization the complementary stage aiming at optirnize the hydraulic detention time and the maxim organic load to be utilized. How a preliminary study the results were satisfactory.

O processamento anaeróbio da vinhaça pode ser útil para reduzir as emissões de gases do efeito estufa após a aplicação do seu efluente, com menos C lábil, em solos. O presente trabalho mediu as emissões de gases de efeito estufa através do método de câmaras estáticas após a aplicação das duas formas de vinhaça (in natura e processada anaerobiamente ) e a interação com ureia em um LATOSSOLO VERMELHO simulando a camada 0-20 cm de um solo em uma coluna de PVC. Foi observado que a aplicação de vinhaça processada ao solo emitiu 2.592 µg C-CH4 m-2 ao final de 90 dias, mais do que os tratamentos com vinhaça processada com ureia (-590 µg C-CH4 m-2), controle (-601 g C-CH4 m-2), vinhaça in natura (-1.176 µg C-CH4m-2), vinhaça in natura com ureia (-1.533 µg C-CH4 m-2), e ureia (-2.760 µg C-CH4 m-2). A adição de vinhaça in natura estimulou a emissão de CO2 produzindo 60,2 g C-CO2 m-2 ao longo de 90 dias, valor superior aos tratamentos vinhaça processada com ureia (36,7 g C-CO2 m-2), ureia (35,1 g C-CO2m-2), controle (25,8 g C-CO2m-2) e vinhaça processada (22,1 g C-CO2 m-2). A adição de vinhaça in natura com ureia (45,0 g C-CO2 m-2) emitiu mais CO2 em relação aos tratamentos controle e vinhaça processada, além disso, a aplicação da ureia junto da vinhaça processada provocou um aumento na emissão de CO2 em relação a vinhaça processada sozinha. Os maiores fluxos de N2O foram observados no solo fertilizado com vinhaça processada com ureia (302,8 mg N-N2O m-2) e apenas ureia (199,4 mg N-N2 m-2), seguido da fertilização com vinhaça in natura com ureia (70,9 mg N- N2O m-2) superior aos tratamentos com vinhaça processada (12,14mg N-N2O m-2), controle (7,54 mg N-N2O m-2) e vinhaça in natura (6,64 mg N- N2O m-2). Com a realização das primeiras medições das emissões de gases do efeito estufa após a aplicação da vinhaça processada no solo concluiu-se que as emissões de CO2 são mitigadas, porém provoca aumento fluxo de CH4 e N2O do solo para a atmosfera em relação à vinhaça in natura. / The vinasse anaerobic digestion migh be usefull to avoid greenhouse gases emissions after apply the effluent on soil due the low labile C content. This research measured during 90 days the greenhouse gases emissions using the static chamber method after the application of two forms of vinasse (in natura and digested) and the interaction of both with urea in a soil PVC column simulating the 0-20 cm layer of a Red Latossol. The digested vinasse application in the soil produced 2,592 µg C-CH4 m-2 at the end of 90 days, more than soil with digested vinasse with urea (-590 µg C-CH4 m-2), control (-601 µg C-CH4 m-2), vinasse in natura (-1,176 µgC-CH4m-2), vinasse in natura with urea (-1,533 µg C-CH4 m-2), urea (-2,760 µg C-CH4 m-2). Vinasse in natura induced soil CO2 emission, producing 60.2 g C-CO2 m-2 at the end of 90 days, greater than digested vinasse with urea (36.7 g C-CO2 m-2), urea (35.1 g C-CO2 m-2), control (25.8 g C-CO2 m-2), and diested vinasse (22.1 g C-CO2 m-2). The interaction between vinasse in natura and urea in the soil emitted (45.0 g C-CO2 m-2) more CO2 than soil control and digested vinasse, furthermore the interaction between urea and digested vinasse resulted in a greater CO2 release to atmosphere than only digested vinasse. The greater N2O efflux was provided by digested vinasse with urea (302.8 mg N- N2O m-2) and only urea (199.4 mg N-N2O m-2) application, followed by vinasse in natura (70.9), which emitted more nitrous oxide than digested (12.14 mg N-N2O m-2), control (7.54 mg N- N2O m-2), and vinasse in natura (6.64 mg N- N2O m-2). After this first measurement of greenhouse gases efflux after soil fertilization with anaerobic digested vinasse was observed a CO2 mitigation, however the CH4 and N2O efflux from soil to atmosphere can be greater than vinasse in natura.

The sugarcane industry in Brazil produce large amounts of organic wastes including vinasse and filter cake which have been applied to agricultural soil in appreciable amounts over the past two decades. This study examines the chemical characteristics of vinasse and filter cake and their interaction with soil particles. The total concentration of heavy metals found in these residues were relatively small and considered environmentally safe for land application. About 22-100% of the total concentration of Cu, Fe, Mn, Ni, Pb and Zn in vinasse are in water soluble forms compared to only 0.3-17% in filter cake. Elevated amounts of sulfate, chloride and dissolved organic carbon (DOC) were found in the <0.22-[mu]m fraction of vinasse. Filter cake samples had high amounts of phosphate and neutral pH. Most of the 13C NMR spectra of the DOC fraction of vinasse comprised of O-alkyl and carboxyl carbons. The presence of carbohydrates and COOH/COO- was suggested by the FTIR as well. Both 13C NMR and FTIR spectra of this fraction were generally similar to the spectra of the FA fraction of soil and sewage sludge. In the POC fraction, O-alkyl and alkyl carbon were the major contributors to the 13C NMR spectra. The total nitrogen content in this fraction ranged from 21-58 g kg-1 and was about three to seven times as much as in the DOC fraction. Adsorption isotherms of DOC from vinasse on different horizons of an Ultisol indicated that DOC adsorption increased with depth. Adsorption isotherms of DOC on pure kaolinite, synthetic goethite and hematite showed that the maximum adsorption capacity of the Fe-oxyhydroxides was as much as about five times the maximum adsorption capacity of kaolinite. Concentrations of Cu, Mn, and Zn in 4M HNO3 and AAAc-EDTA extracts were higher in the "sacrificed areas" compared to the other sites. Levels of Pb were unchanged. Enrichment of most of these metals was evident up to the maximum depth of 60 cm. Sugarcane cultivation tended to reduce total carbon at the 0-20 cm depth while application of vinasse did not influence the organic matter content of these soils.