The agriculture has come to pass by big changes that include the introduction of synthetic chemical products, the use of more refined machinery, the diminution of the diversification of cultures and the emergency of more specialized and large-scale producers. Consequently, in the evolution of the man and the environment relation, the environmental imbalances arose and, as result of that, there is the need of giving support to the basic cycles that guarantee the life in the land. Therefore, it is necessary to use other sources of energy which bring to itself the concept of equilibrium with the Nature, resulting in indicators of sustainability of the agroecosystems. This way, this work aimed to study the biological attributes and chemists of a soil, cultivated with sugar cane classified as Vertisoil fertirrigado with vinasse, in two agricultural areas of the São José do Pinheiro plant, in Laranjeiras, in the state of Sergipe, Brazil. One of them with fertirigation and the other one without application of vinasse. The experimental delineation was in randomized statistical blocks, with three handlings, in other words, three depths: 0-15, 15-30 and 30-45 cm, with ten repetitions. In the biological attributes, the density and diversity of the population of fungi were evaluated, it was verified that it had a significant effect of the vinasse in soil for fungi between the studied areas, mainly in the area where the vinasse is applied. The statistical analysis reveals that there was a significant difference in the populations of microorganisms between the areas A and B, which did not occur between the depths. In the chemical attributes, there was a bigger penetration of macronutrients and micronutrients in the layers 0-15 cm and 15-30 cm. The study concluded that the application of the vinasse altered the biological conditions, and the chemistry of the soil, and that the population density of the microorganisms, can be a good indicator of the quality of the soil in the areas studied, being these bioindicators of the quality of the soil. It cannot be affirmed with the information obtained, that the application of the vinasse degraded soil, preserving its quality, showing its correct and ecological use. / A agricultura vem passando por grandes mudanças que incluem a introdução de produtos químicos sintéticos, o uso de maquinaria mais sofisticada, a diminuição da diversificação de culturas e a emergência de produtores de grande porte e mais especializados. Conseqüentemente, na evolução da relação homem e o meio surgiram os desequilíbrios ambientais e, resultando disso, a necessidade de dar sustentação aos ciclos básicos que garantem a vida na terra. Por isso é necessário o uso de outras fontes de energia que aportem para si o conceito de equilíbrio com a Natureza, resultando em indicadores de sustentabilidade dos agroecossistemas. Desta forma, o trabalho objetivou estudar os atributos biológicos e químicos de um solo, cultivado com cana-de-açúcar classificado como Vertissolo fertirrigado com vinhaça, em duas áreas agrícolas da usina São José do Pinheiro, município de Laranjeiras, Sergipe, Brasil. Sendo uma com fertirrigação e a outra sem aplicação de vinhaça. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, com três tratamentos, ou seja três profundidades: 0-15, 15-30 e 30-45 cm, com dez repetições. Nos atributos biológicos, foram avaliados a densidade e diversidade da população de fungos. Verificou-se que houve efeito significativo da vinhaça no solo para fungos entre as áreas estudadas, principalmente onde a vinhaça é aplicada. A análise estatística revelou que houve diferença significativa nas populações de microorganismos entre as áreas A e B, o mesmo não ocorrendo entre as profundidades. Nos atributos químicos, houve um aporte maior de macronutrientes e micronutrientes nas camadas 0-15 cm e 15-30 cm na área A. O estudo concluiu que a aplicação da vinhaça alterou as condições biológicas, e químicas do solo e que a densidade populacional dos microorganismos, pode ser um bom indicador de qualidade de solo nas áreas estudadas, sendo estes bioindicadores de qualidade do solo. Com as informações obtidas não se pode afirmar que a aplicação da vinhaça degradou o solo, preservando a sua qualidade, demonstrando o seu uso ecologicamente correto.

O presente trabalho teve como objetivo estudar o processo de microfiltração tangencial com membranas tubulares cerâmicas, aplicado à clarificação da vinhaça originária do processamento de cana de açúcar, analisando as características fluidodinâmicas do processo e os tipos de bloqueios de poro por modelos matemáticos. Neste estudo foram utilizadas membranas cerâmicas de \'alfa\'-alumina (\'alfa\'-\'AL IND.2\'O IND.3\') com tamanho nominal de poros de 1,2 \'mü\'m e 0,8 \'mü\'m, respectivamente denominadas no texto como M12 e M08. Amostras do permeado (fluxo transmembrana) e retentado foram analisadas com medidas de propriedades tais como: densidade, pH, condutividade elétrica, viscosidade, tensão superficial, cor e turbidez. As características da permeação das membranas cerâmicas foram primeiramente analisadas com água potável em diferentes condições fluidodinâmicas e o fluxo transmembrana foi medido em função do tempo para quantificar as propriedades da membrana antes que houvesse impregnações diversas em sua superfície. Vinhaça diluída na proporção volumétrica de 50% vol. foi microfiltrada em condições fluidodinâmicas variadas utilizando pressões transmembrana de 200 kPa, 300 kPa, 400 kPa e 500 kPa em escoamento turbulento com número de Reynolds de 11.500, 22.500 e 33.500. Os resultados experimentais foram analisados através de gráficos do fluxo transmembrana em função do tempo e das resistências (resistência total, resistência da membrana, resistência de polarização e resistência de fouling) em função da pressão, e da análise do pH, condutividade elétrica, viscosidade, densidade, tensão superficial, quantidade de sólido solúveis totais (ºBrix), cor e turbidez. A influência da interação da vinhaça na superfície da membrana microporosa foi investigada a partir dos valores das resistências e aplicação de modelos matemáticos para bloqueio de poros. Os melhores resultados de fluxo transmembrana foi de 31,48 L/h.\'M POT.2\' para a M12 em condição fluidodinâmica de 500 kPa para a pressão transmembrana e 11.500 para o número de Reynolds e de 39,47 L/h.\'M POT.2\' para a membrana M08 com 500 kPa de pressão e 33.500 para o número de Reynolds. O estudo do modelo de bloqueio dos poros revelou que o fluxo de permeado diminui principalmente por fenômenos relacionados à formação da camada de polarização e do bloqueio parcial dos poros. As análises físico-químicas revelaram que o pH e a viscosidade do permeado foi afetado pelo número de Reynolds e que o processo tem potencial para remover partículas em suspensão, reduzir a turbidez e a cor do permeado. / This present work studied the process of cross flow microfiltration using tubular ceramic applied in the vinasse clarification from sugar cane, analyzing fluid dynamic features of process and the types of pore blocking applied to math models. In this research was used \'alfa\'-alumina (\'alfa\'-\'AL IND.2\'O IND. 3) ceramic membrane with pore size of 1.2 \'mü\'m and 0.8 \'mü\'m, respectively called M12 and M08. Permeate samples (transmembrane flux) and retentate were analyzed measuring their specific mass, pH, electrical conductivity, viscosity, surface tension, total soluble solid (ºBrix), color and turbidity. The virgin membranes were analyzed first with tap water in different fluid dynamics conditions and transmembrane flux was measured in function of the time to quantify its proprieties before to have impregnation in its surface. Vinasse was deluded in water in the proportion of 50% vol and it was microfiltered in varied fluid dynamics using transmembrane pressure of 200 kPa, 300 kPa, 400 kPa and 500 kPa in turbulent flow with Reynolds number 11,500; 22,500 and 33,500. The experimental data obtained were analyzed through to graphics of transmembrane flux versus time and resistances (membrane resistance, total resistance, polarization resistance and fouling resistance) versus pressure, and produced tables with physical-chemical proprieties values. The influence of interaction between vinasse and membrane surface was investigated using math models to pore blockage. The high performance was obtained with M12 membrane with permeate of 31.48 L/h.\'M POT.2\' in transmembrane pressure of 500 kPa (Re = 13,500). For M08 membrane permeate flux (39.47 L/h.\'M POT.2\') was higher for the situation of greater tangential velocity (Re = 33,500) and higher pressure (\'delta\'P = 500 kPa). The analysis for the pore blockage showed that the permeate flux decreases primarily by phenomena related to the cake formation of polarization and partial blockage of pores. Analyses of pH and viscosity of permeate flux showed that Reynolds number influences on values. The study showed that the clarification of vinasse by ceramic membranes of microfiltration has the potential to remove suspension particles and to reduce turbidity and color.

A indústria sucroalcooleira nacional, fruto da política de autonomia energética da década de 70, busca no aumento de portifólio produtivo a melhora da eficiência produtiva e energética. A produção de hidrogênio e metabólitos dissolvidos por processo biológico é uma linha de pesquisa relativamente recente, porém, que pode representar uma alternativa para esse setor, maximizando a produção de energia e ampliando a produção de compostos de alto valor agregado. Partindo destes preceitos, o objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de hidrogênio e ácidos orgânicos por meio da fermentação escura a partir de compostos da indústria sucroalcooleira; sacarose (RS), caldo (RC), melaço (RM) e vinhaça (RV) a 5.000 mg DQO L-1, em reatores anaeróbios de leito fluidificado termofílicos (55°C), submetidos a tempos de detenção hidráulica (TDH) de 8, 6, 4, 2 e 1h. O inóculo utilizado foi obtido a partir de lodo de reator de manta de lodo metanogênico empregado na biodigestão de vinhaça de cana-de-açúcar em faixa termofílica de temperatura (55°C). As produtividades volumétricas de hidrogênio (PVH) mais elevadas foram obtidas quando em operação em TDH de 1h, sendo 194,9; 501,4; 303,4 e 40,7 mL H2 h-1 L-1 para RS, RC, RM e RV, respectivamente. Os melhores rendimentos de hidrogênio (HY) foram logrados em distintos TDH; 1,97; 3,01; 2,5 e 0,65 mol H2 mol- 1 sacarose quando RS, RC, RM e RV foram operados em 4, 6, 2 e 1h, respectivamente. Na fase de maior PVH, os metabólitos dissolvidos predominantes resumiram-se a ácido lático, ácido acético, ácido butírico, ácido propiônico, ácido málico e etanol, condicionados ao substrato empregado em cada reator. Assim, evidenciou-se a possibilidade de produção de hidrogênio, ácidos orgânicos e etanol por meio da fermentação escura aplicada aos substratos desta indústria, confirmando que a produção de energia e produtos de elevado valor agregado pode ser uma aplicação alternativa para seus compostos. / The national sugarcane industry, coming from the energy policy autonomy of the 70s, seeks increase its portfolio productive improvement of productive and energy efficiency. Hydrogen and dissolved metabolites production by biological process is a relatively recent research line, however it, may represent an alternative for this sector, maximizing energy production and increasing the value-added compounds production. Based on these principles, the aim of this study was to evaluate the hydrogen and dissolved metabolites production by means of the dark fermentation from compounds of the sugarcane industry; sucrose (RS), sugarcane juice (RC), molasses (RM) and vinasse (RV) with 5,000 mg COD L- 1in thermophilic anaerobic fluidized bed reactor (55°C) submitted to hydraulic retention time (HRT) of 8, 6, 4, 2, and 1h. The inoculum was obtained from methanogenic upflow anaerobic sludge blanket reactor employed to digestion of sugarcane stillage in thermophilic temperature range (55°C). The highest hydrogen production rates (HPR) of these reactors were obtained when operating in HRT 1h, which were 194.9, 501.4, 303.4, and 40.7 mL H2 h-1 L-1 to RS, RC , RM, and RV respectively. The best hydrogen yield (HY) were duped in differents HRT; 1.97, 3.01, 0.65, and 2.5 mol H2 mol-1 sacarose when RS, RC , RM, and RV were operated in 4, 6, 2, and 1h , respectively. When were produced the biggest HPR, the predominant dissolved metabolites were lactic acid, acetic acid, butyric acid, propionic acid, malic acid and ethanol, dependent on the substrate used in each reactor. Therefore, evidence of the possibility of hydrogen, organic acids and ethanol production by dark fermentation applied to substrates that industry, confirming that the production of energy and high value-added products may be an alternative application for their compounds.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:59:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pedro Oswaldo Morell.pdf: 1461053 bytes, checksum: 60f9b6e12c0f78a0223a3328c4d06cd1 (MD5) Previous issue date: 2015-04-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work showed the use of vinasse derived from the distillation of alcoholic fermentation of sugarcane juice, to evaluate the methanogenic potential. Through the use of fractional factorial design, reactors tests were performed in laboratory scale, assessing the vinasse variables, urea, phosphate monobasic potassium and dibasic potassium phosphate, the inoculum used, was the effluent of swine termination. The tests were conducted in a water incubator at 35 oC with hydraulic retention time of 14 days, and evaluated the volume of biogas produced in the period in which, by means of statistical evaluation of the results obtained, we selected variables for optimization of biogas production. The optimization was carried out through the use of Central Rotational Composite Designs (CRCD), using the variables vinasse and urea, in which reactors tests were performed in laboratory scale, which were conducted in a water incubator at 35 oC with hydraulic retention time of 14 days, being evaluated the volume of biogas and the concentration of methane produced.Verifying the optimization of biogas production with increasing proportion of urea in different combinations. / Neste trabalho empregou-se vinhaça proveniente da destilação da fermentação alcoólica do caldo de cana-de-açúcar, para avaliação do potencial metanogênico. Através da utilização do planejamento experimental fatorial fracionário foram realizados ensaios em reatores em escala laboratorial, sendo avaliada as variáveis vinhaça, uréia, fosfato monobásico de potássio e fosfato dibásico de potássio, o inóculo utilizado foi o efluente de suinocultura de terminação. Os ensaios foram conduzidos em estufa de banho d água a 35 oC com tempo de retenção hidráulica de 14 dias, sendo avaliado o volume de biogás produzido no período, no qual, por meio de avaliação estatística dos resultados obtidos, selecionou-se variáveis para otimização da produção de biogás. A otimização realizou-se por meio do emprego do planejamento experimental Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), utilizando-se as variáveis vinhaça e uréia, em que foram realizados ensaios em reatores em escala laboratorial, os quais foram conduzidos em estufa de banho d água a 35 oC com tempo de retenção hidráulica de 14 dias, sendo avaliado o volume de biogás e a concentração de metano produzido. Verificando-se a otimização da produção de biogás com o aumento da proporção de uréia nas diferentes combinações.

A vinhaça, o bagaço de cana e corantes têxteis descartados são resíduos econômica e ambientalmente importantes. As enzimas inespecíficas e a capacidade adsortiva dos fungos do gênero Pleurotus e do substrato exaurido da produção de cogumelos (SMS) os destacam na biorremediação. O objetivo deste trabalho é avaliar a produção de ligninases por P. sajor-caju e P. ostreatus em fermentação submersa (SmF) e em fermentação sólida (SSF) e aplicar estas na descoloração e detoxificação da vinhaça e do corante azul índigo. Na SmF, as espécies foram crescidas em vinhaça diluída a 50%, livres ou aderidas (\"bio ball\"). A biomassa e atividade das enzimas lacase, peroxidase e MnP foram medidas. Avaliou-se a descoloração da vinhaça tratada e sua toxicidade (D. similis, 48 h). No primeiro experimento de SSF, as espécies cresceram em bagaço+vinhaça. Examinou-se a produção de lacase e MnP e a descoloração de uma solução de azul índigo (pH 4,5) pelo sobrenadante e em contato com o bagaço inoculado. No segundo experimento, avaliou-se as enzimas lacase, peroxidase e MnP dos SMS 1 e 2 (P. ostreatus) em água destilada, tampão citrato-fosfato (pH 5) e solução de Ringer e a descoloração da mesma solução de corante pelos substratos, irradiados ou não. Caracterizou-se o material irradiado, com e sem corante (FTIR) e determinou-se a toxicidade do índigo (H. attenuata, 96 h). Em 12 dias de SmF, a biomassa das duas espécies, nos dois tratamentos, foi equivalente. P. ostreatus com bio ball exibiu maiores atividades de lacase e MnP em seis dias e de peroxidase e MnP em 12, sendo a ultima semelhante à atividade por P. ostreatus livre. P. sajor-caju aderido teve, aos 12 dias, a maior atividade de lacase. Em todos os ensaios, P. sajor-caju descoloriu mais a vinhaça. A vinhaça tratada se tornou menos tóxica para D. similis. Ao 14° dia de crescimento em bagaço, não detectou-se atividade da MnP e a lacase de P. sajor-caju foi maior do a de P. ostreatus: 14 e 0,4 UI g-1, respectivamente. O azul índigo foi melhor descolorido pelo sobrenadante de P. sajor-caju do que por P. ostreatus; a descoloração com bagaço inoculado foi igual para ambos. Para o SMS, a atividade enzimática foi semelhante em todas as extrações. A lacase se destacou no SMS 1, atingindo 2 UI g-1 com 0,1 g mL-1 de água destilada. Com 2,5 g deste substrato, a descoloração de 20 e 60 mL da solução de índigo foi maior com o material não irradiado do que com o irradiado. Para o SMS 2, essa diferença ocorreu apenas com 60 mL. A análise por FTIR revelou a presença de grupos de ligação com o corante. O espectro do SMS 2 diferiu do material controle (sem corante), sugerindo uma maior interação do que no SMS 1. O corante tratado pelo SMS se tornou muito mais tóxico para H. attenuata. Concluiu-se que os resíduos propiciaram a expressão enzimática em P. sajor-caju e P. ostreatus, a descoloração da vinhaça e do azul índigo e a redução de toxicidade da vinhaça. / Sugarcane bagasse and vinasse, as well as discharged textile dyes, are economically and environmentally important wastes. Pleurotus fungi and their spent mushroom waste (SMS) are noticed for their biosorption capacity and for producing unspecific enzymes. The aim of this work is: a) assess ligninases production by P. sajor-caju and P. ostreatus under submerged fermentation (SmF) and solid state fermentation (SSF); b) perform the discoloration and evaluate the detoxification of vinasse and indigo blue dye by those enzymes. Under SmF, the fungi were grown in vinasse 50% with or without a carrier (bio ball). Biomass and laccase, peroxidase and MnP activities were measured, as well as vinasse discoloration and its toxicity (D. similis, 48 h). At the first SSF experiment, the species were inoculated on bagasse+vinasse and laccase and MnP activities were measured; the discoloration of the indigo blue solution was performer with both the enzymatic broth and the inoculated bagasse. The second SSF experiment regarded two SMS from P. ostreatus (SMS 1 and 2). Laccase, peroxidade and MnP activities were measured after extraction with distilled water, phosphate-citrate buffer (pH 5) and Ringer solution. The discoloration of the same indigo solution (irradiated or not materials), followed by FTIR analysis of the irradiated substrate, were performed. The toxicity of treated and untreated indigo blue was given by H. attenuata (96 h). After 12 days under SmF, both species, grown free or with the carrier, produced the same biomass amount. Immobilized P. ostreatus gave the best results for laccase and MnP (six days), MnP (12 days), along with free P. ostreatus, and peroxidase (12 days). Peroxidase (six days) was better produced by free P. ostreatus; laccase (12 days) was higher for immobilized P. sajor-caju. Vinasse was more extensively discolored by P. sajor-caju in all treatments. Treated vinasse became less toxic for D. similis. After 14 days growing on bagasse, both species produced laccase (14 UI g-1 for P. sajor-caju and 0,4 for P. ostreatus) and no MnP activity was observed. Indigo blue was better discolored by P. sajor-caju enzymatic broth (74% at the proportion of 2:8); the discoloration with inoculated bagasse was statistically the same for both fungi. Regarding the SMS, laccase was the outstanding enzyme for SMS 1, reaching 2 UI g-1 with distilled water 0,1 g mL-1. Non irradiated SMS performed a better discoloration of the indigo dye solution than irradiated SMS 1 with 20 and 60 mL of solution. For SMS 2, a greater discoloration by the non-irradiated material compared to the irradiated one was achieved only with 60 mL of the indigo blue solution. SMS 2 + indigo blue spectra was different than the control material (no dye), suggesting that SMS 2 interacted more with the dye than SMS 1. The indigo blue solution had its toxicity towards H. attenuata increased after interacting with SMS 1 and 2. This work concluded that the studied wastes allowed enzymes expression by P. sajor-caju and by P. ostreatus, the discoloration of vinasse and indigo blue and a decrease in vinasse toxicity.

Desde a época da colonização, a cana-de-açúcar apresenta-se como um dos principais produtos da agricultura brasileira e, além disso, trata-se de um tipo importante de biomassa energética, servindo como base para todo o agronegócio sucroalcooleiro, responsável por empregos diretos e indiretos em todo o Brasil. Do seu processo de industrialização são obtidos produtos, tais como: o açúcar, o álcool (anidro e hidratado), o bagaço e a vinhaça. Nesse sentido, diante do aspecto da aplicação da vinhaça em práticas agrícolas, pode-se dizer que sempre ocorre a sua associação com processos de impactos ambientais. Assim sendo, conduziu-se a presente pesquisa buscando-se monitorar a dinâmica, em diferentes tipos de solo, de componentes químicos presentes na vinhaça, bem como, elaborar curvas de distribuição de efluentes presentes na vinhaça. A pesquisa foi conduzida em área experimental do Departamento de Ciências Exatas da ESALQ/USP, em casa de vegetação, onde foram distribuídas 50 bombonas, em blocos casualizados. A vinhaça foi coletada na Usina Costa Pinto do grupo COSAN no município de Piracicaba/SP e as dosagens de aplicação foram: 100 m³ ha-1; 150 m³ ha-1; 200 m³ ha-1; 250 m³ ha-1 e 300 m³ ha-1. As espécies analisadas foram: nitrato e potássio, assim como, o pH, condutividade elétrica e cálcio. As curvas de distribuição de efluentes foram confeccionadas para obtenção dos parâmetros de transporte do nitrato (utilizando-se o FIA Flow Injection Analysis, para as análises químicas) e potássio (Fotômetro de chama, para as análises químicas). Diante dos resultados obtidos, observou-se que as concentrações do íon nitrato apresentaram variação no solo, encontrando-se valores entre 3,6 a 119 mg L-1, no solo arenoso, e entre 1 e 70 mg L-1, no solo argiloso. Em relação ao potássio foram encontrados valores pontuais de 4,4 a 171,2 mg L-1, no solo arenoso (principalmente na profundidade de 60 cm), e entre 0 e 30 mg L-1, no solo argiloso. As concentrações de cálcio apresentaram variação no solo, sendo encontrados valores pontuais de 1,98 a 64,45 mg L-1, no solo arenoso, e entre 2,6 e 86,5 mg L-1, no solo argiloso. Os valores tanto do pH quando da C.E apresentaram variações no solo, tendo um intervalo para o pH de 6,4 a 7,75 para o solo arenoso e de 4,8 a 7,32 para o solo argiloso e a condutividade elétrica ficou em torno de 0,3 a 2,3 dS m-1 para o solo arenoso e de 0,23 a 0,75 dS m-1 para o solo argiloso. Em relação à curva de distribuição de efluentes da vinhaça, no solo argiloso, observou-se que tanto o potássio quanto o nitrato houve um maior deslocamento das curvas de eluição para a direita quando comparados com o solo arenoso indicando que os íons potássio e nitrato foram retidos com maior intensidade no argiloso em relação ao arenoso. Portanto, concluiu-se que: a percolação dos íons está diretamente relacionada com o tipo de solo e com a concentração de vinhaça e que a movimentação dos íons deve ser estudada em longos períodos para mostrar melhor a sua movimentação no perfil do solo. / While sugarcane has been one of the main crops in Brazilian agriculture since the time of colonization, it is now also a major source of biomass energy, serving sugarcane agribusiness and being responsible for many direct and indirect jobs in Brazil. Industrial processing of sugarcane leads to such products as sugar, alcohol (both hydrated and anhydrated), pulp and vinasse. One concern about the application of vinasse to agricultural operations relates to possible environmental impacts of vinasse. Hence, the present research had as objective to monitor of the dynamics, in different soil types, of chemical components present in vinasse, and to measure breakthrough curves (BTC´s) of vinasse from repacked columns. The research was carried out at the experimental facility of the Department of Exact Sciences, ESALQ, USP, a protected environment containing 50 boxes arranged in a random manner. The vinasse was collected at the Usina Costa Pinto COSAN site in the municipal district of Piracicaba, SP, and applied at rates of 100, 150, 200, 250 and 300 m³ ha-1. The analyzed elements were nitrate and potassium, but measurements were also made of pH, electric conductivity and calcium. The BTC´s were used to provide estimates of the transport parameters of nitrate (using flow-injection analysis for the chemical analyses) and potassium (using a photometer for the chemical analyses). The measurements showed that soil nitrate concentrations varied between 3,6 to 119 mg L-1 in the sandy soil, and between 1 and 70 mg L-1 in the clay soil. Observed potassium concentrations were between 4,4 to 171,2 mg L-1 in the sandy soil (mainly at a depth of 60 cm), and between 0 and 30 mg L-1 in the clay soil. Calcium concentrations were found to similarly vary from 1,98 to 64,45 mg L-1 in the sandy soil, and between 2,6 and 86,5 mg L-1 in the clay soil. The values of pH furthermore varied between 6,4 to 7,75 for the sandy soil and between 4,8 to 7,32 for the clay soil, while the electric conductivity was between 0,3 to 2,3 dS m-1 for the sandy soil and between 0,23 to 0,75 dS m-1 for the clay soil. The vinasse BTC´s of the clay soil showed that both potassium and nitrate were displaced considerably to the right (to higher pore volumes) as compared with the sandy soil. This indicates that the potassium and nitrate ions were kept (adsorbed) much stronger by the clay relative to the sandy soil. Ion transport rates hence were found to be a function of soil type. Results suggest that the transport of ions from the vinasse is best studied over relatively long periods of time, also in field soil profiles, to better show the long-term dynamics in the subsurface

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.

O objetivo principal desta pesquisa foi comparar o desempenho de dois reatores anaeróbios híbridos de biomassa imobilizada (RAHBI), em escala de laboratório, no processamento da vinhaça de cana-de-açúcar. Um (reator 1) recebendo vinhaça sem tratamento prévio e outro (reator 2) processando vinhaça previamente submetida à coagulação, utilizando-se de um biopolímero experimental a base de cálcio. Os reatores foram construídos em acrílico, com volume de 1,5 litros cada, provido de sistema de recirculação com razão igual a 3. A operação dos reatores foi dividida em duas etapas: a primeira, com duração de 69 dias, teve seu fim caracterizado por um colapso apresentado pelo reator 2. A segunda fase, com duração de 37 dias, onde se observou outro colapso. O principal parâmetro de controle no monitoramento dos reatores foi a quantificação de matéria orgânica, em termos de Demanda Química de Oxigênio (DQO). Durante a Fase I, o reator 1 apresentou eficiência de remoção média de 82,9 ± 4,4% , e o reator 2 de 72,2 ± 18,1%. A carga orgânica volumétrica (COV) média aplicada para o reator 1, durante esta fase, foi de 5,3 ± 1,3 kg DQO/\'M POT.3\'d, e para o reator 2 foi de 5,3 ± 1,6 kg DQO/\'M POT.3\'d. O colapso ocorrido no reator 2 foi evidenciada pelo decréscimo acentuado da eficiência de remoção, chegando a 33,7%. Durante a Fase II, o reator 1 apresentou eficiência de remoção média de 77,5 ± 9,4% , e o reator 2 de 79,2 ± 9,7%. A carga orgânica volumétrica (COV) média aplicada para o reator 1, durante esta fase, foi de 5,1 ± 2,4 kg DQO/\'M POT.3\'d, e para o reator 2 foi de 5,0 ± 2,3 kg DQO/\'M POT.3\'. Ao final desta fase o reator 1 apresentou eficiência de remoção de 80,9%, e o reator 2 65.8%. Foram analisados, também, alcalinidade e produção de metano (\'CH IND.4\'). Durante todas as fases, a alcalinidade dos dois reatores esteve acima de 1000 mg \'CA\'CO IND.3\'/l, indicando estabilidade, em relação a este parâmetro, dos reatores. A produção de \'CH IND.4\' do reator 1 foi de 0,0507 ± 0,0232 l \'CH IND.4\'/h e 0,0838 ± 0,0326 l \'CH IND.4\'/h nas fases I e II, respectivamente. Para o reator 2, esta produção foi de 0,0307 ± 0,0137 l \'CH IND.4\'/h e 0,0800 ± 0,0297 l \'CH IND.4\'/h, para as fases I e II, respectivamente. Foram feitos ensaios de resistência mecânica dos grânulos, análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV), Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS) e análise da comunidade microbiana, empregando técnicas de biologia molecular. Os testes de resistência mecânica dos grânulos indicam que os grânulos contidos no inóculo, reatores 1 e 2 possuem resistência à desintegração. As análises de MEV e EDS indicam a presença do elemento cálcio com aproximadamente 22% para o inóculo, 39% para o reator 1 e 50% para o reator 2, na massa dos elementos analisados das amostras de grânulos. As análises de biologia molecular indicaram similaridades entre os reatores 1 e 2 de 66,5 e 58%, para os domínios Bacteria e Archea, respectivamente. Desta forma, supõe-se que esta diferença da biota entre os reatores não estaria contribuindo para a falha conferida no reator 2. / This research aimed at compare the performance of two hybrid anaerobic immobilized biomass (HAIB), in laboratory scale, processing vinasse from sugar cane alcohol destilery. Reactor 1 received vinasse without pre-treatment. Reactor 2 processed coagulated vinasse using a calcium-based biopolymer as coagulant. The two reactors were built in acrylic, with a volume of 1,5 liters each. The recirculation flow rate was 3. The operation of the reactors was divided in two phases: first, lasting 69 days, came to an end characterized by a failure (collapse) presented by the reactor 2. The second phase, lasting 37 days, came to an end characterized by another collapse. The main control parameter in the monitoring of the reactors was the quantification of organic matter in terms of COD. During Phase I, the reactor 1 showed average removal efficiency of 82,9 ± 4,4%, and the reactor 2 72,2 ± 18,1%. The organic loading rate (VOC) average applied to reactor 1, during this phase, was 5,3 ± 1,3 kg DQO/\'M POT.3\'d, and 5,3 ± 1,6 kg DQO/\'M POT.3\'d for the reactor 2. The failure occurred in the reactor 2 was evidenced by the sharp decrease of removal efficiency, reaching 33.7%. During Phase II, the reactor 1 showed average removal efficiency of 77,5 ± 9,4%, and the reactor 2 79,2 ± 9,7%. The average VOC applied to reactor 1, during this phase, was 5,1 ± 2,4 kg DQO/\'M POT.3\'d, and 5,0 ± 2,3 kg DQO/\'M POT.3\'d for reactor 2. At the end of this phase, the reactor 1 showed a removal efficiency of 80.9%, and the reactor 2 65.8%. Has also been analyzed, alkalinity and methane (\'CH IND.4\'). During all the phases, the alkalinity of both reactors was above 1000 mg \'CA\'CO IND.3\'/l, indicating stability in the reactors. The production of \'CH IND.4\' was 0.0507 ± 0.0232 l \'CH IND.4\'/h and 0.0326 ± 0.0838 l \'CH IND.4\'/h in phases I and II, respectively. For the reactor 2, the production of \'CH IND.4\' was 0,0307 ± 0,0137 l \'CH IND.4\'/h e 0,0800 ± 0,0297 l \'CH IND.4\'/h for the phases I and II, respectively. Assays were performed in mechanical granules strength, analysis of scanning electron microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy X-ray (EDS) and analysis of the microbial community, using molecular biology techniques. The tests of mechanical of granules strength indicate that the granules contained in the inoculum, reactors 1 and 2 are resistant to disintegration. The SEM and EDS analysis indicated the presence of calcium element with approximately 22% inoculum, 39% for reactor 1 and 50% for reactor 2, in the mass of the elements analyzed samples of granules. The microbial community analyzes indicated molecular similarity between the first and second reactor of 66.5 and 58% for Bacteria and Archea domain, respectively. Thus, it is assumed that the difference between the biota of the reactors would not be contributing to the failure given in the reactor 2.

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.

A presença de substâncias recalcitrantes na vinhaça causa inibição da anaerobiose. Pesquisas indicam que a oxidação destas substâncias com ozônio (\'O IND.3\') promova um aumento da biodegradabilidade da vinhaça (DBO5/DQO) de aproximadamente 25%. A introdução de vinhaça pré-ozonizada em reatores anaeróbios resultou em ganhos no rendimento de metano da ordem de 15% (mL\'CH IND.4\'/gDQO removida). Por outro lado, sabe-se que a composição da vinhaça varia bastante de acordo com a matéria-prima, solo, clima e processo industrial empregado para a produção de etanol. Assim, é necessário verificar o efeito da ozonização sobre a biodegradabilidade de uma vinhaça proveniente de uma destilaria brasileira. Além disso, é necessário responder se a quantidade de energia produzida pela combustão do metano adicionalmente gerado por conta da ozonização compensaria a energia consumida por um ozonizador em escala real. Desta forma, esta pesquisa pretendeu avaliar os efeitos da aplicação de ozônio na biodegradabilidade de uma vinhaça bruta proveniente de uma destilaria brasileira, assim como realizar uma avaliação econômica da ozonização em escala real. Procedeu-se a operação de um reator em escala de bancada para ozonização de vinhaça em batelada (0, 2, 4, 6 e 8 horas), com a aplicação das doses de 0, 2, 4, 6 e 8 g \'O IND.3\'/L, respectivamente. A ozonização deu-se em três valores iniciais de pH (4.8, 7 e 9). Os parâmetros avaliados foram: DQO, DBO5, COT, cor, fenóis e Abs254, DBO5/DQO e DQO/COT. De acordo com os resultados, observou-se que a aplicação de 2 g \'O IND.3\'/L elevou a biodegradabilidade da vinhaça em 22% e 10% em pH inicial 4,8 e 7, respectivamente. A avaliação econômica preliminar mostrou que a quantidade de energia elétrica consumida por um ozonizador em escala real seria 6 vezes maior (278.400 kWh) do que aquela possivelmente produzida pela combustão do metano adicionalmente gerado (44.780 kWh). Estes resultados indicam que a ozonização de vinhaça bruta com o objetivo específico de se produzir metano adicional em um reator anaeróbio posteriormente instalado é inviável do ponto de vista econômico. / The presence of recalcitrant substances in the vinasse causes inhibition in anaerobic process. Research indicates that oxidation of these substances with ozone (\'O IND.3\') promotes an increase in biodegradabilidade of vinasse (DBO5/DQO) in approximately 25%. The introduction of vinasse pre-ozonated in anaerobic reactors resulted in gains in the yield of methane on the order of 15% (mL\'CH IND.4\'/gDQO removed). However, it is known that the composition of vinasse varies greatly depending on the raw material, soil, climate and industrial process used to produce ethanol. It is therefore necessary to verify the effect of ozonation on biodegrability of a vinasse from a Brazilian distillery. Moreover, it is also necessary to answer if the amount of energy produced by combustion of methane additionally generated by ozonation would off set the energy consumed by a full-scale ozonator. Thus, this study sought to evalu-ate the effects of ozone on the biodegradability of a raw stillage from a Brazilian distillery, as well as conduct an economic evaluation of a full-scale ozonation. The procedure was the operation of a bench scale reactor for the batch ozonation of vinasse (0, 2, 4, 6 and 8 hours), with the application of 0, 2, 4, 6 and 8 g \'O IND.3\'/L, respectively. The ozonation occurred in three starting values of pH (4.8, 7 and 9). The parameters evaluated were: COD, BOD5, TOC, color, phenols and Abs254, DBO5/DQO and COD / TOC. According to the results, it was observed that the application of 2 g \'O IND.3\'/L increased biodegradability of vinasse in 22% and 10% at initial pH 4,8 and 7, respectively. The preliminary economic assessment showed that the amount of electricity consumed by a full-scale ozonator would be 6 times greater (278.400 kWh) than that energy, possibly produced by combustion of additional methane generated (44.780 kWh). These results indicate that the ozonation of raw vinasse with the specific goal of producing additional methane in an anaerobic reactor later installed, it is unfeasible from an economic perspective.