Uma das formas mais integradas com o meio ambiente, mais completas e eficazes para gestão de disposição de resíduos industriais é propiciar seu reaproveitamento em benefício da própria cadeia de processo produtivo, com a busca da sustentabilidade como melhor caminho e a avaliação econômica como a principal motivação. Diante disso, o presente trabalho assumiu estudar a vinhaça de cana de açúcar resultante do processo produtivo do álcool e principalmente do álcool etílico hidratado (etanol) combustível alternativo entre os fósseis e com grande importância para o Estado de São Paulo e para o Brasil reconhecido mundialmente como produção limpa e renovável, com grandes perspectivas no mercado internacional. A vinhaça produzida em larga escala e liberada para uso agrícola com temperatura, DBO e DQO elevados seu potencial poluidor é conhecido e controlado pela Norma Técnica da CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental, P4. 231 do ano de 2006, através do balanço anual de potássio do solo agrícola. Este trabalho foi desenvolvido com a proposta de investigar as modalidades de disposição de vinhaça; a metodologia utilizada foi a análise de custo do hectare fertirrigado para cada alternativa de disposição estudada versus o custo do há tratado com adubação química de origem mineral. É consensual que a fertirrigação com vinhaça in natura, além de ser a mais proveitosa forma, é também indispensável nos casos de déficit hídrico da lavoura; no entanto, o custo do transporte requer adequações tecnológicas. O potássio oriundo da vinhaça pode suprir as necessidades de toda lavoura canavieira; dela pode provir boa parte do fósforo e do nitrogênio além dos benefícios incrementais que a ação microbiológica promove ao solo agrícola em relação à adubação química de origem mineral. Entre as conhecidas alternativas de disposição de vinhaça de cana de açúcar, a fertirrigação revelou ser excelente, por permitir o emprego de diferentes modalidades de transporte e distribuição que podem ser customizadas às peculiaridades geográficas de cada região ou da área em estudo. Pela ausência de conformidade econômica, a vinhaça ainda não atingiu um terço da área ocupada com cana de açúcar, fator que inibe o desenvolvimento ambiental. Deste modo, a fim de orientar as unidades produtoras de álcool para utilizarem a fertirrigação com grande desempenho ambiental, este trabalho indica alternativas que podem viabilizar economicamente a substituição do potássio e outros nutrientes químicos de origem mineral pela fertirrigação com vinhaça,que poderá ser depositada na totalidade da área ocupada com cana de açúcar. / Reuse is one of the most environmentally responsible decisions and one of the most complete and effective ways to manage industrial waste disposal for the benefit of the production chain focusing on sustainability and economic evaluation. Therefore, the present study investigates sugarcane vinasse resulting from the industrial production of alcohol, especially hydrated ethyl alcohol (ethanol) an alternative fossil fuel of great importance in the State of São Paulo and Brazil recognized worldwide as a clean and renewable energy production with great prospects in the international market. The pollution potential of vinasse, which is produced in large scale and is approved for use in agriculture with high temperature, BOD, and COD, is known and controlled by the Technical Rule P4. 231 (2006) issued by CETESB Environmental Sanitation Technology Company through the annual measurement of potassium levels in the soil. This study was carried out aiming at investigating methods of disposal of vinasse. The methodology used was based on the cost analysis of each hectare of soil fertirrigated for each disposal alternative studied versus the cost of hectare of soil treated with mineral fertilizers. It is known that fertiirrigation with in natura vinasse, besides being the most profitable way, is essential in cases of crop water deficit; however, the cost of transport requires technology adaptations. The content of potassium in vinasse can meet the needs of the whole sugarcane crop, which can provide phosphorus and nitrogen in addition to the incremental benefit of microbial activity to the agricultural soil regarding mineral fertilization. Among the existing methods for the disposal of vinasse generated from sugarcane, fertirrigation proved excellent for allowing the use of different modes of transport and distribution that can be tailored to the peculiarities of each region or geographic area under study. Due to non-economic conformity, the use of vinasse has not yet reached one third of the total sugarcane producing area, a factor that inhibits environmental development. Thus, in order to guide alcohol production units towards the use of fertirrigation achieving high environmental performance, this study proposes economically viable alternatives to substitute potassium and other mineral nutrients for fertirrigation with vinasse, which may be used in the whole area occupied with sugarcane.

Com o objetivo de definir critérios básicos para direcionamento de projetistas e usuários, quanto à elaboração e implantação de projetos otimizados de fertirrigação, elaborou-se uma extensa revisão na literatura especializada e alicerçando-se nela executou-se a ordenação das características técnicas e a conversão (atualização) dos custos dos sistemas atualmente empregados para aplicação racional de vinhaça, em substituição a adubação mineral tradicional de lavouras canavieiras. A ordenação técnica foi realizada com base em sete características principais, que contribuem decisivamente na performance dos sistemas estudados, ou sejam: limitações gerais pertinentes e as condições de implantação, operação, controle, segurança, compactação de solo e uniformidade de distribuição. A estas características foram atribuídas as notas 1 ou 2, determinando-se somatórias que definiram os critérios para escolha dos melhores sistemas de fertirrigação, sob o ponto de vista técnico. Para atualização dos custos dos sistemas de fertirrigação, converteu-se para a moeda dólar oficial (US$), os dados econômicos de vários trabalhos realizados na última década, obtendo-se resultados econômicos nas unidades (US$/m3.km) e (US$/m3), que permitem a comparação diretas dos sistemas estudados e consequentemente, a definição dos critérios econômicos para a otimização almejada. De acordo com a finalidade de cada sistema transporte e transporte/aplicação), relacionou-se dez possíveis combinações dos sistemas de fertirrigação e com base nos resultados da ordenação técnica e da conversão dos custos, determinou-se os critérios técnicos, econômicos e de maneira conjunta, também os critérios técnico-econômicos. Os resultados obtidos permitem concluir, sob óptica técnico-econômica, que o sistema montagem direta de aspersão combinado com o sistema de transporte dutoviário (MD + TD), mostrou-se vantajoso em relação aos demais. Por outro lado, o caminhão-aspersão (CA) apresentou como o pior sistema, dentre os estudados. / An extensive review of specialized literature has been made in order to define basic criterions to guide designers and customers about the desining and installation of fertirrigation optimized projects. A classification of the technical characteristics and the cost conversion (transformation) of the systems used nowadays for rational vinasse application in substitution to the conventional mineral fertilizer on the sugar cane fields has been made on the basis of this study. The technical arrangement was based on seven main characteristics that decisively contribute to the performance of the studied systems, that are: pertinent overall limitations and conditions for installation, operation, control, safety, compactation of soil and distribution uniformity. For those characteristics the marks 1 ou 2 were given, where the sum of these results determined the criterions for technical choice of the best fertirrigation system. For cost conversion of fertirrigation systems, the economic data from many systems designed or analysed during the last decade were converted to U.S.A. dollars (US$). Economic results were expressed in the units (US$/m3 .km) and (US$/m3) that were compared. Then the economic criterions of the desired optimization were defined. According to the function of each system (application, transportation and transportantion/application), ten possible fertirrigation system arrangements were related based on the results of the technical classification and/or costs conversion. Then, technical-economical criterions were determined for each system. The results obtained permit to conclude, from the economic point of view, that the system "montagem direta de aspersão (MD)" with the system "transporte dutoviário (TD)" (MD + TD) showed better results them the others and the system "caminhão-aspersão (CA)" showed worse results.

Orientador: Roberto Alves de Oliveira / Coorientador: Rose Maria Duda / Banca: Valderi Duarte Leite / Banca: Marcelo Bruno / Resumo: Neste trabalho avaliou-se os efeitos da suplementação de ferro, níquel e cobalto na produção de metano da vinhaça proveniente da destilação do etanol de cana-de-açúcar, em reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB, R1 e R2) termofílicos, em série. Para determinar os efeitos da adição do Fe, Ni e Co, o experimento foi realizado em 3 diferentes fases. Na fase I foi realizada a partida dos reatores UASB, R1 e R2, com o aumento gradativo da carga orgânica volumétrica (COV) até valores de 9,4 g DQOtotal (L d)-1. Nas fases II e III a COV variou entre 9,9 a 14,9 g DQOtotal (L d)-1, e a fase III distinguiu-se da fase II pela suplementação com Fe, Ni e Co, na vinhaça afluente. Para o R1, a suplementação com elementos traço induziu ao decréscimo de ácidos voláteis totais, de 1801 para 834 mg L-1, aumento na produção volumétrica de metano (PVM) em 101% e aumento na eficiência remoção de DQO para 53%. O Fe foi considerado o principal elemento traço por seus efeitos de precipitação com sulfeto e participação nas fases acetogênicas e metanogênicas da digestão anaeróbia. As relações Fe/DQO, Ni/DQO e Co/DQO de 12,59, 0,138 e 0,191 mg (g DQOremovida)-1, respectivamente, foram consideradas ideais para o R1, pois, possibilitaram as mais altas PVM atingindo até 1,4 L CH4 (L d)-1. No sistema (R1+R2), a adição de Fe, Ni e Co promoveu estabilidade operacional, e auxiliou na remoção de DQO, melhorando a eficiência total do sistema. Porém, não favoreceu a PVM, que manteve-se com... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this study was evaluated the effects of supplementation with iron, nickel and cobalt on vinasse in reactors upflow anaerobic sludge blanket (UASB, R1 and R2) thermophilic, in series. To determine the effects of the addition of trace elements, the experiment was conducted in 3 phases. During the first phase was characterized by the gradual increase of the organic loading rate (OLR) up to 9.4 g CODtotal (L d)-1, and start-up of system. In the phase II and III the OLR varied between 9.9 to 14.9 g CODtotal (L d)-1, the phase III distinguished of phase II only in trace element supplementation. For R1, trace element supplementation induced a decreased in total volatile acids, from 1801 to 834 mg L-1, increase in methane production rate (MPR) by 101% and increased in chemical oxygen demand (COD) removal efficiency to 53%. The Fe was considered the most relevant in the system due to its ability to precipitate with sulfide and participation in acetogenic and methanogenic phases of anaerobic digestion. The ratios Fe/COD, Ni/COD and Co/COD 12.59, 0.138, 0.191 mg g-1 CODremoved, respectively, they were considered ideal for R1, as they enabled as higher MPR reaching up to 1.4 L CH4 (L d)-1. For the system (R1+R2), the supplementation of Fe, Ni and Co promoted operational stability, and assisted in the removal of COD increasing the total efficiency of the system. However it did not favor the MPR, which remained on average of 0.571 L CH4 (L d)-1, and was similar to phase II, without addition of trace elements, with mean of 0.555 L CH4 (L d)-1. Therefore, it was verified that with the addition of trace elements, only R1 would be sufficient for the treatment of vinasse, but, if the treatment in chosen without the addition of trace elements, R2 would be essential for obtaining methane, but, without assurance of operational stability for the anaerobic digestion system. / Mestre

A obtenção de etanol a partir de rotas alcoolquímicas consagradas gera resíduos com potencial de aproveitamento, tanto em outros setores produtivos como no ciclo produtivo do próprio combustível. Este é o caso de torta de filtro e vinhaça. A vinhaça em particular costuma ser devolvida ao campo com o intuito de ajustar teores nutricionais do solo no cultivo da cana. No entanto, estudos ambientais destacam que esta alternativa traz efeitos negativos sobre os meios receptores (água e solo), condição que abre a perspectiva para exploração de usos alternativos dessas substâncias. Este estudo se propôs a contribuir para o tema ao avaliar de forma sistêmica o desempenho ambiental de duas alternativas de reaproveitamento de vinhaça: (i) reuso no campo em processos de fertirrigação, alternativa consolidada no Brasil, e (ii) reuso da fração líquida da vinhaça em etapas diversas do processo industrial de obtenção de etanol. Em qualquer das situações fez-se uso da técnica de Avaliação de Ciclo de Vida - ACV para proceder tal verificação. A análise ambiental da prática de reuso de vinhaça e torta para fertirrigação foi conduzida a partir da comparação de cenários que consideraram a forma de suprimento de nutrientes para a cana e o método de colheita. A avaliação de impactos ocorreu em dois níveis: quanto ao consumo de recursos, a partir de Primary Energy Demand (PED); e em termos de emissões para o ambiente por meio da elaboração do Perfil Ambiental. Uma Análise de Sensibilidade foi também realizada para verificar o efeito de oscilações dos teores de Nitrogênio (N), Fósforo (P) e Potássio (K) na composição da vinhaça sobre os resultados obtidos, caso da primeira alternativa. Concluiu-se para esse caso que a substituição parcial de fertilizantes químicos por vinhaça traz aumento da Demanda de Energia Primária global para ambos os métodos de colheita. Em termos de Perfil Ambiental, a comparação entre cenários das mesmas práticas de manejo mostrou que a troca de adubos por vinhaça e torta é positiva para o desempenho ambiental do etanol por reduzir impactos quanto a Mudanças Climáticas (CC), Acidificação Terrestre (TA) e Toxicidade Humana (HT). Por outro lado, o tratamento de vinhaça para reposição de água na etapa industrial resultou em aumento global das contribuições para as categorias acima mencionadas além de incrementos para Eutrofização de água doce (FEut) e Ecotoxicidade de água doce (FEC), a despeito de ser constatada a redução de 45% quanto a Depleção de água (WD). Os aumentos no impacto se deveram principalmente aos efeitos negativos causados durante a produção do CaO usado no processo de tratamento da vinhaça. No entanto, a substituição deste insumo por NaOH só representou melhora em termos de CC. Pode-se concluir que a reutilização de vinhaça e de torta de filtro como complemento nutricional para o cultivo de cana-de-açúcar resultou em uma alternativa mais adequada de reaproveitamento do que o se este fluído fosse reutilizado para suprir parte da demanda hídrica de processo, mesmo quando o consumo de água na etapa industrial tenha inexoravelmente se reduzido a partir da implantação dessa medida. / The production of ethanol from consecrated alcohol chemistry routes generates waste materials with reuse potential in other productive sectors as in the alcohol production cycle. This is the case of filter cake and vinasse. Vinasse, in particular, is often returned to the field in order to adjust soil nutrient levels in the cultivation of sugarcane. However, environmental studies highlight that this alternative brings negative effects on the receiving bodies (water and soil), condition that opens the prospect for the exploration of alternative uses of these substances. This study aimed to contribute to the topic by evaluating systemically the environmental performance of two vinasse recycling alternatives: (i) reuse in the sugarcane fields in fertigation processes, consolidated alternative in Brazil, and (ii) reuse of the vinasse liquid fraction in various stages of the ethanol production process. In either situation the Life Cycle Assessment Technique - LCA was used to carry out such verification. The environmental analysis of vinasse and filter cake reuse for fertigation was conducted based on the comparison of scenarios that considered the form of nutrient supply for sugarcane crops, and the harvesting methods. Impact Assessment took place on two levels: as for resource consumption from Primary Energy Demand (PED); and in terms of emissions into the environment through the elaboration of the Environmental Profile. A sensitivity analysis was also performed to evaluate the effects of fluctuations of N, P and K contents in the composition of vinasse on the results obtained, case of the first alternative. It was concluded in this case that the partial substitution of chemical fertilizers by vinasse, led to an increase in the global Primary Energy Demand for both harvesting methods. In terms of the Environmental Profile, the comparison between scenarios with the same management practices showed that replacing chemical fertilizers with vinasse and filter cake is positive for the environmental performance of ethanol since it reduces Climate Change (CC), Terrestrial Acidification (TA) and Human Toxicity (HT) impacts. Moreover, treatment of vinasse for water replacement in the industrial stage resulted in global increases for the mentioned categories as well as increments for Freshwater Eutrophication (FEut) and Freshwater Ecotoxicity (FEC), despite being detected a reduction of 45% for WD. Impact increases were due primarily to the negative effects caused during the production of CaO used during the vinasse treatment process. However, the replacement of this input by NaOH represented improvement only in terms of CC. It can be concluded that the use of vinasse and filter cake as a nutritional supplement for sugarcane cultivation resulted in a more adequate alternative for reuse than if the fluid were reused to supply part of the water process demand, even when the water consumption in the industrial stage has inexorably been reduced since the implementation of this measure.

Este projeto de pesquisa visou à investigação do desempenho do reator UASB (10 L de volume) no tratamento da vinhaça quando submetido a aumento progressivo da carga orgânica em condições termofílicas. A carga orgânica afluente média foi de 2,79 gDQO/L.dia (desvio de 1,5 gDQO/L.dia) e média efluente bruto de 1,24 gDQO/L.dia (desvio de 0,93 gDQO/L.dia). A operação atingiu o limite de carregamento de 6,5 gDQO/L.dia, limitado pela produção excessiva de ácidos voláteis totais que atingiram concentrações da ordem de 1.200 mgHac/L, tóxicas para biomassa metanogênica. A adaptação do lodo mesofílico às condições termofílicas ocorreu no período de 55 dias, que pode ser considerado um período curto. A operação com ácidos orgânicos para enriquecimento do lodo não se mostrou eficaz, com acúmulo desses ácidos para a COV de 10 gDQO/L.dia. A operação com etanol mostrou-se eficaz para a recuperação do lodo, com COV de 8,0 gDQO/L.dia, obtendo-se eficiência máxima de remoção de DQO de 80%. As eficiências máximas na operação foram durante a adaptação do lodo, com COV de 1,20 gDQO/L.dia (92,0%) e durante a operação do sistema, com COV de 3,50 gDQO/L.dia (83,0%). O TDH médio desenvolvido neste trabalho foi de 1,34 dias. Este dado levantou questionamentos a respeito de um TDH ótimo utilizado para este tipo de tratamento, devido a grande variação de TDHs encontrados na literatura em trabalhos correlatos (entre 1,0 e 6,5 dias). / This research project had the objective to investigate the performance of the UASB reactor (10 L of volume) in the vinasse treatment submitted to progressive organic loadings under thermophilic conditions. The organic matter upload average was 2,79 gDQO/L.day (standard deviation of 1,5 gDQO/L.day) and the full organic matter average was 1,24 gDQO/L.dia (standard deviation of 0,93 gDQO/L.day). The operation reached the organic limit loading in 6,5 gCOD/L.day, limited by the excessive production of total volatile acids that reached concentrations beyond 1.200 mgHac/L, toxic to metanogenic biomass. Adaptation of mesophilic sludge to thermophilic conditions occurred in a period of 55 days, what can be considered a short period. The operation with organic acids for sludge enrichment did not seem to be efficient, accumulating these acids in a 10 gCOD/L.day. The operation with ethanol seemed to be efficient for sludge recuperation, of 8,0 gCOD/L.day, reaching maximum COD reduction efficiencies of 80%. The maximum operation efficiency was during sludge adaptation with 1,20 gCOD/L.day (92,0%) and during operation system, with 3,50 gCOD/L.day (83%). The HDT average developed in this research was 1,34 days. These data bring questions about the HDT optimum for this kind of anaerobic treatment, in correlation with significant variation of HDT used in another studies in the literature (between 1,0 and 6,5 days of HDT).

Orientador: Camila de Almeida Melo / Coorientador: Altair Benedito Moreira / Banca: Maurício Boscolo / Banca: Odair Pastor Ferreira / Resumo: 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... / Abstract: 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 ... / Mestre

O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar do mundo, com produção de 734 milhões de toneladas em 2011 (41% da produção mundial), sendo apontado como líder no setor de bioenergia. A aplicação de vinhaça, resíduo da fabricação do álcool, como fertilizante na cultura da cana-de-açúcar tem se tornado frequente, aumentando também a preocupação com seu potencial poluente. Estudos sobre o tema culminaram em uma instrução normativa (P4.231) da Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB), cuja dose recomendada baseia-se nas concentrações de K+ no solo e na vinhaça. A presente pesquisa teve como objetivo avaliar a percolação da vinhaça no solo aplicada via gotejamento subsuperficial em um Nitossolo Vermelho Eutrófico, considerando-se a hipótese de que a dose recomendada depende também da dinâmica de água e íons no solo. Para tanto, foram aplicados seis tratamentos: T1 (Sem irrigação + adubação convencional); T2 (Fertirrigação + sem vinhaça); T3 (Fertirrigação + 1/2 dose CETESB); T4 (Fertirrigação + 1 dose CETESB); T5 (Fertirrigação + 2 doses CETESB) e T6 (Fertirrigação + 3 doses CETESB). As variáveis condutividade elétrica, pH e as concentrações dos íons K+, Ca2+, Mg2+, Na2+, SO4- e NO3-, na solução do solo, foram analisadas por meio de análises multivariadas; enquanto variáveis de produção (colmos e ponteiras) e características tecnológicas (Brix, Pol, Açúcares Redutores, Pureza, Fibra, Açúcares redutores totais, Açúcar total recuperável e Cinzas) foram analisadas pela estatística convencional. Um balanço de água foi realizado na área experimental, considerando a camada de 0 a 0,8 m de solo. A partir dos resultados obtidos neste experimento, concluiu-se que a quantidade de vinhaça aplicada ao solo depende não somente dos teores de potássio no solo e na vinhaça, mas também da dinâmica da água e de íons na solução. Em função da aplicação, houve aumento para todas as variáveis analisadas da solução do solo, com exceção para o íon nitrato. Há risco de enriquecimento do lençol freático, se este estiver presente e ascender até próximo de 0,8 m da superfície do solo, independente das doses aplicadas. As variáveis de produção e tecnológicas, com exceção para teor de cinzas, não foram afetadas pelas aplicações. / Brazil is the world\'s largest sugarcane producer, with 734 millions of tons in 2011 (41% of the world\'s production), being considered a leader in the bioenergy sector. The application of vinasse, a byproduct in the ethanol production process, as a fertilizer on sugarcane has become frequent, increasing thus the concern with its polluting potential. Studies on this subject have culminated in a normative instruction (P4.231) of the Environmental Protection Agency of São Paulo State (CETESB), of which the recommended dose is based on the K+ concentrations in both soil and vinasse. This study aimed to verify vinasse percolation in soil applied via subsurface drip irrigation in a Nitossolo considering the hypothesis that the recommended dose depends also upon the water and ion dynamics in soil. For that, six treatments were applied: T1 (No irrigation + conventional fertilization); T2 (Fertigation + no vinasse); T3 (Fertigation + 1/2 CETESB dose); T4 (Fertigation + 1 CETESB dose); T5 (Fertigation + 2 CETESB doses) e T6 (Fertigation + 3 CETESB doses). Multivariate statistical analysis was used to evaluate electrical conductivity, pH, and the concentrations of K+, Ca2+, Mg2+, Na2+, SO4- and NO3- in the soil solution; while conventional statistical analysis was used for sugarcane production (stalk and tops) and technological characteristics (Brix, Pol, Reducing sugar, Purity, Fiber, Total reducing sugar, Total recoverable sugar and Ash percentage). A water balance was performed in the experimental area, considering the soil layer of 0-0.8 m. From the obtained results, it was concluded that the amount of vinasse applied on soil depends not only on the potassium contents in the vinasse and soil, but also on water and ion dynamics. As a result of the application, there was an increase for all the variables analyzed in the soil solution, except for nitrate. There is risk of groundwater enrichment, if it is present and ascends to close to 0.8 m from the soil surface, regardless of the applied doses. Technological and yield variables, except for ash content, were not affected by the applications.

Neste trabalho a composição do biogás produzido em digestão anaeróbia foi avaliada em função da variação da carga aplicada específica (CAE) medida em termos da relação DQO/sólidos suspensos voláteis. Foram feitos ensaios de digestão anaeróbia utilizando vinhaça como fonte de carbono e lodo adaptado proveniente de reator UASB em 10 frascos reagentes contendo as seguintes variações de CAE: 0,20; 0,28; 0,34; 0,55; 0,95; 3,15; 6,58; 7,00; 9,60; 12,98 g.O2/g.SSV. Os melhores resultados obtidos com relação à produção volumétrica de biogás foram 263,79 mL de volume acumulado de metano para a CAE de 0,34 g.O2/g.SSV, e uma produção máxima acumulada de hidrogênio de 558,06 mL para a CAE de 6,58 g.O2/g.SSV. O resultado não se repetiu com relação ao rendimento de produção de biogás, atingindo um máximo rendimento de 80,68 LCH4/L vinhaça para a CAE de 0,20 g.O2/g.SSV, e 7,98 LH2/L vinhaça para a CAE 3,15 g.O2/g.SSV. A variação da CAE também teve influência direta na rota metabólica da digestão anaeróbia, alterando a concentração de metabólitos dissolvidos. / In this research, the composition of the biogas produced in anaerobic digestion was evaluated according to the variation of the applied load specific (ALS) measured in terms of the ratio COD/volatile suspended solids. Assays were done using anaerobic digestion of vinasse as a source of carbon and sludge obtained from UASB reactor adapted in 10 bottles for the following of ALSs: 0,20, 0,28, 0,34, 0,55, 0,95; 3,15, 6,58, 7,00, 9,60, 12,98 g.O2/g.VSS. The best results concerning to the volumetric biogas production were 263,79 ml cumulative volume of methane for ALS equal to 0,34 g.O2/g.VSS, and a maximum cumulative hydrogen production of 558,06 mL for ALS of 6,58 g.O2/g.VSS. The same was not observed with respect to yield biogas production, reaching a maximum yield of 80.68 LCH4/Lvinasse for ALS of 0,20 g.O2/g.VSS and 7,98 LH2/Lvinasse for ALS of 3,15 g.O2/g.VSS. The variation of ALS also has a direct influence on the metabolic pathway of anaerobic digestion, altering the concentration of dissolved metabolites.

Dentre os resíduos da agroindústria brasileira, a vinhaça, efluente da produção de etanol, se destaca por ser produzida em grande volume e ser altamente poluente. Por apresentar elevada concentração de nutrientes, sua principal aplicação tem sido a fertirrigação da lavoura canavieira, prática que pode causar impactos adversos ao solo e recursos hídricos. Uma alternativa promissora é sua utilização como meio de cultura na produção de biomassa de microalgas, as quais produzem lipídios conversíveis a biodiesel, sendo necessária a redução da concentração de partículas causadoras de cor e turbidez, proporcionando melhoria das condições de entrada de luz nos fotobiorreatores. Nesse sentido, o presente trabalho propôs a utilização das técnicas de coagulação, floculação e sedimentação para a clarificação da vinhaça, visando sua adequação ao cultivo de microalgas. Na etapa I foram investigados os coagulantes cloreto férrico, sulfato de alumínio, hidróxido de cálcio, tanino e cinco polímeros sintéticos, em diferentes concentrações e faixas de pH, visando-se as maiores remoções de cor e turbidez. Nas dosagens empregadas, os coagulantes cloreto férrico e sulfato de alumínio não apresentaram desempenho satisfatório. Os melhores resultados foram obtidos com o uso do polímero catiônicoLAB TAE 409, o qual proporcionou reduções de 22% da cor e 78% da turbidez (com relação à vinhaça pré-centrifugada), mesmo em baixas dosagens (20 mg/L). Na etapa II foram realizados ensaios em jarteste, onde foram determinados a melhor temperatura (30ºC), a dosagem de polímero LAB TAE 409 (20 mg/L), o pH (~4,70, sem ajuste) e os parâmetros de mistura e sedimentação (TML = 5 min, GML = 60 s-1 e VSED = 1 cm/min), os quais proporcionam as maiores reduções de cor (76%) e turbidez (96%), com relação à vinhaça bruta. A partir do melhor tratamento definido na etapa II, a vinhaça foi empregada como meio para o cultivo da microalga Chlorella vulgaris (etapa III), conforme seguintes proporções: V1 (90% vinhaça tratada / 10% inóculo), V2 (45% vinhaça tratada / 45% água deionizada / 10% inóculo), V3 (5% vinhaça tratada / 85% água deionizada / 10% inóculo), comparados ao cultivo em meio padrão WC. Embora menores que os crescimentos (biomassa) obtidos no cultivo em meio padrão WC, os meios constituídos de vinhaça pré-tratada proporcionaram crescimento de Chlorella vulgaris, com velocidades específicas de crescimento próximas ao meio WC, indicando seu potencial uso na obtenção de biomassa dessa espécie de microalga. / Among the brazilian agro-industrial residues, vinasse, effluent from ethanol production, stands out for being produced in large volume and can be highly pollutant. Presenting high concentration of nutrients, its main application has been the irrigation of sugarcane, a practice that may cause adverse impacts to soil and water resources. A promising alternative is to use the vinasse as the culture medium for microalgal biomass production, which produce lipids convertible to biodiesel. Therefore, it is required an adaptation to this type of cultivation, mainly, through the reduction of the concentration of particles that cause turbidity and color, providing improved lighting conditions in photobioreactors. In this way, this work proposed the use of the coagulation, flocculation and sedimentation techniques for clarifying vinasse, aiming the cultivation of microalgae. In step I were investigated the coagulants ferric chloride, aluminum sulfate, calcium hydroxide, tannin and five synthetic polymers, at different concentrations and pH ranges, aiming at the highest color and turbidity removal. In the dosages investigated, ferric chloride and aluminum sulfate did not show satisfactory performance. The best results were obtained with use of the cationic polymer LAB TAE 409, which provided a 22% reduction of color and 78% of turbidity (relative to vinasse pre-centrifuged), even at low dosages (20 mg/L). In step II, tests were carried out in jartest, which were determined the best temperature (30 ºC), the polymer LAB TAE 409 dosage (20 mg/L), pH (~ 4.70, without adjustment), and the mixing and sedimentation parameters (TML = 5 min, GML = 60 s-1 VSED = 1 cm/min), which provided the major reductions in color (76%) and turbidity (96%), relative to the raw vinasse. From the best treatment defined in step II, vinasse was used as medium for the cultivation of microalgae Chlorella vulgaris (stage III), according to the following proportions: V1 (90% treated vinasse / 10% inoculum), V2 (45% vinasse treated / deionized water 45% / 10% inoculum), V3 (5% vinasse treated / deionized water 85% / 10% inoculum), compared to standard WC medium. Although lower than the growths (biomass) obtained in culture using WC, the mediums with pretreated vinasse have provided the growth of Chlorella vulgaris, with specific growth rates near the WC medium, indicating its potential use for obtaining this microalgal biomass.

A vinhaça e o bagaço de cana são os principais subprodutos oriundos do processamento da cana-de-açúcar nas indústrias sucroalcooleiras, sendo geradas grandes quantidades dos mesmos. O fungo basidiomiceto Pleurotus ostreatus tem a capacidade de degradar materiais lignocelulolíticos e produzir enzimas lignolíticas de interesse para as indústrias. Com o objetivo de avaliar a produção das enzimas lacases e peroxidase, o fungo Pleurotus ostreatus, foi cultivado em meio contendo bagaço pré-tratado e vinhaça, ou em meio contendo apenas vinhaça, em sistema de fermentação semissólido ou submerso; as enzimas extracelulares foram avaliadas após 7, 10 e 12 dias de cultivo. O bagaço peneirado foi considerado pré-tratado fisicamente (T1); para o pré-tratamento T2 o bagaço umedecido foi submetido a autoclave (121°C e 1 atm por 15 min); nos pré-tratamentos químicos, T3 e T4, o bagaço foi tratado com peróxido de hidrogênio e hidróxido de sódio nas seguintes concentrações: 0,75% H2O2 + 0,75% NaOH (T3) e 0,75% H2O2 + 1% NaOH (T4) na proporção 1:10 (p/v) e, em seguida foram submetidos à autoclave (121°C e 1 atm por 15min). A vinhaça utilizada foi proveniente de uma indústria sucroalcooleira (V1) e outra de destilaria (V2); a composição físico-química mostrou que a primeira possuía os índices de matéria orgânica e fósforo mais elevados que na vinhaça V2, enquanto que a relação C:N foi menor na vinhaça V1. Os extratos enzimáticos foram obtidos após filtração do meio submerso; para o meio semissólido foi necessário a adição de tampão citrato (1:5 p/v) antes da filtração. A atividade de lacasse e peroxidase em meio submerso, nos tratamentos com a vinhaça V1, foi superior ao observado em meio semissólido. A produção das enzimas em fermentação submersa, utilizando a vinhaça V1, apresentou valores de atividade de lacase, no tratamento TL1 e TL2, de 784,9 e 707,5 U.L-1, com atividade específica de 3,04 e 2,86 U.mg-1, respectivamente, e a amostra VL1, contendo apenas vinhaça, de 1,91 U.mg-1, no 12º dia de fermentação. Os valores mais altos de atividade de peroxidase foram obtidos nos tratamentos TL1, TL2, VL1, com 133,1; 131,2 e 126,1 U.L-1, respectivamente, após 12 dias de cultivo. A maior atividade específica obtida foi na VL1 (0,86 U.mg-1) no 7º dia de cultivo. O pré-tratamento físico do bagaço mostrou melhores condições para a produção das enzimas. Para a produção da lacase e da peroxidase é fundamental a composição da vinhaça. / The vinasse and bagasse are the principal by-products derived from the processing of sugarcane in the sugarcane industry, which generated large amounts of them. The basidiomycete fungus Pleurotus ostreatus, has the ability to degrade lignocellulolytic materials and produce lignolíticas enzymes of interest to industry. In order to evaluate the production of laccase and peroxidase enzymes, fungus P. ostreatus was grown in medium containing pre-treated bagasse and vinasse, or in medium containing only vinasse in semi-solid or submerged fermentation system; extracellular enzymes were evaluated after 7, 10 and 12 days of cultivation. The screened bagasse was considered pretreated physically (T1); for the pretreatment T2 moistened residue was subjected to autoclaving (121°C and 1 atm for 15 min). The chemical pretreatments, T3 and T4, the residue was treated with hydrogen peroxide and sodium hydroxide solution in the following concentrations 0,75% H2O2 + 0,75% NaOH (T3) and 0,75% H2O2 + 1% NaOH (T4) 1:10 (w/v) and then underwent autoclaving (121°C and 1 atm for 15 min). Vinasse used was coming from a sugar and alcohol industry (V1) and a distillery (V2); the physico-chemical composition showed that the former had the rates of organic matter and phosphorus higher than in V2 vinasse, whereas the C: N ratio was lower in V1 vinasse. The enzymatic extracts were obtained after filtration medium the submerged; to semisolid medium was necessary the addition of citrate buffer (1:5 w/v) prior to filtration. The activity of peroxidase and lacasse in submerged medium, in the treatments with the V1 vinasse, was higher than observed in semi-solid medium. The production of enzymes by submerged fermentation using the vinasse V1, presented laccase activity values, in the treatment TL1 and TL2, of 784,9 and 707,5 UI.L-1, with specific activity of 3,04 e 2,86 U.mg-1, on the 12th day of fermentation. Higher values peroxidase activity were obtained in the treatments TL1, TL2, VL1, with 133,1; 131,2 and 126,1 UI.L-1, respectively, after 12 days of culture. The highest specific activity was obtained at VL1 (0,86 U.mg-1) on the 7th day of culture. Physical bagasse pretreatment showed better conditions for the production of enzymes. For the production of the laccase and peroxidase is fundamental composition of vinasse.