Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-09-04Bitstream added on 2014-06-13T20:41:09Z : No. of bitstreams: 1 xavier_tf_dr_jabo.pdf: 918817 bytes, checksum: 25bdf22754dc17cdf0889f56f39e4bc4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Visando comparar os efeitos do concentrado de vinhaça biodigerida com a vinhaça in natura nas propriedades químicas e biológicas do solo e no crescimento inicial da cana-de-açúcar, foram conduzidos três ensaios em diferentes condições: laboratório, casa de vegetação e campo. No ensaio de laboratório foram utilizados dois solos: Argissolo e Latossolo, os quais foram incubados por 15, 30 e 60 dias com os tratamentos: (T) testemunha (sem adubação); (VN) vinhaça in natura na dose equivalente a 200 kg ha-1 K2O; (VN+N) vinhaça in natura adicionada de N (200 kg ha-1) na forma de NaNO3; (CVB) concentrado de vinhaça biodigerida na dose equivalente a 200kg ha-1de K2O; (CVB+N) concentrado de vinhaça biodigerida adicionado de N (200 kg ha-1); (AM) adubação mineral (N e K 200 kg ha-1 de N e K2O). Neste ensaio foi determinado pH, M.O, Ca, Mg, P, K e foram calculados CTC e V%. Nos ensaios de casa de vegetação foi usado um Latossolo na presença e ausência de palhada submetido aos tratamentos: Testemunha (sem adubação); Adubação mineral: N (100 kg ha-1) + P (30 kg ha-1) + K (130 kg ha-1); Vinhaça in natura (100 m3 ha-1) + P; Concentrado de vinhaça biodigerida (10 m3 ha-1) + P; Vinhaça in natura + P + N; Concentrado de vinhaça biodigerida + P + N. No ensaio de casa de vegetação foram determinados fertilidade do solo, palha remanescente e respiração basal do solo. Na planta, foi avaliado: altura e diâmetro de plantas, número de folhas, matéria seca da parte aérea, acúmulo de nutriente na parte... (Complete abstract click electronic access below) / To compare the effects of concentrated from biodigested vinasse with in natura vinasse on soil chemical and biological properties and on the initial growth of sugarcane plants, three tests were conducted under different conditions: laboratory, greenhouse and field. In the laboratory test it was used two soils: Ultisol and Oxisol, which were incubated for 15, 30 and 60 days with the folowing treatments: (T) control (without fertilizer); (VN) in natura vinasse at dose equivalent to 200 kg ha K2O-1; (VN + N) in natura vinasse plus N (200 kg ha-1) as NaNO3; (CVB) concentrated from biodigested vinasse at a dose equivalent to 200 kg ha-1 K2O; (CVB + N) concentrated from biodigested vinasse plus N (200 kg ha-1); (AM) mineral fertilizer (N and K, 200 kg ha-1 of N and K2O). In this trial pH, Organic matter, Ca, Mg, P, K and V% (bases saturation), and CEC were determined. In greenhouse trials was used a dystrophic oxisol in the presence and absence of straw on soil surface, and subjected to the treatments: control (without fertilizer); Mineral fertilizers: N (100 kg ha-1) + P (30 kg ha-1) + K (130 kg ha-1); in natura vinasse (100 m3 ha-1) + P; concentrated from biodigested vinasse (10 m3 ha-1) + P; in natura vinasse + P + N; concentrate of biodigested vinasse + P + N. In the greenhouse test were determined soil fertility, and the remaining straw... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2016-08-10T12:56:00Z No. of bitstreams: 1 PDF - Paula Mikacia Umbelino Silva.pdf: 967411 bytes, checksum: db8bafc94a0ee4204e4d1abd04e384eb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-10T12:56:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Paula Mikacia Umbelino Silva.pdf: 967411 bytes, checksum: db8bafc94a0ee4204e4d1abd04e384eb (MD5) Previous issue date: 2016-04-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The production of solid waste has diversified sharply in their qualitative and quantitative aspects, causing major environmental impacts due to the improper disposal of this waste in the environment, thus altering the quality of soil, water bodies and air. On average about 50% of municipal solid waste is a putrescible organic fraction, which is subject to fermentation, and the remaining 50% corresponds to recyclable materials and inert waste. Anaerobic digestion is an alternative that stands out for the treatment of organic waste, due to the production o f methane as a final product, and is considered a renewable source of energy. This study analyzed the hydrolytic process in anaerobic co - digestion of vegetable waste (VW) and anaerobic sludge from sanitary sewage (ASSS), at room temperature and with total solids of 4% in anaerobic batch reactor, monitored at three experimental stages. The experimental system was designed and installed in monitored on Station Experimental of Biological Treatments of Sewage from the State University of Paraiba in Campina Grande, PB. The substrate used in the reactor feed was prepared from VW mixture along with ASSS, coming from UASB. The products of anaerobic biostabilization process that were in semi-solid form were monitored weekly for a total period of 198 days. For all three experimental stages, the analyzed results indicated that occurred: reductions in pH; solubilization of the CODTotal and NTK; and increased production of the CODFiltered, VFA and N-NH4 . Therefore, the conditions of room temperature and low total solids favored hydrolytic process the substrate. / A produção de resíduos sólidos tem se diversificado acentuadamente em seus aspectos qualiquantitativos, causando grandes impactos ambientais em função da disposição inadequada destes resíduos no meio ambiente, alterando assim a qualidade dos solos, corpos aquáticos e do ar. Em média, cerca de 50% dos resíduos sólidos urbanos corresponde a fração orgânica putrescível, que é passível de fermentação e os 50% restantes corresponde aos materiais recicláveis e resíduos inertes. A digestão anaeróbia é uma alternativa que se destaca para o tratamento dos resíduos sólidos orgânicos, devido à produção de metano como produto final, sendo considerada uma fonte de energia renovável. Neste estudo foi analisado o processo hidrolítico na codigestão anaeróbia de resíduos sólidos vegetais (RSV) e lodo anaeróbio de esgoto sanitário (LAES), em condições de temperatura ambiente e com concentração de sólidos totais de 4%, em reator anaeróbio de batelada, monitorado em três etapas experimentais. O sistema experimental foi projetado e instalado na Estação Experimental de Tratamentos Biológicos de Esgoto Sanitário da Universidade Estadual da Paraíba, em Campina Grande, PB. O substrato utilizado na alimentação do reator foi preparado a partir da mistura de RSV juntamente com LAES, oriundo de reator UASB. Os produtos resultantes do processo de bioestabilização anaeróbia que se encontravam na forma semi-sólida foram monitorados semanalmente, no período total de 198 dias. Para as três etapas experimentais, os resultados analisados indicaram que ocorreu: reduções nos valores de pH; solubilização de DQOTotal e NTK; e aumento da produção de DQOFiltrada, AVG e N-NH4 . Portanto, as condições de temperatura ambiente e a baixa concentração de sólidos totais favoreceram o processo hidrolítico do substrato.

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.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Izabela Regina Costa _Araujo.pdf: 2798947 bytes, checksum: 10a0bad3f765462b54bb964dd971203c (MD5) Previous issue date: 2015-02-19 / Researches have shown that among several ways of treating cassava starch wastewater, anaerobic process has been considered a simple and economical option that combines the high content of organic matter conversion to biogas production. On the other hand, biogas is a potential energy resource that can be used to supply part of the energy demands from industrial plants. Thus, this trial aimed at evaluating an anaerobic reactor with fixed bed up-flow, regarding the removal of organic load in wastewater from cassava starch extraction as well as biogas production. So, volumetric organic loads (VOC) of 2.5; 5.0; 8.0 and 10.0 g.L-1.d-1 were tested in a 2.82 L volume reactor. A support medium of polypropylene rings filled with polyurethane foam was used. The monitored parameters regarding the reactor effluent were: pH, volatile acidity (VA), total alkalinity (TA), VA/TA ratio, total solid concentrations (TS), volatile solids (VS), total suspended solids (TSS), volatile suspended solids (VSS), total chemical oxygen demand (TCOD), soluble chemical oxygen demand (SCOD) and organic acids. The reactor performance was tested in relation to removals of solids, organic load, as well as biogas and methane production. As the most important results, it was observed that the reactor remained constant concerning pH, total removal of VSS and removals of TCOD and SCOD. While, there were also lactic, butyric, propionic and acetic acids in the studied effluent, although acetic acid was recorded in higher concentrations. Biogas production average was 3.8 L.d-1, the average of specific biogas production was 0.156 L.gCODconsumed-1, but VOC answer was 10.0 g.L-1.d-1, being the greatest results for both of them. Methane percentage in biogas ranged from 66 to 84% and the specific methane production ranged from 0.01 to 0.36 Lg-1. The highest values were obtained in VOC - 2.5 and 10.0 g.L-1d-1, respectively. The removal of medium TS, VS, TSS and VSS were 72, 80, 63 and 92%, respectively. The average removals of TCOD and SCOD were 98.7 and 97.9 respectively, therefore, the highest removal rates were obtained for 10.0 and 2.5 VOC g.L-1.d-1. Thus, it can be concluded from this trial that it is possible to produce biogas with a methane percentage higher than 80% (maximum) and remove the organic loading rate by more than 90% (maximum) according to tested configuration systems with wastewater from cassava starch industry. Furthermore, the highest biogas productions were obtained for the highest VOC, while it was observed a bias on biogas production with VOC increase as well as the specific production of methane. / Dentre as diversas formas existentes de tratar os efluentes da indústria de fécula de mandioca, o processo anaeróbio é considerado uma alternativa simples e econômica, que alia o elevado grau de conversão da matéria orgânica à produção do biogás. O biogás, por sua vez, é um recurso energético potencial que pode ser utilizado para suprir parte das demandas energéticas das unidades industriais. Nesse sentido, estabeleceu-se como objetivo deste trabalho avaliar um reator anaeróbio de leito fixo e fluxo ascendente, em relação à remoção de carga orgânica da água residuária de extração de fécula de mandioca e à produção de biogás. Para isso, foram testadas as cargas orgânicas volumétricas (COV) de 2,5, 5,0, 8,0 e 10,0 g.L -1.d-1 em um reator de 2,82 L de volume útil. Utilizou-se meio suporte de anéis de polipropileno preenchidos com espuma de poliuretano. Os parâmetros monitorados no efluente do reator foram o pH, acidez volátil (AV), alcalinidade total (AT), razão AV/AT, concentrações de sólidos totais (ST), sólidos voláteis (SV), sólidos suspensos totais (SST), sólidos suspensos voláteis (SSV), demanda química por oxigênio total (DQOT) e demanda química por oxigênio solúvel (DQOS) e de ácidos orgânicos. A eficiência do reator foi avaliada em relação às remoções de sólidos e carga orgânica e à produção de biogás e de metano. Como principais resultados, observou-se que o reator manteve-se estável em relação aos parâmetros pH, remoção de SSV e remoções de DQOT e DQOS. Observou-se a presença de ácido lático, butírico, propiônico e acético no efluente, sendo o ácido acético em maiores concentrações. A produção média de biogás foi de 3,8 L.d-1 e a média da produção específica de biogás foi de 0,156 L.g-1DQOconsumida, sendo que, para ambos os maiores resultados foram obtidos para a COV 10,0 g.L-1.d-1. O percentual de metano no biogás variou de 66 a 84% e a produção específica de metano de 0,01 até 0,36 L.g-1 e os maiores valores foram obtidos nas COV 2,5 e 10,0 g.L-1.d-1, respectivamente. As remoções médias de ST, SV, SST e SSV foram de 72, 80, 63 e 92 %, respectivamente. As remoções médias de DQOT e DQOS foram de 98,7 e 97,9, respectivamente e as taxas de remoção mais altas foram obtidos para as COV 10,0 e 2,5 g.L-1.d-1 . Desta forma, conclui-se que é possível produzir biogás com percentuais de metano superiores a 80% (máximo) e remover a carga orgânica em mais de 90% (máximo), em sistemas com a configuração testada, utilizando água residuária de indústria de fécula de mandioca. Além disso, verificou-se que as maiores produções de biogás foram obtidas para as COV maiores e a tendência de aumento da produção de biogás com o aumento da COV, assim como a produção específica de metano.

Made available in DSpace on 2017-07-10T15:14:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertacaoFelipePSilva.pdf: 1750362 bytes, checksum: d5954e3ba25ab6d54527f7566b0d47ac (MD5) Previous issue date: 2015-03-11 / The swine farming is an important Brazilian agricultural business. The activity held in confinement generates a large volume of wastewater that may be treated by anaerobic digestion. To use the biogas generated in the process, it is necessary better knowledge through the variables involved. The objective of this study was the evaluation of biogas production parameters, power generation, generator set performance in biogas conversion into electricity and the avoided cost of electricity from of the farm. Biogas parameters were monitored as methane content, digester production, and the engine consumption in generation of electricity. Monitoring was realized with the use of instruments and storage of information in a database. The results indicated an average daily production of 443 m3.dia-1, with an average of 0.10 m3 of biogas per pig and 68% of methane content. The average electricity generation was 324,5 kWh.dia-1, and efficiency of the generator set was 17% with a power of 70 kW and an average of 6,5 hours of daily operation. The avoided cost by self-consumption of electricity generated was R$ 13,718.20, and during the monitoring 70.5 MWh of electricity was generated, of which 26.6 MWh were exported to the distribution network. / A suinocultura é uma importante atividade no negócio agropecuário brasileiro. A atividade realizada em confinamento gera um grande volume de efluentes que pode ser tratado por meio da digestão anaeróbia. Para aproveitamento do biogás gerado neste processo, é necessário um melhor conhecimento através das variáveis envolvidas. O objetivo deste estudo foi a avaliação dos parâmetros de produção de biogás, geração de energia elétrica, desempenho do grupo gerador na conversão de biogás em energia elétrica e o custo evitado de energia elétrica da propriedade rural. Foram monitorados parâmetros de concentração, produção e consumo biogás; e geração de energia elétrica O monitoramento foi realizado com a utilização de instrumentos e posterior armazenamento das informações em banco de dados. Os resultados encontrados indicaram uma produção diária média de 443 m3, com uma média de 0,10 m3 de biogás por suíno e uma concentração média de 68% de metano. A geração de energia elétrica média foi de 324,5 kWh.dia-1, e a eficiência do grupo gerador foi de 17% com uma potência média ativa de 70 kW e operação diária de 6,5 horas. O custo evitado pelo autoconsumo da energia elétrica na propriedade gerada foi de R$ 13.718,20, e durante o período monitorado houve uma geração total de energia elétrica de 70,5 MWh, dos quais 26,6 MWh foram exportados para a rede de distribuição da concessionária local.

A metilamina ('CH IND.3'NH IND.2') é um composto orgânico usado na produção de inseticidas, herbicidas, fungicidas, surfactantes, combustíveis fósseis, explosivos, produtos farmacêuticos, químicos fotográficos, tintas, tecidos, solventes, borrachas e anti-corrosivos. Estudos sobre tratamento de águas residuárias contendo metilamina são escassos e se restringem aos trabalhos envolvendo pesticidas carbamatados. Visando contribuir com os estudos acerca da degradação anaeróbia da metilamina, esta pesquisa estudou a comunidade microbiana e a atividade metanogênica específica em reatores anaeróbios em batelada, inoculados com lodo granular oriundo de reator UASB usado no tratamento de água residuária de abatedouro de aves, sob diferentes condições nutricionais: controle – sem metilamina, 5 mM, 10 mM, 20 mM, 30 mM, 50 mM, 75 mM e 90 mM de metilamina. Os reatores foram incubados sob temperatura de 30°C e agitação de 150 rpm. Desses reatores foram obtidas amostras para a determinação da atividade metanogênica específica (AME), sólidos suspensos voláteis (SVT), nitrogênio amoniacal e exames microscópicos. Ao final do experimento, foram realizados exames da biomassa por meio da técnica do número mais provável (NMP) e análise da diversidade microbiana por PCR/DGGE e seqüenciamento. O aumento da AME foi proporcional ao aumento das concentrações de metilamina, com inibição de produção de metano apenas nos reatores alimentados com 90 mM de metilamina. Os reatores alimentados com 50 mM e 75 mM de metilamina apresentaram os melhores resultados, com valores médios de AME de 0,0804 mmol 'CH IND.4'/g SVT.h e 0,0825 mmol 'CH IND.4'/g SVT.h respectivamente. Nos exames microscópicos foi verificado semelhança de morfologias microbianas em todas as concentrações de metilamina estudadas. Os organismos presentes nos reatores foram Methanosarcina sp., Methanosaeta sp., bacilos, coco-bacilos, filamentos e cocos. Em relação à análise de DGGE, não houve variação significativa nos padrões de bandas, tanto para o domínio Archaea quanto para o domínio Bacteria. Com os resultados da técnica de número mais provável (NMP) observou-se a predominância de arquéias metanogênicas dentre as bactérias anaeróbias totais. / The methylamine ('CH IND.3'NH IND.2') is an organic compound used in the production of insecticides, herbicides, fungicides, surfactants, fossil fuels, explosives, pharmaceuticals, photographic chemicals, paints, textiles, dyes, rubber and anticorrosive chemicals. Some studies about the treatment of wastewater containing methylamine are scarce and limited to works involving carbamate pesticides. This research aimed to study the anaerobic degradation of methylamine, the microbial community and the specific methanogenic activity in anaerobic battled reactors. The reactors were inoculated with granular sludge from a UASB reactor treating poultry wastes. Different nutritional conditions were adopted in the operation of the reactors: control (without methylamine), 5 mM, 10 mM, 20 mM, 30 mM, 50 mM, 75 mM and 90 mM of methylamine. The reactors were incubated under standard conditions: 30ºC and 150 rpm. Samples had been removed from the reactors to determine the specific methanogenic activity, the concentration of volatile suspended solids and ammoniacal nitrogen and the microscopic analysis. At the end of the experiment, the biomass was studied by the most probable number (MPN) technique and by the microbial diversity analysis with PCR and DGGE techniques. The increase of the specific methanogenic activity was proportional to the increase of methylamine concentration. The methane production was inhibited only in the reactor that was fed with 90 mM of methylamine. The reactors that were fed with 50 mM and 75 mM of methylamine showed the best results, with medium values of specific methanogenic activity equal to 0,0804 mmol 'CH IND.4'/g SVT.h and 0,0825 mmol 'CH IND.4'/g SVT.h, respectively. The microscopic analysis showed similarity between the microbial morphologies in all of the reactors. The observed microorganisms were Methanosarcina sp., Methanosaeta sp., rods, cocci and filaments. The DGGE analysis did not show significant variation in the standard profile of the Archaea and Bacteria domains. The results of the MPN technique revealed the predominance of the methanogenic archaea among the total anaerobic bacteria.

Embora algumas estratégias alimentares tenham sido propostas para diminuir a emissão de metano (CH4) provenientes de ruminantes, poucas têm mostrado diminuição persistente, principalmente in vivo. O objetivo do presente estudo foi avaliar o uso de diferentes níveis de taninos como aditivo alimentar para ruminantes como mitigador das emissões de CH4 ruminal e dos dejetos. Utilizou-se o delineamento experimental quadrado latino 4x4 duplicado (4 períodos de 28 dias cada), em arranjo fatorial 2x4, sendo testados dois grupos distintos de bovinos (taurinos ou zebuínos) e quatro níveis de inclusão de taninos (extrato comercial de Acacia mearnsii, contendo 82,3% de taninos totais - equivalente em ácido tânico e 32,3% de taninos condensados - equivalente em leucocianidina) na dieta (0; 0,5; 1,0 e 1,5% da MS da dieta). Para avaliar a produção de CH4 dos dejetos utilizaram-se biodigestores anaeróbios experimentais do tipo batelada, em delineamento inteiramente casualizado. Os níveis utilizados do aditivo promoveram mudanças no comportamento de ruminação dos animais e apesar de causarem redução linear da digestibilidade dos nutrientes, mantiveram o equilíbrio entre a síntese e consumo de N-NH3 ruminal, reduziram linearmente a síntese de proteína microbiana e a produção de CH4 ruminal sem, contudo, reduzir a eficiência microbiana e a produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), demonstrando que estes taninos interferem diretamente e indiretamente sobre as archeas metanogênicas. Através do modelo Broken-line encontrou-se o limiar de 0,72% de taninos na dieta como ponto de inflexão para iniciar a diminuição da produção de CH4 ruminal. O processo de biodigestão dos dejetos não foi modificado pelo uso dos taninos, no entanto, as velocidades das produções de CH4 e CO2 foram influenciadas pela composição dos dejetos dos diferentes grupos de bovinos avaliados, sendo mais acentuada para os taurinos, podendo ser um fator positivo para redução do tempo de biodigestão. A utilização de extrato de Acacia mearnsii até níveis de 1,5% da MS da dieta demonstrou ser uma opção segura como aditivo alimentar para bovinos de grupos distintos, com potencial para mitigação de CH4 ruminal sem afetar a eficiência de conversão nos processos de tratamento de resíduos, com potencial para minimização dos volumes de dejetos. / Although some dietary strategies have been proposed to reduce the emission of methane (CH4) from ruminants, few have shown persistent decline, mainly in vivo. The objective of the present study was to evaluate the use of different levels of tannins as feed additive for ruminants as a mitigator of ruminal CH4 and waste emissions. A double 4x4 Latin square experimental design (4 periods of 28 days each) was used in a 2x4 factorial arrangement, with two different groups of cattle (taurine or zebu) and four levels of tannins inclusion (commercial extract of Acacia mearnsii, containing 82.3% of total tannins - tannic acid equivalent, 32.3% of condensed tannins - leucocianidine equivalent) in the diet (0, 0.5, 1.0 and 1.5% of dietary DM). To evaluate the CH4 production of the wastes, anaerobic experimental batch biodigesters were used in a completely randomized design. The used additive levels promoted changes in rumination behavior of the animals and, although they caused linear reduction of nutrient digestibility, they maintained the balance between the synthesis and consumption of ruminal NH3-N, linearly reduced protein microbial synthesis and the ruminal CH4 production without, however, reducing the microbial efficiency and the short chain fatty acids production (SCFA), demonstrating that these tannins interfered directly and indirectly on the methanogenic archeas. Through the Broken-line model, the threshold of 0.72% of tannins in the diet was found as inflection point to initiate a decrease in ruminal CH4 production. The biodigestion process of the waste was not modified by the tannins use, however, the velocities of CH4 and CO2 production were influenced by the composition of the different bovines group evaluated, being more accentuated for the taurine, which can be a positive factor to reduce biodigestion time. The use of Acacia mearnsii extract up to 1.5% dietary DM levels proved to be a safe option as a feed additive for cattle of different groups, with potential for rumen CH4 mitigation without affecting conversion efficiency in waste treatment processes, with potential to minimize waste volumes.

A grande evolução no tratamento dos resíduos sólidos orgânicos foi obtida com a Biometanização ou, simplesmente, Digestão Anaeróbia, que ao tratar a fração orgânica produz um composto que pode ser utilizado como condicionador do solo e propicia a recuperação da energia com a utilização do metano produzido no biogás. Esta pesquisa se propôs a analisar a técnica de biometanização, avaliando a influência do lodo e da serragem no tratamento anaeróbio da FORSU em biometanizadores de 50 L e 5 L, operados sob regime batelada e temperatura mesofílica por 150 e 78 dias, respectivamente. Foram analisadas amostras de chorume, do biogás e do digestato (material sólido obtido pós-tratamento, com a abertura dos biometanizadores). Na primeira etapa, quatro reatores de 50 L foram operados com alto teor de sólidos, sob condições distintas: reator 1 - controle (preenchido somente com FORSU); reator 2 (preenchido com FORSU, 5% de lodo e serragem); reator 3 (preenchido com FORSU, 10% de lodo e serragem); reator 4 (preenchido com FORSU e serragem). Com o monitoramento do processo foi possível concluir que a manutenção de um pH ácido, mesmo nos biometanizadores com adição de lodo, propiciou uma condição ácida que foi responsável por inibir a biometanização em todos os tratamentos, que apresentaram baixa remoção de matéria orgânica e ausência de produção de metano. Com isso, iniciou-se a segunda etapa da pesquisa, onde foram operados três reatores de 5 L com baixo teor de sólidos, com o intuito de testar dois tipos de lodos e elevar a porcentagem de inoculação, nas seguintes configurações: reator ETE 1 - preenchido com FORSU, lodo de esgoto e serragem (proporção 3:1:1); ETE 2 preenchido com FORSU, lodo de esgoto e serragem (proporção 2:2:1) e DACAR preenchido com FORSU, lodo do tratamento anaeróbio de efluente de avícula e serragem(proporção 2:2:1). Após 78 dias de operação, constatou-se que maiores proporções de inóculo e uma temperatura mais elevada (30 a 35ºC) favoreceram o pH, a alcalinidade, a umidade, a degradação da matéria orgânica e a produção de metano, observada no reator ETE 2. Contudo, as condições operacionais adotadas e os fatores ambientais não foram adequadas para o sucesso da biometanização. Não houve uma redução significativa de matéria orgânica e a produção de metano foi constatada somente em um dos reatores da segunda etapa. / The major evolution in the treatment of organic solid waste has been achieved by biomethanization, or simply Anaerobic Digestion. When treating the organic fraction, biomethanization produces a compound that can be used as a soil conditioner and provides energy recovery through the use of methane in the biogas produced. This dissertation reports on an analysis of the biomethanization technique and evaluates the influence of sludge and sawdust on the anaerobic treatment of OFMSW in 50 L and 5 L reactors operating under batch regime and mesophilic temperatures for 155 and 78 days, respectively. Slurry samples of biogas and digestato (solid material obtained after treatment with the opening of reactors) were analyzed. In the first stage, four 50 L reactors were operated with high solids content and under different conditions: Reactor 1 - control (filled only with OFMSW); Reactor 2 (filled with OFMSW, 5% sludge and sawdust); Reactor 3 (filled with OFMSW, 10% sludge and sawdust); Reactor 4 (filled with OFMSW and sawdust). The monitoring of the process enabled the maintenance of an acidic pH, even in reactors filled with sludge, and led to an acidic condition responsible for the inhibition of biomethanization in all treatments, which showed low organic matter removal and no production of methane. In the second stage of the study, three 5 L reactors were operated with low solids content for the testing of two types of sludge and increase in the percentage of inoculation, according to the following configurations: ETE 1 reactor - filled with OFMSW, sewage sludge and sawdust (3: 1: 1 ratio); ETE 2 - filled with OFMSW, sewage sludge and sawdust (2: 2: 1 ratio) and DACAR - filled with OFMSW, sludge from the anaerobic treatment of poultry effluent and sawdust (2: 2: 1 ratio). After 78 days of operation, higher proportions of inoculum and a higher temperature (30 to 35ºC) favored pH, alkalinity, degradation of organic matter and production of methane, observed in reactor ETE 2. However, the operating conditions adopted and environmental factors were not suitable for the success of biomethanization. No significant reduction in the organic matter was achieved and methane was produced only in one of the reactors of the second stage.

Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2016-10-18T12:56:20Z No. of bitstreams: 1 Douglas Ferreira Velho_.pdf: 2524832 bytes, checksum: dd171e639a007511b6cceb2258575af8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-18T12:56:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Douglas Ferreira Velho_.pdf: 2524832 bytes, checksum: dd171e639a007511b6cceb2258575af8 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / Comitesinos - Comitê de Gerenciamento da Bacia Hidrográfica do Rio dos Sinos / FUNDEPE - Fundação Universitária para Desenvolvimento do Ensino e da Pesquisa / Petrobras - Petróleo Brasileiro S. A. / UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos / O crescente aumento na geração de resíduos sólidos urbanos, somado às formas inadequadas de tratamento e disposição contribuem de forma direta e significativa com a problemática ambiental. Diante deste cenário, se faz necessário o desenvolvimento de alternativas que permitam outros benefícios além da disposição final apropriada. A digestão anaeróbia é uma alternativa viável e economicamente interessante para tratamento da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos. Considerando que em nosso país a fração orgânica é predominante nos resíduos sólidos urbanos, correspondendo em média a mais de 40% na composição, ao mesmo tempo que reduz o volume de resíduos enviados para os aterros sanitários, o processo gera produtos como o biogás e biofertilizante para uso agrícola. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a tratabilidade da fração orgânica dos resíduos sólidos domésticos provenientes do preparo e pós consumo das refeições de um restaurante universitário em um reator operado por batelada e qualificar as características do biofertilizante gerado. Para atingir este objetivo, a pesquisa foi realizada em três etapas, sendo que na etapa inicial foram realizadas quatro bateladas nas quais foram analisadas a proporção adequada de resíduos e inóculo para partida do reator sem que ocorresse acidificação. A segunda etapa consistiu na realização de seis bateladas, nas quais foram monitorados os principais parâmetros de operação e a terceira etapa onde foram avaliados os parâmetros químicos, físicos e microbiológicos do biofertilizante gerado ao final dos ensaios da segunda etapa. Os resultados da primeira etapa apontaram que a proporção de 6:1 em termos de sólidos totais voláteis, sendo lodo proveniente de um reator UASB e resíduos sólidos putrescíveis respectivamente, apresentaram uma partida adequada do sistema, sem que ocorresse acidificação, com o pH variando entre 6,9 e 7,7. Na segunda fase o monitoramento dos principais parâmetros de operação permitiu que no decorrer dos ensaios a proporção em termos de STV fosse reduzida, chegando a 1:1 de inóculo e substrato respectivamente, na batelada 10, portanto permitindo o tratamento de uma quantidade maior de resíduos em relação aos ensaios iniciais. Os resultados obtidos no monitoramento apontaram que o pH manteve-se dentro da faixa considerada ideal entre 6,0 e 8,0, porém o período de vinte e dois dias adotado como tempo de retenção mostrou-se insuficiente para degradação e consequente remoção da matéria orgânica, sendo que apenas a batelada 10 mostrou-se eficiente na remoção de STV 8,1% e carbono orgânico total 33,5%. A análise física do biofertilizante gerado no final de cada ensaio apontou umidade acima do permitido pela legislação, sendo indicado apenas para uso via aspersão. Quimicamente o biofertilizante apresentou insuficiência de nitrogênio, evidenciada nas elevadas relações C:N iniciais e finais obtidas e carência de macronutrientes como fósforo cujos resultados ficaram abaixo de 1%, mínimo imposto pela legislação e potássio, elemento que não foi detectado na pelo equipamento utilizado. A qualidade sanitária do composto atendeu a legislação quanto a presença de ovos viáveis de helmintos, sendo que todos os ensaios apresentaram resultados inferiores a uma unidade/4g, porém apresentou resultados acima do limite estabelecido para coliformes termotolerantes. O teste de germinação confirmou a ausência da fitotoxidade dos produtos. / The increase in the generation of municipal solid waste, together with the inadequate forms of treatment and disposal contribute directly and significantly to the environmental problems. In this scenario, it is necessary to develop alternatives to other benefits in addition to the appropriate disposal. Anaerobic digestion is a viable alternative and economically interesting for the treatment of the organic fraction of municipal solid waste. Whereas in our country the organic fraction is predominant in urban solid waste, corresponding to an average of over 40% in the composition, at the same time reducing the volume of waste sent to landfills, the process generates products such as biogas and biofertilizers for agricultural use. This research aimed to evaluate the treatability of the organic fraction of household waste from the preparation and after consumption of meals from a university restaurant in a reactor operated by batch and qualify the characteristics of the generated biofertilizers. To achieve this goal, the research was conducted in three phases, with the initial phase were held four batches were analyzed in which the proportions of the waste and inoculum for starting the reactor without acidification occurred. The second stage consisted of six batches, which were monitored in the main operating parameters and the third stage where we evaluated the chemical, physical and microbiological biofertilizer generated at the end of the second stage trials. The first step results indicated that the ratio of 6: 1 in terms of total volatile solids, and sludge from a UASB reactor and solid waste putrescible respectively, showed a suitable starting system without occur acidification to pH between 6.9 and 7.7. In the second stage, the monitoring of key operating parameters allowed during the experiment the proportion in terms STV be reduced, reaching 1: 1 inoculum and substrate respectively in the batch 10, thus allowing treatment of a larger quantity of waste compared to the initial test. The results showed that monitoring the pH was maintained within the range considered optimal between 6.0 and 8.0, but the period twenty-two days adopted as the retention time was insufficient to degradation and subsequent removal of matter organic, and only the batch 10 was effective in removing STV 8.1% and 33.5% total organic carbon. Physical analysis of biofertilizers generated at the end of each test pointed humidity above those permitted by law and is intended only for use via spraying. Chemically biofertilizer showed nitrogen deficiency, evidenced in the high ratios C: Initial N and obtained final and lack of nutrients such as phosphorus whose results were below 1% minimum required by the legislation and potassium, an element that was not detected in the equipment used. The sanitary quality of the compound met the legislation for the presence of viable helminth eggs, and all tests showed lower results to a unit / 4G, but showed results above the limit for fecal coliforms. The germination test confirmed the absence of phytotoxicity of products.

Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2016-12-22T12:31:35Z No. of bitstreams: 1 Suelen Pavi_.pdf: 1636176 bytes, checksum: 0dd7b68d6b59964f41170ff034254b8d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-22T12:31:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Suelen Pavi_.pdf: 1636176 bytes, checksum: 0dd7b68d6b59964f41170ff034254b8d (MD5) Previous issue date: 2016-08-19 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / PROSUP - Programa de Suporte à Pós-Gradução de Instituições de Ensino Particulares / UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos / A digestão anaeróbia (DA) de resíduos é uma opção ambientalmente adequada para o tratamento de resíduos orgânicos e produção de biogás. Contudo, a eficiência do processo é influenciada por diversos fatores, incluindo a composição do substrato. Resíduos de hortifrutigranjeiros (RHF) apresentam propriedades físico-químicas adequadas para sua utilização como fonte energética. Porém, o alto teor de açúcares simples contido nas frutas e vegetais tende a acidificar o meio, inibindo a atividade dos microrganismos metanogênicos. A co-digestão com outros resíduos é uma alternativa para melhorar a estabilidade do processo. A fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos (FORSU) também possui grande potencial energético que pode ser recuperado, e quando em co-digestão com RHF, a produção de biogás pode ser aumentada. Nesse contexto, o presente estudo buscou avaliar a produção de biogás a partir da co-digestão da FORSU com RHF, visando estabelecer uma proporção ótima onde a produção de biogás é máxima, sem danos à estabilidade do processo. O estudo foi realizado em quatro fases, em regime de batelada a 35 °C, empregando lodo anaeróbio como inóculo na relação S/I de 1/1 em termos de sólidos totais voláteis (STV). A massa de STV adicionada nos reatores foi a mesma em todas as condições. Foram testados a FORSU (Fase I) e os RHF (Fase IV) como mono-substrato e a co-digestão desses resíduos nas relações FORSU/RHF de 1/1 (Fase II) e de 1/3 (Fase III) em termos de STV. Os parâmetros monitorados foram pH, teor de sólidos totais e voláteis, carbono orgânico total, alcalinidade, ácidos graxos voláteis, ácidos orgânicos voláteis e volume de biogás. O biogás foi caracterizado quanto a teores de metano. Os resíduos aplicados na co-digestão e o biossólido final foram caracterizados quanto ao pH, teores de sólidos totais e voláteis, carbono orgânico total, alcalinidade, ácidos graxos voláteis, ácidos orgânicos voláteis, nitrogênio total e amoniacal e fósforo total. O processo de DA manteve-se estável em todas as condições de alimentação. Os resultados revelaram que a produção de biogás foi maior nas bateladas onde a FORSU e os RHF foram aplicados em co-digestão, em relação às bateladas que utilizaram FORSU e RHF como mono-substrato. A relação FORSU/RHF de 1/3 produziu o maior volume de biogás e obteve o maior rendimento de metano em função dos STV de resíduos aplicados, sendo 493,46 NL/kgSTV e 393,64 NL/kgSTV, respectivamente. / Anaerobic digestion (AD) of waste is an environmentally sound option for the treatment of organic waste and produce biogas. However, the process efficiency is influenced by several factors, including the composition of the substrate. Fruit and vegetable waste (FVW) have suitable physicochemical properties for use as an energy source. However, the high content of simple sugars contained in fruits and vegetables tend to acidify, inhibiting the activity of methanogens. The co-digestion of wastes is an alternative to improve process stability. The organic fraction of municipal solid waste (OFMSW) also has great energy potential that can be recovered, and when co-digestion with FVW, biogas production can be increased. In this context, this study aimed to evaluate the production of biogas from the co-digestion of OFMSW with FVW, to establish a great proportion where biogas production is maximum, without damage to the process stability. The study was conducted in four phases, batch system at 35 ° C, using anaerobic sludge as inoculum in the ratio S/I 1/1 in terms of the total volatile solids (VS). The VS mass added in the reactors was the same in all conditions. Were tested OFMSW (Phase I) and FVW (Phase IV) as mono- substrates and co-digestion of these wastes in relationships OFMSW/FVW 1/1 (Phase II) and 1/3 (Phase III) in terms of VS. The monitored parameters were pH, total and volatile solids, total organic carbon, alkalinity, volatile fatty acids, volatile organic acids and volume of biogas. Biogas was characterized as methane levels. Waste applied in co-digestion and the final biosolids were analyzed for pH, total and volatile solids content, total organic carbon, alkalinity, volatile fatty acids, volatile fatty acids, and total ammonia nitrogen and total phosphorus. The AD process remained stable in all power conditions. The results show that biogas production was higher in batches where OFMSW and FVW were applied by co-digestion in relation to batches that used OFMSW and FVW as mono-substrate. The relationship OFMSW/FVW of 1/3 produced the highest volume of biogas and obtained the higher yield of methane due to the VS applied to waste, being 493,46 NL/kgVS and 393,64 NL/kgVS respectively.