Levando-se em consideração a importância econômica que a indústria sucroalcooleira e do biodiesel representam para o Brasil, bem como a posição de destaque do país neste cenário econômico mundial, uma gestão adequada do efluente gerado pelas indústrias torna-se fundamental. A fim de minimizar os impactos ambientais associados, tendo em vista que um litro de etanol produzido gera até quinze litros de vinhoto e que cada tonelada de biodiesel gera cem quilos de glicerol, tecnologias disponíveis podem ser utilizadas, como no caso de processos anaeróbios. Este estudo avaliou doze experimentos em processo anaeróbio em escala laboratorial utilizando efluente de vinhoto e glicerol pós tratamento por processo de acidogênese, oriundo da indústria sucroalcooleira e do biodiesel. Foram determinados parâmetros de produção de metano, entre outros aspectos. Os três reatores dos quatro experimentos que apresentaram resultados mais significativos em termos de produção de metano no período de tempo monitorado, utilizando somente vinhoto residual, foram o V4.3, V2.3 e o V3.3, em volumes de 6.241 mL, 6.087 mL e 4.845 mL, respectivamente. Já nos experimentos utilizando também glicerol, os resultados apresentaram produções máximas de metano de 8.687 mL, 7.990 mL e 6.640 mL, para relações de proporções de vinhoto e glicerol de 80/20, 60/40 e 20/80, respectivamente. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-03-20T17:59:07Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Fabricio Hoeltz Steffens.pdf: 2368221 bytes, checksum: 63a1b4ae6664ea37b5144b0f50a412d0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-20T17:59:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Fabricio Hoeltz Steffens.pdf: 2368221 bytes, checksum: 63a1b4ae6664ea37b5144b0f50a412d0 (MD5) Previous issue date: 2017-03-20 / Taking into account the economic importance that the sugar-alcohol industry and biodiesel represent for Brazil, as well as the country's leading position in this world economic scenario, adequate management of the effluent generated by the industries becomes fundamental. In order to minimize the associated environmental impacts, given that one liter of ethanol produced generates up to fifteen liters of vinasse and that each ton of biodiesel generates one hundred kilos of glycerol, available technologies can be used, as in the case of anaerobic processes. This study evaluated twelve experiments in anaerobic process in laboratory scale using effluent of vinasse and glycerol post treatment by acidogenesis process, coming from the sugar-alcohol industry and biodiesel. Methane production parameters were determined, among other aspects. The three reactors of the four experiments that presented the most significant results in terms of methane production in the monitored time period, using only residual vinasse, were V4.3, V2.3 and V3.3, in volumes of 6,241 mL, 6,087 mL and 4,845 mL, respectively. In the experiments using also glycerol, the results presented maximum methane yields of 8,687 mL, 7,990 mL and 6,640 mL, for vinasse and glycerol ratios of 80/20, 60/40 and 20/80, respectively.

Orientador: Jairo Osvaldo Cazetta / Banca: José Carlos Barbosa / Banca: Samira Domingues Carlin Cavallari / Resumo: A vinhaça, resíduo da produção de etanol, é amplamente utilizada como fertilizante por ter elevadas concentrações de matéria orgânica e nutrientes, principalmente o potássio. Atualmente existe o interesse de se aplicar a vinhaça em canaviais distantes das destilarias. Uma forma de tornar transporte da vinhaça menos oneroso é a sua biodigestão e posterior concentração, produzindo o concentrado de vinhaça biodigerida (CVB). Entretanto, existem diferenças entre o CVB e a vinhaça in natura (VIN). Por isso, o objetivo desta pesquisa foi de comparar o CVB com a VIN e o KCl como fertilizante no desenvolvimento inicial da cana-de-açúcar. Para isto foram conduzidos dois experimentos. No primeiro, os tratamentos corresponderam à fertilização com CVB, VIN, KCl (em dose equivalente à 450 kg ha-1 de K) e um tratamento controle (apenas água) na presença e na ausência de adubação nitrogenada. Os tratamentos foram aplicados em mudas de cana-de-açúcar com 60 dias de idade, plantadas em substrato composto pela mistura de areia fina e Latossolo (2:1) em vasos de 18 L. O delineamento experimental adotado foi inteiramente casualizado em esquema fatorial 4 X 2. No segundo experimento, o CVB, a VIN e o KCl em doses equivalentes à 60, 120, 240, 480 kg ha-1 de K e mais um tratamento controle (apenas água) foram aplicados em mudas de cana-de-açúcar, previamente preparadas como no primeiro experimento. Utilizou-se o delineamento experimental inteiramente casualizado em esquema fatorial 3 X 4 mais um tratamento adicional (controle). Em ambos os experimentos, após a aplicação dos tratamentos, as plantas foram conduzidas por 60 dias em casa de vegetação. Após este período, foram avaliadas as características químicas do substrato, a altura de plantas, número de perfilhos, área foliar, massa seca da parte aérea, do sistema radicular e total. Também foram avaliados o teor e o acúmulo de nutrientes e o acúmulo de sódio nas plantas / Abstract: The vinasse, a waste of ethanol production, is widely used like fertilizer because it has high concentration of organic matter and nutrients, especially potassium. Currently there is interest in to apply vinasse on distant areas from distilleries. One way to make transportation of vinasse less costly is its biodigestion and posterior concentration, producing the concentrated biodigested vinasse (CBV). However, there are differences between the CBV and in natura vinasse (INV). Therefore, the aim of this study was to compare the CBV with the INV and KCl in the fertilization of sugarcane in early development. For this purpose two experiments were made. At first, the treatments were fertilization with CBV, INV, KCl (at dose equivalent to 450 kg ha-1 K) and one control (water only) in the presence and absence of nitrogen fertilizer. Treatments were applied in seedlings of sugarcane with 60 days old, planted in substrate composed by fine sand and Oxisol (2:1) in pots of 18 L. The experimental design was completely randomized in a factorial 4 X 2. In the second experiment, CBV, INV and KCl in doses equivalent to 60, 120, 240, 480 kg ha-1 of K plus a control (water only) were applied in seedlings of sugar cane, previously prepared like in the first experiment. We used a completely randomized design in factorial plus one additional treatment (3 X 4 + 1). In both experiments, after the treatments, the plants were cultivated for 60 days in a greenhouse. After this period, we evaluated the chemical characteristics of the substrate, plant height, tiller number, leaf area, leaves dry mass, root dry mass and total dry mass. We also evaluated the content and accumulation of nutrients and sodium accumulation in plants. The CBV showed similar results those of INV and KCl like fertilizer, in the presence and absence of nitrogen, but the nitrogen application could increase the plant's growth. The CBV also showed similar results those of INV and ... / Mestre

Orientador: Marcelo Loureiro Garcia / Banca: Gerson Antonio Santanne / Banca: Marcelo Zaiat / Resumo: A vinhaça caracteriza-se como a principal água residuária do processo produtivo do etanol, gerada especificamente na etapa de destilação da mistura alcoólica obtida na fermentação. Independentemente do tipo de matéria-prima, a vinhaça apresenta elevadas concentrações de matéria orgânica, bem como características ácidas e corrosivas. Somam-se a essas características elevadas concentrações de potássio e sulfato, além de teores apreciáveis de fósforo, nitrogênio e outros macro e micronutrientes. Atualmente praticamente todo o volume de vinhaça gerado nas destilarias brasileiras (≈13 L/LEtOH) é direcionado à ferti-irrigação das lavouras, devido ao seu caráter fertilizante. Contudo, o potencial poluente/contaminante da vinhaça caracteriza sua disposição no solo como problemática, tendo em vista prováveis impactos negativos no solo e nos recursos hídricos no caso da aplicação de dosagens inadequadas. Possíveis casos de contaminação por metais tóxicos também podem estar associados ao descarte da vinhaça. Desta forma, este trabalho teve por objetivo caracterizar o real potencial poluente/contaminante da vinhaça resultante do processamento da cana-deaçúcar, e as implicações de sua disposição inadequada no solo e/ou despejo em corpos d'água. Considerando a elevada concentração de matéria orgânica verificada na vinhaça, neste trabalho também avaliou-se o potencial energético, isto é, a capacidade de recuperação de energia da digestão anaeróbia aplicada ao seu tratamento. As análises foram baseadas em procedimentos experimentais e em dados obtidos na literatura. Com relação à ferti-irrigação, os principais empecilhos ao reaproveitamento da vinhaça in natura englobaram os riscos [i] de salinização do solo, devido aos elevados valores de condutividade elétrica (>6,0 dS/m) e sólidos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Stillage is characterized as the main wastewater from ethanol production, generated specifically in the step of distillation of the alcoholic media resulting from fermentation. Regardless of the feedstock, stillage contains high concentrations of organic matter, as well as acidic and corrosive characteristics. Added to these characteristics high concentrations of potassium and sulfate are present on stillage, as well as substantial levels of phosphorus, nitrogen and other macro and micronutrients. Currently almost the entire volume of stillage generated in Brazilian distilleries (13 L/LEtOH) is directed to the fertigation of the fields, due to its fertilizer character. However, the polluting/contaminant potential of stillage characterizes its land disposal as problematic, considering probable negative impacts over the soil and water resources in case of excessive dosages. Possible cases of contamination by toxic metals may also be associated to the disposal of stillage. Thus, this study aimed to characterize the real polluting/contaminant potential of sugarcane stillage, and the implications of its improper land disposal and/or discharge into water bodies. Considering the high concentration of organic matter found in stillage, in this study the energetic potential, i.e., the energy recovery capacity of anaerobic digestion applied to its treatment was also assessed. Analyses were based on experimental procedures and on data from the literature. With respect to fertigation, the main obstacles to reuse stillage in natura included risks of [i] soil salinization, due to the high electrical conductivity values (>6,0 dS/m) and high total dissolved solids content (>4000 mg/L) observed in the analyzed samples; [ii] clogging of pores and reduction in the microbial activity, in addition to the consumption of the dissolved oxygen in water... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Jorge de Lucas Junior / Coorientador: Ana Claudia Ruggieri / Banca: Adélia Pereira Miranda / Banca: Tânia Mara Baptista dos Santos / Banca: José Ricardo Soares Telles de Souza / Banca: Mauro Dal Secco de Oliveira / Resumo: O aproveitamento energético do biogás oriundo da codigestão cana-de-açúcar e silagem de cana com esterco bovino é uma iniciativa desenvolvida visando mitigar o efeito estufa e dar mais sustentabilidade à matriz energética. Objetivou-se avaliar a viabilidade da codigestão anaeróbia do esterco bovino com cana de açúcar e esterco bovino com silagem de cana no potencial de produção de biogás e metano. O trabalho foi realizado no Laboratório de Biomassa e Biodigestão Anaeróbia da Unesp,campus de Jaboticabal. Foram utilizados biodigestores de bancada, tipo batelada com capacidade de 2 litros. Foram analisados pH, alcalinidade, acidez volátil, macro e micronutrientes, fibra em detergente neutro (FDN), fibra em detergente ácido (FDA), lignina, celulose, hemicelulose, teores de sólidos totais (ST) e sólidos voláteis (SV). O pH com 10 dias após abastecimento variou de 5,62 à 5,98 para cana 10% e somente esterco, respectivamente. A alcalinidade e acidez foram satisfatórios para todos os tratamentos analisados. A produção total acumulada de biogás variou de 0,01597m³ à 0,1916m³ para silagem 10% e cana 5%, respectivamente. O potencial de produção de biogás por kg de SV reduzidos variou de 0,54 à 7,05 m³/kg para os tratamentos silagem 10% e cana 5%, respectivamente. O potencial de produção de metano por kg de SV reduzidos foi respectivamente, 0,35 à 4,12m³/kg para silagem 10% e cana 5%. As reduções de ST, SV e fração fibrosa hemicelulose foram mais efetivas no tratamento com esterco. No tratamento cana 5% as maiores reduções ocorreram nas frações FDN, FDA e celulose. Conclui-se que a codigestão de esterco bovino com cana de açúcar na proporção 5% teve melhor rendimento em relação aos outros tratamentos avaliados / Abstract: The energetic use of biogas that is a result of the co-digestion of sugar cane and sugar cane silage with cattle manure is one of the alternatives that may be developed in order to reduce the greenhouse effect and give more sustainability to the energetic matrix. The aim of the study was to evaluate the viability of the anaerobic co-digestion of sugar cane and cattle manure and sugar cane silage and cattle manure to produce biogas and methane. The study was done in the Biodigestion Anaerobic Laboratory from São Paulo State University, Jaboticabal-SP, two liters stand biodigestors of the batch type were used. The parameters used were pH, alkalinity, acidity, macro and micronutrients, NDF, ADF, lignin, celluloses, total solids and volatile solids. After 10 days, the pH varied from 5.62 to 5.98 for sugar cane (10%) and only cattle manure treatments, respectively. The alkalinity and acidity had satisfactory results for all the period. The biogas production varied from 0.01597 m3 to 0.1916 m3 to silage (10%) and sugar cane (5%) treatments, respectively. The biogas production by kg of VS reduced varied from 0.54 to 7.05 m3/kg for silage (10%) and sugar cane (5%) treatments, respectively. The methane production by kg of VS varied from 0.35 m3 to 4.12 m3 for silage (10%) and sugar cane (5%) treatments. The reduction of TS, VS and fibrous fraction were more effective in the treatment sugar (5%). The co-digestion with cattle manure with sugar cane at 5% has better efficiency related to the others / Doutor

Este trabalho tem por objetivo avaliar técnica e economicamente o aproveitamento energético da cama de aviário. Inicialmente, verificou-se o estado da arte para o aproveitamento energético desta e, na sequência, realizou-se um estudo de caso em aviário de frango de corte localizado no Sudoeste do Paraná. Nesse estudo, analisou-se o consumo energético do aviário a partir da análise de dados coletados no aviário, de dados fornecidos pela empresa integradora e de dados validados por outros pesquisadores. Dimensionaram-se também os sistemas utilizados para o aproveitamento energético da cama de aviário através do processo de biodigestão anaeróbica para o atendimento das necessidades térmicas e elétricas do aviário. Nesse dimensionamento, consideraram-se na análise todas as variáveis e procedimentos que diretamente estão relacionados aos dados técnicos e econômicos dos sistemas utilizados para o processamento da cama de aviário, de forma a tornar o sistema aplicável, o que é um dos diferenciais deste trabalho em relação a outros existentes. Na análise econômica, utilizou-se de multi-índices para representar os resultados que apresentam a rentabilidade (VPL, VPLA, IBC e o ROIA) e os riscos (TIR e o Payback descontado) do investimento. Também se considerou, na análise, a depreciação das instalações, a tributação (IR) e os investimentos iniciais com capital próprio ou de terceiros através do programa Agricultura de Baixo Carbono (ABC). Adotaram-se, para a análise econômica, quatro configurações para o aproveitamento energético da cama de aviário. Observou-se, durante a análise, que a primeira e segunda configurações se apresentaram inviáveis economicamente devido ao fato de as despesas descapitalizadas serem maiores que as receitas. Para essa situação, criaram-se cenários para identificar o quão distante se encontra a viabilidade das mesmas. A terceira e quarta configurações apresentaram-se viáveis. Concluiu-se que as diversas alternativas para o aproveitamento energético da cama de aviário influenciam nos custos de implantação dos sistemas, pois interferem diretamente no dimensionamento dos equipamentos e instalações. Também se sabe que, atualmente, há uma aplicação lucrativa da cama de aviário contribuindo para a inviabilidade econômica de seu uso energético. / This work aims to evaluate technically and economically the energy use concerning poultry litter. Initially, the state of the art was verified for energy use and then we developed a case study in a poultry broiler FARM located in the Southwest of Paraná. In this study, the energy consumption of the poultry farm was analyzed from the analysis of data collected in the poultry farm, data provided by the integrator company and data validated by other researchers. We also analyzed the systems used for energy use regarding the poultry litter through the process of anaerobic digestion to support the thermal and electrical requirements of the poultry farm. In this regard, we considered in the analysis all variables and procedures that are directly related to the technical and economic data systems used to processing the poultry litter in order to turn the system successful, and this fact is one of the differences of this work compared to other ones. In the economic analysis multi-index was used to represent the results of the profitability (NPV ANPV, IBC and ROIA) and the risks (IRR and discounted Payback) of the investment. It was also considered in the analysis, the facility depreciation, taxation (IR) and initial equity capital investments or others through the Low Carbon Agriculture program (LCA). Four configurations for energy use in the poultry litter were adopted for the economic analysis. It was observed that during the analysis, the first and second configuration proved uneconomical due to the cost without capital be greater than revenues. For this situation, scenarios were created to identify how far off their feasibility was. The third and fourth configurations proved to be viable. It was concluded that the various alternatives for energy use from the poultry litter influence the cost of deploying the systems since they interfere directly in the design of equipment and facilities. We also know that currently there is a profitable application of poultry litter contributing to the economic infeasibility of energy use from the poultry litter.

A utilização do metano (CH4) presente no biogás gerado através da degradação anaeróbica de resíduos orgânicos depositados em aterros sanitários como fonte de energia é uma tecnologia em expansão, principalmente nos países em desenvolvimento. Para assegurar um melhor aproveitamento do CH4 e a viabilidade econômica do projeto de exploração energética é necessário que estes empreendimentos avaliem sua capacidade de produzir este gás com o passar dos anos, mesmo após o encerramento da deposição de resíduos. O potencial de geração é comumente estimado a partir de modelos cinéticos de primeira ordem propostos por conceituadas instituições, entretanto, estudos recentes apontam alto grau de incerteza e diferenças relevantes entre os resultados obtidos com cada metodologia. Este trabalho tem por objetivo analisar a variação dos resultados das estimativas de emissão de metano dos modelos recomendados pela USEPA, Banco Mundial (Scholl Canyon) e IPCC utilizando tanto dados e informações disponibilizadas do aterro sanitário Moskogen, localizado em Kalmar, Suécia, que foi operado entre 1977 e 2008. Além de estimar a capacidade de geração de CH4, objetiva-se identificar qual o modelo cujas estimativas mais se aproximam dos dados de biogás efetivamente medidos e quanto gás ainda pode ser extraído do aterro. O estudo ainda avaliou como valores diferentes para os parâmetros principais dos modelos afetam a estimativa de geração final. O modelo IPCC mostrou-se o mais confiável dentre os analisados, estimando que o aterro Moskogen produza mais de 102 milhões de m de CH4 entre 1977 e 2100, sendo 39,384 milhões passíveis de extração de 2012 a 2100. Os demais modelos apresentaram premissas inadequadas com a realidade do aterro sanitário estudado. Contudo, mesmo com a superioridade do modelo proposto pelo IPCC, maiores estudos são necessários no local, que levantem outras informações de campo como a vazão passiva de gás pela camada de cobertura do aterro e uma melhor estimativa do percentual de material orgânico biodegradável presente em cada fração de resíduos depositada em Moskogen. / The use of methane (CH4) present in the biogas generated by the anaerobic degradation of organic wastes in landfills as an energy source is an expanding technology, especially in developing countries. To ensure a proper utilization of CH4 and the economic feasibility of the energy recovery project it is necessary that these landfills evaluate their capability to produce this gas over the years, even after the end of waste disposal. The generation potential is commonly estimated from first-order kinetic models proposed by reputable institutions, however, recent studies indicate a high level of uncertainty and significant differences between the results obtained with each method. This study aims to analyze the variation of the results of methane generation estimatives, from the models recommended by the USEPA, the World Bank (Scholl Canyon Model) and the IPCC using field data and information provided by Moskogen landfill, located in Kalmar, Sweden, which was operated from 1977 to 2008. In addition to estimating the CH4 generation potential, the objective is to identity which model whose results are closer to the data of the amount of biogas effectively measured and to discover how much gas still can be extracted from the landfill. The study also evaluated how different values to the model main parameters affect the final generation estimative. The IPCC model proved to be the most reliable among the others analyzed, estimating that Moskogen will produce over 102 million m of CH4 between 1977 and 2100, which 39.384 can be extracted from 2012 to 2100. The other models presented inadequate assumptions in comparison to the reality of the studied landfill. Nevertheless, despite the fact that the model proposed by the IPCC has been judged as the most faithful, larger studies are needed on the area, in order to identify more field data, such as the occurrence of passive gas flow through the top covering layers of the landfill and a better estimative of the amount of degradable organic compounds in each fraction of waste disposed in Moskogen.

Este trabalho tem por objetivo avaliar técnica e economicamente o aproveitamento energético da cama de aviário. Inicialmente, verificou-se o estado da arte para o aproveitamento energético desta e, na sequência, realizou-se um estudo de caso em aviário de frango de corte localizado no Sudoeste do Paraná. Nesse estudo, analisou-se o consumo energético do aviário a partir da análise de dados coletados no aviário, de dados fornecidos pela empresa integradora e de dados validados por outros pesquisadores. Dimensionaram-se também os sistemas utilizados para o aproveitamento energético da cama de aviário através do processo de biodigestão anaeróbica para o atendimento das necessidades térmicas e elétricas do aviário. Nesse dimensionamento, consideraram-se na análise todas as variáveis e procedimentos que diretamente estão relacionados aos dados técnicos e econômicos dos sistemas utilizados para o processamento da cama de aviário, de forma a tornar o sistema aplicável, o que é um dos diferenciais deste trabalho em relação a outros existentes. Na análise econômica, utilizou-se de multi-índices para representar os resultados que apresentam a rentabilidade (VPL, VPLA, IBC e o ROIA) e os riscos (TIR e o Payback descontado) do investimento. Também se considerou, na análise, a depreciação das instalações, a tributação (IR) e os investimentos iniciais com capital próprio ou de terceiros através do programa Agricultura de Baixo Carbono (ABC). Adotaram-se, para a análise econômica, quatro configurações para o aproveitamento energético da cama de aviário. Observou-se, durante a análise, que a primeira e segunda configurações se apresentaram inviáveis economicamente devido ao fato de as despesas descapitalizadas serem maiores que as receitas. Para essa situação, criaram-se cenários para identificar o quão distante se encontra a viabilidade das mesmas. A terceira e quarta configurações apresentaram-se viáveis. Concluiu-se que as diversas alternativas para o aproveitamento energético da cama de aviário influenciam nos custos de implantação dos sistemas, pois interferem diretamente no dimensionamento dos equipamentos e instalações. Também se sabe que, atualmente, há uma aplicação lucrativa da cama de aviário contribuindo para a inviabilidade econômica de seu uso energético. / This work aims to evaluate technically and economically the energy use concerning poultry litter. Initially, the state of the art was verified for energy use and then we developed a case study in a poultry broiler FARM located in the Southwest of Paraná. In this study, the energy consumption of the poultry farm was analyzed from the analysis of data collected in the poultry farm, data provided by the integrator company and data validated by other researchers. We also analyzed the systems used for energy use regarding the poultry litter through the process of anaerobic digestion to support the thermal and electrical requirements of the poultry farm. In this regard, we considered in the analysis all variables and procedures that are directly related to the technical and economic data systems used to processing the poultry litter in order to turn the system successful, and this fact is one of the differences of this work compared to other ones. In the economic analysis multi-index was used to represent the results of the profitability (NPV ANPV, IBC and ROIA) and the risks (IRR and discounted Payback) of the investment. It was also considered in the analysis, the facility depreciation, taxation (IR) and initial equity capital investments or others through the Low Carbon Agriculture program (LCA). Four configurations for energy use in the poultry litter were adopted for the economic analysis. It was observed that during the analysis, the first and second configuration proved uneconomical due to the cost without capital be greater than revenues. For this situation, scenarios were created to identify how far off their feasibility was. The third and fourth configurations proved to be viable. It was concluded that the various alternatives for energy use from the poultry litter influence the cost of deploying the systems since they interfere directly in the design of equipment and facilities. We also know that currently there is a profitable application of poultry litter contributing to the economic infeasibility of energy use from the poultry litter.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2018-05-18T14:20:50Z No. of bitstreams: 1 PDF - Roberta Milena Moura Rodrigues.pdf: 36710948 bytes, checksum: 554ab863304bbf43e3ca861642fc5611 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-18T14:20:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Roberta Milena Moura Rodrigues.pdf: 36710948 bytes, checksum: 554ab863304bbf43e3ca861642fc5611 (MD5) Previous issue date: 2017-06-19 / onselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Secondary biological anaerobic processes used for wastewater treatment have developed rapidly since the mid-20th century and are currently used in most Sewage Treatment Plants (ETEs) around the world. Sludge produced throughout the treatment is the main byproduct and is a semi-solid material containing organic matter, pathogenic microorganisms, toxic substances and even heavy metals withdrawn from the liquid phase. However, by applying appropriate treatment, it can transform itself from a problem residue into a product with economic value: modern and low-cost technologies can be reused in the material (nutrients and heavy metals) and its energy potential (biogas production - 70% methane). Volatile fatty acids (AGVs) are important intermediates of anaerobic digestion and their rate of production largely determines the rate of methane production. The knowledge of the concentration of VFAs in the sludge under treatment allows monitoring the performance of the reactor. The gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC / MS), for the determination of VFAs, stands out from others for being efficient and selective, and allows structural information, molar mass, among other advantages. The validation of a method for its detection ensures the reliability of the results. In the present work, the Thermo Scientific gas chromatograph (TRACE 1300) was used and the detector was a Thermo Scientific mass spectrometer (ISQ QD - Single Quadrupole) with an SPB-624 intermediate polarity column. Recognized brand reagents And previous tests were done to define suitable conditions for the method (CG / MS). Validation was done following the recommendations of INMETRO and ANVISA. The results showed that the validation of the method (GC / MS) for determination of VFAs with the chosen column and the best chromatographic conditions obtained were adequate, taking into account the validation parameters: linearity (r ≥ 0,9843), precision Coefficients of variation <20%), sensitivity (angular coefficients ≥ 238218), limit of detection (0.030 mg.L-1 - 0.848 mg.L-1), limit of quantification (0.120 mg.L-1 - 2.827 mg.L -1), accuracy (100% - 110% - higher concentrations). Applied to real matrices, the method proved to be satisfactory because the retention times were very similar to the patterns used. / Processos biológicos secundários anaeróbios empregados para o tratamento de águas residuais têm se desenvolvidos de forma acelerada a partir da metade do século XX e são atualmente utilizados na maioria das Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs) ao redor do mundo. Lodos produzidos ao longo do tratamento são o principal subproduto e constituem um material semisólido que contem matéria orgânica, microrganismos patogênicos, substâncias tóxicas e até metais pesados retirados da fase líquida. Entretanto, aplicando-se tratamento adequado, pode se transformar de um resíduo problema em um produto com valor econômico: tecnologias modernas e de baixo custo podem ser reaproveitados materiais nele contido (nutrientes e metais pesados) e pelo seu potencial energético (produção de biogás - 70% de metano). Os ácidos graxos voláteis (AGVs) são importantes intermediários da digestão anaeróbia e sua taxa de produção determina em grande parte a taxa de produção de metano. O conhecimento da concentração de AGVs no lodo em tratamento permite acompanhar o desempenho do reator. O método de cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG/EM), para determinação de AGVs, se destaca de outros por ser eficiente e seletivo, e permite obter informação estrutural, massa molar, entre outras vantagens. A validação de um método para sua detecção assegura a confiança dos resultados. No presente trabalho foi utilizado o cromatógrafo gasoso Thermo Scientific (TRACE 1300) e o detector foi um espectrômetro de massas Thermo Scientific (ISQ QD – Single Quadrupole) com uma coluna de polaridade intermediária SPB- 624. Foram utilizados reagentes (analitos) de marca reconhecida e testes prévios foram feitos para definir condições adequadas para o método (CG/EM). A validação do mesmo foi realizada seguindo as recomendações de INMETRO e ANVISA. Os resultados mostraram que a validação do método (CG/EM) para determinação de AGVs com a coluna escolhida e as melhores condições cromatográficas obtidas mostraram-se adequadas, atendendo aos parâmetros de validação: linearidade (r ≥ 0,9843), precisão (coeficientes de variação < 20%), sensibilidade (coeficientes angulares ≥ 238218), limite de detecção (0,030 mg.L-1 - 0.848 mg.L-1) , limite de quantificação (0.120 mg.L-1 - 2.827 mg.L -1), exatidão (100% - 110% - concentrações maiores). Aplicado em matrizes reais o método se mostrou satisfatório porque os tempos de retenção foram muito semelhantes aos dos padrões utilizados.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:21:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6607_1.pdf: 922841 bytes, checksum: 1df7759d9d1f631e49770908e8f3fe42 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O presente estudo tem como objetivo obter uma plataforma para mensurar o valor do ganho social líquido da adoção, pela indústria do bioetanol no primeiro trecho da bacia do rio Pirapama, de mais uma opção para uso econômico da vinhaça, utilizando um modelo econômico-hidrológico integrado já desenvolvido para o mesmo. Essa modelagem maximiza os benefícios dos produtores do bioetanol agregados aos benefícios dos demais consumidores de água do trecho, para diferentes cenários (com e sem produção do biogás), sem impactos ambientais na qualidade das águas. Comparando essas medidas de bem-estar social tem-se uma medida do benefício social líquido da opção do biogás ou o valor econômico social desta alternativa. Além disso, podem ser calculadas as perdas de bem-estar social (deadweight loss) de mudanças no nível de qualidade ambiental nos dois cenários. Estes serão obtidos através da diferença entre os benefícios sociais líquidos máximos diante da mudança nas restrições, admitindo a ocorrência de externalidades ambientais. Estas medidas podem ser usadas para analisar a introdução da opção do biogás tanto sob a ótica dos produtores e consumidores individualmente como da sociedade como um todo. Dessa forma, é possível subsidiar decisões na esfera pública e privada que levem ao desenvolvimento sustentável na região. Os resultados mostraram que, num contexto sem impactos ambientais, os ganhos líquidos obtidos pelos usuários são maiores quando a alternativa da produção biogás é considerada. Além disso, os custos sociais são menores se esta opção estiver disponível. Finalmente, pôde-se observar que prazos viáveis de retorno do investimento num biodigestor são obtidos, para duas das três agroindústrias analisadas, quando se considera os benefícios potenciais da adoção da tecnologia de biodigestão anaeróbia

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-15T16:03:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Versão Final Digital.pdf: 2433791 bytes, checksum: 87418cbd2e24a1851bdebf76a83d9524 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-15T16:03:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Versão Final Digital.pdf: 2433791 bytes, checksum: 87418cbd2e24a1851bdebf76a83d9524 (MD5) Previous issue date: 2015-12-07 / O biogás é uma mistura gasosa produzida por digestão anaeróbia, a partir de dejetos animais, lodo de esgoto, lixo orgânico doméstico, resíduos agrícolas, efluentes industriais e plantas aquáticas. Pode ser usado como combustível, após purificação, não produz gases tóxicos durante a queima, aproveita o lixo orgânico e deixa como resíduo um biofertilizante. O destino final dos resíduos líquidos e sólidos produzidos pela população é considerado um grave problema ambiental. O tratamento de efluentes em Estações de Tratamento de Esgoto (ETE’s) é fundamental para remoção de substâncias contaminantes, para que não sejam dispostos no meio ambiente. Este processo de tratamento de águas residuais tem como principal resíduo gerado o lodo de esgoto e a gestão deste resíduo é um dos desafios significativos durante o processo. A produção de biogás é influenciada por alguns fatores, e um deles é a temperatura que pode ser mesofílica (entre 20°C e 45°C) ou termofílica (entre 45°C e 60°C). Tendo em vista o aproveitamento energético do lodo produzido em ETE’s e a redução da poluição causada por este, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o processo de biodigestão do lodo produzido em ETE’s com sistema de tratamento tipo UASB, em condições mesofílicas e termofílicas, analisando a composição do biogás produzido (CH4 e CO2). O substrato utilizado foi o lodo de esgoto com diferentes características (seco, pastoso e líquido), coletado na ETE Mangueira, localizada em Recife/PE. Para a caracterização do substrato, foram realizados alguns experimentos: pH, teor de umidade, DQO, DBO, sólidos totais, voláteis e fixos, contagem de micro-organismos, análises elementar e termogravimétrica. Foram construídos 72 reatores, sendo 16 com volumes de 1L incubados a 30°C, dos quais 8 foram de garrafas tipo PET e 8 de frascos tipo âmbar. Os outros reatores foram construídos com frascos de penicilina de 100mL e foram incubados em temperaturas mesofílicas (30°C, 35°C e 40°C) e termofilicas (45°C e 50°C). Entre os primeiros reatores de frascos de penicilina, a maior concentração de metano foi observada no reator com lodo pastoso a 45°C com 87,2% no 18° dia de fermentação. Para os reatores construídos em garrafas tipo PET (politereftalato de etileno), o meio mais adequado para produção de biogás nas condições estudadas, foi o lodo líquido que produziu o biogás com maior teor de metano no menor período de tempo (46,48% de metano no 8º dia de biodigestão). Entre os reatores incubados em diferentes temperaturas, o que apresentou resultados mais favoráveis foi o com lodo líquido a 30°C que apresentou 79,74% de metano em 11 dias de fermentação. Nos reatores em frascos tipo âmbar os resultados apresentaram baixo teor de metano, sendo o lodo pastoso o que proporcionou maior teor de metano com 26,0% no 12º dia de biodigestão anaeróbia. Esse baixo teor de metano deve-se a vazamentos ocorridos nas tampas dos reatores. Desta forma, o lodo líquido foi o substrato que proporcionou maiores teores de metano em temperatura ambiente e sem necessidade de neutralizar o meio. / Biogas is a gaseous mixture produced by anaerobic digestion of animal manure, sewage sludge, household organic waste, agricultural waste, industrial effluents and aquatic plants. This gaseous mixture can be used as fuel, produces non-toxic gases during combustion, values organic waste and its residue is an excellent bio-fertilizer. The final destination of liquid and solid domestic waste is considered a serious environmental problem. The wastewater treatment in Sewage Treatment Plants (STP) is essential to remove contaminants, so they are not disposed of in the environment. This wastewater treatment has sewage sludge as the main residue generated, and the management of this residue is one of the most significant challenges in the treatment process. The production of biogas is influenced by many factors, one of them is the temperature, that can be mesophilic (between 20°C and 45°C) or thermophilic (between 45°C and 60°C). In view of the energetic use of sludge produced in STP’s and reduction of the pollution caused by it, the present study aims to evaluate the anaerobic digestion process of sludge produced in STPs, with treatment system type UASB, either under mesophilic or thermophilic conditions, through the analysis of the composition of the biogas produced (CH4 and CO2). The substrate used was sewage sludge under different conditions (solid, paste and liquid), collected in STP Mangueira, located in Recife-PE, Brazil. For the characterization of the substrate, the following experiments were carried out: pH, moisture content, COD, BOD, total solids, volatile solids and fixed solids, microorganisms counting, ultimate and proximate analyses. The 72 reactors were built, 16 with a volume of 1L incubated at 30°C, of which 8 were built using PET bottles (PET-polyethylene terephthalate) and 8 amber flasks. The last 56 reactors were made of penicillin bottles with a volume of 100mL each and incubated at mesophilic temperature (30°C, 35°C and 40°C) and thermophilic temperature (45°C and 50°C). Among the first reactors of penicillin bottles, the higher methane concentration was observed in reactor with sludge paste at 45°C, with 87.2% on the 18th day. As for the reactors built in PET bottles, the most appropriate medium for biogas production under the conditions studied was the liquid sludge, which produced biogas with higher methane concentration in the shortest period (46.48% of methane on day 8th). Among the reactors incubated at different temperatures, the one that presented results that are more favorable was with liquid sludge at 30°C. Regarding the reactors of amber flasks, the results showed low methane content, of which the pasty sludge provided the highest methane concentration of biogas produced with 26.0% on the 12th day of anaerobic digestion. Thus, the liquid sludge substrate provided higher methane content at ambient temperature and without the need to neutralize the substrate.