The generation of local solid waste has increased every year in Brazil. The largest portion of this waste is organic material. Organic waste generated in restaurants in the preparation of meals, as much as in the leftovers on the plates plays an important role in the composition of this type of waste and needs to be properly allocated. In the present study, the generation of biogas and bio compounds in the use of restaurant organic waste was evaluated, in an anaerobic digester. To achieve this, an anaerobic reactor of 120 L was used, which was operated and monitored from August 2015 to April 2016. The anaerobic digestion was conducted at mesophilic temperature close to 30 °C and at different hydraulic retention times of 30 and 60 days. Initially, the pH of the affluent varied from 4.8 to 6.4 performing in most cases as acid; therefore it was necessary to correct the incoming biomass with NaOH. The major physic-chemical factors which influenced in the process and the biogas composition (CH4 and CO2) were evaluated. The stable phase was identified and the removal efficiency of main physic-chemical parameters was verified during this stable period. The pH of the effluent on stage II varied from 6.2 to 7.3. The average COD removal was 95 %, BOD5, 93%, O&G, 86 %, ST, 51 %, SS, 92 % and STV, 76 %. The percentage of CH4 in phase II was 60 % and 40 % of CO2. During the period in which the digester was operated and evaluated the amount of 203 kg of restaurant organic waste was properly allocated, 633 L of water were used and 830 L of bio compounds were generated. The total volume of biogas followed in March and April 2016 was 3311.72 L and the estimated total volume for methane was 2123.24 L, in a range of daily variation biogas production from March to April of 41.2 L to 80.0 L. The study found that with the acclimatization of microorganisms was possible to obtain positive percentage of methane generation indicating that anaerobic digestion, for this type of waste used, is viable and it has good potential for use, in addition of generating gases production with potential energy and sludge with potential use in fertilization. / A geração de resíduos sólidos urbanos tem aumentado a cada ano, no Brasil. A maior parcela desses resíduos é de material orgânico. Os resíduos orgânicos gerados nos restaurantes, tanto do preparo das refeições, quanto das sobras nos pratos, tem participação importante na composição dos resíduos sólidos urbanos e precisam ser melhor destinados. No presente trabalho foi avaliada a geração de biogás e biocomposto através da utilização de resíduo orgânico de restaurante, em biodigestor anaeróbio. Para tanto foi utilizado um reator anaeróbio de 120 L, o qual foi operado e monitorado de agosto de 2015 a abril de 2016. A digestão anaeróbia foi realizada em temperatura mesófila, próxima de 30 °C e conduzida a diferentes tempos de retenção hidráulico de 30 e 60 dias. Inicialmente o pH do afluente variou entre 4,8 a 6,4 apresentando-se na maioria das vezes como ácido, por isso foi necessário corrigir a biomassa de entrada com NaOH. Foram avaliados os principais fatores físico-químicos que influenciavam no processo e a composição do biogás (CH4 e CO2). Foi identificada a fase estável e verificada a eficiência de remoção dos principais parâmetros físico-químicos avaliados durante este período estável. O pH do efluente na fase II variou de 6,2 a 7,3. A média de remoção de DQO foi de 95 %, da DBO5 foi de 93 %, dos O&G foi de 86 %, dos ST foi de 51 %, dos SS foi de 92 % e dos STV foi de 76 %. O percentual médio de CH4 na fase II foi de 60 % e o de CO2 de 40 %. Durante o período em que o biodigestor foi operado e avaliado foi mais bem destinada uma quantidade de 203 kg de resíduo orgânico de restaurante, foram utilizados 756 L de água e foram gerados 950 L de biocomposto. O volume total do biogás, acompanhado nos meses de março e abril de 2016, foi de 3311,72 L e o volume total estimado para o metano foi de 2123,24 L, sendo que a faixa de variação diária de produção do biogás de março a abril foi de 41,2 L a 80,0 L. O estudo apontou que com a aclimatação dos micro-organismos foi possível obter bons percentuais de geração de metano indicando que a digestão anaeróbia, para este tipo de resíduo utilizado é viável e tem bom potencial de uso, além de gerar gases com potenciais energéticos e lodo com potencial para uso em fertilização.

Orientador: Ariovaldo José da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-27T23:32:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_DouglasBatistada_M.pdf: 2490257 bytes, checksum: 46f41b6961223169590146af18566274 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A crescente demanda por fontes de energia renováveis vem direcionando esforços e interesses por pesquisas focadas no desenvolvimento de biocombustíveis, a partir da digestão de resíduos provenientes de atividades agrícolas e agroindustriais. Neste contexto, a digestão anaeróbia pode ser direcionada para a produção e aproveitamento de subprodutos intermediários com alto valor agregado, como, por exemplo, etanol e butanol. O objetivo geral deste trabalho foi avaliar o desempenho de reatores anaeróbios de leito fixo e fluxo ascendente no tratamento de água residuária, visando à produção biológica de butanol e etanol a partir de uma cultura mista de micro-organismos selvagens. Foram utilizados dois reatores anaeróbios de leito fixo, com volume total de 3,77 litros. O primeiro reator foi mantido em condição acidogênica e o segundo em condição solventogênica. Os reatores foram operados em cinco diferentes etapas com tempo detenção hidráulica (TDH) de 2, 4 e 12 h e alimentados com água residuária sintética preparada para resultar em DQO em torno de 500 mg L-1, 1.000 mg L-1, 4.000 mg L-1 e 12.000 mg L-1, tendo como principal fonte de carbono sacarose. Além disso, foram avaliadas duas condições de temperaturas diferentes, ambiente (variando de 25ºC a 30ºC) e controlada (35ºC). Em cada etapa também foi avaliada a influência do efeito da recirculação do biogás no desempenho dos reatores, operando-os por um período de 30 dias sem recirculação de biogás e 30 dias com recirculação de biogás. Os resultados mostraram que a suplementação de bicarbonato de sódio no preparo do afluente auxiliou no aumento da capacidade de tamponamento do sistema e a recirculação de biogás favoreceu a estabilidade nos valores de pH durante todo o período experimental nessa condição. A variação crescente do tempo de detenção hidráulica (TDH) e da concentração de matéria orgânica (DQO) conduziu a um aumento na concentração de ácidos voláteis totais (AVT) e na concentração de produtos intermediários resultante da fermentação da sacarose. A concentração média de AVT variou de 89,3 mg L-1 da etapa I para 147,0 mg L-1 na etapa II, quando houve aumento do TDH e da DQO afluente. A variação da temperatura não influenciou a produção de AVT, na etapa III na qual a temperatura foi variável a concentração média de AVT detectada no efluente foi 546,0 mg L-1 e na etapa IV, com temperatura mantida em 35°C a concentração média de AVT no efluente foi 530,4 mg L-1. O melhor desempenho na produção de etanol foi verificado no reator solventogênico, com o pH em torno de 4,5, quando mantido com temperatura controlada a 35°C, TDH de 4 horas e taxa de carregamento orgânico (TCO) de 24 g DQO m-3d-1, sem recirculação de biogás. Nessa condição a concentração média de etanol detectada no efluente foi de 929,52 mg L-1. A produção de etanol não correspondeu ao aumento da TCO aplicado na etapa V, mantendo a concentração média de 993,35 mg L-1 na fase com recirculação de biogás. Butanol foi detectado em concentrações muito baixas, é provável que as condições de pH, tipo de reator e a estratégia de inoculação foram inadequadas para viabilizar a rota metabólica de produção de butanol / Abstract: The growing demand for renewable energy sources has been directing efforts and interests by research focused on the development of biofuels from waste digestion from agricultural and agro-industrial activities. In this respect, anaerobic digestion can be directed to the production and use of intermediates by-products with high added value such as, for example, ethanol and butanol. The aim of this study was to evaluate the performance of anaerobic fixed bed and upward flow in the treatment of wastewater, aiming to organic production of butanol and ethanol from a mixed culture of wild microorganisms. We used two anaerobic fixed bed, with a total volume of 3.77 liters. The first reactor was kept in acidogenic condition and the second in solventogenic condition. The reactors were operated in five different stages with hydraulic retention time (HRT) of 2, 4 and 12 h fed synthetic wastewater prepared to result in COD around 500 mg L-1, 1,000 mg L-1, 4,000 mg L -1 and 12,000 mg L-1, the main carbon source sucrose. In addition, we evaluated two different conditions of temperature, environment (ranging from 25 ° C to 30 ° C) and controlled (35 ° C). At each step was also evaluated the influence of the effect of recirculation of the biogas reactor performance, operating them for a period of 30 days without recirculation of the biogas and 30 days with biogas recirculation. The results show that supplementation of sodium bicarbonate in the preparation of the influent assisted in increased system capacity and buffering biogas recirculation favored stability in pH during the entire experimental period in this condition. The increasing variation of hydraulic retention time (HRT) and the concentration of organic matter (COD) led to an increase in the concentration of volatile fatty acids (VFA) and the concentration of intermediate products resulting from the fermentation of sucrose. The average concentration of AVT ranged from 89.3 mg L-1 from step I to 147.0 mg L-1 in step II, when an increase of the HDT and the influent COD. The variation in temperature did not affect the production of AVT in step III in which the temperature varied from the mean concentration in the effluent was detected AVT 546.0 mg L-1 and stage IV with temperature maintained at 35 ° C the concentration AVT average of the effluent was 530.4 mg L-1. The improved performance in ethanol production was observed in solventogênico reactor with pH around 4.5, when kept at a temperature controlled at 35 ° C for 4 hours and TDH organic loading rate (TCO) 24 g COD m-3d-1, without recirculating the biogas. In this condition average ethanol concentration was detected in the effluent 929.52 mg L-1. Ethanol production did not correspond to the increase in TCO applied to the V phase, keeping the average concentration of 993.35 mg L-1 in phase with biogas recirculation. Butanol was detected at very low concentrations, it is likely that the conditions of pH, type of reactor and inoculation strategy have been inadequate for enabling the metabolic pathway of butanol production. Keywords: anaerobic digestion, solventogenic, butanol and ethanol / Mestrado / Agua e Solo / Mestre em Engenharia Agrícola

PESSÔA, Sávia Gavazza dos Santos, também é conhecida em citações bibliográficas por: GAVAZZA, Sávia / Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-09-27T20:47:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Denise Mary Santana Marcelino .pdf: 3765084 bytes, checksum: aa15044eb1883a027b86671a3a7934ab (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-11-20T18:59:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Denise Mary Santana Marcelino .pdf: 3765084 bytes, checksum: aa15044eb1883a027b86671a3a7934ab (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-20T18:59:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Denise Mary Santana Marcelino .pdf: 3765084 bytes, checksum: aa15044eb1883a027b86671a3a7934ab (MD5) Previous issue date: 2017-04-07 / O objetivo do estudo foi avaliar o efeito da zona microaerada em reator UASB no tratamento de corantes azo. O Experimento 1 foi composto por reatores UASB idênticos, um convencional (R1) e outro com zona microaerada (R2). O efluente sintético era composto por macro e micronutrientes, NaCl, NaHCO₃, Sulfato, DQO (amido/etanol) e corantes Direct Black 22 (tetra-azo) e Direct Blue 71 (triazo). Os reatores foram operados com TDH de 24 h em três fases: FI (amido e corante DB22), FII (etanol e corante DB22), e FIII-A e B (etanol e corantes DB22 e DB71). Ao término das fases foram realizados perfis espaciais. Em relação a cor, a zona microaerada não favoreceu a eficiência de remoção de DB22 na FI, com médias de 75 e 73%, porém favoreceu na FII, com médias de 66 e 71%, em R1 e R2, respectivamente. Em FIII-B, o desempenho de R1 (73% para DB22 e 88% para DB71) foi superior ao R2 (59% para DB22 e 81,5% para DB71), devido a autoxidação de aminas aromáticas que ocorreu em R2. As aminas aromáticas foram acumuladas em R1 e completamente (FI e FII) ou parcialmente (FIII) removidas em R2. Em relação a DQO, a zona microaerada em FI e FII não favoreceu a eficiência de remoção em R2, no entanto, na FIII favoreceu R2 (88% em FIII-A e 84% em FIII-B). A remoção de sulfato foi mais eficiente em R1 (71,5, 83, 73 e 85% em FI, FII, FIII-A e FIII-B, respectivamente), enquanto parte do sulfeto, formado anaerobiamente, foi oxidado a sulfato (ciclo fútil) e/ou enxofre elementar na zona microaerada de R2. A toxicidade (por Vibrio fischeri) foi removida em R2 na FII, porém na FIII-B a microaeração não foi suficiente para promover a degradação total das aminas aromáticas, em decorrência do alto teor de corantes aplicado. O Experimento 2 foi composto por reatores em batelada, R1b (convencional) e R2b (com microaeração), afim de determinar as constantes cinéticas da degradação de corantes azo, DQO e sulfato. Os maiores valores de kcorante foram observados no estágio anaeróbio (0 – 12 h) do reator microaerado (R2b), porém as maiores taxas de remoção foram obtidas no reator anaeróbio (R1b), ao término do ciclo (0 – 24 h), devido a autoxidação das aminas aromáticas em R2b. As eficiências de DB22 foram de 75, 70 e 70% em FI, FII e FIII-B, e 85% de DB71 em FIII-B, e DQO com eficiências de remoção de 85, 69 e 62%, respectivamente. Não houve contribuição expressiva em FII e FIII-B do oxigênio na remoção de DQO, sendo observado um aumento do k0 após a microaeração em R2b apenas na FIII-B. Em relação ao sulfato, as maiores taxas de remoção foram atingidas na FI (80% em R1b e 62% em R2b). / This study aimed to evaluate the influence of a micro-aerated zone in an UASB reactor, during the treatment of azo dyes. Experiment 1 was composed of identical UASB reactors, one conventional (R1) and the other with micro-aerated zone (R2). The synthetic wastewater was composed by macro- and micro-nutrients, NaCl, NaHCO3, Sulfate, COD (starch/ethanol) and the dyes Direct Black 22 (tetra-azo) and Direct Blue 71 (triazo). The reactors were operated with 24 h TDH in three phases: PI (starch and dye DB22), PII (ethanol and dye DB22), and PIII-A and B (ethanol and dyes DB22 and DB71). At the end of the phases, spatial profiles were performed. In relation to color, the micro-aerated zone did not favor the efficiency of removal of DB22 in the PI, with means of 75 and 73%, but favored in the PII, with averages of 66 and 71% in R1 and R2, respectively. In PIII-B, the performance of R1 (73% for DB22 and 88% for DB71) was higher than R2 (59% for DB22 and 81.5% for DB71), due to the aromatic amines autoxidation detected in R2. Aromatic amines accumulated in R1, whereas they were completely (PI and PII) or partially (PIII) removed in R2. However, PIII favored R2 (88% in PIII-A and 84% in PIII-B) in relation to COD, the micro-aerated zone in PI and PII did not favor removal efficiency in R2. The sulfate removal was more efficient in R1 (71.5, 83, 73 e 85% in PI, PII, and PIII, respectively), while part of the sulfide, anaerobically formed, was oxidized to sulfate (futile cycle) and/or elemental sulfur in the micro-aerated zone of R2. The toxicity (by Vibrio fischeri) was removed in R2 in the PII, but in PIII-B the micro-aeration was not enough to promote the total degradation of aromatic amines due to the higher dye content applied in this phase. Experiment 2 was composed of batch reactors, R1b (conventional) and R2b (with micro-aeration), in order to determine the kinetic constants of azo, COD and sulfate dye degradation. The highest values of kdye were observed in the anaerobic stage (0 - 12 h) of the micro-aerated reactor (R2b), but the highest removal rates were obtained in the anaerobic reactor (R1b) at the end of the cycle (0 - 24 h), due to the aromatic amines autoxidation in R2b. The DB22 efficiencies of 75, 70 and 70% in PI, PII and PIII-B, and 85% of DB71 in PIII-B, and COD with removal efficiencies of 85, 69 and 62 %, respectively. There was no expressive contribution in PII and PIII-B of the oxygen in COD removal, with an increase of k₀ after micro-aeration in R2b only in PIII-B. Regarding sulfate, the highest removal rates were achieved in PI (80% in R1b and 62% in R2b).

PESSÔA, Sávia Gavazza dos Santos, também é conhecida em citações bibliográficas por: GAVAZZA, Sávia / Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-10-08T22:47:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Marcelo Guerra Pires de Carvalho.pdf: 2738156 bytes, checksum: 480959de599ffd945a5b7e772e518f3e (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-11-21T20:25:53Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Marcelo Guerra Pires de Carvalho.pdf: 2738156 bytes, checksum: 480959de599ffd945a5b7e772e518f3e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-21T20:25:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Marcelo Guerra Pires de Carvalho.pdf: 2738156 bytes, checksum: 480959de599ffd945a5b7e772e518f3e (MD5) Previous issue date: 2016-12-12 / Dois sistemas em escala de bancada para tratamento biológico de efluente têxtil sintético foram operados, em escala de bancada, para avaliar a interferência do sulfato na eficiência de remoção da demanda química de oxigênio (DQO) e do corante azo Direct Black 22 (DB22), bem como, na formação e degradação de aminas aromáticas, que são subprodutos tóxicos da degradação de corantes azo. O primeiro sistema era composto por dois reatores UASB, alimentados com efluente têxtil sintético, sendo um deles com adição de sulfato (DQO/sulfato > 7). No segundo sistema, o tratamento era realizado em dois estágios (anaeróbio/microaerado) em reator compartimentado de leito fixo (RLF), para distintas relações DQO/sulfato afluente (4,8±0,2 e 0,8±0,1). Para o primeiro sistema, não se observou diferença entre as eficiências médias de remoção de DQO e DB22 entre os reatores UASB alimentados com (89±8% para DQO e 58±8% para DB22) e sem adição de sulfato (86±4% para DQO e 60±7% para DB22). Enquanto no RLF, quando a relação DQO/sulfato foi alterada de 4,8 para 0,8, a eficiência de remoção de DQO diminuiu de 78±9 para 71±10% no compartimento anaeróbio e de 83±6 para 78±6% no compartimento microaerado, e a eficiência de remoção de DB22 aumentou de 38±11 para 72±6% no compartimento anaeróbio e de 56±7 para 75±7% no compartimento microaerado). A configuração do RLF proporcionou acúmulo de sulfeto e queda do potencial de oxirredução (ORP) no compartimento microaerado prejudicando a degradação de aminas aromáticas, que só foram completamente degradadas para ORP maiores que -218 mV e concentração de sulfeto de até 30 mg HS-/L. O RLF também promoveu o tratamento de efluente têxtil com capacidade de remoção de sulfato de 30±15 e 49±26% para as relações DQO/sulfato 4,8 e 0,8, respectivamente, bem como, a degradação de aminas aromáticas para ambas relações DQO/sulfato. / Two bench-scale systems for biological treatment of synthetic textile effluent were used to evaluate the interference of sulphate on the removal efficiency of chemical oxygen demand (COD) and azo dye Direct Black 22 (DB22), as well as in the formation and degradation of aromatic amines, which are toxic by-products of the azo dyes degradation The first system was carried out with two UASB reactors, filled with synthetic textile effluent, one of them with sulphate supplementation (DQO/sulfato > 7). In the second system, the treatment was performed in a two-stages (anaerobic/micro aerated) using a compartmentalized fixed bed reactor, for different COD/sulphate influent ratios (4.8±0.2 and 0.80±0.1). For the first system, there was no difference between the average of COD and DB22 removal efficiencies between the UASB reactors fed with (89±8% for COD and 58±8% for DB22) and without addition of sulphate (86±4% for COD and 60±7% for DB22). In the compartmentalized fixed bed reactor, when the COD/sulphate ratio was altered from 4.8 to 0.8, COD removal efficiency decreased from 78±9 to 71±10% in the anaerobic compartment and from 83±6 to 78±6% in the micro aerated compartment, and the DB22 removal efficiency increased from 38 ± 11 to 72 ± 6% in the anaerobic compartment and from 56 ± 7 to 75 ± 7% in the micro aerated compartment. The bed fixed reactor configuration provided sulphide accumulation and decrease of the redox potential (ORP) in the micro aerated compartment, impairing the degradation of aromatic amines, which were only completely degraded when ORP higher than -218 mV and sulphide concentration up to 30 mg HS-/L were applied. The RLF also promoted the treatment of textile effluent with sulphate removal capacity of 30±15 and 49±26% for COD/sulphate ratios 4.8 and 0.8, respectively, as well as the degradation of aromatic amines for both CDO/sulphate ratios.

Lipídeos contidos em resíduos de laticínios além de representarem uma perda industrial importante, interferem negativamente nos sistemas de tratamento de efluentes inibindo a atividade microbiana do consórcio (Mendes, 2005). O objetivo do presente trabalho foi estudar a degradação anaeróbia de gorduras do leite hidrolisadas com duas enzimas: lipase comercial de Candida rugosa (éster-inespecífica), e preparado enzimático de Geotrichum candidum (lipase éster-específica). Determinaram-se condições ótimas de hidrólise de gorduras do leite no tocante a tempo e temperatura de processo. Após esta etapa, determinou-se a produção metanogênica advinda da estabilização de esterco bovino combinado com gorduras de laticínios hidrolisadas e in natura. As condições ótimas de ação de lipase comercial de C. rugosa em gorduras do leite foram obtidas com temperatura de 40ºC e pH de 6,5. As condições ótimas de ação de preparado enzimático de G. candidum foram obtidas com temperatura de 40ºC e pH de 7,5. Os tempos de processo hidrolítico para a produção máxima de ácidos graxos foram de 8 horas e 16 horas quando se utilizaram preparado enzimático de G. candidum e solução de lipase comercial de C. rugosa respectivamente. As velocidades de processo, bem como os valores de biodegradabilidade anaeróbia, produção metanogênica específica e coeficiente de conversão (Yp/s) indicaram ser muito mais eficiente a utilização lipase de C. rugosa na hidrólise das gorduras do leite, quando o objetivo do processo é a produção de biogás. Além disso, o preparado enzimático de G. candidum ocasionou inibição da atividade metanogênica acetoclástica. Quando se realizou um estudo variando-se a concentração de gordura no tratamento enzimático, obteve-se a maior produção de ácido oléico quando se utilizaram 42 gramas de gordura por grama de enzima. Por outro lado, o melhor fator de conversão entre produto e substrato foi verificado quando a relação entre a massa de gordura e a massa de enzima foi igual a 6g/g. / Lipids in dairy waste as well as representing an important industrial loss, interfere negatively in wastewater treatment systems by inhibiting microbial activity of the consortium. The aim of this work was to study the anaerobic degradation of hydrolyzed milk fats using two enzymes: lipase from Candida rugosa, which is an ester unspecific enzyme; and other specific lipase obtained from Geotrichum candidum. Optimal conditions for hydrolysis of milk fat regarding pH, time and temperature were determined. After that, the methanogenic production from the stabilization of cattle manure combined with fats (hydrolyzed and in nature) was evaluated. The optimum conditions for the action of commercial C. rugosa lipase were obtained at 40ºC and pH 6.5. The optimum conditions for the action of G. candidum preparation were obtained at 40ºC and pH 7.5. Maximum product concentrations were obtained within 8 hours and 16 hours when preparation of G. candidum and C. rugosa lipase were used, respectively. The initial methanogenic production rate, the values of anaerobic biodegradation, the specific methanogenic production and the methane yield as well, showed that the use of C. rugosa lipase in the hydrolysis of fats is more efficient when the goal of the process is the production of biogas. The use of the enzymatic preparation of G. candidum did not cause any benefits, and in addition, caused bigger inhibition of acetoclastic methanogenic activity. When the initial concentration of substrate was varied for the enzymatic treatment, it was possible to verify higher oleic acid accumulated production when 42 grams of fat where used per gram of enzyme. On the other hand, the higher conversion factor between product and substrate was obtained when the relation between the mass of fat and the mass of enzyme was 6g/g.

Orientador: Roberto Alves de Oliveira / Coorientador: Rose Maria Duda / Banca: Luciano Santos Rodrigues / Banca: Ariovaldo José da Silva / Resumo: A atividade suinícola se intensificou nas últimas décadas, o que proporcionou o aumento na produção de águas residuárias. Os reatores anaeróbios horizontais, em série, seguidos de filtro biológico percolador são uma nova proposta para o tratamento dessas águas residuárias, com vantagens, como a produção de biogás e o efluente final com menor poder poluente. Neste trabalho foi avaliado um sistema anaeróbio composto por um reator anaeróbio horizontal com manta de lodo (RAHML - R1), e três reatores anaeróbios horizontais com leito fixo, utilizando anéis de eletroduto corrugado (RAHLF - R2, R3 e R4) instalados em série, para o tratamento de águas residuárias de suinocultura. Também foi realizado o póstratamento do efluente anaeróbio em um filtro biológico percolador seguido de um sedimentador. Os tempos de detenção hidráulica (TDH) aplicados no sistema anaeróbio (R1+R2+R3+R4) foram de 65; 48,4 e 16,1 h e as cargas orgânicas volumétricas (COV) aplicadas no R1 foram similares estatisticamente, com valores médios de 16,2; 19,8 e 15,1g DQO (L d)-1, nos ensaios 1, 2 e 3, respectivamente. As maiores remoções de demanda química de oxigênio total (DQOtotal), e produções volumétricas de metano de até 63% e de 0,730 m3 CH4 (m3 reator d)-1, ocorreram no R1, onde também foram observados os maiores tempos de retenção de sólidos (TRS), de até 49 dias. Embora os reatores R2, R3 e R4 tenham apresentado menores eficiências, contribuíram para a produção volumétrica de metano e para a estabilidade na remoção de material orgânico do sistema estudado, principalmente com a aplicação TDH maiores. Com a realização da hidrodinâmica no final do ensaio 2, utilizando o método estímulo resposta em pulso, verificou-se que os reatores anaeróbios horizontais R2, R3 e R4 possuem regime de escoamento com características de reatores de mistura completa e o R1 com... / Abstract: The swine activity has intensified in the last decades which resulted in the increased production of wastewater. The horizontal anaerobic reactors in series, followed by biological trickling filter are a new proposal in the treatment of these wastewaters and presents advantages such as biogas production and the final effluent with power pollutant reduced. This study evaluated an anaerobic system formed by a horizontal anaerobic sludge blanket (RAHML - R1), and three horizontal anaerobic reactors with fixed bed utilizing as material support rings of corrugated conduit (RAHLF - R2, R3 and R4) installed in series, for the treatment of wastewater swine. Was also performed post-treatment of anaerobic effluent in a biological trickling filter followed by a settler. The hydraulic retention time (HRT) applied in the anaerobic system (R1 + R2 + R3 + R4) were 65; 48.4 and 16.1 h and the organic loading rate (OLR) applied in R1 were statistically similar, with mean values of 16.2; 19.8 and 15.1 g COD (L d) -1, in trials 1, 2 and 3, respectively. The highest removals of total chemical oxygen demand (totalCOD), and volumetric methane productions of up to 63% and 0.730 m3 CH4 (m3 reactor d)-1, and occurred in R1, which were also observed the largest solid retention times (SRT) of up to 49 days. Although the R2 reactors, R3 and R4 presented lower efficiencies, but they contributed to the volumetric production of methane and to stability in the removal of organic matter in the studied system, especially with the largest application HDT. With the realization of the hydrodynamic at end of test 2 for answers stimulation pulse method, was possible to observe that the horizontal anaerobic reactors R2, R3 and R4 are flow regime with complete mixing reactor characteristics and R1 with plug flow characteristics. With the inclusion of post-treatment system, there were removals up to 90, 96, 64, 86, 68, 64, 77, 76 ... / Mestre

Orientador: Jairo Osvaldo Cazetta / Banca: Samira Domingues Carlin Cavallari / Banca: Fábio Olivieri de Nóbile / Banca: Miguel Ângelo Mutton / Banca: Edson Luiz Mendes Coutinho / Resumo: 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) / Abstract: 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) / Doutor

Orientador: Jorge de Lucas Junior / Banca: Mônica Sarolli Silva de Mendonca Costa / Banca: Mauro dal Secco Oliveira / Resumo: Avaliou-se o tratamento dos resíduos da avicultura de corte, cama de frangos, considerado um dos residuos em maior quantidade no Brasil e com alto poder de poluição. Para isso utilizou-se a digestão anaeróbia como meio de tratamento e geração de energia renovável, o biogás, através de um sistema de duas fases. O sistema Anaeróbio Híbrido Sólido Líquido (HASL) é constituído por dois reatores batelada com os respetivos gasômetros e por um reator UASB (reator de fluxo ascendente com manta de lodo) com o seu respetivo gasômetro. A recirculação do lixiviado de tratamento é feita por duas bombas peristálticas acopladas ao sistema. O tamanho dos reatores foi mais compacto que o habitual, tentando solucionar o problema do tratamento de resíduos, originados em granjas (de pequena dimensão) de produção de aves de corte. Ao mesmo tempo tentou-se não só reduzir a quantidade de água usada no processo de biodigestão anaeróbia, como também melhorar a eficácia na produção e qualidade do biogás. Obtiveram-se resultados de produção de biogás, em média de 0,27 m3 de biogás produzido por kg cama de frango, sendo esta lavada com um lixiviado à base de dejeto bovino leiteiro diluído (1:9). Com relação à porcentagem de metano encontrado no biogás, os valores médios obtidos foram de 76% no biogás / Abstract: The treatment of poultry litter, was the main aim of this assay. Poultry litter, is considered as one the residues with an highlypollution power, in Brazil there are huge amounts of it. Anaerobic digestion was used for that purpose, as a mean of treatment and as renewable energy generator, biogas, witha two phase system. The Hybrid Anaerobic Solid-Liquid system (HASL), consists in two batch reactors, each one with a gasmeter and one reactor UASB (upflow anaerobic sludge blanket reactor) with its gasometer. This system has also two peristaltic pumps, responsible for the recirculation of the treatment leaches. The reactors size will be smaller, than in usual processes, its main aim will be an attempt to solve residues treatment, produced in small broiler farms. At the same time, we tried not just to reduce the amount of water used on anaerobic biodigestion process, but also to improve the quality of the biogas obtained through this process and biogas production efficiency. Results of biogas production obtained, were in the range of 0.27 m3 of biogas, produced perr kg of poultry litter and submitted to a dairy cattle manure (1:9) leachate. It was also found a propitious methane percentage on biogas, average values of 76% / Mestre

Orientador: Kléber Tomás de Resende / Coorientador: Márcia Helena Machado da Rocha Fernandes / Banca: Jorge de Lucas Júnior / Banca: João Antônio Galbiatti / Banca: Silvio Doria de Almeida Ribeiro / Banca: Heraldo César Gonçalves / Resumo: Muitos fatores interferem na produção de biogás, mas pouco se sabe como eles interagem entre si ou qual é a melhor combinação entre eles. O objetivo deste estudo foi buscar a melhor combinação de fatores que podem ser manipulados a fim de otimizar a produção de biogás e também desenvolver equações capazes de predizer a produção de biogás e a produção de metano do dejeto caprino. Para avaliar a digestão anaeróbia de dejetos de cabras foram utilizados 24 biodigestores distribuídos em esquema fatorial 3x3x3x2, e considerados os seguintes fatores: temperatura (20,11ºC; 21,48ºC; 30,24ºC; 33,74ºC e 34,67ºC); pH (6,8; 6,84; 7,0; 7,15; 7,22); sólidos totais (2,63%; 3,53%; 4,46%; 6,85%; 6,87%) e da forma do dejeto (cíbalas inteira e cíbalas quebradas) em um desenho experimental composto central, submetidos a 49 dias de fermentação. A produção de biogás foi significativamente dependente da interação entre temperatura, pH e sólidos totais, cujo melhor volume de produção de biogás foi obtido nas condições de 34,67 ºC; pH 7 e 6,87% de sólidos totais, respectivamente, as equações de predição de biogás e metano podem ser utilizadas como forma de manejo e gerenciamento do capril / Abstract: Many factors affect the production of biogas, but is unknown how they interact each other or what is the best combination of then. The aim of this study was to seek the best combination of factors that can be manipulated to optimize biogas production and also develop equations capable of predicting the production of biogas and methane production of goat manure. To evaluate the anaerobic digestion of manure from goats, 24 digesters were used in a factorial scheme 3x3x3x2, and considered the following factors: temperature (20.11º C, 21.48º C, 30.24º C, 33.74º C and 34.67º C), pH (6.8, 6.84, 7.0, 7.15, 7.22), total solids (2.63%, 3.53%, 4.46%, 6.85%, 6.87%) and the form of manure (feces broken and whole) in a central composite design, submitted to 49 days of fermentation. The biogas production was significantly dependent on the interaction between temperature, pH and total solids, whose best volume of biogas production was achieved under the conditions of 34,67 ° C, pH 7 and 6.87% total solids, respectively, the equations prediction of biogas and methane can be used as a form of management and administration of the goat culture / Doutor

Resumo: A suinocultura atingiu índices elevados de produtividade por meio do emprego de avançadas tecnologias de produção, resultando em maior geração de dejeto líquido suíno (DLS) com grande potencial de contaminação de águas mananciais. O resíduo de hortifruti (RH) é produzido em grandes quantidades nos mercados atacadistas, sendo caracterizado pelo elevado teor de umidade e de compostos orgânicos voláteis, o que causa efeitos negativos nos sistemas tradicionais de destinação dos resíduos sólidos urbanos. A codigestão de dejetos suínos e resíduos orgânicos vem sendo amplamente estudada, com melhorias na degradação dos substratos em digestão e, consequentemente, dos rendimentos de biogás. Assim, neste trabalho, avaliou-se o desempenho da codigestão de dejetos de suínos e crescentes níveis de resíduos de hortifrúti, utilizando-se um delineamento fatorial de experimentos 2³ (3 fatores, 2 níveis) seguido de modelagem matemática para descrever o volume de metano acumulado durante o bioprocesso. Para a realização dos ensaios, foram preparadas misturas de substratos compostas por dejeto líquido suíno e resíduo de hortifruti nas relações 4:1, 2,5:1 e 1:1, as quais foram inoculadas e digeridas em frascos batelada por tempos de retenção hidráulica de 20 a 30 dias e temperaturas de 35 a 45°C. Os maiores rendimentos foram de 455,47 e 442,37 NmL CH4/g SVT e ocorreram nos ensaios com relação DLS:RH de 2,5:1 e 1:1, respectivamente. A relação DLS:RH foi significante para o acúmulo de metano durant... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Swine production reached high levels of productivity through the use of technology, resulting in higher generation of swine manure (SM) with great potential for ground water contamination. Fruit and vegetable waste (FVW) are produced in large quantities in wholesale markets, characterized by high moisture content and volatile organic compounds, causing negative effects in the traditional systems of municipal solid waste disposal. The codigestion of swine manure and organic wastes has been widely explored, with improvements in the degradation of the substrates in digestion and, consequently, of the biogas yields. Thus, in this work, the performance of the codigestion of SM and increasing levels of FVW were evaluated using a factorial design of experiments 2³ (3 factors; 2 levels) followed by mathematical modelling to describe the volume of methane accumulated during the bioprocess. In order to carry out the assays, mixtures of substrates composed of SM and FVW were prepared in the ratios 4:1, 2,5:1 e 1:1, which were inoculated and digested in batches with hydraulic retention times of 20 to 30 days and temperatures of 35 to 45 °C. The maximum yields were 455.47 and 442.37 NmL CH4 / g VS and occurred in assays with 2.5:1 and 1:1 SM:FVW ratios, respectively. The SM:FVW ratio was significant for the accumulation of methane during the process, while the hydraulic retention time was not significant at a 95% confidence level. The temperature was marginally significant, with a higher ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre