Submitted by Chaylane Marques (chaylane.marques@ufpe.br) on 2015-03-12T18:43:28Z No. of bitstreams: 2 2012-Dissertação-MarianaSoares.pdf: 1285475 bytes, checksum: 47243a363a1ba6dc994408a018753511 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T18:43:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 2012-Dissertação-MarianaSoares.pdf: 1285475 bytes, checksum: 47243a363a1ba6dc994408a018753511 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012 / CNPQ / O bagaço de cana-de-açúcar compreende um dos principais resíduos agroindustriais produzidos no Brasil, e que pode ser utilizado como matéria prima para produção de etanol. Devido a sua natureza heterogênea, pré-tratamentos tem sido propostos para desestruturar a biomassa lignocelulósica e assim maximizar a eficiência da etapa de hidrólise enzimática para obtenção de açúcares fermentescíveis. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do tratamento de deslignificação alcalina na sacarificação e fermentação simultânea (SSF) de bagaço de cana-de-açúcar, pré-tratado por explosão a vapor, para produção de etanol. Foram utilizados materiais não deslignificados (ND) e deslignificados com 0,5 e 1 % de NaOH (D 0,5 % e D 1 %). As SSF em batelada foram conduzidas em erlenmeyers de 250 mL, com 8 g de bagaço, 100 mL de tampão citrato de sódio (pH 4,8) e preparações comerciais de celulases e β-glicosidase, 10 FPU/g de celulose e 5% v/v, respectivamente. Inicialmente foi realizada uma etapa de pré-sacarificação a 50ºC e 150 rpm durante 6 horas, e logo após este período, a temperatura e a agitação foram reduzidas para 37°C e 80 rpm respectivamente, em que foi inoculada uma suspensão de S. cerevisiae UFPEDA 1238. Para aumentar a produção de etanol também foi realizada uma batelada alimentada iniciando-se com 8 g de bagaço e adicionando-se 1 g a cada 24 horas até 120 horas. A etapa de deslignificação alcalina seguida do pré-tratamento por explosão a vapor contribuiu para a remoção de 52 % e 77 % da lignina para o material D 0,5 % e D 1 %, respectivamente. O material D 0,5 % apresentou valores de conversão de celulose em etanol não significativamente diferentes daqueles obtidos com o material D 1 %. A redução do teor de lignina alcançado na deslignificação com 0,5 % de NaOH, associada à SSF em batelada alimentada, permitiu o aumento da produção de etanol em 700 % em relação ao material não deslignificado e em 102 % em relação ao material deslignificado com o dobro de NaOH.

Submitted by Eduardo Barros de Almeida Silva (eduardo.philippe@ufpe.br) on 2015-04-17T14:19:33Z No. of bitstreams: 2 dissertacao_mariana_lucena_soares.pdf: 1285475 bytes, checksum: 47243a363a1ba6dc994408a018753511 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-17T14:19:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 dissertacao_mariana_lucena_soares.pdf: 1285475 bytes, checksum: 47243a363a1ba6dc994408a018753511 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-09-04 / CNPq / O bagaço de cana-de-açúcar compreende um dos principais resíduos agroindustriais produzidos no Brasil, e que pode ser utilizado como matéria prima para produção de etanol. Devido a sua natureza heterogênea, pré-tratamentos tem sido propostos para desestruturar a biomassa lignocelulósica e assim maximizar a eficiência da etapa de hidrólise enzimática para obtenção de açúcares fermentescíveis. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do tratamento de deslignificação alcalina na sacarificação e fermentação simultânea (SSF) de bagaço de cana-de-açúcar, pré-tratado por explosão a vapor, para produção de etanol. Foram utilizados materiais não deslignificados (ND) e deslignificados com 0,5 e 1 % de NaOH (D 0,5 % e D 1 %). As SSF em batelada foram conduzidas em erlenmeyers de 250 mL, com 8 g de bagaço, 100 mL de tampão citrato de sódio (pH 4,8) e preparações comerciais de celulases e β-glicosidase, 10 FPU/g de celulose e 5% v/v, respectivamente. Inicialmente foi realizada uma etapa de pré-sacarificação a 50ºC e 150 rpm durante 6 horas, e logo após este período, a temperatura e a agitação foram reduzidas para 37°C e 80 rpm respectivamente, em que foi inoculada uma suspensão de S. cerevisiae UFPEDA 1238. Para aumentar a produção de etanol também foi realizada uma batelada alimentada iniciando-se com 8 g de bagaço e adicionando-se 1 g a cada 24 horas até 120 horas. A etapa de deslignificação alcalina seguida do pré-tratamento por explosão a vapor contribuiu para a remoção de 52 % e 77 % da lignina para o material D 0,5 % e D 1 %, respectivamente. O material D 0,5 % apresentou valores de conversão de celulose em etanol não significativamente diferentes daqueles obtidos com o material D 1 %. A redução do teor de lignina alcançado na deslignificação com 0,5 % de NaOH, associada à SSF em batelada alimentada, permitiu o aumento da produção de etanol em 700 % em relação ao material não deslignificado e em 102 % em relação ao material deslignificado com o dobro de NaOH.

Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-04T13:58:56Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Rafael Augusto.pdf: 3986432 bytes, checksum: bc7f962031ae1564913536fa1f600125 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T13:58:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Rafael Augusto.pdf: 3986432 bytes, checksum: bc7f962031ae1564913536fa1f600125 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / No presente trabalho, foi estudado a influência da natureza do aditivo sobre a formação dos cristais de gesso-α pelo processo por via úmida e sobre as propriedades físicas e mecânicas do gesso formulado, procurando trazer mais alternativas para o atual processo industrial de produção de gesso tipo alfa. O minério conhecido como gipsita (CaSO4.2H2O), abundantemente encontrado na natureza, pode ser convertido em semihidrato (CaSO4.1/2H2O) através de uma reação de desidratação, e, comercialmente, em um meio onde a temperatura seja maior que 100ºC. Dependendo das condições operacionais da reação, pode-se obter semi-hidrato do tipo beta (gesso-β) ou do tipo alfa (gesso-α). O gesso-β é facilmente produzido em fornos à pressão atmosférica, resultando em um produto cristalinamente heterogêneo de baixo valor agregado. Por outro lado, o gesso-α possui um processo de produção mais complexo que requer o controle da pressão e a presença de aditivos. Para entender a influência da natureza dos aditivos, foram utilizados o anidrido maléico (principal aditivo industrial), ácido maleíco, citrato de potássio e ácido succínico na reação de desidratação da gipsita em meio aquoso. Os ensaios foram realizados num reator batelada mecanicamente agitado, no qual foram fixadas a temperatura de 130ºC, pressão de 32psi, agitação de 600RPM e relação gipsita/água de 23/77 em massa. As amostras dos ensaios foram submetidas à microscopia eletrônica para visualização dos cristais de semi-hidrato alfa. Essas análises mostraram que a presença do aditivo, mesmo em concentrações baixas (0,1%) é de fundamental importância no processo de formação do gesso-α considerado de boa qualidade. Foram produzidos 3kg de gesso para cada tipo de aditivo para caracterizações das propriedades físicas e mecânicas como tempo de pega, consistência, espraiamento, densidade, absorção, resistência à flexão, resistência à compressão e expansão. Os resultados obtidos desses ensaios mostraram que o tempo de pega e a resistência à compressão e à flexão variam consideravelmente com a natureza do aditivo. O citrato de potássio, por exemplo, apresentou tempo de pega cerca de quinze vezes maior em relação ao anidrido maléico. No entanto apresentou resistência à compressão e resistência à flexão cerca de 50% menores. Dessa forma, concluiu-se que as propriedades físicas e mecânicas do gesso alfa podem variar dependendo do tipo de aditivo utilizado, apresentando alternativas para o processo industrial.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-10-01Bitstream added on 2014-06-13T19:26:15Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_ksm_me_rcla.pdf: 637533 bytes, checksum: f315d101c191461c95fee11e9fd4d042 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A goma xantana é um biopolímero produzido por Xanthomonas campestris muito utilizado como agente espessante. A síntese do biopolímero pode ocorrer em variadas condições, no entanto a qualidade a goma produzida também muda. Alguns trabalhos sugerem que a produção de goma xantana por batelada alimentada pode resultar num desempenho melhor em concentração de goma, rendimento e produtividade quando comparado à batelada simples. Nesse trabalho foram avaliados a influência de diferentes metodologias de oferta de sacarose na produção de goma xantana e sua qualidade, e também a produtividade e rendimento do processo. As melhores metodologias foram testadas em bioreator de 7,5L. Também foram avaliadas diferentes metodologias de separação do biopolímero (com o acréscimo de sais ao caldo ou ao etanol na etapa de extração da goma), bem como a influência de surfactantes e sais na viscosidade da goma em solução. Em incubadora com agitação orbital a quantidade e qualidade de goma xantana produzida a 25°C foram mais interessantes. Em fermentador, a produção de xantana a 30°C em meio contendo 2% de sacarose pode ter seu tempo reduzido sem que isso afete a concentração e a viscosidade da goma obtida. A viscosidade do biopolímero produzido a 25°C em meio contendo 4% de sacarose foi superior (365,9 cP) quando comparado ao biopolímero produzido a 30°C, em meio contendo 2% de sacarose. A produtividade e concentração de goma obtidos estão entre os encontrados na literatura (0,34 g xantana L-1 h-1 e 24 g xantana L-1). O uso de sais na extração da goma permite a redução do solvente utilizado e uma goma de melhor qualidade. Destacaram-se a utilização dos sais NaCl na concentração de 0,01% e CaCl2 a 0,05%. O tratamento térmico aumenta a quantidade e a viscosidade do biopolímero além de eliminar as células. A adição de 0,01% de SDS e de 0,001% de Tween 80 na solução de goma xantana aumenta sua viscosidade. / Xanthan gum is a biopolymer produced by Xanthomonas campestris, used as a thickener. Its synthesis can happen in different conditions, but quality of xanthan produced also changes. Studies suggest that fed batch xanthan gum production can result in better performance in gum concentration, yield and productivity, when compared to batch. This work evaluates the influence of different methods of sucrose supply on xanthan gum quantity and quality, as well its productivity and process efficiency. The best methods were tested in a bioreactor of 7.5 L. Were also evaluated different separation methods (with the addition of salt in broth or ethanol during the separation phase) and the influence of surfactants on viscosity on xanthan solution. In shaker incubator, the gum produced at 25°C was more interesting. In bioreactor, the xanthan production at 30°C using 2% sucrose can be reduced to 40 hours, without affecting concentration and viscosity of the gum obtained. The viscosity of the biopolymer produced at 25°C using 4% sucrose were higher (365.9 cP) when compared to biopolymer produced at 30°C with 2% sucrose. Concentration and yield are similar than those found in the literature (0.34 g xanthan L-1 h-1 and 24 g xanthan L-1). The use of salts in xanthan extraction reduces the input and a better quality gum. The salts NaCl (concentration of 0.01%) and CaCl2 (0.05%) showed best results. Heat treatment increases the xanthan quantity and viscosity and eliminates cells from broth. The addition of 0.01% SDS and 0.001% Tween 80 in the solution of xanthan gum increases its viscosity.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2994.pdf: 558156 bytes, checksum: e1e70a4f064f373ef5d3879f5a261ad8 (MD5) Previous issue date: 2010-03-25 / Financiadora de Estudos e Projetos / The production of enzymes β-lactamases by pathogenic bacteria is the most common mechanism of resistance to β-lactam antibiotics. The β-lactamases catalyze the hydrolysis of β-lactam ring, splitting the amide bond, as a result, the antibiotics become ineffective. Clavulanic acid (CA) is a secondary metabolite β-lactam produced during the fermentation of Streptomyces clavuligerus and has a potent inhibitory activity of β-lactamases. Like other β-lactam compounds, CA is chemically unstable under high temperature conditions. The decomposition of the AC during the bacterial fermentation reduces its concentration in the broth which results in low yields of the process. In this study the production of CA was evaluated in batch processes and batch with glycerol pulses at different temperature conditions in shaker operated at 250 rpm and pH 6.8. Initially, three batch cultures containing glycerol as carbon source were performed at temperatures of 30, 25 and 20ºC. Batch cultivation at 30°C was considered as a control run. Then, other three batch tests were performed with reduction of temperature of 30°C for 25 or 20°C after the exhaustion of glycerol in the broth culture. Added, also were performed four cultures with reduction of temperature associated with feeding of glycerol (1, 2, 3 and 4 pulses of glycerol), resulting in twelve cultures. In general, the production of CA increased with decreasing temperature and feeding of glycerol was beneficial for CA production. For all experiments under low temperatures, the maximum production (CCA-max) and productivity in CC (PCA-max in mg.L-1.h-1) were higher than the control run. In addition, a significant increase product (CA) yield coefficient in relation to the glycerol consumption (YCA/G, mg.g-1) reaching 59.3 mg.g-1 for the batch culture at 20°C, while for the control run was obtained 10.2 mg.g-1. The CCA-max obtained was 1115.6 mg L-1 in cultivation with temperature reduction from 30 to 25°C and three pulses of glycerol, which represented about 7 times the yield on the run control culture at 30°C. The CA degradation in fermentation broth at temperatures of 30, 25 and 20ºC was also evaluated in this study. Values of constant degradation of CA (kdCA) were obtained in different cultivation times. The highest kdCA value in the broth was obtained at 30°C, 0.01306 h-1, and values for 25 and 20ºC were statistically similar, 0.00303 and 0.00173 h-1. The higher rate of production of CA (rCA) of 10.9 mg.L-1.h-1 was observed at 25°C. The results obtained demonstrate the potential application of temperature manipulation during S. clavuligerus fermentation for the optimization of CA production process. / A produção de enzimas β-lactamases por bactérias patogênicas é o mecanismo de resistência mais comum aos antibióticos β-lactâmicos. As β-lactamases catalisam a hidrólise do anel β-lactâmico, rompendo a ligação amida o que leva à perda da atividade antimicrobiana do antibiótico. O ácido clavulânico (AC) é um metabólito secundário β- lactâmico produzido durante a fermentação de Streptomyces clavuligerus e possui uma potente atividade inibitória de β-lactamases. Como outros compostos β-lactâmicos, AC é quimicamente instável sob condições elevadas temperaturas. A decomposição do AC durante a fermentação bacteriana reduz sua concentração no caldo o que se traduz em baixos rendimentos do processo. No presente trabalho foi avaliada a produção de AC em processos em batelada e batelada com pulsos de glicerol em diferentes condições de temperatura em mesa incubadora rotativa operados a 250 rpm e pH 6,8. Inicialmente, três cultivos em batelada, contendo glicerol como fonte de carbono, foram conduzidos em temperaturas de 30, 25 e 20ºC, onde a 30ºC foi considerado ensaio controle. Em seguida, outros três ensaios em batelada foram realizados com redução de temperatura de 30ºC para 25 ou 20ºC após a exaustão de glicerol no caldo de cultivo. Também foram realizados quatro cultivos com redução de temperatura associado com alimentação de glicerol (1, 2, 3 e 4 pulsos de glicerol), totalizando doze cultivos. Em geral, a produção de AC aumentou com o decréscimo de temperatura e a alimentação de glicerol foi benéfica para a produção. Para todos os cultivos em quaisquer condições de baixas temperaturas, a produção máxima de AC e produtividades em AC (PAC-máx em mg.L-1.h-1) observadas foram superiores àquelas obtidas no cultivo controle. Além disso, houve um aumento significativo do rendimento AC por glicerol (YAC/G, mg.g-1) chegando a 59,3 mg.g-1 no cultivo em batelada a 20ºC, enquanto que para o controle foi observado um rendimento de 10,2 mg.g-1. A concentração máxima de AC obtida foi de 1115,6 mg.L-1 para o cultivo com redução de temperatura de 30 para 25ºC e três pulsos de glicerol o que representou cerca de 7 vezes a produção obtida no cultivo controle em batelada a 30ºC. A degradação de AC em caldo de fermentação nas temperaturas de 30, 25 e 20ºC também foi avaliada neste estudo. Valores de constantes de degradação de AC relativas ao modelo de degradação de primeira ordem (kdAC) foram obtidos em diferentes tempos de cultivo. O maior valor de kdAC foi encontrado a 30ºC (0,01306 h-1) e os valores para 25 e 20ºC foram estatisticamente semelhantes (0,00303 e 0,00173 h-1). A maior velocidade de produção de AC (rAC) de 10,9 mg.L-1.h-1 foi observada a 25ºC.Estes resultados demonstram o potencial de aplicação da manipulação da temperatura durante a fermentação de S. clavuligerus para a otimização do processo de produção de AC.

O presente estudo teve como objetivo principal identificar as condições necessárias para a formação de lodo granular aeróbio em um reator de bateladas sequenciais, desenvolvendo uma estratégia de partida para obter a granulação e também avaliando as propriedades morfológicas do lodo formado. Ao longo da pesquisa, também foram avaliados os resultados que podem ser alcançados mediante a aplicação deste tipo de tratamento para esgoto universitário, em termos de remoção de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo. Dividiu-se a pesquisa em duas fases, onde na primeira, desenvolvida no Laboratório de Saneamento da Escola Politécnica, utilizou-se um reator em escala de bancada e na segunda, desenvolvida no Centro Tecnológico de Hidráulica, um reator em escala piloto, ambos operando em bateladas sequenciais e com uma mesma razão altura diâmetro (H/D) de aproximadamente 10. Ambas as fases foram divididas em cinco etapas, cujo critério de divisão foi a redução progressiva do tempo de sedimentação do ciclo da batelada, inicialmente em 30 minutos, na etapa 1, e 5 minutos na etapa 10. Primeiramente, foi operado o reator de bancada por 330 dias, onde alimentou-se o sistema com efluente sintético. Em seguida, o reator piloto foi operado também por aproximadamente 330 dias, o qual foi alimentado com esgoto universitário. A pesquisa pode ser caracterizada como um período de partida para ambas as fases, onde não se obteve uma operação estável dos reatores, não sendo possível atingir um regime estacionário, uma vez que não foi realizado descarte de lodo intencional, devido à alta perda de sólidos com o efluente tratado ao final de cada ciclo. Os resultados mostraram que é possível obter a granulação aeróbia, indicando que as condições essenciais são a hidrodinâmica do reator, ou seja, a forte aeração gerando uma alta força de cisalhamento sobre as partículas e a alimentação de efluente pelo fundo do reator, fazendo com que este escoe em contato com o lodo em um ambiente anaeróbio. A estratégia operacional que envolve redução progressiva do período disponibilizado para a sedimentação do lodo contribui para aumentar a porção de biomassa granular dentro do sistema e assim favorecendo o desenvolvimento e crescimento das partículas granulares maiores e mais pesadas. No final da Etapa I foi pela primeira vez observada à presença de partículas granulares. A morfologia dos grânulos foi avaliada em termos do diâmetro de Feret e circularidade das partículas presentes. Outras propriedades do lodo foram avaliadas, como os índices volumétricos de lodo, sólidos sedimentáveis, as propriedades de remoção de carga orgânica e nutrientes. Os valores de Índice Volumétrico de Lodos (IVL) observados ficaram na faixa tipicamente observada para lodo floculento de boa sedimentabilidade. Ocorreram boas remoções de carga orgânica (DBO solúvel de 87% e DQO solúvel de 82%), assim como a eficiência de remoção de amônia, cuja média na fase I foi de 68%. Também ocorreu desnitrificação, com valores de nitrito e nitrato no efluente tratado com médias de 2,62 e 3,26 mg/L respectivamente. A remoção de fósforo foi avaliada em termos de fósforo solúvel, onde a eficiência média obtida foi de 41%. Observaram-se grânulos cujos diâmetros médios ficaram em torno de 0,3 mm, sendo que a média dos valores máximos de cada Etapa da Fase I foi de 2,3 mm. Com aproximadamente 250 dias de operação surgiram organismos filamentosos aderidos às superfícies dos grânulos formados. O crescimento de tais organismos foi progressivo, primeiramente refletindo na queda do coeficiente de circularidade dos grânulos, conferindo forma mais irregular aos mesmos e depois levando à finalização da operação do reator de bancada aos 330 dias, quando a proliferação acentuada de filamentosos resultou na quebra dos grânulos e desaparecimento destes. Na fase II, operou-se o reator em escala piloto por aproximadamente 330 dias. Nesta fase da pesquisa aplicou-se um fator de carga volumétrica e uma relação alimento-microrganismos menor do que na Fase I, contudo também foi possível observar o início do processo de granulação ainda sob tempos de sedimentação elevados (25 minutos), sendo que a granulação evoluiu ao longo da operação do reator, onde realizou-se a redução progressiva do período de sedimentação do ciclo da batelada. Os diâmetros médios dos grânulos, durante todo esse período, foram de 0,8 mm, sendo que a média dos diâmetros máximos de cada Etapa da Fase II foi de 4,8 mm. Os valores de índice volumétrico de lodo foram baixos, mostrando evolução do processo de granulação, contudo ainda na faixa considerada para lodo floculento, evidenciando ainda a presença de uma parcela considerável da biomassa na forma de flocos. Os resultados obtidos para as velocidades de sedimentação por zona também levaram à mesma conclusão. As propriedades de tratamento do lodo foram monitoradas e os resultados mostraram uma remoção de carga de 91% para DBO solúvel e 88% para DQO solúvel. A remoção de amônia apresentou eficiência média para o período de 50% e a remoção de nitrogênio kjeldahl total foi de 52%. Observaram-se valores baixos de nitritos e nitratos ao longo de toda a segunda fase, indicando a ocorrência de desnitrificação. As remoções de fósforo total e solúvel apresentaram média para o período de 75% e 76%, respectivamente. Não ocorreu proliferação de organismos filamentosos durante a operação do reator piloto. / The present study\'s main objective was to identify the necessary conditions for the formation of aerobic granular sludge in a sequential batch reactor, developing a starting strategy to obtain granulation and also evaluating the morphological properties of the formed sludge. It was also evaluated the aerobic sludge\'s treatment properties in terms of organic matter, nitrogen and phosphorus removal, the main contaminants present in the low strength wastewater fed to the reactor. The research was divided into two phases, where the first one a bench scale reactor was operated and a second one where a pilot scale reactor was used, both in sequential batch mode and with the same height diameter ratio (H/D) ratio of approximately 10. Phase I, (bench scale reactor) lasted for 330 days, and the system was fed with synthetic effluent. Then the pilot reactor was also operated for about 330 days (Phase II), which was fed with low strength wastewater. The research can be characterized as a start-up period for both phases, where a steady state for the reactor was not obtained, once no intentional sludge discharge was performed and an increased suspended solids concentration was observed in the effluent withdrawn at the end of each cycle during all the survey. The results showed that the essential conditions to obtain aerobic granulation are the hydrodynamics/flow patterns inside the reactor, that is, the strong aeration generating a high shear force over the particles surface and the plug flow effluent feed from the bottom of the reactor, in an anaerobic environment. The operational strategy that involves progressive reduction of the batch settling period creates a selective pressure that increases the portion of granular biomass within the system and thus favoring the development and growth of larger and heavier granular particles. At the end of phase I the presence of granular particles was observed for the first time. The morphology of the granules was evaluated in terms of the Feret\'s diameter and the circularity coefficient from the particles present in the sludge. Other properties of the sludge were evaluated, such as the sludge volumetric index, settleable solids and organic load and nutrient removal capacities. The observed values of SVI remained within a range typically correlated for flocculent sludge with good settling properties. Satisfactory organic load removal (87% soluble BOD and 82% soluble COD) was observed, as well as ammonia removal, which average value was around 68%. Denitrification also occurred, once nitrite and nitrate values in the treated effluent were low throughout the bench reactor operation. The removal of phosphorus was evaluated in terms of soluble phosphorus, where the average removal efficiency obtained was 41%. The granules average Feret\'s diameter for all this period was 0.3 mm and the average maximum value for all the stages of the first phase was 2.3 mm. With approximately 250 days of operation, filamentous organisms appeared adhered to the formed granules surfaces. The growth of these organisms was progressive, firstly reflecting in the drop of the circularity coefficient, resulting in a more irregular shape of the granules surface and then leading to the reactor\'s failure at 330 days of operation, when the filamentous overgrowth resulted in the granules breaking and disappearance. In phase II a pilot scale reactor was operated for approximately 330 days. In this phase, a lower volumetric loading factor and food to microorganism feed ratio were applied, compared to Phase I. However, it was also possible to observe the beginning of the granulation process still under high settling periods (25 minutes), with development of the granulation process throughout Phase II, using the same strategy based on the progressive reduction of the batch settling interval. The average Feret\'s diameter during this whole period was 0.8 mm, and the average maximum value for all the stages of the second phase was 4.8 mm. The values of sludge volumetric index decreased indicating evolution of the granulation process, yet still in the range considered for flocculent sludge, evidencing also the presence of a considerable amount of flocculant biomass. The results obtained for settling velocities also led to the same conclusion. The sludge treatment properties were monitored, and the results showed a 91% removal efficiency for soluble BOD and 88% removal efficiency for soluble COD. The average ammonia removal efficiency for the period was 50% and the average total kjeldahl nitrogen removal of 52%. Low nitrite and nitrate values were observed throughout the second phase in the treated effluent, indicating the occurrence of denitrification. The average total and soluble phosphorus removal for the period was 75% and 76%, respectively. No filamentous overgrowth was observed during the pilot reactor operation.

Submitted by Ana Paula Lisboa Monteiro (monteiro@univates.br) on 2011-03-04T20:32:11Z No. of bitstreams: 1 GustavoReisdorfer.pdf: 3159765 bytes, checksum: 58e92753f52fcd48dd50c2b86d15cff5 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-03-04T20:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GustavoReisdorfer.pdf: 3159765 bytes, checksum: 58e92753f52fcd48dd50c2b86d15cff5 (MD5) / A disposição dos resíduos sólidos em aterros sanitários não pode ser considerada o ponto final do tratamento, pois a água, oriunda da degradação dos resíduos e das chuvas, percola, dando o origem ao lixiviado ou chorume. O chorume é um líquido escuro e turvo, de odor desagradável, e apresenta em sua composição altos teores de compostos orgânicos e inorgânicos, nas suas formas dissolvida e coloidal, liberados no processo de decomposição do lixo. A melhor maneira de determinar a forma ideal para tratamento dos lixiviados de aterros sanitários é investigar as características de cada aterro. O tratamento por lodos ativados apresenta-se como um maneira versátil e eficiente, com elevada remoção de carga orgânica e nutrientes. Neste contexto, este estudo buscou avaliar o tratamento de chorume em um reator sequencial em batelada (RSB), em escala piloto, no sentido de verificar as melhores condições operacionais para uma maior eficiência de remoção. O experimento foi montado no Aterro Sanitário de Lajeado. Foram testados dois tipos de lodos. O RSB possuía volume total de 200 litros, volume de útil de 180 litros e volume de trabalho de 120 litros. Na primeira etapa (RA) o lodo foi formado e aclimatado no próprio reator durante 21 dias. Na segunda etapa (RB) o lodo era oriundo de uma indústria de proteína de soja. Os tempos de aeração para as duas etapas foram de 4h, 10h, 15h e 20h, com tempo de decantação de 4 horas para todos os ciclos. Para Demanda Química de Oxigênio (DQO), na etapa RA apresentou remoção média de 18,1%, atingindo picos de 42,7% com 20 h de aeração. Na etapa RB, a remoção média de DQO ficou em 20,3%, porém com 20 horas de aeração atingiu 65% de remoção. Em relação ao Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK), a remoção média ficou acima dos 90% na maioria dos ciclos de RA e em RB a remoção não passou de 33,9%. Quanto a remoção de Carbono Orgânico Total (COT), em RA a remoção média ficou em 34,5%, com picos de 49,2% com 10 horas de aeração, e em RB a remoção média é de 10,8%, com pico de 20,6 com 20 horas de aeração. O RSB apresentou-se como uma grande iniciativa para futuros trabalhos, no sentido de desenvolver estratégias e procedimentos de operação para uma efetiva remoção de carga orgânica e nutrientes dos lixiviados produzidos na decomposição dos resíduos sólidos depositados no aterro. O RSB mostrou alta eficiência de remoção de nitrogênio operando com lodo produzido no próprio reator. Concluindo, o RSB apresentou-se como uma boa alternativa para o tratamento de lixiviados de aterros sanitários, porém, pelos dados apresentados neste experimento, devem ser estudadas formas de operação que favoreçam a remoção conjunta de matéria orgânica e nutrientes dos lixiviados.

A utilização de microrreatores nas indústrias químico-farmacêuticas possibilita uma série de vantagens, no entanto essa tecnologia ainda é pouco difundida na indústria brasileira que historicamente utiliza reatores batelada. Neste trabalho são apresentados os resultados dos estudos da aplicação de microrreatores na síntese de compostos derivados da tiazolidina-2,4-diona (TZD) que podem ser utilizados na síntese de moléculas com atividade biológica. Foi realizada a transposição do processo batelada para o processo em fluxo em microrreator. Adicionalmente, foi realizada a determinação das melhores condições operacionais das sínteses estudadas. Os solventes metanol, etanol e n-propanol foram testados, sendo que no metanol foram obtidos os maiores rendimentos, além disso foi verificada a influência do tempo de reação no processo batelada, temperatura, tempo médio de residência no processo em fluxo no microrreator, concentração da base promotora e posição do substituinte NO2 no anel do aldeído, os melhores resultados foram obtidos com a base pirrolidina e o aldeído 3-nitrobenzaldeído. Os processos em batelada e em microrreator foram comparados em termos de conversão, rendimento, produção e produtividade e ainda pela determinação do número de microrreatores necessários para se atingir a mesma produção do reator batelada para cada uma das condições estudadas. Foi realizado um estudo da cinética das reações para determinação da energia de ativação e grandezas termodinâmicas que auxiliou na compressão dos resultados obtidos. Dentre as vantagens do microrreator destacou-se a redução dos tempos de reação, devido à eliminação dos efeitos da mistura ineficiente, redução da geração de resíduos, aumento da transferência de massa e de calor, facilidade de controle da pressão e temperatura, que permitiu atingir rendimentos maiores do que os obtidos em batelada. A indústria químico-farmacêutica é a maior beneficiária desta tecnologia, pois os microrreatores podem diminuir em anos o tempo para produção comercial de um novo fármaco e podem ser unidades industriais compactas, reduzindo assim, o custo para produção de novos fármacos. Com isso, é evidente a necessidade de que a Tecnologia de Microrreatores (TMR) seja melhor difundida na indústria químico-farmacêutica e ficam comprovadas as vantagens de sua aplicação. / The Microreactor Technology (TMR) in the chemical-pharmaceutical industries offers a number of advantages, however, this technology is still not widespread in the brazilian industry that historically uses batch reactors. In this work area presented the results of the application of microreactors in the synthesis of compounds derived from thiazolidine-2,4-dione (TZD) that can be used in the synthesis of molecules with biological activity. The batch process was transposed to the flow process in a microreactor. In addition, the best operating conditions of the syntheses studied were determined. The methanol, ethanol and n-propanol solvents were tested, and the highest yields were obtained in methanol; in addition, the influence of the time of reaction on the batch process, temperature, mean residence time in the flow process in the microreactor, concentration of the promoter base and position of the NO2 substituent on the aldehyde ring. The best results were obtained with pyrrolidine, as promoter base, and the 3-nitrobenzaldehyde aldehyde. The batch and microreactor processes were compared in terms of conversion, yield, production, productivity and also the number of microreactors needed to reach the same batch reactor production for each of the studied conditions. A study of the kinetics of the reactions was carried out to determine the activation energy and thermodynamic parameters that aided in the comprehension of the results. Among the advantages of the microreactor, the most relevant were the reduction of time of reaction due to the elimination of inefficient mixing, reduction of waste generation, increase in mass and heat transfer, ease of pressure and temperature control, yields higher than those obtained in the batch process. The chemical-pharmaceutical industry is the main beneficiary of this technology because microreactors can lessen the time to produce commercially a new drug in years and can be compact industrial units, thus reducing the cost of producing new drugs. Thus, the need for Microreactor Technology to be better disseminated in the chemical-pharmaceutical industry is evident and the advantages of its application are proven.

A utilização de microrreatores nas indústrias químico-farmacêuticas possibilita uma série de vantagens, no entanto essa tecnologia ainda é pouco difundida na indústria brasileira que historicamente utiliza reatores batelada. Neste trabalho são apresentados os resultados dos estudos da aplicação de microrreatores na síntese de compostos derivados da tiazolidina-2,4-diona (TZD) que podem ser utilizados na síntese de moléculas com atividade biológica. Foi realizada a transposição do processo batelada para o processo em fluxo em microrreator. Adicionalmente, foi realizada a determinação das melhores condições operacionais das sínteses estudadas. Os solventes metanol, etanol e n-propanol foram testados, sendo que no metanol foram obtidos os maiores rendimentos, além disso foi verificada a influência do tempo de reação no processo batelada, temperatura, tempo médio de residência no processo em fluxo no microrreator, concentração da base promotora e posição do substituinte NO2 no anel do aldeído, os melhores resultados foram obtidos com a base pirrolidina e o aldeído 3-nitrobenzaldeído. Os processos em batelada e em microrreator foram comparados em termos de conversão, rendimento, produção e produtividade e ainda pela determinação do número de microrreatores necessários para se atingir a mesma produção do reator batelada para cada uma das condições estudadas. Foi realizado um estudo da cinética das reações para determinação da energia de ativação e grandezas termodinâmicas que auxiliou na compressão dos resultados obtidos. Dentre as vantagens do microrreator destacou-se a redução dos tempos de reação, devido à eliminação dos efeitos da mistura ineficiente, redução da geração de resíduos, aumento da transferência de massa e de calor, facilidade de controle da pressão e temperatura, que permitiu atingir rendimentos maiores do que os obtidos em batelada. A indústria químico-farmacêutica é a maior beneficiária desta tecnologia, pois os microrreatores podem diminuir em anos o tempo para produção comercial de um novo fármaco e podem ser unidades industriais compactas, reduzindo assim, o custo para produção de novos fármacos. Com isso, é evidente a necessidade de que a Tecnologia de Microrreatores (TMR) seja melhor difundida na indústria químico-farmacêutica e ficam comprovadas as vantagens de sua aplicação. / The Microreactor Technology (TMR) in the chemical-pharmaceutical industries offers a number of advantages, however, this technology is still not widespread in the brazilian industry that historically uses batch reactors. In this work area presented the results of the application of microreactors in the synthesis of compounds derived from thiazolidine-2,4-dione (TZD) that can be used in the synthesis of molecules with biological activity. The batch process was transposed to the flow process in a microreactor. In addition, the best operating conditions of the syntheses studied were determined. The methanol, ethanol and n-propanol solvents were tested, and the highest yields were obtained in methanol; in addition, the influence of the time of reaction on the batch process, temperature, mean residence time in the flow process in the microreactor, concentration of the promoter base and position of the NO2 substituent on the aldehyde ring. The best results were obtained with pyrrolidine, as promoter base, and the 3-nitrobenzaldehyde aldehyde. The batch and microreactor processes were compared in terms of conversion, yield, production, productivity and also the number of microreactors needed to reach the same batch reactor production for each of the studied conditions. A study of the kinetics of the reactions was carried out to determine the activation energy and thermodynamic parameters that aided in the comprehension of the results. Among the advantages of the microreactor, the most relevant were the reduction of time of reaction due to the elimination of inefficient mixing, reduction of waste generation, increase in mass and heat transfer, ease of pressure and temperature control, yields higher than those obtained in the batch process. The chemical-pharmaceutical industry is the main beneficiary of this technology because microreactors can lessen the time to produce commercially a new drug in years and can be compact industrial units, thus reducing the cost of producing new drugs. Thus, the need for Microreactor Technology to be better disseminated in the chemical-pharmaceutical industry is evident and the advantages of its application are proven.

Orientador: Tsunao Matsumoto / Resumo: A aplicação do Reator de Biofilme Aerado em Membrana (MABR) no tratamento de esgotos apresenta como desafio o controle da espessura ótima do biofilme uma vez que elevadas espessuras impedem a transferência de oxigênio e de substratos paras as camadas que compõem o biofilme, findando no decaimento do desempenho do MABR. O objetivo central deste trabalho foi analisar o efeito da velocidade de recirculação sobre a eficiência de remoção de nutrientes e carbono orgânico, em um MABR operado em batelada sequencial com esgoto doméstico bruto. Com um volume de 20 L, o MABR continha um módulo de membranas com 0,08 m2m-3 de área específica, operando com ciclo de batelada de 12 horas. Foram monitorados os seguintes parâmetros: pH, temperatura, oxigênio dissolvido, nitrogênio amoniacal, nitrogênio total, nitrato, nitrito, DQO, fósforo e SSV. A taxa de remoção de amônia alcançada foi de até 75,17% e 62,5% na remoção de Nitrogênio Total para a velocidade de 11 cm/s. Nesta pesquisa houve pouca remoção do fósforo. Na remoção de carbono orgânico foram alcançadas eficiências em torno de 80% nas velocidades de recirculação de 6,3 e 11 cm/s. Assim, a melhor velocidade de recirculação para operação do MABR nas condições apresentadas neste trabalho, seria uma velocidade intermediária a 6,3 e 11 cm/s, na qual ocorreriam tanto a nitrificação e desnitrificação, pela permanência da camada anóxica, e a oxidação pelas heterótrofas. / Mestre