Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-01-22T18:08:04Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO V. DEFINITIVA_ DEPOSITO.pdf: 2292312 bytes, checksum: 7ef8fd219a821e61d3920089ef075fe5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-22T18:08:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO V. DEFINITIVA_ DEPOSITO.pdf: 2292312 bytes, checksum: 7ef8fd219a821e61d3920089ef075fe5 (MD5) Previous issue date: 2015-03-02 / Diante da atual necessidade de fontes alternativas de energia associadas à prática de ações de melhoria ambiental, a biomassa residual ganhou espaço e importância no setor energético, em razão da sua grande disponibilidade e o melhor custo-benefício para as reais condições nacionais. Nessa perspectiva, no presente trabalho objetivou-se avaliar o processo de digestão anaeróbia a partir da manipueira (resíduo tóxico e altamente poluente obtido a partir do processamento da mandioca) e do lodo oriundo de Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), visando obter as melhores condições de produção de biogás, bem como definir, qualitativa e quantitativamente, a composição química do biogás produzido, especialmente quanto aos teores de metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2). Os experimentos foram conduzidos no Laboratório de Microbiologia Industrial da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) e no Laboratório de Combustíveis e Energia da Universidade de Pernambuco (POLICOM/ UPE), e foram divididos em cinco etapas: obtenção do substrato e do inóculo utilizados nesse trabalho; caracterização do substrato e do inóculo obtidos; estruturação e implantação de 64 sistemas de digestão anaeróbia em batelada, produzidos em frascos de penicilina de 100 mL, variando quanto ao uso da manipueira (in natura ou com enzima), quanto à concentração substrato/inóculo (% m/m) e quanto ao tipo de inóculo utilizado (lodo primário ou secundário); análise do biogás produzido no processo quanto à sua composição química; e por fim, quantificação estimada do volume do biogás gerado. Dentre os sistemas estudados, verificou-se que, de forma geral, aqueles produzidos com manipueira in natura apresentaram maior rendimento quanto à produção de metano, com o sistema composto por 80% de manipueira in natura e 20% de lodo primário, obtendo a maior produção na geração de biogás rico em CH4 num menor período de tempo, com resultados de produção que chegaram a 81,41% (mol/mol) aos 48 dias, seguido do sistema composto por 70% de manipueira in natura e 30% de lodo primário (% m/m) que apresentou rendimento de 70,50% aos 66 dias e posteriormente de 86,80% aos 129 dias. / Given the current need for alternative energy sources associated with the practice of environmental improvement actions, the residual biomass gained great importance in the energy sector, because of its wide availability and the best value for money on the actual national conditions. In this perspective, this study aimed to evaluate in the anaerobic digestion process from cassava (toxic and highly polluting waste obtained from cassava processing) and Sewage Treatment Plant (STP) sludge in order to optimize the biogas production conditions and to define the chemical composition of biogas, qualitatively and quantitatively, especially for the levels of CH4 and CO2. The experiments were carried out at in the Industrial Microbiology Laboratory of the Federal University of Pernambuco (UFPE) and the at Fuel and Energy Laboratory, University of Pernambuco (POLICOM / UPE), and were divided into five steps: - the obtaining the substrate and the inoculum used in this study ; - the characterization of substrate and inoculum obtained; - the structuring and implementation of 64 anaerobic digestion system batch, consisting a 100 mL penicillin bottles, varying on the use of cassava (fresh or with enzyme), the concentration of substrate / inoculum (% m/m) and on the type a inoculum (primary or secondary sludge); -biogas produced in the analysis process for their chemical composition; and finally quantifying the estimated volume of biogas generated. Among the systems studied it was found that, in general, those produced with fresh cassava showed higher efficiency in methane concentration, comprising 80% of fresh cassava and 20% primary sludge, obtaining the best result generating concerning the CH4 biogas in a shorter period of time, producing results that reached 81.41% (mol/mol) 48 days. The second best was, composed of 70% of cassava fresh and 30% of primary sludge (% m/m) which showed yield of 70.50% CH4 at 66 days and after of 86.80% at 129 days.

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-07-30T20:36:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Gisely Alves da Silva.pdf: 3118104 bytes, checksum: b8b09bb1290864270963257aeb021cea (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-07-31T21:47:28Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Gisely Alves da Silva.pdf: 3118104 bytes, checksum: b8b09bb1290864270963257aeb021cea (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-31T21:47:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Gisely Alves da Silva.pdf: 3118104 bytes, checksum: b8b09bb1290864270963257aeb021cea (MD5) Previous issue date: 2017-03-07 / O biogás é um biocombustível formado por uma mistura gasosa constituída principalmente por CH₄ e CO₂ produzida por digestão anaeróbia, a partir de dejetos animais, lodo de esgoto, resíduo orgânico doméstico, resíduos agrícolas, efluentes industriais e plantas aquáticas. Para ser usado como combustível precisa ser purificado, não produzir gases tóxicos durante a queima, aproveitar o resíduo orgânico e deixar como efluente um biofertilizante. Os resíduos líquidos e sólidos produzidos pela população é considerado um grave problema ambiental. O tratamento de efluentes em estações de tratamento de esgoto é fundamental para remoção de substâncias contaminantes, para que não sejam dispostos no meio ambiente. Este processo de tratamento tem como principal resíduo o lodo de esgoto e a destinação deste resíduo é um desafio para os órgãos responsáveis. Os resíduos sólidos são constituídos em cerca de 50% de matéria orgânica e gera um grande problema ambiental. Tendo em vista o aproveitamento energético desses resíduos e a redução da poluição causada por este, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o processo de biodigestão dos resíduos orgânicos junto ao lodo de esgoto, analisando a composição do biogás produzido no que se refere ao metano (CH₄). Para a caracterização do substrato, foram realizados alguns experimentos: pH, DQO, DBO, sólidos totais, voláteis e fixos. Foi acompanhado a instalação de biodigestores em escala comercial segundo o dimensionamento proposto, avaliado as condições de alimentação e a produção de biogás quanto a sua composição em metano. Inicialmente foi realizado um teste preliminar variando o percentual de substrato, em três temperaturas: ambiente 30°C, 35°C e 40ºC, afim de verificar a melhor condição. A parti dos resultados dos testes preliminares as demais inoculações foram realizadas a temperatura de 30ºC, mantendo-se a variação de proporções dos substratos e em volumes maiores. Como resultado para os testes preliminares foi observado que a temperatura de 35ºC mostrou-se mais eficiente para a biodigestão frente a temperaturas de 30ºC e a 40ºC. À 35ºC obteve-se um percentual máximo de 66,28% de CH₄ a partir do sétimo dia de fermentação e a 30 ºC obteve-se um percentual 64,25% de CH₄ a partir do décimo primeiro dia de digestão, a diferença entre os resultados obtidos não é significativa e a depender do projeto não se justifica o consumo de energia para aquecer o sistema uma vez que a temperatura ambiente obtém resultados semelhantes. Apesar de uma sequência de problemas estruturais os biodigestores instalados na Reserva Camará, produzem hoje biogás com percentuais de metano acima de 60%, proporcionando a geração de energia elétrica em torno de 15kWh. / Biogas is a biofuel consisting of a gaseous mixture consisting mainy of methane and carbon dioxide produced by anaerobic digestion of organic, waste such as: a sewage, a domestic organic waste, agricultural, industrial effluents and aquatic plants. To be used as fuel, biogas need to be purified, do not produce toxic gases during a combustion, leave as a effluent a biofertilizer. Liquid and solid wastes produced by population are considered to be a serious. The treatment of effluents in sewage treatment stations is fundamental for the removal of contaminants, for this reason the residues cannot be disposed in the environment. This process of treatment has as main waste sewage sludge and a destination of this waste is a challenge for the responsible organisms. Solid waste consists of about 50% of the organic matter and generates a major environmental problem. The objective of this work is to evaluate the biodigestion process of organic waste together with sewage sludge, analyzing the composition of the biogas produced with respect to methane (CH₄). For a characterization of the substrate, some analisys were performed: pH, COD, BOD, total solids, volatile and fixed solids. biodigesters were installed in commercial scale according to proposed design, and theys feeding conditions and biogas production as to their composition in methane were evolucion. Initially, a preliminary test was performed, varying the percentage of substrate at three temperatures: ambient 30°C, 35°C and 40°C in order to verify the best condition for the production of biogas. As part of the results of the preliminary tests, inoculations were carried out at a temperature of 30ºC, maintaining a the same of proportions of the substrates and in larger volumes. As a result for the preliminary tests which were observed at a temperature of 35 °C, the temperature of 35°C should be raised to temperatures of 30°C to 40°C, at 35°C the methane maximum percentage of 66.28% was obtained in the seventh day of fermentation; at 30°C A 64.25% of methane percentage was obtained from the eleventh day of digestion, a difference between the results obtained was not significant, and depending on the design the energy consumption to heat the system is not justified since the ambient temperature obtains results Similar. After a sequence of problems with the biodigestors installed in the Reserve Camará, the production of biogas with methane percentages above 60%, providing a generation of electric power.

Submitted by Cibele Nogueira (cibelenogueira@ufgd.edu.br) on 2016-04-27T18:57:01Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) SILVANASIMM.pdf: 674400 bytes, checksum: a91d9c0adf7514c406136cc779c08a03 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-27T18:57:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) SILVANASIMM.pdf: 674400 bytes, checksum: a91d9c0adf7514c406136cc779c08a03 (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / This study was conducted to evaluate the effect of crude glycerin in co-digestion with dairy cows manure, on biogas production, methane and reduction of solid constituents. In the first experiment were used semi-continuous digesters and the second experiment batch digesters type. The experimental design used in the first experiment was a completely randomized factorial 3x3, three hydraulic retention times (HRT- 10, 17 and 24 days) and three crude glycerin rates (0, 5 and 10% of the total solids - TS), adopting the follow-up period of biodigesters as subparcels (five weeks). The experimental design used in the second experiment was randomized using crude glycerin five doses (0, 5, 10, 15 and 20% of TS) and five repetitions. In semi-continuous digesters, the largest reductions of TS and volatile solids (VS) were 38.4 and 40.2% at doses of 3.6 and 2.7% of crude glycerin TS, respectively. Moreover, in the batch digesters reductions of TS and VS were 36.7 and 50.7% in doses of glycerine 4.7 and 3.4% of TS, respectively. The maximum potential methane production by TS and VS added, found in a semi-continuous system, were 1.4 and 1.8 l/g, in crude glycerin doses of 3.0 and 3.3%, respectively. It corresponds an increase of approximately 190 and 160% compared to control. In the batch system for the same parameters, the maximum values were of 0.19 and 0.26 l/g, at doses of 7.8 and 5.8% TS, respectively, which corresponds into increased 11 and 8% compared to the treatment without addition of crude glycerin. That inclusion of crude glycerin in doses between 2 and 4% TS were better for all parameters assessed in semi-continuous system. And crude glycerin doses between 5 and 8% of the TS, were better to enhance the production of biogas and methane in the batch system. / Este estudo foi conduzido com o objetivo de avaliar o efeito da glicerina bruta em co-digestão com dejetos de vacas leiteiras, sobre as produções de biogás, metano e redução de constituintes sólidos. No primeiro ensaio foram utilizados biodigestores do tipo semi-contínuos e no segundo ensaio biodigestores tipo batelada. O delineamento experimental utilizado no primeiro ensaio foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 3x3, sendo três tempos de retenção hidráulica (TRH - 10, 17 e 24 dias) e três doses de glicerina bruta (0, 5 e 10 % dos sólidos totais - ST), adotando-se o período de acompanhamento dos biodigestores como subparcelas (cinco semanas). O delineamento experimental utilizado no segundo ensaio foi o inteiramente casualizado, utilizando-se cinco doses de glicerina bruta (0, 5, 10, 15 e 20 % dos ST) e cinco repetições. Em biodigestores semi-contínuos, as maiores reduções de ST e sólidos voláteis (SV) foram de 38,4 e 40,2%, nas doses de 3,6 e 2,7 % dos ST de glicerina bruta, respectivamente. E nos biodigestores tipo batelada, as máximas reduções de ST e SV foram de 36,7 e 50,7 % nas doses de glicerina de 4,7 e 3,4 % dos ST, respectivamente. Os potenciais máximos de produção de metano por ST e SV adicionados encontrados no sistema semi-contínuos foram de 1,4 e 1,8 l/g, nas doses de glicerina bruta de 3,0 e 3,3 %, respectivamente, o que corresponde a um incremento de, aproximadamente, 190 e 160% em relação ao controle. No sistema batelada, para os mesmo parâmetros, os valores máximos foram de 0,19 e 0,26 l/g, nas doses de 7,8 e 5,8 % dos ST, respectivamente, o que corresponde em aumento de 11 e 8% em relação ao tratamento sem adição de glicerina bruta. Conclui-se que a inclusão de glicerina bruta nas doses entre 2 e 4 % dos ST, foi melhor para todos os parâmetros avaliados no sistema semi-contínuos. E doses de glicerina bruta entre 5 e 8 % dos ST, foram melhores para potencializar a produção de biogás e metano no sistema batelada.

Problems about greenhouse gas emissions attributed to cattle production and improvements in the productivity of these animals has been growing and becoming increasingly important. Cattle releases methane as part of their digestive process, and this represents loss of energy for the animal. The decomposition of feces releases methane and it can be recovered by digester and transformed into different types of energy. Thus, aiming to quantify the potential production of enteric methane and anaerobic fecal decomposition, as well as to evaluate ruminal and behavioral parameters of cattle fed with cottonseed and vitamin E. Six cannulated cows (864±16 kg) were distributed in a replicate 3x3 Latin square. Treatments were: 1) control diet; 2) CS: basal diet plus 30% cottonseed and 3) CSVitE: basal diet plus 30% of cottonseed plus 500 UI of vitamin E. Results were compared through orthogonal contrast and values were considered significant when P0,05. No differences were observed for dry matter intake (DMI), as well as digestibility of DM and neutral detergent fiber (NDF). Animals supplemented with cottonseed spent more time eating and ruminating and less time in idles. Reduction in the concentration and production of acetate, butyrate and the acetate: propionate ratio was observed in animals fed cottonseed compared to the control. Enteric methane mitigation was observed for the cottonseed treatments compared to the control. Changes in the substrates characteristics used to load the digesters were observed. However, no differences were verified for the total biogas production, methane yield and capacity to recover the energy of the feces in the form of methane. Inclusion of 30% cottonseed can be used as a strategy to mitigate enteric methane, without causing losses in the DMI, nutrients digestibility and anaerobic digestion of feces. In addition, it promoted favorable changes in the ingestive behavior, ruminal fermentation products, as well as in the energy partition of the gastrointestinal tract. Vitamin E when is used as antioxidant had not effect on ruminal fermentation, feeding behavior and feces anaerobic digestion, thus the inclusion is not advised due absence of positive results. / A problemática das emissões de gases de efeito estufa atribuída à produção de bovinos e melhorias na produtividade desses animais vem crescendo e se tornando cada vez mais importante. Bovinos emitem metano como parte do seu processo digestivo, e isto representa perda de energia para o animal. A decomposição das fezes gera metano, este pode ser recuperado por biodigestores e transformado em diferentes tipos de energia. Assim, objetivou-se quantificar o potencial de produção do metano entérico e da decomposição anaeróbia das fezes, bem como avaliar parâmetros ruminais e comportamentais de bovinos alimentados com caroço de algodão e vitamina E. Foram utilizadas seis vacas fistuladas não gestantes e não lactantes (876 kg±16). Os tratamentos foram: 1) Controle: dieta basal; 2) CA: dieta basal mais 30% de caroço de algodão; 3) CAVitE: dieta basal mais 30% de caroço de algodão mais 500 UI vitamina E. O delineamento experimental utilizado foi o quadrado latino. Os resultados foram comparados por contrastes ortogonais e foram considerados significantes valores de P0,05. Não foram verificadas diferenças para o consumo de matéria seca (MS), bem como digestibilidade da MS e da fibra em detergente neutro (FDN). Os animais suplementados com caroço de algodão passaram maior tempo comendo e ruminando e menor tempo em ócio. Houve redução na concentração e produção de acetato, butirato e da relação acetato:propionato dos animais que receberam caroço de algodão comparado ao controle. A inclusão do caroço de algodão provocou mitigação das emissões de metano entérico. Houve alteração nas características dos substratos utilizados para abastecer os biodigestores. No entanto, não foram verificadas diferenças para a produção total de biogás, rendimento de metano e capacidade dos biodigestores em recuperar a energia das fezes na forma de metano. A inclusão de 30% caroço de algodão pode ser utilizada como estratégia para mitigar metano entérico, sem causar perdas no consumo, digestibilidade dos alimentos e na biodigestão anaeróbia das fezes. Além disso, sua inclusão promoveu alterações favoráveis no comportamento ingestivo, nos produtos da fermentação ruminal, bem como na partição de energia do trato gastrointestinal. A vitamina E quando utilizada como antioxidante não possui efeitos sobre a fermentação ruminal, comportamento ingestivo e biodigestão anaeróbia das fezes, assim sua inclusão não é indicada devido a ausência de resultados favoráveis a sua utilização.

A vinhaça é o principal resíduo da produção de etanol de cana-de-açúcar e, no Brasil, são gerados aproximadamente 250 milhões de m3 de vinhaça por safra. Atualmente, este efluente é usado para fertirrigação dos canaviais em sua forma in natura, ou seja, sem tratamento prévio. Devido à sua grande quantidade de matéria orgânica e de sais, a disposição inadequada no meio ambiente pode ser causa tanto de impactos no solo e na água, como de emissões de gases de efeito estufa. O objetivo geral deste estudo é comparar diferentes alternativas de processamento para o aproveitamento energético da vinhaça, em busca daquela com maior desenvolvimento tecnológico, que mitigue os possíveis impactos ambientais da fertirrigação com vinhaça in natura e que esteja associada a um menor custo. Para esta finalidade, foram configurados cinco cenários que representam as tecnologias mais estudadas atualmente. Como cenário de referência, foi estabelecido a fertirrigação com vinhaça in natura e, como suas alternativas, consideraram-se: 1.concentração, 2.biodigestão e 3.incineração com produção de energia elétrica, bem como 4.combinação da biodigestão com a concentração e com o uso veicular do biogás. Uma vez feita a avaliação, concluiu-se que todas as alternativas melhoram o desempenho ambiental da gestão do resíduo e, ao mesmo tempo, permitem o aproveitamento e a economia de energia. Entretanto, o sistema de concentração é a única opção que se mostra viável economicamente na situação atual. Para ser atrativo o investimento nas demais tecnologias, seria necessária a introdução de medidas que premiem monetariamente os serviços ambientais, tais como a mitigação de emissões de gases de efeito estufa, a redução do consumo de água e a produção de energia a partir de fontes renováveis. A combinação da biodigestão com a posterior concentração pode ser a opção que reúne o maior número de vantagens com respeito ao cenário de referência. Com esta combinação, o biogás produzido é utilizado para suprir o consumo de energia do processamento e para substituir o diesel na frota usada na produção da cana-de-açúcar. Relativo aos impactos ambientais, esta configuração tecnológica diminui o volume da vinhaça, facilita sua distribuição a longas distâncias, evita a concentração de nutrientes no entorno das usinas, elimina o odor da decomposição da vinhaça e as emissões de metano, possibilita a reutilização da água e permite a substituição de combustíveis fósseis. Além disso, a vinhaça biodigerida e concentrada tem boas qualidades como fertilizante. / The vinasse is the main residue of ethanol production from sugarcane. In Brazil, around 250 million m3 of vinasse are generated per harvesting season. Currently, this effluent is used in natura, ie, without previous treatment, for sugarcane fertirrigation. Due to its large amount of organic matter and salts, inadequate disposal in the environment may cause impacts on soil and water, as well as greenhouse gases emissions. This study aims to compare different alternative process for vinasse energy recovery, searching which ones have the highest technological development nowadays, mitigate the possible environmental impacts of fertirrigation using in nature vinasse and involve the lowest cost. For this purpose, five scenarios were configured, representing the most widely studied technologies. As the baseline scenario it was established fertirrigation using in nature vinasse and, as alternatives scenarios, the following ones were considered: 1. concentration, 2. digestion and 3. incineration with electricity generation, and 4. digestion plus concentration with vehicular use of biogas. It was concluded that all the alternatives improve the environmental performance of vinasse management since they also allow energy recovery and savings. However, only vinasse concentration system is economically feasible nowadays. For the other technologies to become an attractive investment, it would be necessary to include an economic valuation of environmental services, such as greenhouse gas emissions mitigation, reduction of water consumption and renewable energy production. The combination of digestion and subsequent concentration may be the option that brings together the largest number of advantages comparing to the baseline scenario. In this solution, the biogas produced is used to supply the process power consumption and to replace diesel in the fleet used for sugarcane production. Regarding the environmental impacts, this technology configuration reduces vinasse`s volume, facilitates its distribution to long distances, prevents nutrient concentration around mills, eliminates decomposition odor and methane emissions, enables water reuse and allows fossil fuels replacement. Furthermore, digested and concentrated vinasse has good qualities as fertilizer.

O Brasil é o segundo maior produtor de etanol do mundo. Na safra 2015/16, foram produzidos 30,4 bilhões de litros. Na produção de etanol realizada no Brasil é gerado grande volume de vinhaça, cerca de 10 a 13 litros desse resíduo por litro de etanol produzido. Isso significa uma produção anual de cerca de 300 bilhões de litros desse material residual. Em função disso e do risco de contaminação ambiental por esse material, há necessidade de reduzir o volume desse resíduo. Com isso minimizar o custo com a gestão desse passivo ambiental. Isso pode ser feito mediante a concentração da vinhaça. Além disso, o mercado de energia elétrica tem se apresentado com uma boa oportunidade para o setor sucroenergético. Por esses motivos, o objetivo deste projeto foi a produção de metano a partir do uso de vinhaça concentrada. Para tal, a vinhaça concentrada foi obtida em uma usina no Estado de São Paulo que utiliza concentrador de vinhaça de múltiplos efeitos. Utilizaram-se dois reatores (R1 e R2) do tipo UASB (reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo) com capacidade para 50 L e volume reacional de 34,5 L cada. Os reatores foram operados à 38 ºC, com tempo de detenção hidráulica de 24 horas por 103 dias. O reator R1 recebeu cargas orgânicas volumétricas (COV) crescentes durante 9 fases (3,94; 3,5; 3,89; 4,66; 4,94; 5,33; 5,66; 6,08; 6,38 e 8,96 g DQO (L d)-1), com DQO afluente variando de 23.927 mg L-1 a 44.060 mgL-1. O reator R2 operou como tratamento controle, com COV variando entre 3,83 e 4,32 g DQO (L d)-1. A avaliação do processo de biodigestão anaeróbia foi realizada com base na produção de biogás, eficiência de remoção de DQO, pH, alcalinidade, concentração de ácidos voláteis totais (AVT), concentração de sólidos no lodo e atividade metanogênicas específica do lodo (AME). R1 mostrou-se mais eficiente, com pH e alcalinidade dentro da faixa ideal e efluente com menor concentração de AVT. O desempenho do processo mostrouse estável, atingindo eficiência máxima de remoção de DQO de 90% em R1. A maior produção volumétrica de biogás ocorreu concomitantemente com a maior produção específica de biogás, quando a DQO afluente foi de 42.003 mg L-1, a produção volumétrica de biogás foi de 135,24 L dia-1, e a produção de biogás em relação a DQO removida foi de 0,362 LbiogásgDQOremov-1. No fim do experimento, a AME de R1 foi de 1,19 gDQOCH4 gSTV.d-1, 40% superior a R2, que teve 0,85 gDQOCH4 gSTV.d-1. A alta eficiência de remoção de matéria orgânica e produção de biogás no reator alimentado com alta concentração de DQO foi obtida através da adaptação gradual do consórcio microbiano. / Brazil is the second largest producer of ethanol in the world. In the 2015/16 crop, 30.4 billion liters were produced. In Brazil\'s ethanol production, a large volume of vinasse is generated, about 10 to 13 liters of this residue per liter of ethanol produced. This means an annual output of about 300 billion liters of this waste material. Because of this and the risk of environmental contamination by this material, there is a need to reduce the volume of this waste. This will minimize the cost of managing this environmental liability. This can be done by concentrating the vinasse. In addition, the electricity market has presented itself with a good opportunity for the sugar-energy sector. For these reasons, the objective of this study was to produce methane from concentrated vinasse. For this purpose, concentrated vinasse was obtained from a mill that uses a multi-purpose vinasse concentrator in São Paulo State. Two reactors (R1 and R2) of UASB type (up-flow anaerobic sludge blanket) with capacity for 50 L and reactional volume of 34.5 L each one. The reactors were operated at 38 °C, with hydraulic retention time of 24 hours for 103 days. The reactor R1 received increasing organic load rate (OLR) during 9 phases (3.94, 3.5, 3.89, 4.66, 4.94, 5.33, 5.66, 6.08, 6.38 And 8.96 g COD (L d)-1), with affluent COD ranging from 23,927 mg L-1 to 44,060 mg L-1. The R2 reactor was operated as a control treatment, with OLR ranging from 3.83 to 4.32 g COD (L d)-1. The evaluation of the anaerobic biodigestion process was carried out based on biogas production, COD removal efficiency, pH, alkalinity, total volatile acid concentration (TVA), sludge solids concentration and sludge specific methanogenic activity (SMA). R1 showed to be more efficient, with pH and alkalinity within the ideal range and effluent with lower concentration of TVA. The process performance was stable, achieving maximum COD removal efficiency of 90% in R1. The higher volume of biogas production occurred concurrently with the higher specific biogas production, when the COD was 42.003 mg L-1, the volumetric biogas production was 135.24 L day-1, and the biogas production in relation to removed COD was 0.362 Lbiogas gCODremoved -1. At the end of the experiment, the SMA of R1 was 1.19 gCODCH4 gTVS.day-1, 40% higher than R2, which had 0.85 gCODCH4 gTVS.day-1. The high efficiency of organic matter removal and biogas production in the reactor fed with high COD concentration was obtained through the gradual adaptation of the microbial consortium.

Orientador: Marney Pascoli Cereda / Resumo: A pesquisa objetivou analisar o desempenho da digestão anaeróbia da manipueira em reator metanogênico, onde os afluentes foram anteriormente estabilizados a pH entre 5,5 e 6,0, com calcário dolomítico e NaOH, como referência, na fase acidogênica. Foram realizados quatro experimentos, cada um durou 3 TRH de 3 dias cada, desprezando-se o primeiro TRH. Nos dois primeiros experimentos, a manipueira foi estabilizada com NaOH, e após a estabilização, em um dos experimentos, foi diluída com água na proporção de 1:1 e em outro, não houve diluição. Nos outros dois experimentos, a manipueira foi estabilizada com calcário e diluída também nas duas concentrações como com NaOH, na proporção 1:1 com água e sem diluição. A fase acidogênica foi estabilizada em batelada e, como reatores foram utilizados o reator A com NaOH e o B com calcário. O reator metanogênico foi do tipo fluxo ascendente e leito fixo. O material de construção dos reatores foi PVC (cloreto de polivinila), com forma cilíndrica. A temperatura foi mantida entre 27o C (fase acidogênica) e 32o C (fase metanogênica). Como principais resultados, obteve-se uma relação entre acidez volátil/alcalinidade do reator metanogênico próxima a 1,0 em todos os experimentos e o pH efluente acima de 7,5, melhor rendimento de biogás com manipueira estabilizada com calcário e diluída 1:1 de 0,71 L gás.gCOTdestruída -1 apresentando a melhor taxa de redução final de cianeto total de 100%. No experimento em que a manipueira foi estabilizada com calcário e... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: The research objectified to analyze the efficiency of the cassava wastewater anaerobic digestion in methanogenic reactor with inffluent previous stabilized pH between 5.5 and 6.0, with limestones and NaOH, as reference in the acidogenic phase. There were four experiments evaluated, each one lasted 3 HRT of 3 days each. The first HRT was not evaluated. In the two first experiments, the wastewater was stabilized with NaOH and after one was diluted in the rate 1:1 (wastewater:water) and the other without dilution. In the others two experiments, the wastewater was stabilized with limestones and diluted also in the same concentrations as it was achieved with NaOH, in the rate 1:1 (wastewater:water) and without dilution. The acidogenic phase was stabilized in batch. The reactors were A with NaOH and B with limestones. The methanogenic reactor was up flow and fixed bed and the built material was PVC (polivinil chloride), cylindrical shape. The temperature was 27oC (acidogenic phase) and 32oC (methanogenic phase). The main results of the methanogenic reactor were volatile acidity/alcalinity rate near 1.0 in all the experiments and pH effluent above 7.5. The most biogas yield was achieved with wastewater stabilized with limestones and diluted 1:1 of 0.7 L biogas.g TOCdestroyed -1 and the best final reduction of total cyanide of 100%. In the experiment in that the wastewater was stabilized with limestones and without dilution in the inffluent of the methanogenic reactor, it was observed better reduction rates to: total organic carbon reduction of 56.48%, total solids reduction of 45.30%, volatile solids of 55.43%. The necessary amount of neutralizante for stabilization was of 2.3 kg of NaOH per 100 liters and 2.9 kg of lime per 100 liters. Economicament, the evaluation of the variable cost with the neutralizante of the cassava wastewater anaerobic digestion... (Complete abstract, click electronic address below). / Mestre

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Osvaldo Kuczman.pdf: 473345 bytes, checksum: b3778df4351e601c96e945da1cf28c16 (MD5) Previous issue date: 2007-07-18 / The grouping of cassava starch production factories at northwest/west Paraná regions, Mato Grosso do Sul and São Paulo region has led to a million daily income of wastewater, which, treated at stabilization lagoons, generates greenhouse gases, unpleasant odors and landscape s degradation. The current research has evaluated the anaerobic digestion of waste cassava starch in one-phase horizontal reactor, having a 16,2 L volume, operated at 33 ± 1°C with manipueira having organic load rates of 1,28, 1,57, 2,68 and 1,18 g COD L- 1reactor day-1 for the Hydraulic Retention Times (HRT) being the experiment realization order of 12,96, 8,27 6,59 and 15,00 days, respectively. The feeding has been continuous, approaching to the real production s conditions. The cycle evaluation, for each HRT, lasted 15 days, revealing that the time didn t interfere, within 5%. The average removal in Total Solids (TS) is 98 and 77 %, Volatile Solids (VS) 99 and 90%, organic loads 96 and 95%, having as biogas yielding 0,817 and 0,604 L gas g-1 COD removed at the 8, 27 and 6,59 days, respectively. However, the most homogeneous removals in TS and VS occurred at the 12,96 and 8,27 days, not following the COD removals. The best average specific production for biogas ranged from 0,654 to 0,627 L gás L-1r d-1, verified in TRH 8,27 and 6,59 days. The average biogas methane content, come from the 15,00 days HRT, was 58,85%. The average relation Volatile Acidity/Total Alkalinity situated from 0,14 to 0,30. By the obtained results, it was concluded that it is possible to reduce the organic load of waste cassava starch through anaerobic digestion in one-phase horizontal reactor for the conditions established at the present study. / A concentração de indústrias processadoras de mandioca, nas regiões noroeste e oeste do Paraná e sul dos estados de Mato Grosso do Sul e São Paulo, produz diariamente milhões de litros de manipueira diluída que, tratada em lagoas de estabilização, geram gases de efeito estufa, maus odores e impactam a paisagem. Esse estudo avaliou a digestão anaeróbia em reator horizontal de fase única com volume de 16,2 L à temperatura de 33 ± 1 °C, alimentado com manipueira de fecularia e cargas orgânicas de 1,28, 1,57, 2,68, e 1,18 g DQO L-1r d-1 para os tempos de retenção hidráulica (TRH), sendo a ordem de realização dos experimentos de 12,96, 8,27, 6,59 e 15 dias, respectivamente. A alimentação foi contínua, aproximando-se das reais condições de geração de manipueira nas fecularias, sem correção de pH ou nutrientes. O período de avaliação diária, para cada TRH, foi de 15 dias, onde o fator tempo não interferiu ao nível de 5% de significância. As reduções médias de sólidos totais foram de 98 e 77%, sólidos voláteis de 99 e 90%, cargas orgânicas em DQO de 96 e 95% e produções de 0,817 e 0,604 L gás g- 1 DQOc nos TRH s de 8,27 e 65,9 dias, respectivamente. Porém, as reduções mais homogêneas para sólidos totais e voláteis ocorreram nos TRH s de 12,96 e 8,27 dias, não acompanhando a redução de DQO, semelhante apenas no TRH de 12,96 dias. A melhor produção específica média de biogás foi de 0,654, seguida de 0,627 L gás L-1r d-1 verificada no TRH de 8,27 e 6,59 dias e cargas orgânicas médias aplicadas de 1,57 e 2,68 g DQO L-1r d-1, respectivamente. O teor médio de metano no biogás, produzido no TRH de 15 dias, foi de 58,85%. A relação média da acidez volátil versus alcalinidade total, nos TRH s avaliados, permaneceu entre 0,14 e 0,30. A estabilização anaeróbia de manipueira em reator horizontal de fase única mostrou-se eficaz para as condições estabelecidas no presente estudo.

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

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Osvaldo Kuczman.pdf: 473345 bytes, checksum: b3778df4351e601c96e945da1cf28c16 (MD5) Previous issue date: 2007-07-18 / The grouping of cassava starch production factories at northwest/west Paraná regions, Mato Grosso do Sul and São Paulo region has led to a million daily income of wastewater, which, treated at stabilization lagoons, generates greenhouse gases, unpleasant odors and landscape s degradation. The current research has evaluated the anaerobic digestion of waste cassava starch in one-phase horizontal reactor, having a 16,2 L volume, operated at 33 ± 1°C with manipueira having organic load rates of 1,28, 1,57, 2,68 and 1,18 g COD L- 1reactor day-1 for the Hydraulic Retention Times (HRT) being the experiment realization order of 12,96, 8,27 6,59 and 15,00 days, respectively. The feeding has been continuous, approaching to the real production s conditions. The cycle evaluation, for each HRT, lasted 15 days, revealing that the time didn t interfere, within 5%. The average removal in Total Solids (TS) is 98 and 77 %, Volatile Solids (VS) 99 and 90%, organic loads 96 and 95%, having as biogas yielding 0,817 and 0,604 L gas g-1 COD removed at the 8, 27 and 6,59 days, respectively. However, the most homogeneous removals in TS and VS occurred at the 12,96 and 8,27 days, not following the COD removals. The best average specific production for biogas ranged from 0,654 to 0,627 L gás L-1r d-1, verified in TRH 8,27 and 6,59 days. The average biogas methane content, come from the 15,00 days HRT, was 58,85%. The average relation Volatile Acidity/Total Alkalinity situated from 0,14 to 0,30. By the obtained results, it was concluded that it is possible to reduce the organic load of waste cassava starch through anaerobic digestion in one-phase horizontal reactor for the conditions established at the present study. / A concentração de indústrias processadoras de mandioca, nas regiões noroeste e oeste do Paraná e sul dos estados de Mato Grosso do Sul e São Paulo, produz diariamente milhões de litros de manipueira diluída que, tratada em lagoas de estabilização, geram gases de efeito estufa, maus odores e impactam a paisagem. Esse estudo avaliou a digestão anaeróbia em reator horizontal de fase única com volume de 16,2 L à temperatura de 33 ± 1 °C, alimentado com manipueira de fecularia e cargas orgânicas de 1,28, 1,57, 2,68, e 1,18 g DQO L-1r d-1 para os tempos de retenção hidráulica (TRH), sendo a ordem de realização dos experimentos de 12,96, 8,27, 6,59 e 15 dias, respectivamente. A alimentação foi contínua, aproximando-se das reais condições de geração de manipueira nas fecularias, sem correção de pH ou nutrientes. O período de avaliação diária, para cada TRH, foi de 15 dias, onde o fator tempo não interferiu ao nível de 5% de significância. As reduções médias de sólidos totais foram de 98 e 77%, sólidos voláteis de 99 e 90%, cargas orgânicas em DQO de 96 e 95% e produções de 0,817 e 0,604 L gás g- 1 DQOc nos TRH s de 8,27 e 65,9 dias, respectivamente. Porém, as reduções mais homogêneas para sólidos totais e voláteis ocorreram nos TRH s de 12,96 e 8,27 dias, não acompanhando a redução de DQO, semelhante apenas no TRH de 12,96 dias. A melhor produção específica média de biogás foi de 0,654, seguida de 0,627 L gás L-1r d-1 verificada no TRH de 8,27 e 6,59 dias e cargas orgânicas médias aplicadas de 1,57 e 2,68 g DQO L-1r d-1, respectivamente. O teor médio de metano no biogás, produzido no TRH de 15 dias, foi de 58,85%. A relação média da acidez volátil versus alcalinidade total, nos TRH s avaliados, permaneceu entre 0,14 e 0,30. A estabilização anaeróbia de manipueira em reator horizontal de fase única mostrou-se eficaz para as condições estabelecidas no presente estudo.