Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2016-08-15T12:21:01Z No. of bitstreams: 1 alvarojosefernandes.pdf: 1084329 bytes, checksum: 6a053d8c0d8cc78e664387c5497b67f7 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-08-15T13:39:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alvarojosefernandes.pdf: 1084329 bytes, checksum: 6a053d8c0d8cc78e664387c5497b67f7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-15T13:39:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alvarojosefernandes.pdf: 1084329 bytes, checksum: 6a053d8c0d8cc78e664387c5497b67f7 (MD5) Previous issue date: 2016-03-24 / No Brasil a pecuária possui um papel de destaque na economia. O volume de leite cru industrializado no terceiro trimestre de 2015 foi de 5,9 bilhões de litros, com destaque para a industrialização em Minas Gerais, primeiro do ranking dos estados brasileiros, que processou mais de 1,5 milhões de litros. Por outro lado o total de suínos abatidos no terceiro trimestre de 2015 foi de 10,18 milhões de cabeças, o estado de Minas Gerais situou-se na 4º posição com mais de 1,2 milhões de cabeças abatidas (IBGE, 2015). O contingente de animais necessário para esta produção gera um grande volume de dejetos potencialmente poluentes ao meio ambiente. Este trabalho visou avaliar as características dos afluentes, efluentes e grupos microbianos de interesse no processo de biodigestão anaeróbica dos dejetos bovinos leiteiros e suínos em biodigestores operados em escala piloto. Este estudo foi realizado com oito biodigestores de PVC, operados em contínuo após 15 dias da alimentação inicial, com abastecimento diário nas estações inverno e verão de 2014. A primeira análise para a caracterização dos afluentes e efluentes foi realizada a na entrada do biodigestor e mais quatro das saídas, sendo feitas análises físico-químicas e microbiológicas durante os 60 dias de tempo de retenção hidráulico. Os dejetos nas duas estações apresentaram redução de alguns parâmetros físico-químicos desejáveis e aumento de outros. Em relação aos parâmetros microbiológicos, houve redução em todos os grupos microbianos estudados, em ambas as estações, sendo a redução no verão mais significativa que a do inverno. Constatou-se que os dejetos tanto bovinos quanto suínos apresentaram bons resultados, demonstrado à eficiência do sistema, sendo de grande importância ambiental e econômica a aplicação do mesmo nas unidades produtoras de bovinos leiteiros e suínos. / In Brazil, the livestock has a prominent role in the economy. The volume of processed raw milk in the third quarter of 2015 was 5.9 billion liters, with emphasis on industrialization in Minas Gerais, ranking the first of the Brazilian states, which processed more than 1.5 million liters. On the other hand the total number of pigs slaughtered in the third quarter of 2015 was 10.18 million head, the state of Minas Gerais stood in 4th position with over 1.2 million heads slaughtered (IBGE, 2015). The quota animals required for this production generates a large volume of potentially polluting wastes to the environment. This work aimed to evaluate the features of the tributaries, effluents and microbial groups of interest in the anaerobic digestion process of dairy cattle and swine manure in digesters operated on a pilot scale. This study was conducted with eight PVC digesters operated continuously 15 days after the initial feeding, with daily supply in winter and summer seasons 2014. The first analysis for the characterization of influent and effluent was carried out in digester input and more four outputs, being made physicochemical and microbiological analyzes during the 60 days of hydraulic retention time. The waste in the two stations were down some desirable physicochemical parameters and increase in others. Regarding the microbiological parameters, a reduction in all microbial groups studied, both stations, the reduction being significant in the summer to the winter. It was found that both cattle manure as pigs showed good results, demonstrated the efficiency of the system, is of great economic and environmental importance of the application of the same in the production units of dairy cattle and swine.

Orientador: Jairo Osvaldo Cazetta / Banca: Miguel Angelo Mutton / Banca: Silvelena Vanzolini Segato / Resumo: Com o objetivo de estudar o comportamento do concentrado de vinhaça biodigerida (CVB) em relação à vinhaça in natura (VN), no crescimento e na nutrição de plantas de cana-de-açúcar, foi desenvolvido um experimento em vasos contendo a combinação de dois solos (latossolo e argissolo), com dois níveis de fertilidade (sem e com a correção da fertilidade) e com quatro tratamentos qualitativos em relação ao K (sem adição de K; com VN na dose de 100 m³ ha-1, com CVB ou KCl em dose de K igual à da VN). Os resultados revelaram que houve comportamento similar entre as vinhaças, tanto na ausência como na presença da correção da fertilidade do solo, sendo que para o concentrado de vinhaça biodigerida os valores tenderam a serem inferiores. O latossolo na ausência da correção da fertilidade induziu maiores resultados para crescimento e nutrição das plantas, em relação ao argissolo, por ter fertilidade original melhor. Porém na presença da correção da fertilidade o latossolo induziu menores resultados. A correção da fertilidade do solo é fundamental para se obter melhores respostas para o crescimento e nutrição da planta de cana-de-açucar, assim tanto o latossolo quanto o argissolo, bem manejados, podem proporcionar bons resultados / Abstract: In order to study the effect of concentrated of biodigested vinasse (CVB) compared to in natura vinasse (VN) on the growth and nutrition of sugar cane plants, an experiment was conducted in pots containing a combination of two soils (Oxisol and Ultisol) with two fertility levels (with and without fertility correction) and with four qualitative treatments related to K (control = without addition of K; with VN in a dose of 100 m³ ha-1; with CVB or KCl at a dose of K equal to the VN). The results showed that with soil fertility correction, the CVB had similar behavior regarding to plant height, stem diameter, internodes number, leaf area, K and Mg content, and accumulation of P. The VN promoted higher values for P content, and accumulation of Cu and K, N, Ca, S and Cu. In the absence of soil fertility correction, CVB was similar to overall plant growth and accumulation of K, N, Ca, S and Cu; the highest values for VN on K content and higher values for CVB regardong to Mg, P and Cucontent, and accumulation of P. In the Oxisol, both vinasses induced similar values for content of K, S, Cu and Mn, and accumulation of S, N, Ca, Mg, Mn and Zn. In the Ultisol vinasses had similar values for content of Mg, Cu and Mn, and Ca, Mg, Mn and Zn accumulation. The highest values of K and S levels, and S and N accumulation were found when plants were fertilized with VN. Both vinasses showed better results of K, Mg and Cu content in the Oxisol. The VN had similar behavior on both soils for S content, and induced higher values for Zn accumulation in Ultisol. The CVB induced higher values for S content and accumulation of Mg in both tested soils / Mestre

A produção de biocombustíveis apresenta-se como uma eficiente alternativa para superar as limitações econômico-ambientais inerentes à comercialização e utilização de combustíveis fósseis. O etanol caracteriza-se como um dos principais biocombustíveis alternativos, sendo as destilarias de cana-de-açúcar importantes exemplos de biorrefinarias, as quais, analogamente à indústria do petróleo, objetivam a obtenção de um espectro de (bio)produtos e/ou bioenergia a partir da biomassa vegetal. Embora nas atuais biorrefinarias de cana-de-açúcar a matéria-prima seja convertida em etanol, açúcar e eletricidade, uma fração considerável da energia da cana (como matéria orgânica) ainda é perdida na vinhaça. Potenciais impactos negativos da fertirrigação, i.e., aplicação direta da vinhaça no solo agrícola, também constituem outra relevante limitação do atual gerenciamento desta água residuária no Brasil. A biodigestão anaeróbia apresenta grande potencial de aplicação no tratamento da vinhaça, objetivando-se a redução de sua carga orgânica poluente concomitantemente à recuperação de bioenergia a partir do biogás. Embora tal processo potencialize a extração de energia da cana-de-açúcar na biorrefinaria, a literatura de referência ainda é escassa em termos da definição de parâmetros que viabilizem a implantação da biodigestão nas destilarias brasileiras. Neste contexto, neste estudo apresenta-se um panorama holístico da aplicação da biodigestão anaeróbia no tratamento da vinhaça de cana-de-açúcar, definindo-se condições operacionais para uma eficiente e estável conversão da matéria orgânica em hidrogênio e metano em sistemas em duas fases (acidogênico + metanogênico) termofílicos (55ºC). Diferentes cenários para produção de energia a partir do biogás também foram estudados a partir da aplicação de ferramentas de simulação, buscando-se fornecer aspectos técnicos, econômicos e ambientais da implantação das plantas de biodigestão da vinhaça na indústria sucroalcooleira brasileira. Em termos experimentais, os resultados mostraram a habilidade do reator acidogênico para manter produções contínuas de biohidrogênio em longo prazo (240 dias), sendo a aplicação de estratégias operacionais específicas, p.ex. controle do pH e da concentração de biomassa no reator, imperativa para recuperação dos sistemas submetidos a perdas de desempenho. Na fase metanogênica, a aplicação de cargas orgânicas crescentes (até 30 kgDQO m-3 d-1) em um reator convencional de manta de lodo e um reator de leito fixo estruturado indicou um desempenho muito superior do sistema com células aderidas, especialmente em termos da estabilidade operacional em longo prazo (240 dias). Finalmente, com relação à avaliação tecnológica da biodigestão, demostrou-se a viabilidade do escalonamento dos sistemas anaeróbios com separação de fases para o tratamento da vinhaça nas biorrefinarias de cana-de-açúcar, independentemente do tipo de uso proposto para o hidrogênio: não recuperação, venda como produto de valor agregado, produção de biohythane ou injeção no reator metanogênico. Os resultados também apontaram o papel determinante da alcalinização dos sistemas para melhorar o desempenho econômico ambiental da biodigestão, podendo superar efeitos da redução dos custos de investimento em alguns casos. Em suma, espera-se que os resultados apresentados neste trabalho sirvam como referência aos tomadores de decisão da indústria sucroalcooleira, suprindo lacunas de informações e destacando a viabilidade da implantação da biodigestão como tecnologia central para o processamento da vinhaça nas biorrefinarias de cana-de-açúcar no Brasil. / The production of biofuels comprises an efficient alternative to overcome the economicenvironmental drawbacks inherent to the trade and use of fossil fuels. Ethanol is one of the main alternative biofuels, with sugarcane distilleries characterized as important examples of biorefineries, which, similarly to the oil industry, aim to obtain a spectrum of (bio)products and/or bioenergy from the vegetal biomass. Although the raw material is converted into ethanol, sugar and electricity in the current sugarcane biorefineries, a considerable fraction of the energy from sugarcane (as organic matter) is still wasted in vinasse. Potential negative impacts from fertirrigation, i.e., the direct application of vinasse into the agricultural soil, also comprise another relevant drawback of the current management of this wastewater in Brazil. Anaerobic biodigestion has great potential of application in the treatment of vinasse, aiming to reduce its polluting organic load concomitantly to the bioenergy recovery from biogas. Although this process enhances the energy extraction from sugarcane in the biorefinery, the reference literature still lacks on the definition of parameters that encourage the implementation of biodigestion in Brazilian distilleries. In this context, this study presents a holistic overview of the application of biodigestion in the treatment of sugarcane vinasse, defining operating conditions for an efficient and stable conversion of the organic matter into hydrogen and methane in two-phase (acidogenic + methanogenic) thermophilic systems (55ºC). Different scenarios for the production of bioenergy from biogas were also studied by using simulation tools, aiming to provide technical, economic and environmental aspects of the implementation of vinasse biodigestion plants in the Brazilian sucro-alcohol industry. In experimental terms, the results showed the ability of the acidogenic reactor to maintain a continuous long-term (240 days) biohydrogen production, characterizing the application of specific operating strategies, e.g. control of the pH and biomass concentration inside the reactor, as imperative for the recovery of systems subjected to performance losses. In the methanogenic phase, the application of increasing organic loadings (up to 30 kgCOD m-3 d-1) to a conventional sludge blanket reactor and a structured-bed reactor indicated a much superior performance of the adhered cell system, especially in terms of the long-term operating stability (240 days). Finally, regarding the technological assessment of the biodigestion, the feasibility of scaling-up anaerobic systems with phase separation to the treatment of vinasse in sugarcane biorefineries was demonstrated, regardless of the type of use proposed for hydrogen: non-recovery, sale as a value-added product, biohythane production or injection into the methanogenic reactor. The results also pointed out the determining role of the alkalinization of the systems to improve the economic-environmental performance of biodigestion, in order to overcome the effects of the reduction of investment costs in some cases. In short, it is expected that the results presented in this study will serve as reference to decision-makers in the sucro-alcohol industry, filling information gaps and highlighting the feasibility of implementing biodigestion.

Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maria Isabel Stets.pdf: 1158333 bytes, checksum: c7c568acfaf2daf456026f86016faf6b (MD5) Previous issue date: 2008-03-12 / The effluent generated in abattoirs has a high concentration of organic matter and need treatment before being discarded in the water bodies. Anaerobic biological filters are considered a good technique for the treatment of industrial effluents; however, choosing the correct support media is extremely important to ensure the success of the reactor. In the same way, the study of microbial diversity can optimize the performance and the operation of these systems. In this work it was evaluated the efficiency of the treatment of the effluent from slaughterhouse, using three upflow anaerobic biological filters, and it was compared the microbial diversity of these filters. The reactor called A, B and C were built in chloride polivinile and filled with rings of polypropylene, polyurethane foam, or pieces of clay brick, respectively. These reactors were operated at room temperature and the used Hydraulic Retention Times of (HRTs) were of 30, 20, 18, 14, 10, 8, 6, 5, 4, 3, 2, 1.5 and 1 day. To monitor the efficiency of the process, the pH, alkalinity, acidity, Chemistry Oxygen Demand (COD), and total solids content of volatile solids, nitrogen and phosphorus substrate and effluents of each reactor were analyzed. The values of pH decreased with the reduction of HRT and the ratio volatile acidity / alkalinity remained below 0.13 during the majority of the analyzed period. In the one day’s HRT, the reactor C was more effective reaching 80.76 of removal. There was a high rate of nitrogen removal probably due to its low concentration in the substrate. High phosphorus removals also occurred: there was a decrease of phosphorus removal when the HRT declines in reactors A and B, the same did not occur in the reactor C. The three reactors behaved similarly regarding to the collecting sites and there was no difference between these sites when COD removal, volatile acidity / alkalinity ratio and pH were analyzed. To evaluate the effect of different media support in the microbial community, the reactors DNA biomass was extracted, quantified and used as template in an amplification reaction of 16S rDNA gene from bacteria and metanogenic. The amplified fragments of approximately 1500 bp were treated with HinfI, RsaI and HaeIII restriction enzymes to obtain the reactors ARDRA (Amplified Ribossomal DNA Restriction Analysis) profiles. The indices of richness, richness modified, Shannon-Weaver diversity index and similarity dendogram, determined from ARDRA, grouped the reactors A and B, and left the reactor C isolated due to its dissimilarity. The Hierarchical Cluster Analysis (HCA) also grouped the reactors that way, however, that group has less than 0.1% of similarity, suggesting a low interference in the reactors media support in microbial communities. / O efluente gerado em abatedouros possui uma elevada concentração de matéria orgânica e necessita de tratamento antes de ser descartado nos corpos hídricos. Os filtros biológicos anaeróbios são considerados uma boa técnica para tratamento de efluentes industriais, porém, a escolha correta do meio suporte é extremamente importante para garantir o sucesso do reator. Da mesma forma, o estudo da diversidade microbiana pode otimizar o desempenho e a operação desses sistemas. Neste trabalho, foi realizada a avaliação da eficiência do tratamento de efluente de abatedouro, utilizando-se três filtros biológicos anaeróbios de fluxo ascendente, bem como a comparação da diversidade microbiana desses filtros. Os reatores denominados A, B e C foram construídos em cloreto de polivinila e preenchidos com anéis de polipropileno, espuma de poliuretano ou pedaços de tijolo de argila, respectivamente. Esses reatores foram operados à temperatura ambiente e os Tempos de Retenção Hidráulica (TRHs) utilizados foram de 30; 20; 18; 14; 10; 8; 6; 5; 4; 3; 2; 1,5 e 1 dia. Para monitorar a eficiência do processo, foram analisados no substrato e efluente de cada reator pH, alcalinidade, acidez, Demanda Química de Oxigênio (DQO), teor de sólidos totais e sólidos voláteis, nitrogênio efósforo. Os valores de pH do efluente dos reatores decresceram com a redução do TRH. A relação acidez volátil/alcalinidade ficou abaixo de 0,13 durante a maior parte do período analisado. No TRH de 1 dia o reator C foi o mais eficiente alcançando 80,76 de remoção de DQO. Observou-se uma elevada taxa de remoção de nitrogênio em todos os reatores provavelmente devido à sua baixa quantidade no substrato. Também ocorreram elevadas remoções de fósforo, mas houve decréscimo dessa remoção com a diminuição do TRH nos reatores A e B, o mesmo não ocorrendo no reator C. Quando se analisaram as amostras retiradas em quatro diferentes alturas dos reatores, observou-se que os três se comportaram de forma similar quanto aos pontos de coleta e não houve diferença entre esses pontos quanto à remoção de DQO, relação acidez volátil/alcalinidade e pH. Para avaliar o efeito dos diferentes meios suporte na comunidade microbiana, o DNA da biomassa dos reatores foi extraído, quantificado e usado como molde numa reação de amplificação do gene 16S rDNA de bactérias e archaeas metanogênicas. Os fragmentos de aproximadamente 1500 pb amplificados foram tratados com as enzimas de restrição HinfI, RsaI e HaeIII para obtenção dos perfis de ARDRA (Análise da Restrição de rDNA Amplificado) dos reatores. Os índices de riqueza, riqueza modificada, diversidade de Shannon-Weaver e dendograma de similaridade, determinados a partir da ARDRA, agruparam os reatores A e B, ficando o reator C isolado devido à sua dessemelhança. A Análise de Agrupamento Hierárquico (HCA) também agrupou os reatores dessa forma, entretanto, esse agrupamento possui menos que 0,1% de similaridade, sugerindo uma baixa interferência do meio suporte nas comunidades microbianas.

Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Debora C Moreira.pdf: 799615 bytes, checksum: bf5390535b39bc8ca4f452bde2fd297b (MD5) Previous issue date: 2013-07-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The search for renewable energy and food production with the minimum threat to the environment are themes that have been studied for all over the world. Several processes have been developed for the use of agroindustrial wastes, transforming them into chemical compounds and products with high added value. The use of agroindustrial wastes in bioprocesses helps the search for sustainable processes. The increasing in the agricultural productivity in Brazil, open a new market to the development of researches that study this issue. The statistical modeling of mixtures, allied with the design of experiments, has application in a several industrial systems. The aim of this work was to study the possibility of use agroindustrial wastewater mixtures to produce propionic acid. Four types of wastewater were studied: corn steep liquor, pet food wastewater, meat processing wastewater and dairy wastewater. Assays were performed to obtain the best composition of the mixtures and the best substrate ratio. Within the conditions employed, the mixture containing 75% of corn steep liquor and 25% of another substrate, were most suitable for the process. Studying the tests in which the fermentations conditions varied (boiling the substrate, agitation and pH correction to 6,5) the best concentrations of propionic acid, 229,57 mg.L-1, were produced by mixing 75% of corn steep liquor and 25% of pet food wastewater, after 72h of fermentation, with initial correcting of pH to 6,5, followed by the mixture containing 75% of corn steep liquor and 25% of meat processing wastewater, that enabled the production of 154,27 mg.L-1 of propionic acid. The mixture with 75% of corn steep liquor and 25% of dairy wastewater with daily pH correction enabled the production of 220,96 mg.L-1 of propionic acid after 72 hours of fermentation. The other essay conditions were not significant for propionic acid biosynthesis. The statistical analysis confirms that it is possible to use codigestion agroindustrial waste for propionic acid production. / A busca por fontes de energia renovável e a produção de alimentos com a mínima ameaça ao ecossistema têm sido temas bastante pesquisados em todo o mundo. Diversos processos têm sido desenvolvidos para a utilização de resíduos agroindustriais, transformando-os em compostos químicos e produtos com alto valor agregado. A utilização de resíduos agroindustriais em bioprocessos favorece a busca por processos sustentáveis. O aumento da produtividade agrícola no Brasil abre um novo mercado para o desenvolvimento de pesquisas que abordem este tema. O planejamento estatístico de misturas, aliado à otimização de experimentos, tem aplicação em diversos sistemas industriais. O objetivo deste trabalho foi avaliar a possibilidade da utilização de misturas de efluentes agroindustriais para a produção de ácido propiônico. Foram utilizados quatro tipos de efluentes: efluente do processamento de milho, efluente do processamento de ração animal, efluente de processamento de carnes e de laticínio. Foram realizados ensaios para a obtenção da melhor composição das misturas, definindo-se a melhor proporção dos substratos. Dentro das condições empregadas, as composições contendo 75% do efluente do processamento de milho e 25% de outro substrato foram as mais adequadas ao processo. Nos ensaios onde as condições de fermentação foram variadas (fervura prévia do substrato, agitação e correção do pH para 6,5), os melhores resultados de produção de ácido propiônico, 229,57 mg.L-1, foram obtidos com substrato composto por 75% de efluente do processamento de milho mais 25% de efluente de fábrica de ração, com 72h de fermentação, correção de pH inicial para 6,5 e sem agitação, seguido de substrato com 75% de efluente do processamento de milho mais 25% de efluente de processamento de carnes, nas mesmas condições, obtendo-se produção de 154,27 mg.L-1 de ácido propiônico. O substrato contendo 75% de efluente do processamento de milho mais 25% de efluente de laticínio, possibilitou produção de 220,96 mg.L-1 de ácido propiônico, após 72 horas de fermentação e com correção de pH a cada 24 horas. As outras condições testadas não foram significativas na biossíntese de ácido propiônico. A análise estatística dos dados confirmou que é possível a utilização de codigestão de efluentes agroindustriais para a produção de ácido propiônico.

O aproveitamento atual da vinhaça, subproduto da produção do álcool pelas Destilarias Autônomas e Usinas de Açúcar e Álcool, se faz tanto pelo seu valor nutricional quanto pelo seu potencial na geração de energia elétrica. A vinhaça, que antes era lançada diretamente nos cursos dágua, a partir da década de 70, com o aumento dos preços dos fertilizantes minerais, passou a ser reutilizada como subproduto para a adubação canavieira. Recentemente, com a evolução da política ambiental do Setor, suas práticas agroindústrias passaram a priorizar o uso eficiente de seus subprodutos, seja através da racionalização em suas aplicações ou pelo uso de tecnologias que potencializem os seus benefícios. Esse estudo resumiu-se em analisar a viabilidade técnica, mensurar os aspectos econômicos e caracterizar os aspectos ambientais das tecnologias de condicionamento e aproveitamento da vinhaça mais difundidas no Brasil e, em especial, no Estado de São Paulo: aplicação in natura no solo (fertirrigação in natura), biodigestão e concentração. A análise técnica se baseou na utilização dessas tecnologias pelas Unidades Agroindustriais estudadas e na oferta de mercado por parte de empresas de tecnologia. Para a análise econômica da fertirrigação in-natura, a substituição da adubação mineral e os lucros obtidos foram os parâmetros utilizados. Já na análise da biodigestão e da concentração, o modelo foi construído a partir dos seguintes indicadores econômicos: fluxo de caixa, valor presente líquido, método do custo/benefício, taxa interna de retorno e período de retorno. Como parte final, a análise ambiental foi direcionada para a mitigação dos impactos gerados pela aplicação in natura, em especial as emissões de gases de efeito estufa (GEE). A viabilidade técnica foi confirmada para as três tecnologias, seja pela utilização em campo e/ou pela diversificada oferta das tecnologias de biodigestão e concentração pelo mercado especializado. Quanto à viabilidade econômica, a fertirrigação in natura se demonstrou altamente lucrativa para o Brasil, Estado de São Paulo e Centro-Sul do País. Já a biodigestão, que necessitou de tecnologias complementares de geração de energia para a análise de sua viabilidade, apresentou-se viável quando associada aos queimadores e turbinas em todas as condições estudadas. Quando associada aos motogeradores, a sua viabilidade foi atestada em duas ocasiões. Contudo, a inviabilidade apresentada quando os cálculos foram baseados em valores de venda de energia atualizados - média de R$102,41 por MWh produzido - justificou a ausência desses projetos nos últimos leilões de energia. Ao contrário das outras tecnologias, a tecnologia da concentração se demonstrou completamente inviável a partir das condições econômicas utilizadas. Já na questão ambiental, a fertirrigação in natura apresentou diversas vantagens e desvantagens, ficando a sua utilização condicionada a estudos locais. Para a biodigestão e a concentração, essas tecnologias apresentaram diversos ganhos frente à utilização in natura, sendo a primeira responsável pela mitigação dos GEE e a segunda pela maior racionalização na aplicação de vinhaça e por um melhor equacionamento dos altos volumes de água utilizados pelas Usinas e Destilarias. / The current use of vinasse, a byproduct of ethanol production by independent distilleries and Sugar and Alcohol plants, is done both for its nutritional value as for its potential in generating electricity. By mid-century the vinasse was released directly into water streams as final disposal, resulting in serious environmental problems. From the 70\'s, with the rising prices of mineral fertilizers, the reuse of this byproduct fertilizer for sugar cane production became practical. Recently, with the evolution of environmental policy of this sector, agribusiness practices began to prioritize the efficient use of byproducts, either by rationalizing their application or by the use of technologies that enhance its benefits. This study is summarized in analyze the technical feasibility, measure the economic aspects and characterize the environmental aspects of the technologies of conditioning and reuse of vinasse more widespread in Brazil and, in particular, the state of São Paulo: natural application, biodigestion and concentration. Technical analysis was based on the use of these technologies by agro-industrial units studied and market supply by technology companies. For the economic analysis of the natural application, the substitution of mineral fertilizer and profits were the parameters used. For the analysis of biodigestion and concentration, the model was constructed from the following economic indicators: cash flow, net present value method, the cost / benefit ratio, internal rate of return and payback period. As the final part, the environmental analysis was aimed at mitigating the impacts generated by the natural application, in especial, the emissions of greenhouse gases (GHGs). The technical feasibility has been confirmed for the three technologies, either for the use in the field, by a wide advantage for the natural application, or the supply of biodigestion and concentration technologies by the specialized market. For the economic feasibility, natural application has been shown highly profitable for Brazil, Sao Paulo State and Center- South of the country. The biodigestion, which required complementary generate energy technologies for your viability analysis, presented feasible when combined with the flares and turbines in all conditions studied. When associated with the motor generator, its feasibility was attested on two occasions. However, its feasibility wasn´t reached when the calculations were based on recent values of power sales - an average of R$ 102.41 per MWh produced - justifying the absence of these projects in recent energy auctions. Unlike other technologies, the technology of concentration is shown completely unfeasible from the economic conditions used. In the environmental issue, the natural application presented several advantages and disadvantages, being its use conditioned to local studies. For biodigestion and concentration, these technologies had several gains when compared with the natural application, being, the first, responsible for the mitigation of GHGs and, the second, responsible for an application more rational of vinasse and for a reduction of the high volumes of water used by plants and distilleries.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Higor _Lorin.pdf: 2499051 bytes, checksum: 378cc421aa2a83bfde499d6cf499588c (MD5) Previous issue date: 2014-08-15 / The increasing demand for animal protein is directly related to the confinement of animals and its premises, such as the management of the waste system. Considering that the result of stabilization processes, that is, the organic fertilizer produced, is to be used again in the production cycle, evaluating its agronomic quality becomes important information when choosing the process to be used. The objective of this work was to submit beef cattle waste, raised in feedlot, to the processes of composting, vermicomposting, static piles and anaerobic digestion, showing the stabilization and the potential of each product generated by each process. Composting and vermicomposting are more efficient at mineralization, stabilization and maturity of waste manure. The compost and vermicompost offer larger fraction of available P and K, satisfactory levels of humification and high CTC. The static process is less efficient in mineralization, stabilization and maturity wastes. The disposition of this process in the open provides the greatest loss of nutrients. The anaerobic digestion appears as the most efficient process for the preservation of macronutrients (N and K), and generates a liquid fertilizer with low CEC and high fertilizing potential, with a predominance of inorganic N in the ammonium form, readily available to plants. / A demanda crescente por proteína de origem animal está diretamente relacionada ao sistema de confinamento dos animais e suas premissas, como o manejo dos dejetos. Considerando que o resultado dos processos de estabilização, ou seja, o adubo orgânico produzido, é o produto a ser novamente utilizado no ciclo produtivo, avaliar sua qualidade agronômica, passa a ser uma informação importante na escolha do processo a ser utilizado. Objetivou-se submeter os resíduos da bovinocultura de corte, criados em sistema de confinamento, aos processos de compostagem, vermicompostagem, leiras estáticas e biodigestão anaeróbia, evidenciando a estabilização e as potencialidades de cada produto gerado pelos processos. A compostagem e a vermicompostagem são mais eficientes na mineralização, na estabilização e na maturação dos dejetos. O composto e o vermicomposto oferecem maiores frações disponíveis de P lábil e K lábil, níveis satisfatórios de humificação e alta CTC. O processo estático é o menos eficiente na mineralização, na estabilização e na maturação dos dejetos. A disposição deste processo a céu aberto propicia as maiores perdas de nutrientes. A biodigestão anaeróbia apresenta-se como o processo de estabilização mais eficiente na conservação de macronutrientes (N e K) e gera um adubo líquido com baixa CTC e de alto potencial fertilizante, com predominância de N inorgânico, em forma de amônio, prontamente disponível aos vegetais

Foram estudados três procedimentos para o tratamento prévio de amostras provenientes de três sistemas de biodigestão anaeróbia operados com resíduos sólidos urbanos padronizados (RSUDp), com o fim de promover o desprendimento de células microbianas de fibras e outros materiais, e com isso obter um inóculo mais homogêneo para contagens celulares. Os tratamentos foram os seguintes: (a) suspensão de amostras em tampão fosfato e processamento em liqüidificador; (b) homogeneização mecânica e manual de amostras em solução mineral anaeróbia; (c) amostras submetidas a banho de ultra-som. O método do Número Mais Provável (NMP) foi utilizado para avaliar o número de bactérias celulolíticas e arqueas metanogênicas, em meio mineral contendo celulose em pó. Não foram constatadas diferenças entre os três tratamentos empregados, considerando-se os valores encontrados para ambos os grupos, da ordem de 102 células/mL. O tratamento com ultra-som foi escolhido para outras determinações em função da simplicidade quanto à manipulação. Assim, foram operados dois biorreatores anaeróbios com RSUDp para avaliação da reprodutibilidade dos valores das amostras após tratamento com ultra-som, para a determinação do número de microrganismos (celulolíticos, acetogênicos e metanogênicos) e avaliação da atividade microbiana anaeróbia na degradação do RSUDp. Os resultados das contagens de bactérias celulolíticas e arqueas metanogênicas pelo método do NMP em meio contendo celulose não foram superiores a 103 células/mL, e as réplicas foram bastante semelhantes. O aumento do número do grupo metanogênico pôde ser correlacionado com o aumento dos teores de metano no biorreator amostrado. As contagens de organismos acetogênicos e metanogênicos em meio mineral com fontes específicas revelou valores até 103 células/mL. Os tipos morfológicos predominantes nos exames microscópicos dos sistemas de biodigestão foram bacilos curvos, retos, sarcinas e cistos de sarcinas e as amostras dos tubos de contagem mostraram para celulolíticas, bacilos, cocos e sarcinas, para acetogênicas bacilos, bacilos espessos, cocos e cistos de sarcinas e para as arqueas metanogênicas bacilos fluorescentes e sarcinas. A evolução do processo de biodigestão anaeróbia nos dois últimos sistemas operados mostrou-se bastante próxima a proposta por BARLAZ et al. (1989b), em que o número de bactérias celulolíticas e de arqueas metanogênicas aumenta na fase considerada metânica acelerada. O conteúdo de sólidos totais diminuiu em 50% ao longo do processo e os teores de ácidos orgânicos voláteis diminuíram de 27,5 para 8, 79 g de ác. acético/L. / Three different treatments were applied to samples from three anaerobic biodigestion systems operated with standardized municipal solid waste to promote the release of microbial cells adhered to fibers and other materials, resulting in a more homogeneous inoculum to cellular counting. The following treatments were applied to the samples: a) suspension in phosphate buffer followed by blending; b) mechanical and hand homogenization in anaerobic mineral solution; c) sonication in ultrasound bath. The Most Probable Number (MPN) technique was employed to evaluate the populations of cellulolytic bacteria and methanogenic Archaea, in mineral medium containing powdered cellulose. The populations of both groups of microorganisms were close to 102 cells/mL independently of the treatment applied to release the cells and no clear distinction among them could be made concerning their efficiencies. In view of this fact the ultrasound treatment was employed in all other determinations due to its simple execution. Two anaerobic bioreactors operated with standardized municipal solid waste were monitored to evaluate the reliability of sonication as a procedure for cell release, to determine microorganism populations (cellulolytic, acetogenic bacteria and methanogenic Archaea) and to evaluate the microbial anaerobic activity concerning the biodegradation of the standardized municipal solid waste. Cellulolytic bacteria and methanogenic Archaea had similar populations (lower than 103 cells/mL) as well as acetogenic and methanogenic microorganisms (up to 103 cells/mL). The increase in the methanogenic population could be directly related to the increase of methane production in the studied reactor. The morphological types which predominate in the microscopic examinations of the biodigestion systems were curved and straight rods and sarcina. The tubes for MPN countings showed the presence of rods, coccus and sarcina for cellulolytic bacteria; rods, tick rods, coccus and sarcina for acetogenic bacteria and fluorescent rods and sarcina for methanogenic Archaea. The evolution of the anaerobic biodigestion process in the latter two monitored systems was very similar to the one proposed by BARLAZ et al. ( 1989b) where the number of cellulolytic bacteria and methanogenic Archaea increase during the accelerated methane phase. The total content of solids decreased 50% during the process and the volatile acidity decreased from 27,5 g acetic acid/L to 8,79 g acetic acid/L.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-05-06Bitstream added on 2014-06-13T20:45:16Z : No. of bitstreams: 1 silva_aa_dr_jabo.pdf: 637049 bytes, checksum: 5ae6ccd522ca36efab6ebab2ca5ea62e (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Sansuy S.A. Industria de Plasticos / Universidade Federal de Uberlandia / A necessidade de ampliação de atitudes que levam o meio rural a buscar a sustentabilidade e a implantação do uso da biodigestão anaeróbia tem sido incentivada por se tratar de um mecanismo de desenvolvimento limpo que alia a importância do tratamento dos resíduos agropecuários (dejetos), geração de energia (biogás) e biofertilizante. Desenvolveu-se um estudo em que se focou a hipótese que a implantação de sistema de tratamento de dejetos, com o uso de biodigestor anaeróbio e o aproveitamento dos seus produtos, o biofertilizante, poderia substituir a adubação mineral nitrogenada de cobertura no cultivo de forrageiras e que essa prática poderia reduzir o custo de adubação e promover ganhos adicionais com a geração de energia elétrica e ganhos ambientais, com a redução de emissão de metano e produção do biogás. Utilizou-se como ferramenta para embasar a hipótese três cultivos de forrageira, um de sorgo e dois de milho. Observou-se que a aplicação de biofertilizante e composto bovino não promoveram aumentos significativos na produtividade das culturas. Paralelamente desenvolveu-se a implantação de um biodigestor de manta de PVC flexível que serviu de parâmetros para a simulação da viabilidade econômica de um sistema de criação de bovino para 100 vacas leiteiras e um sistema de criação de suínos de ciclo completo para 500 matrizes. Conclui-se que projetos que contemplam o princípio da interdisciplinaridade podem auxiliar de maneira mais efetiva na tomada de decisão de implantação de soluções ambientalmente corretas que podem ser também economicamente viáveis. / Because of the need for expansion of attitudes that lead to rural areas to seek sustainability. The introduction of the use of anaerobic digestion has been encouraged by the case of a clean development mechanism that combines the importance of processing of agricultural waste (manure), generation of energy (biogas) and biofertilizer. Has developed a study that focused on the hypothesis that the deployment system for the treatment of waste using anaerobic biodigest and use products, the biofertilizer, could replace mineral nitrogen fertilization in coverage the cultivation of fodder and that this practice could reduce the cost of fertilizer and promote additional gains in the generation of electric energy and environmental gains, such as reducing the emission of methane. It was used as a tool for the hypothesis based three of forage crops, one the sorghum and two maize. It was observed that the application of biofertilizer and compost cattle did not promote significant increases in productivity of crops. Developed in parallel to implement a blanket biodigest of flexible PVC that served as parameters for the simulation of the economic viability of a system for creating and veal to 100 dairy cows and a pig breeding cycle of full matrix for 500. It is concluded that projects that include the principle of interdisciplinarity can assist more effectively in decision making for the deployment of environmentally correct solutions that can be economically viable.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-30T19:11:38Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ CÁSSIO FERREIRA SALES - DISSERTAÇÃO PPGSA ACADÊMICO 2017.pdf: 2436161 bytes, checksum: 61851b7369200bd938f49d86ece368c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-30T19:11:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ CÁSSIO FERREIRA SALES - DISSERTAÇÃO PPGSA ACADÊMICO 2017.pdf: 2436161 bytes, checksum: 61851b7369200bd938f49d86ece368c6 (MD5) Previous issue date: 2017-07 / Os resíduos sólidos e líquidos gerados por atividades agropecuárias, como a atividade suinícola, bem como os resíduos orgânicos gerados a partir do desperdício de empresas de hortifrútis, feiras livres e/ou restaurantes, apresentam um grave problema ambiental devido ao seu elevado teor de contaminantes, logo, se faz necessário buscar alternativas de tratamento eficientes e dentro de um padrão de sustentabilidade técnica, econômica e ambiental. A biodigestão anaeróbica tem sido bastante estudada, pois além de fornecer um tratamento adequado aos resíduos e ser uma técnica economicamente viável, pode agregar valor aos produtos do processo. Dessa forma, este trabalho objetivou avaliar o comportamento das etapas metabólicas do processo de digestão anaeróbia de dejetos suínos e resíduos de alimentos sob diferentes proporções em um biodigestor do tipo canadense. O sistema foi instalado no Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar da Universidade Federal de Campina Grande, sendo exposto ao clima semiárido do sertão paraibano. O sistema funcionou durante oito meses, entre 15 de abril a 13 de dezembro de 2016, totalizando 240 dias, sendo o experimento dividido em três fases, e para cada fase foram tratados 3.200 kg de materiais. A condução ocorreu da seguinte forma: Na primeira fase o biodigestor foi alimentado apenas com dejetos suínos; Na segunda fase, do valor total a ser tratado, 75% foi de dejetos suínos e 25% de material orgânico (restos de frutas, legumes e verduras); A terceira fase, o biodigestor foi alimentado com 50% de dejetos de suínos e 50% de material orgânico. Para cada fase adotou-se um TRH de 35 dias, após esse tempo foi realizado análises quinzenalmente, até do 80° dia, onde ocorria o fim de uma fase e o início da seguinte. As análises, dos afluentes e efluentes, abrangeram as Físicas, Químicas e Microbiológicas, determinação dos macronutrientes nitrogênio, fósforo e potássio, e quantificação e qualificação do biogás gerado. Os resultados revelaram que, no funcionamento do biodigestor canadense, a segunda fase foi que apresentou os melhores resultados relacionados à digestão anaeróbica. Quanto aos macronutrientes avaliados, as maiores concentrações, no biofertilizante do biodigestor foram observadas na terceira fase do experimento, com 4,17 %. Quanto à produção de metano, constatou-se que a primeira fase foi a que maior produziu o gás, indicando que a adição de materiais secundários não influenciou na sua produção. / Solid and liquid waste generated by agricultural activities, such as pig farming, as well as organic waste generated from the waste of horticultural companies, fairgrounds and / or restaurants, a serious problem, a serious problem, a contaminant content, Therefore, it is necessary to seek efficient treatment alternatives and within a standard of technical, economic and environmental sustainability. Anaerobic biodigestion has been well studied, as well as providing adequate waste treatment and being an economically viable technique, can add value to the products of the process. Thus, this work aimed to evaluate the behavior of the metabolic stages of the anaerobic digestion process of swine manure and food residues under different proportions in a Canadian type biodigester. The system was installed at the Center of Science and Technology Agrifood of the Federal University of Campina Grande, being exposed to the semi-arid climate of the Paraíba hinterland. The system worked for eight months, between April 15 and December 13, 2016, totaling 240 days, the experiment being divided into three phases, and for each phase and treated 3,200 kg of materials. A conduction of the following form: In the first phase of the biodigestor was fed only with swine manure; In the second phase, of the total value of one being treated, 75% of swine manure and 25% of organic material (fruit, vegetable and vegetable remains); In the third stage, the biodigestor was fed with 50% of waste and 50% of organic material. For each phase, a HRT of 35 days was adopted, after that time was carried out biweekly, until 80th day, where the end of a phase and beginning of the follow-up occurred. As analyzes, of the tributaries and effluents, included as Physical, Chemical and Microbiological, determination of the macronutrients nitrogen, phosphorus and potassium, and quantification and qualification of the biogas generated. The results showed that in the operation of the Canadian biodigester, a second phase for the best results related to anaerobic digestion. As for the macronutrients, as higher concentrations, no biofertilizer of the biodigester was observed in the third stage of the experiment, with 4.17%. As for methane production, it was found that it is a first stage for a higher gas release, indicating that it is an addition of secondary materials did not influence its production.