Made available in DSpace on 2017-07-10T17:59:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jesse Siqueira.pdf: 809003 bytes, checksum: 6021d4aac82f4c76ae84284b8bb770cd (MD5) Previous issue date: 2012-12-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In seeking to reduce dependence on fossil fuels, alternative energy sources and less environmental impact has been widely studied, biofuels. Among them, we highlight the biodiesel and biogas. The increased production of biodiesel to meet with Brazilian legislation, invariably leads to an increase in the supply of a co-product called crude glycerin. With a generation of about 10% of the total volume of biodiesel produced large amounts of glycerin are generated annually, however, the costs for purification of the co-product are high. It is necessary to note its correct disposal, since it has high organic load and its improper disposal could mean major environmental impacts. One way is the biodigestion with other organic waste such as cattle manure. Its high carbon biodegradable can be used in co-digestion with cattle manure as a supplement in the production of biogas. The addition of different concentrations of crude glycerin (2%, 4% and 6% m / m) was used as a supplement in anaerobic digestion co-dairy cattle manure in laboratory batch digesters (3.5 L working volume) . The digesters were operated at mesophilic conditions (30 ° C), with hydraulic retention time (HRT) of 30 days. It was analyzed the total solids (TS), volatile solids (VS) and chemical oxygen demand (COD) to determine the process efficiency in the removal of organic matter and its effect on biogas production. The addition of 4% glycerin resulted in higher production of biogas, about 9307 ml. The COD removal efficiency decreased with addition of glycerin, with the greatest reduction in control treatment, 68%. In other treatments increased by 90% and 118% for treatments Gli4% and Gli6% respectively. The VS reductions for the treatments Gli0%, Gli2% Gli4% and Gli6% were 18.17%, 61.60%, 24.36% and 44.83% for the respective treatments. / Em busca de se diminuir a dependência do uso de combustíveis fósseis, fontes alternativas e de menor impacto ambiental tem sido amplamente estudadas, os biocombustíveis. Dentre eles, destacam-se o biodiesel e o biogás. O aumento da produção de biodiesel a fim de atender à legislação brasileira, invariavelmente acarreta um aumento na oferta de um co-produto chamado glicerina bruta. Com uma geração de cerca de 10% do volume total de biodiesel produzido, grandes quantidades de glicerina são geradas anualmente, sendo que os custos para a purificação são elevados. São necessárias formas de se destinar corretamente esse co-produto, já que apresentam elevada carga orgânica e sua disposição inadequada poderia significar grandes impactos ambientais. Uma forma é a biodigestão juntamente com outro resíduo orgânico, como os dejetos bovinos. Seu teor elevado de carbono biodegradável pode ser aproveitado na co-digestão com dejetos bovinos como um suplemento na produção de biogás. A adição de diferentes concentrações de glicerina bruta (0%, 2%, 4% e 6% m/m) foi utilizada como suplemento na co-digestão anaeróbia de dejetos bovinos de leite, em biodigestores laboratoriais de batelada ( 3,5 L de volume útil). Os biodigestores foram operados em condições mesofílicas (30º C), com tempo de retenção hidráulica (TRH) de 30 dias. Foram analisados os sólidos totais (ST), sólidos voláteis (SV) e demanda química de oxigênio ( DQO) a fim de determinar a eficiência do processo na remoção da matéria orgânica e seu efeito na produção de biogás. A adição de 4% de glicerina resultou na maior produção de biogás, cerca de 9307 mL. A eficiência na remoção de DQO diminuiu nos tratamentos com adição de glicerina, sendo a maior redução no tratamento controle, de 68%. Nos demais tratamentos houve um aumento de 90% e 118% para os tratamentos Gli4% e Gli6% respectivamente. As reduções de SV para os tratamentos Gli0%, Gli2%, Gli4% e Gli6%, foram de 18,17%, 61,60%, 24,36% e de 44,83%, para os respectivos tratamentos.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:23:51Z (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

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.

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.

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.

Orientadora: Profa. Dra. Juliana Tófano de Campos Leite Toneli / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, Santo Amdré, 2017. / A limitação das fontes não renováveis de energia tem propiciado o desenvolvimento e o aprimoramento de tecnologias de conversão energética a partir de fontes renováveis. Neste cenário de necessidade de diversificação da matriz energética brasileira, a biomassa apresenta potencial elevado de produção, sobretudo no que diz respeito aos Resíduos Sólidos Urbanos. Este trabalho teve como objetivo o estudo do potencial de produção de biometano a partir de composições de fração orgânica de Resíduos Sólidos Urbanos do município de Santo André por meio do processo de biodigestão anaeróbia em um biodigestor em batelada do tipo Automatic Methane Potential Test System (AMPTS II). O estudo foi realizado para amostras da fração orgânica de resíduos oriundos de diferentes setores domiciliares do município de Santo André (Composição A : setores da região central/comercial ; Composição B : setores da região residencial/urbana ; Composição C : setores da região industrial/suburbana), da Companhia Regional de Abastecimento Integrado de Santo André (CRAISA) e de feiras livres. Os resultados obtidos ao longo deste trabalho foram comparados e relacionados. Os valores médios obtidos foram : o teor de umidade para todas as composições foi superior a 55% : A (55,85 ± 15,41)% , B(63,80 ± 2,36)% e C(67,94 ± 7,29)%, Feiras (71,88 ± 14,70)% e CRAISAS (81,61 ± 2,18)% e o teor de sólidos voláteis foi superior a 64% : A (64,78 ± 1,49)% , B(79,26 ± 0,89)% e C(72,60 ± 1,61)%, Feiras (87,66 ± 1,79)% e CRAISAS (84,38 ± 0,78)%. De acordo com a razão C/N obtida, as composições formadas pela fração orgânica da CRAISA e dos setores centrais/comerciais apresentaram, respectivamente, valores dentro da faixa ideal (20<C/N<30), 27,9 e 25,6. Da composição centesimal, o teor de lipídios variou de 2,07 a 5,62%, o teor médio de carboidratosfoi de 85,81% e o teor de proteínas apresentou valor médio de (10,28 ± 2,86)%. O potencial teórico de produção de metano das frações orgânicas do RSU com base na composição elementar variou entre 376,83 ml de CH4/g de SV (composição CRAISA) e 699,46 ml de CH4/g de SV (Composição A) e com base na composição centesimal, entre 435,45 ml de CH4/g de SV (composição CRAISA) e 457,12 ml de CH4/g de SV (composição C). As composições que apresentam maior produção de metano experimentalmente foram as composições B(203,31 ml de CH4/g de SV) e a composição A (264,83 ml de CH4/g de SV). / The limitation of non-renewable sources of energy has led to the development and improvement of energy conversion technologies from renewable sources. In this scenario of the need for diversification of the Brazilian energy matrix, biomass presents a high production potential, especially with regard to Municipal Solid Waste. The objective of this work was to study the potential of biomethane production from organic fractions of municipal solid waste in the municipality of Santo André by means of the anaerobic biodigestion process in a batch biodigestor of the Automatic Methane Potential Test System (AMPTS II). The study was carried out for samples of the organic fraction of residues from different domiciliary sectors of the municipality of Santo André (Composition A: sectors of the central/commercial region; Composition B: sectors of the residential/urban region; Composition C: industrial/ uburban region), of the Regional Company of Integrated Supply of Santo André (CRAISA) and of free markets. The results obtained during this work were compared and related. The mean values obtained were: moisture content for all compositions was higher than 55%: A (55,85 ± 15,41)%, B (63,80 ± 2,36)% and C (67,94 ± 7,29)%, Free Markets (71,88 ± 14,70)% and CRAISAS (81,61 ± 2,18)% and the volatile solids content was greater than 64%: A (64,78 ± 1,49 )%, B (79,26 ± 0,89)% and C (72,60 ± 1,61)%, Free Markets (87,66 ± 1,79)% and CRAISAS (84,38 ± 0,78)% . According to the obtained C/N ratio, the compositions formed by the organic fraction of the CRAISA and of the central/commercial sectors presented, respectively, values within the ideal range (20<C/N<30), 27,9 and 25,6. From the centesimal composition, the lipid content varied from 2,07 to 5,62%, the average carbohydrate content was 85,81% and the protein content presented an average value of (10,28 ± 2,86)%. The theoretical methane production potential of the RSU organic fractions based on the elemental composition ranged from 376,83 ml CH4/g of SV (composition CRAISA) to 699,46 ml CH4/g of SV (Composition A) and based on the centesimal composition, between 435,45 ml of CH4/g of SV (composition CRAISA) and 457,12 ml of CH4/g of SV (composition C). The compositions having the highest methane production experimentally were compositions B (203,31 ml of CH4/g of SV) and composition A (264,83 ml of CH4/g of SV).

O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar, e entre os principais subprodutos dessa indústria está o melaço de cana-de-açúcar. Esse substrato é rico em carboidratos, apresentando potencial para ser utilizado na digestão anaeróbia para geração de biogás. Neste estudo, priorizou-se a produção de biogás em condições termofílicas (55°C) com a finalidade de comparação do sistema de duas fases (reator acidogênico seguido de reator metanogênico) e sistema de fase única (acidogênico e metanogênico em uma mesma unidade), utilizando o melaço como substrato. O sistema de duas fases baseou-se na separação da acidogênese e metanogênese. O reator acidogênico (ASTBR &#8211; A) foi operado com carga orgânica volumétrica (COV) de 60,0 g L-1d-1 e tempo de detenção hidráulico (TDH) de 4 horas. O reator metanogênico, sequencial ao acidogênico (ASTBR &#8211; M II) foi operado em dez fases, com COV variando de 0,6 a 10,0 g L-1d-1 e TDH de 40 e 24 horas. O sistema de fase única foi composto por um reator metanogênico (ASTBR &#8211; M I) operado em nove fases com COV entre 2,5 e 10,0 g L-1d-1 e TDH de 28 h. Bicarbonato de sódio (NaHCO3) foi adicionado na proporção de 1,00 g NaHCO3 g-1DQO para todas as fases do ASTBR M II. Para o ASTBR &#8211; M I, variou-se a concentração de 1,00 a 0,00 g NaHCO3 g-1 DQO no reator. Para o ASTBR A a porcentagem de hidrogênio (H2) no biogás foi de 51%, a produção volumétrica de hidrogênio (PVH) de 88,0 mL H2 L-1 h-1 e o rendimento de hidrogênio (HY) de 1,18 mol H2 molcarboidratos-1. O microrganismo predominante nesse reator foi o Thermoanaerobacterium, e a principal rota a do ácido lático. O reator ASTBR &#8211; M I sofreu acidificação após a retirada completa de alcalinizante, permitindo a detecção de H2 no biogás. Porém, a retomada da adição de NaHCO3 favoreceu o crescimento das arqueias, principalmente metanogênicas hidrogenotróficas. A comparação dos reatores metanogênicos foi realizada para fases com condições semelhantes (COV de 10 g L-1d-1 e 1,00 g NaHCO3 g-1DQO) e permitiu verificar melhor desempenho na produção de CH4 do ASTBR &#8211; M II. Em relação ao MY, a eficiência do ASTBR &#8211; M II foi 44% superior ao ASTBR M &#8211; I. / Brazil is the largest producer of sugarcane and one of the main sub-products of this industry is the molasses, which is rich in carbohydrates and can be used as a substrate for biogas production in anaerobic digestion. In this study, biogas production was evaluated under thermophilic conditions (55 °C) in a two-phases system (acidogenic reactor followed by methanogenic reactor) based on phase separation and a single-phase system (acidogenic and methanogenic microorganisms in a single unit) using molasses as the substrate. The acidogenic reactor (ASTBR-A) was operated under the organic loading rate (OLR) of 60.0 g L-1d-1 and hydraulic retention time (HRT) of 4 hours. The methanogenic reactor (ASTBR M II), which was sequential to acidogenic one, was operated in ten phases with OLR ranging from 0.6 to 10.0 g L-1d-1 and HRT of 40 and 24 hours. The single-phase reactor was composed of a methanogenic reactor (ASTBR -&#8211; M I) operated in nine phases with increasing OLR from 2.5 to 10.0 g L-1d-1 and HRT of 28 hours. Sodium bicarbonate (NaHCO3) was added in the ratio of 1.00 g NaHCO3 g-1COD in all phases of ASTBR &#8211; M II. For the ASTBR &#8211; M I, the concentration varied between 1.00 to 0.00 g NaHCO3 g-1COD. In the ASTBR &#8211; A, the percentage of hydrogen (H2) in the biogas was 51%, the volumetric hydrogen production (VHP) was 88.0 mL H2 L-1 h-1 and the hydrogen yield (HY) was 1.18 mol H2 molar-1carbohydrate. The predominant microorganism in this reactor was the Thermoanaerobacterium and the main metabolite route was the lactic acid. The ASTBR &#8211; M I suffered acidification after the complete removal of the alkalinizer allowing the detection of hydrogen in the biogas. However, the use of the alkalinizer after its complete removal from the system favored the growth of Archaeas, mainly the hydrogenotrophic methanogens. The comparison of the methanogenic reactors was carried out for phases with similar conditions (OLR of 10 g L-1d-1 and 1.00 g NaHCO3 g-1COD) and allowed to verify a better performance in the methane (CH4) production in the ASTBR &#8211; M II. Regarding the methane yield (MY), the efficiency of ASTBR &#8211; M II was 44% higher than ASTBR M &#8211; I.

O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar, e entre os principais subprodutos dessa indústria está o melaço de cana-de-açúcar. Esse substrato é rico em carboidratos, apresentando potencial para ser utilizado na digestão anaeróbia para geração de biogás. Neste estudo, priorizou-se a produção de biogás em condições termofílicas (55°C) com a finalidade de comparação do sistema de duas fases (reator acidogênico seguido de reator metanogênico) e sistema de fase única (acidogênico e metanogênico em uma mesma unidade), utilizando o melaço como substrato. O sistema de duas fases baseou-se na separação da acidogênese e metanogênese. O reator acidogênico (ASTBR &#8211; A) foi operado com carga orgânica volumétrica (COV) de 60,0 g L-1d-1 e tempo de detenção hidráulico (TDH) de 4 horas. O reator metanogênico, sequencial ao acidogênico (ASTBR &#8211; M II) foi operado em dez fases, com COV variando de 0,6 a 10,0 g L-1d-1 e TDH de 40 e 24 horas. O sistema de fase única foi composto por um reator metanogênico (ASTBR &#8211; M I) operado em nove fases com COV entre 2,5 e 10,0 g L-1d-1 e TDH de 28 h. Bicarbonato de sódio (NaHCO3) foi adicionado na proporção de 1,00 g NaHCO3 g-1DQO para todas as fases do ASTBR M II. Para o ASTBR &#8211; M I, variou-se a concentração de 1,00 a 0,00 g NaHCO3 g-1 DQO no reator. Para o ASTBR A a porcentagem de hidrogênio (H2) no biogás foi de 51%, a produção volumétrica de hidrogênio (PVH) de 88,0 mL H2 L-1 h-1 e o rendimento de hidrogênio (HY) de 1,18 mol H2 molcarboidratos-1. O microrganismo predominante nesse reator foi o Thermoanaerobacterium, e a principal rota a do ácido lático. O reator ASTBR &#8211; M I sofreu acidificação após a retirada completa de alcalinizante, permitindo a detecção de H2 no biogás. Porém, a retomada da adição de NaHCO3 favoreceu o crescimento das arqueias, principalmente metanogênicas hidrogenotróficas. A comparação dos reatores metanogênicos foi realizada para fases com condições semelhantes (COV de 10 g L-1d-1 e 1,00 g NaHCO3 g-1DQO) e permitiu verificar melhor desempenho na produção de CH4 do ASTBR &#8211; M II. Em relação ao MY, a eficiência do ASTBR &#8211; M II foi 44% superior ao ASTBR M &#8211; I. / Brazil is the largest producer of sugarcane and one of the main sub-products of this industry is the molasses, which is rich in carbohydrates and can be used as a substrate for biogas production in anaerobic digestion. In this study, biogas production was evaluated under thermophilic conditions (55 °C) in a two-phases system (acidogenic reactor followed by methanogenic reactor) based on phase separation and a single-phase system (acidogenic and methanogenic microorganisms in a single unit) using molasses as the substrate. The acidogenic reactor (ASTBR-A) was operated under the organic loading rate (OLR) of 60.0 g L-1d-1 and hydraulic retention time (HRT) of 4 hours. The methanogenic reactor (ASTBR M II), which was sequential to acidogenic one, was operated in ten phases with OLR ranging from 0.6 to 10.0 g L-1d-1 and HRT of 40 and 24 hours. The single-phase reactor was composed of a methanogenic reactor (ASTBR -&#8211; M I) operated in nine phases with increasing OLR from 2.5 to 10.0 g L-1d-1 and HRT of 28 hours. Sodium bicarbonate (NaHCO3) was added in the ratio of 1.00 g NaHCO3 g-1COD in all phases of ASTBR &#8211; M II. For the ASTBR &#8211; M I, the concentration varied between 1.00 to 0.00 g NaHCO3 g-1COD. In the ASTBR &#8211; A, the percentage of hydrogen (H2) in the biogas was 51%, the volumetric hydrogen production (VHP) was 88.0 mL H2 L-1 h-1 and the hydrogen yield (HY) was 1.18 mol H2 molar-1carbohydrate. The predominant microorganism in this reactor was the Thermoanaerobacterium and the main metabolite route was the lactic acid. The ASTBR &#8211; M I suffered acidification after the complete removal of the alkalinizer allowing the detection of hydrogen in the biogas. However, the use of the alkalinizer after its complete removal from the system favored the growth of Archaeas, mainly the hydrogenotrophic methanogens. The comparison of the methanogenic reactors was carried out for phases with similar conditions (OLR of 10 g L-1d-1 and 1.00 g NaHCO3 g-1COD) and allowed to verify a better performance in the methane (CH4) production in the ASTBR &#8211; M II. Regarding the methane yield (MY), the efficiency of ASTBR &#8211; M II was 44% higher than ASTBR M &#8211; I.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosangela Dala Possa.pdf: 2685580 bytes, checksum: 3b608d2924c5b2e0f11e3d8e887cdca5 (MD5) Previous issue date: 2013-02-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In recent years, the use of anaerobic bio-digestion systems for the treatment of wastes from agro-industrial activities has been intensified. The main products of bio-digestion are biogas and bio-fertilizer. Biogas is composed mainly of methane (CH4), carbon dioxide (CO2), hydrogen sulfide (H2S) and ammonia (NH3), which in most cases is used as fuel for powering stationary engines. In these cases, the presence of CO2, H2S and NH3, undermines the viability of its use as fuel because it reduces the calorific potential and lifetime of engines. In this context, the study aimed to develop and evaluate an alternative technology for purification of the methane contained in biogas from anaerobic digestion of swine manure. Therefore, the methodology contemplated the technological foresight inherent in matter (removal / purification of biogas), identifying advantages / disadvantages, design / construction of alternative technology (prototype) and its installation on a rural property for the purpose of operational testing. The results demonstrate the technical and economical viability for implementation in a real situation. For the corrosive components the reduction of 96% for H2S and of 83,1% for NH3 was achieved, beyond 6% CO2 reduction. The result was the increasing of methane concentration which reached 75% enabling the use of the biogas as a fuel. / Nos últimos anos, tem sido intensificado o uso de sistemas de biodigestão anaeróbica, para o tratamento dos dejetos das atividades agroindustriais. Os principais produtos da biodigestão são biogás e biofertilizante. O biogás é constituído, principalmente, de metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), gás sulfídrico (H2S) e amônia (NH3), o qual, na maioria dos casos é utilizado como combustível para acionamento de motores estacionários. Nesses casos, a presença de CO2, H2S e NH3, comprometem a viabilidade do seu uso como combustível, pois reduz o potencial calorífico e a vida útil dos motores. Neste contexto, o trabalho teve como objetivo desenvolver e avaliar uma tecnologia alternativa para purificação do metano contido no biogás proveniente da digestão anaeróbica de dejetos de suínos. Para tanto, a metodologia contemplou a prospecção tecnológica inerente ao assunto (remoção/purificação de biogás), a identificação de vantagens/desvantagens, o projeto/construção da tecnologia alternativa (protótipo) e a sua instalação numa propriedade rural para efeitos de testes operacionais. Os resultados, demonstram a viabilidade técnica e econômica para implementação na situação real. Especificamente foi alcançada uma redução para os componentes corrosivos (96% para o H2S e 83,1% para a NH3), além de 6% de redução do CO2. A consequência disso foi o aumento da concentração do metano que atingiu 75% viabilizando a utilização do biogás como combustível.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Denise A Zempulski.pdf: 2130382 bytes, checksum: 374994e9876ab99db94941e030ce4a28 (MD5) Previous issue date: 2013-02-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Cassava is a crop widely throughout the national territory. In 2011, the national production of cassava was estimated at 27.1 million tons, achieving an increase of 9.2% compared to the 2010 harvest. Among the liquid waste processing cassava, cites the Manipueira, it is the water content of the root mass extracted in pressing grated, in making flour. Manipueira residue is more problematic, because it has high pollution load and toxic potential due to the presence of cyanogenic glycosides, may cause serious problems to the environment and aquatic life if released into waterways. Other big environmental waste when discarded improperly, are waste dairy industries. The fractionation of milk constituents by ultrafiltration results in derivatives with great nutritional value and commercial, such as the retentate (concentrate fraction composed of protein and fat) and permeates (fraction diluted comprising lactose, minerals, electrolytes, nitrogen and water). Recently there is a higher quest for use of agro-industrial waste in order to recover substances and/or materials and thus increase economic efficiency of production processes. The application of agro-industrial residues in bioprocesses is used like alternative substrate, and a help to solve the problem of pollution in the processes of industrialization, where anaerobic digestion stands out due to its many favorable characteristics. One way to minimize environmental impacts and add value to the effluent is its use in the production of volatile fatty acids (VFA) production via anaerobic fermentation, which is the main objective of this work. All fermentations were performed at 30 ° C and 80 rpm with pig inoculum. Initially made up four fermentations, changing the substrate used (cassava, starchy hydrolyzate, whey permeate and synthetic medium) where obtained better results of VFA concentrations with cheese whey permeated and Manipueira. So, with these two substrates, was done the test without light (dark fermentation), and this new detail was responsible to increase the production of VFA in 38% for the manipueira and 20% for the permeate. Following an experimental design 22 was carried out with in quadruplicate central point for Manipueira, where they were tested three levels of glucose concentration (9, 19 e 29 g.L-1) and sodium bicarbonate (0.21, 1.71 and 3.21 g.L-1), and glucose concentrations of 29 g.L-1 and bicarbonate 3.21 g.L-1 that resulted in the increased production of VFA (1941,4 mg L-1 in 23 h) representing an increase of 77,3% in production. For the cheese whey permeate also was done test changing the glucose (75, 45 e 25 g.L-1) and alkalinity (7,7, 8,14, 9,2, 10,26 e 10,7 g.L-1). The best levels founded in this work for the permeate are 45 g.L-1 of glucose and 10,26 g.L-1 of alkalinity, resulting in 4115,16 mg.L-1 of VFA in 41 h. / A mandioca é uma cultura amplamente difundida por todo o território nacional. Em 2011, a produção nacional de mandioca foi estimada em 27,1 milhões de toneladas, obtendo uma variação positiva de 9,2% em relação à safra de 2010. Entre os resíduos líquidos do processamento da mandioca, cita-se a manipueira, que caracteriza a água de constituição da raiz, extraída na prensagem da massa ralada, na confecção da farinha. A manipueira é o resíduo mais problemático, por possuir elevada carga poluente e potencial tóxico devido à presença de glicosídeos cianogênicos, podendo causar sérios problemas ao meio ambiente e à vida aquática quando descartada inadequadamente. Outros resíduos de grande impacto ambiental quando descartados incorretamente, são os resíduos de indústrias de laticínio. O fracionamento dos constituintes do leite por ultrafiltração resulta em derivados de grande valor nutricional e comercial, como o retentado (fração concentrada composta por proteínas e gordura) e o permeado (fração diluída composta por lactose, sais minerais, eletrólitos, compostos nitrogenados e água). Recentemente há uma maior busca pelo uso de resíduos agroindustriais visando recuperar substâncias e/ou materiais e deste modo aumentar a eficiência econômica dos processos de produção. A aplicação de resíduos agroindustriais em bioprocessos é uma alternativa observada na forma de substratos, e uma ajuda para solucionar o problema da poluição nos processos de agroindustrialização, onde a digestão anaeróbia destaca-se devido as suas diversas características favoráveis. Uma das maneiras de minimizar os impactos ambientais e agregar valor ao efluente é a sua utilização na produção de ácidos graxos voláteis (AGVs) via fermentação anaeróbia, sendo este o objetivo principal deste trabalho. Todas as fermentações foram realizadas a 30ºC e 80 rpm com inoculo suíno. Inicialmente fez-se 4 fermentações, variando o substrato utilizado (manipueira, hidrolisado amiláceo, permeado de soro de queijo e meio sintético) onde obteve-se maiores resultados de concentração de AGVs com a manipueira e o permeado. Seguiram-se os estudos com estes dois substratos, fazendo-se o teste de ausência de luminosidade (fermentação escura), sendo esta estratégia responsável pelo aumento de 38% na produção de AGVs para a manipueira e 20% para o permeado. A seguir foi realizado um planejamento experimental 22 com quadruplicata no ponto central para a manipueira, onde foram testados 3 níveis de concentração de glicose (9, 19 e 29 g.L-1) e bicarbonato de sódio (0,21, 1,51 e 3,21 g.L-1), sendo as concentrações de glicose de 29 g.L-1 e bicarbonato de 3,21 g.L-1 as que resultaram em maior produção de AGV (1941,4 mg.L-1 em 23 h) representando um acréscimo de 77,3% na produção. Para o permeado de soro de queijo também foram realizados testes variando níveis de glicose (75, 45 e 25 g.L-1) e alcalinidade do meio (7,7, 8,14, 9,2, 10,26 e 10,7 g.L-1). Os níveis que apresentaram melhor resultado foram 45 g.L-1 de glicose e 10,26 g.L-1 de alcalinidade, resultando em 4115,16 mg.L-1 de AGVs em 41h.