Made available in DSpace on 2016-07-18T17:51:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LUIS EDUARDO VIEIRA Dissertacao.pdf: 865847 bytes, checksum: 06dc7bc2cf42a06b1d2f3aacb74baaea (MD5) Previous issue date: 2011-06-21 / Aiming to evaluate the interaction of hydrogel polymer and vegetation cover, in two planting systems (groove and windrow), the possible interference of the energy value of sugar cane biomass, at four dosages were used (0.0, 26.67, 53.33 and 80.00 kg of polymer per hectare) and four treatments with dry matter ratoon sugar cane, installed at the harvest of first cut in June 2009, and the concentrations (without leaves, in dose 0), dry leaves, at 5 t dry matter ha-1; green leaves at 10 t dry matter ha-1, and mixture of green leaves and dry leaves at 15 t dry matter ha-1. The experimental unit (plot) consisted of five rows with five meters long, with now spacing of 1.5 m (area of 37.5 m2). The experiment was located on the campus of UNOESTE II, and the soil was characterized as Sandy Red Yellow Distroferric, typical A moderate, middle-clay texture (Embrapa, 1999). The climate in the region is classified as Aw, with summer rainy season and dry season in winter. The cultivar used was RB 86 7515 planted in December 2007 and harvested in June 2009 (18 months), and the ratoon of this cultivar was used in this study. The experimental design was a factorial split plot (2x4), with two planting systems used in 2007 at crop installation process, with four doses of hydrogel polymer and four treatments with mulching. Evaluations were made regarding the calorific power of sugar cane during the months of August, September and October 2010, in addition to biomass productivity, levels of ATR and fiber of sugar cane for the month of August and top calorific power of straw in October 2010. All data were subjected to analysis of variance (ANOVA, p <0.05) and the means were compared by Scott-Knott (p <0.05) according to Gomes (1990). For the construction of graphs and statistical regressions the mathematical program Microcal Origin 6.0 was used. The results obtained show that planting systems not Groove terraces and promoted differences between themselves, when compared to the variables analyzed not experiment. The use of polymer the dose of 53,33 k ha-1 provided a higher biomass and bioenergy system per hectare. / Com o propósito de avaliar se a interação de polímeros hidroabsorventes e cobertura vegetal em dois sistemas de plantio (sulco e leira), viesse interferir no valor energético da biomassa de cana-de-açúcar, foram utilizadas as doses de (0,0; 26,67; 53,33 e 80,00 kg do polímero por hectare) e quatro tratamentos com cobertura vegetal, na soqueira de cana-de-açúcar, instalado quando da coleta do primeiro corte, em junho de 2009, sendo as concentrações (sem folhas, na dose 0 testemunha); folhas secas, na dose de 5 t de matéria seca ha-1; folhas verdes, na dose de 10 t de matéria seca ha-1; e mistura de folhas verdes mais folhas secas, na dose de 15 t de matéria seca ha-1. A unidade experimental (parcela) foi composta de cinco linhas com cinco metros de comprimento, sendo o espaçamento de 1,5 m (área de 37,5 m2). O experimento foi implantado no Campus II da UNOESTE, sendo que o solo do experimento foi caracterizado como Argissolo Vermelho-Amarelo Distroférrico, típico A moderado, textura médio-argilosa (Embrapa, 1999). O clima da região se classifica em Aw, sendo a estação chuvosa no verão e estação seca no inverno. O cultivar utilizado foi o RB 86 7515 plantado em dezembro de 2007 e colhido em junho 2009 (18 meses), a soqueira deste cultivar foi utilizada no presente estudo, o delineamento experimental utilizado foi o fatorial em parcelas subdivididas (2x4), sendo dois os sistemas de plantios utilizados, em 2007 quando do processo de instalação da cultura, quatro doses do polímero hidroabsorventes e quatro tratamentos com cobertura vegetal. Foram avaliados no experimento o poder calorífico superior da cana-de-açúcar nos meses de agosto, setembro e outubro de 2010, além da produtividade de biomassa, níveis de ATR e Fibra da cana-de-açúcar do mês de agosto e poder calorífico superior do palhiço no mês de outubro de 2010. Todos os dados foram submetidos à análise de variância (ANOVA, p<0,05) e ao teste de comparação de médias Scott-Knott (p<0,05) segundo Gomes (1990) e para a confecção dos gráficos e regressões estatísticas foi utilizado o programa matemático Microcal Origin 6.0. Os resultados obtidos demonstram que os sistemas de plantio leira e sulco não promoveram diferenças entre si, quando comparados em relação às variáveis analisadas no experimento. A utilização de polímero na dose de 53,33 kg ha-1 proporcionou uma maior produção de biomassa e bioenergia do sistema por hectare.

Made available in DSpace on 2016-07-18T17:51:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alexandrius de Moraes Barbosa.pdf: 1980937 bytes, checksum: 816fcffd0f123f5ecd1352e5eaaec4bf (MD5) Previous issue date: 2012-12-04 / A produção mundial de energia precisa aumentar (duplicar) até 2050 para atender a demanda do crescimento populacional e do desenvolvimento econômico. Será necessário aumentar a eficiência da cultura de produzir fito-energia quando se têm condições ambientais ótimas para o seu desenvolvimento, ou seja, aumentar a eficiência de conversão de energia solar em fito-energia. Nesse contexto o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência da conversão de energia solar em fito-energia na cultura da cana-de-açúcar submetida ao deficit hídrico, analisando quais fatores fisiológicos (estomáticos, fotoquímicos ou bioquímicos) contribuem para a redução deste processo. O experimento foi conduzido em Presidente Prudente na UNOESTE durante o período de Dezembro/2010 a Setembro/2011 em câmara climatizada tipo fitotron, com controle constante de temperatura, fotoperíodo e irradiação. O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado (DIC), estudando-se o desenvolvimento da cana-de-açúcar em dois regimes hídricos: 100% da capacidade de campo (controle); e 20% da capacidade de campo ( deficit hídrico ), tendo para cada tratamento oito repetições. Para algumas análises utilizou-se delineamento em parcelas subdivididas (PSD), tendo como subparcelas os estágios da folha da cana-de-açúcar jovem (-1), adulta (+1) e senescente. O experimento foi conduzido durante 150 dias e nesse período foram avaliados: parâmetros fisiológicos, parâmetros biométricos, balanço de carbono e de energia diário, acúmulo de energia e a eficiência da conversão de energia solar em fito-energia. Os dados foram submetidos à ANAVA e ao teste de média de Tukey (p<0,05). A folha jovem foi mais sensível ao deficit hídrico e a folha adulta apresentou o maior potencial fotossintético. A limitação da fotossíntese na cultura da cana-de-açúcar sob deficit hídrico foi principalmente de origem bioquímica (carboxilação das enzimas Rubisco e da PEP-Case). O deficit hídrico causou redução de 72% na biomassa final e consequentemente no acúmulo de fito-energia. A eficiência de conversão de energia foi afetada pelo deficit hídrico, onde a eficiência de conversão foi de 1,52% e 1,37% nas plantas controle e sob deficit hídrico respectivamente.

Orientador: Márcia Justino Rossini Mutton / Resumo: O bioetanol é uma das principais alternativas aos combustíveis fósseis, destacando-se pelas excepcionais características de ser um combustível renovável que apresenta sustentabilidade energética, econômica e ambiental. Para atender à demanda crescente por este biocombustível sem aumento da área cultivada, deve-se maximizar a produtividade agroindustrial, além de se incorporar novas matérias-primas e/ou tecnologias de produção. Neste contexto, a cana energia apresenta potencial de utilização devido a características de maior teor de fibras e elevada produtividade agrícola, podendo ser utilizada na produção de etanol 1G e 2G, além da cogeração de energia elétrica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de etanol utilizando-se mostos provenientes de cana-de-açúcar (CTC2) e cana energia (Vertix9), empregando-se duas cepas de leveduras (Saccharomyces cerevisiae e Pichia kudriavzevii), isoladas ou em consórcio. Foram avaliadas as características físico-químicas e tecnológicas dos mostos, além dos parâmetros microbiológicos (viabilidade de células e de brotos e brotamentos (%), durante o desenvolvimento do processo fermentativo. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado em parcelas sub subdivididas, com 3 repetições. Os tratamentos principais foram dois genótipos de cana (cana-de-açúcar e cana energia), os secundários foram constituídos por 4 condições fermentativas de pH (3,5 e 4,5) e temperatura (32°C e 37°C), sendo as leveduras inoculadas isol... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Bioethanol is one of the main alternatives to fossil fuels, standing out for the exceptional characteristics of being a renewable fuel which presents financial security, energy, and environmental sustainability. In order to meet the thriving demand for this biofuel without increasing the area under cultivation, it is necessary to enhance agroindustrial productivity, in addition to incorporating new raw materials and/or production technologies. From this angle, energy cane has potential usage due to its characteristics of higher fiber content and high agricultural productivity, which can be used for the production of 1G and 2G ethanol, additionally to electric power cogeneration. The aim of this work was to evaluate ethanol production using musts from sugar cane (CTC2) and energy cane (Vertix9), applying two yeast strains (Saccharomyces cerevisiae and Pichia kudriavzevii), isolated or in a consortium. The musts physical-chemical and technological characteristics were evaluated, further to the microbiological parameters (cells and bud’s viability and bud rate (%), during the fermentation process development. The experimental design used was completely randomized in a subdivided plot scheme, with 3 replications. The main treatments were two sugarcane genotypes (sugar cane and energy cane), the secondary treatments consisting of 4 fermentative conditions of pH (3.5 and 4.5) and temperature (32°C and 37°C), with yeasts being inoculated pure and intercropped (50% P. kudriavzevii + ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

The adoption of mechanical unburned sugarcane harvesting increases the quantity of straw left on the soil. This material has a high potential for 2G ethanol and bioelectricity production. Although the straw maintenance has an essential role in the soil properties and crop performance. The straw decomposition is a key process to investigate and to inform the correct removal management decisions. Diverse factors affect the decomposition rate, such as: quality and quantity of straw; edaphoclimatic conditions; and management practices. Therefore, we conducted a field study at two sites within central-southern Brazil, the largest sugarcane-producing region in the world, encompassing two harvesting seasons (rainy and dry) over two years to evaluate the sugarcane straw decomposition dynamics under different removal rates. The main hypothesis is that the high removal unbalances the soil environment and reduce de C supply for the microorganisms, decreasing the microbial activity and consequently the straw decomposition rate. The straw removal management affected the decomposition rate, which the lowest decomposition was associated with high removal. The C and N loss was two- and threefold greater in the second year than in the first year of experimentation, respectively. Overall, the straw cellulose decreased by 13%, the hemicellulose 7%, and the lignin proportionally enriched by 92% after two years. Throughout the decomposition process, the straw chemical changes were detected using the traditional method, wet chemical extractions, and using the spectroscopy technique, Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform DRIFT. In this sense, in order to trace straw cellulose and hemicellulose changes we suggested the use of 896, 987, 1173, and 1447 cm-1 peaks, whereas to trace lignin changes, the absorbance at 1510 cm-1 seems to be an efficient predictor. The soil bacterial community was most affected by the time of decomposition. The straw quality explained 23.2% of the total bacterial variation, in which hemicellulose accounting for 17.2% of this variation. Moreover, the bacterial structure was subtle affected by the sugarcane straw removal. Overall, our study showed that the straw removal for 2G ethanol and bioelectricity production affect the straw decomposition dynamics in commercial sugarcane areas in Brazil. The time was the main regulator of changes in straw chemical contents and in the soil bacterial structure. The use of crop residues for energy purposes is one of the principal alternatives to increase bioenergy production in the next few years. However, the sugarcane straw removal should be done with prudence, since the straw removal rate affected the straw decomposition dynamics and consequently it should affect the nutrient recycling and C cycle. / A adoção da colheita mecanizada sem queima prévia da cana-de-açúcar aumenta a quantidade de palha sobre o solo. Essa palha tem um alto potencial para produção de etanol 2G e bioeletricidade. No entanto, a manutenção da palha tem papel essencial nas propriedades do solo e no desempenho das culturas. A decomposição da palha é um processo chave para investigar e informar sobre corretas decisões acerca do manejo da remoção. Diversos fatores afetam a taxa de decomposição, tais como: qualidade e quantidade da palha; condições edafoclimáticas; e práticas de manejo. Portanto, realizamos um estudo de campo em dois locais no centro-sul do Brasil, maior região produtora de cana-de-açúcar no mundo, abrangendo duas épocas de colheita (chuvosa e seca) ao longo de dois anos para avaliar a dinâmica de decomposição da palha da cana-de-açúcar sob diferentes taxas de remoção. A principal hipótese é de que a alta remoção de palha desequilibre o ambiente edáfico e reduza o fornecimento de C para os microrganismos, diminuindo a atividade microbiana e consequentemente a taxa de decomposição da palha. O manejo de remoção afetou a taxa de decomposição da palha, a menor taxa de decomposição foi associada a maiores remoções. A perda de C e N foi duas e três vezes maior no segundo ano do que no primeiro ano de condução do experimento, respectivamente. Em geral, a celulose da palha diminuiu em 13%, a hemicelulose em 7% e a lignina proporcionalmente enriqueceu em 92% após dois anos. Mundancas na composição química da palha ao longo do processo de decomposição foram detectadas tanto utilizando o método tradicional, via extrações químicas sequenciais, quanto atravéz de técnica espectroscópica, como o Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform DRIFT. Assim, para verificar alterações da celulose e da hemicelulose da palha suger-se o uso das picos espectrais de 896, 987, 1173 e 1447 cm-1, enquanto que para verificar mudanças na lignina os valores de 1510 cm-1 mostrou-se um eficiente preditor. A comunidade bacteriana do solo foi afetada pelo tempo de decomposição. A qualidade da palha explicou 23,2% da variação bacteriana total, onde a hemicelulose representou 17,2% dessa variação. Além disso, a estrutura bacteriana foi sutilmente afetada pelo manejo de remoção da palha da cana-de-açúcar. No geral, nosso estudo mostrou que a remoção de palha para a produção de etanol 2G e bioeletricidade afetará a dinâmica da decomposição da palha nas áreas comerciais de cana-de-açúcar do Brasil. O tempo foi o principal regulador das mudanças nos conteúdos bioquímicos da palha e na estrutura bacteriana do solo. O uso de resíduos de culturas para fins energéticos é uma das principais alternativas para aumentar a produção de bioenergia nos próximos anos. No entanto, a remoção da palha de cana-de-açúcar deve ser feita com prudência, uma vez que a taxa de remoção afetou a dinâmica da decomposição e conseqüentemente deverá afetar a ciclagem de nutrientes e o ciclo do C.

O esforço global em diversificar a matriz mundial de combustíveis líquidos, busca substituir as fontes fósseis por renováveis. A produção de bioenergia derivada da biomassa assume importante papel neste cenário. A biomassa gerada após a colheita da cana-de-açúcar ganha destaque como matéria prima pela grande quantidade de material que pode ser usado para geração direta (queima) e indireta (biocombustíveis) de bioenergia. No entanto, ainda pouco se sabe sobre os efeitos da remoção de quantidades de palha de cana-de-açúcar voltado à produção de bioenergia sobre os atributos biológicos do solo. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da remoção da palha de cana-de-açúcar no carbono e nitrogênio microbiano e na comunidade microbiana do solo. O estudo foi conduzido em duas áreas cultivadas com cana-de-açúcar (Saccharum spp. L.) nos municípios de Capivari, SP (Usina Bom Retiro) e Valparaíso, SP (Usina Univalem). Em Bom Retiro o experimento foi instalado em um Latossolo Vermelho distrófico típico de textura franco-argilo-arenosa e, em Univalem foi um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico de textura arenosa. Em ambos locais, o delineamento experimental utilizado foi blocos casualizados, com cinco tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos testados corresponderam a diferentes intensidades de remoção de palha de cana-de-açúcar (i.e., 100%; 75%; 50%; 0 de remoção; e aleiramento da quantidade remanescente na área após colheita), sendo 0; 3,4; 7,8; 16,6; 15,6 Mg ha-1 de palha em massa de matéria seca na Usina Bom Retiro e 0; 4,2; 8,7; 18,9; 23,3 Mg ha-1 na Usina Univalem. Um ano após a instalação do experimento, foram coletadas amostras de palha e de solo na camada 0-10 cm e, passados quatro meses após o segundo manejo de remoção da palha nos tratamentos foram coletadas amostras de palha e de solo nas camadas 0-5 e 5-10 cm. Os atributos avaliados foram: carbono e nitrogênio total da palha e do solo, fração mais oxidável do carbono do solo, carbono e nitrogênio da biomassa microbiana da palha e do solo e, quantificação de genes microbianos no solo. Os resultados mostraram que as quantidades de C e N totais no solo não apresentaram resposta em função das quantidades de palha, no entanto, a fração de C mais facilmente oxidável e o C e N microbiano apresentaram tendência de redução em função de maiores níveis de remoções de palha, sendo a resposta da biomassa microbiana mais expressiva no solo de textura arenosa (i.e., Univalem). Da mesma forma, as comunidades microbianas foram mais sensíveis às diferentes remoções de palha, apresentando maior abundância com menor remoção de palha. Desta forma, a remoção de elevadas quantidades da palha de cana-de-açúcar do campo, ao alterar a microbiologia do solo, pode ter consequências nas específicas funções exercidas por este compartimento, que garantem o bom funcionamento do solo e podem prevenir contra a degradação. Estes resultados podem servir de base para avaliações mais amplas que buscam uma estratégia sustentável de manejo da palha de cana-de-açúcar que garanta o bom funcionamento do solo / The global effort to diversify the global matrix of liquid fuels seeks to replace fossil sources by renewable ones. Bioenergy production derived from biomass plays an important role in this scenario. The biomass generated after the harvest of sugarcane stands out by the large amounts of straw that can be used for direct generation (burning) and indirect (biofuels) of bioenergy. However, little is know about the effects of sugarcane straw removal to bioenergy production on biological soil properties. The objective of this study was to evaluate the effect of the straw removal on soil microbial carbon and nitrogen as well as on soil microbial community. The experiments were conducted in two areas cultivated with sugarcane (Saccharum spp. L.) in Capivari, SP (Bom Retiro) and Valparaíso, SP (Univalem). The soils studied were an Oxisoil with clay texture in Bom Retiro and an Ultisoil with sandy texture in Univalem. In both sites, the experimental designer was a randomized blocks with five treatments and four replications. The treatments tested were decreasing intensities of sugarcane straw harvest (i.e., 100%; 75%; 50%; 0 removing of the original straw deposition) : i) Bom Retiro: 0; 3,4; 7,8; 16,6; 15,6 Mg ha-1 of dry matter of straw kept on soil surface; ii) Univalem: 0; 4,2; 8,7; 18,9; 23,3 Mg ha-1 of dry matter of straw kept on the soil surface. One year after experiment installation, straw and soil (0-10 cm layer) samples were collected. A new sugarcane straw and soil (0-5 and 5-10 cm) sampling was performed four months from the second deposition of sugarcane straw on the field. The attributes evaluated were: total and microbial C and N of straw and soil, soil easily-oxidizable C, straw and soil microbial genes quantification using qPCR method. Our results showed that soil C and N contents were not impacted by sugarcane straw removal. However, the fraction of easily-oxidizable C and microbial C and N tended to decrease due to increased straw removal, with a more significant microbial biomass response for the sandy soil site (Univalem). Likewise, microbial communities were also sensitive to straw management, resulting in a significant decrease in the number of gene copies with increasing intensities of sugarcane straw harvest. Therefore, we can concluded that the large amounts of sugarcane straw removal from field as affects soil microbiology, may have consequences in specific functions performed by microorganisms, which ensure the soil functioning and can prevent soil degradation. These results can serve as a basis for more comprehensive assessments that seek a sustainable crop residue management strategy for sugarcane, to ensure the proper functioning of the soil

Orientadora: Profa. Dra. Ana Maria Pereira Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Energia, 2014. / Em meio ao cenário global atual de crescimento industrial e da população, os problemas de poluição pelas descontroladas emissões gasosas para o meio ambiente provenientes do uso de combustíveis fósseis, surgiu uma crescente necessidade e procura de recursos energéticos eficientes e sustentáveis. Desta forma, a biomassa é considerada como uma alternativa energética devido à sua origem renovável, custo acessível e possibilidade de uso doméstico e industrial. Para o caso específico do Brasil, uma fonte promissora de biomassa são os resíduos do processamento de cana-de-açúcar (bagaço e palhiço) em virtude do potencial da indústria sucroalcooleira, tornando-se uma linha importante na economia do país. Embora o bagaço in natura já seja empregado em processos de cogeração de vapor e energia elétrica, se faz necessário realizar mais estudos sobre sua caracterização devido às mudanças nas formas de colheita, às variedades de cana, e às diferentes formas de processamento da cana dentro das usinas, fatores que podem alterar as suas propriedades, as quais são indispensáveis para o projeto de processos e equipamentos que permitam o seu adequado aproveitamento, dentro do mesmo campo, ou como matéria prima para a produção de etanol de segunda geração. Para o palhiço se apresenta um panorama similar, devido ao recente interesse na produção de etanol a partir de materiais lignocelulósicos, situação que propiciaria o uso de parte deste resíduo para transformação energética nas usinas. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade de aproveitamento energético do bagaço e palhiço de cana-de-açúcar em processos de conversão termoquímica a partir da caracterização de suas propriedades físico-químicas e termodinâmicas quando submetidos a diferentes condições de pré-processamento. De acordo com os resultados obtidos, os bagaços (in natura e respectivas frações) analisados apresentaram variações significativas somente em relação à fração de menor tamanho de partícula, em termos de poder calorífico, teores de carbono, hidrogênio, oxigênio e carbono fixo. A composição química das cinzas mostrou uma variação em comparação à literatura, especialmente no conteúdo de metais alcalinos (K) e silício (Si) que poderiam influenciar negativamente os processos termoquímicos de conversão. De outra parte, as amostras de palhiço analisadas apresentaram um potencial similar de aproveitamento energético ao bagaço, no referente às propriedades físico-químicas e térmicas determinadas, excluindo as ponteiras e folhas verdes que entre outros fatores possuem altos teores de cloro e metais alcalinos que dificultariam seu aproveitamento. / Considering the global outlook of industrial and population growth, in addition to pollution problems caused by uncontrolled gaseous emissions from the extensive use of fossil fuels, emerged an increasing need and research for sustainable and efficient fuel sources. Within this situation, biomass appears as one of the main alternatives taking into account its renewable origin, cost, domestic and industrial applications. For the specific case of Brazil, the residues of sugar cane processing (bagasse and trash) stand as promising biomass resources, based on the potential of the sugar and ethanol industry. Despite the fact the use of bagasse in natura in cogeneration processes, it is still important to do more studies about its characterization due to the recent changes in varieties, harvest and processing systems of this crop. These factors could affect its properties, which are essential to process and equipment designs that would allow an adequate application of bagasse as feedstocks in the same area or in the production of cellulosic ethanol. Sugar cane trash shows a similar situation caused by the current interest in ethanol production from lignocellulosic materials, which would motivate the application of part of this residue in energy conversion processes. Thus, the objective of this study was evaluate the feasibility of sugar cane trash and bagasse energetic application in thermochemical conversion processes, from the characterization of their physico-chemical and thermal properties under different pre-treatment conditions. According to the results, bagasses (in natura and fractions) showed significative variations only regarding the smallest particle size fraction in terms of calorific value, carbon and hydrogen content as well as fixed carbon. Alkaline metals (K) and silica (Si) contents from the ash chemical composition were different in comparison to the literature, and could have a negative influence on the thermochemical conversion processes. The sugar cane trash samples showed a similar potential of energetic use concerning their physico-chemical and thermal properties, except the tops and green leaves that had high contents of chlorine (Cl) and alkaline metals (K), fact that could interfere in their use.

O esforço global em diversificar a matriz mundial de combustíveis líquidos, busca substituir as fontes fósseis por renováveis. A produção de bioenergia derivada da biomassa assume importante papel neste cenário. A biomassa gerada após a colheita da cana-de-açúcar ganha destaque como matéria prima pela grande quantidade de material que pode ser usado para geração direta (queima) e indireta (biocombustíveis) de bioenergia. No entanto, ainda pouco se sabe sobre os efeitos da remoção de quantidades de palha de cana-de-açúcar voltado à produção de bioenergia sobre os atributos biológicos do solo. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da remoção da palha de cana-de-açúcar no carbono e nitrogênio microbiano e na comunidade microbiana do solo. O estudo foi conduzido em duas áreas cultivadas com cana-de-açúcar (Saccharum spp. L.) nos municípios de Capivari, SP (Usina Bom Retiro) e Valparaíso, SP (Usina Univalem). Em Bom Retiro o experimento foi instalado em um Latossolo Vermelho distrófico típico de textura franco-argilo-arenosa e, em Univalem foi um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico de textura arenosa. Em ambos locais, o delineamento experimental utilizado foi blocos casualizados, com cinco tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos testados corresponderam a diferentes intensidades de remoção de palha de cana-de-açúcar (i.e., 100%; 75%; 50%; 0 de remoção; e aleiramento da quantidade remanescente na área após colheita), sendo 0; 3,4; 7,8; 16,6; 15,6 Mg ha-1 de palha em massa de matéria seca na Usina Bom Retiro e 0; 4,2; 8,7; 18,9; 23,3 Mg ha-1 na Usina Univalem. Um ano após a instalação do experimento, foram coletadas amostras de palha e de solo na camada 0-10 cm e, passados quatro meses após o segundo manejo de remoção da palha nos tratamentos foram coletadas amostras de palha e de solo nas camadas 0-5 e 5-10 cm. Os atributos avaliados foram: carbono e nitrogênio total da palha e do solo, fração mais oxidável do carbono do solo, carbono e nitrogênio da biomassa microbiana da palha e do solo e, quantificação de genes microbianos no solo. Os resultados mostraram que as quantidades de C e N totais no solo não apresentaram resposta em função das quantidades de palha, no entanto, a fração de C mais facilmente oxidável e o C e N microbiano apresentaram tendência de redução em função de maiores níveis de remoções de palha, sendo a resposta da biomassa microbiana mais expressiva no solo de textura arenosa (i.e., Univalem). Da mesma forma, as comunidades microbianas foram mais sensíveis às diferentes remoções de palha, apresentando maior abundância com menor remoção de palha. Desta forma, a remoção de elevadas quantidades da palha de cana-de-açúcar do campo, ao alterar a microbiologia do solo, pode ter consequências nas específicas funções exercidas por este compartimento, que garantem o bom funcionamento do solo e podem prevenir contra a degradação. Estes resultados podem servir de base para avaliações mais amplas que buscam uma estratégia sustentável de manejo da palha de cana-de-açúcar que garanta o bom funcionamento do solo / The global effort to diversify the global matrix of liquid fuels seeks to replace fossil sources by renewable ones. Bioenergy production derived from biomass plays an important role in this scenario. The biomass generated after the harvest of sugarcane stands out by the large amounts of straw that can be used for direct generation (burning) and indirect (biofuels) of bioenergy. However, little is know about the effects of sugarcane straw removal to bioenergy production on biological soil properties. The objective of this study was to evaluate the effect of the straw removal on soil microbial carbon and nitrogen as well as on soil microbial community. The experiments were conducted in two areas cultivated with sugarcane (Saccharum spp. L.) in Capivari, SP (Bom Retiro) and Valparaíso, SP (Univalem). The soils studied were an Oxisoil with clay texture in Bom Retiro and an Ultisoil with sandy texture in Univalem. In both sites, the experimental designer was a randomized blocks with five treatments and four replications. The treatments tested were decreasing intensities of sugarcane straw harvest (i.e., 100%; 75%; 50%; 0 removing of the original straw deposition) : i) Bom Retiro: 0; 3,4; 7,8; 16,6; 15,6 Mg ha-1 of dry matter of straw kept on soil surface; ii) Univalem: 0; 4,2; 8,7; 18,9; 23,3 Mg ha-1 of dry matter of straw kept on the soil surface. One year after experiment installation, straw and soil (0-10 cm layer) samples were collected. A new sugarcane straw and soil (0-5 and 5-10 cm) sampling was performed four months from the second deposition of sugarcane straw on the field. The attributes evaluated were: total and microbial C and N of straw and soil, soil easily-oxidizable C, straw and soil microbial genes quantification using qPCR method. Our results showed that soil C and N contents were not impacted by sugarcane straw removal. However, the fraction of easily-oxidizable C and microbial C and N tended to decrease due to increased straw removal, with a more significant microbial biomass response for the sandy soil site (Univalem). Likewise, microbial communities were also sensitive to straw management, resulting in a significant decrease in the number of gene copies with increasing intensities of sugarcane straw harvest. Therefore, we can concluded that the large amounts of sugarcane straw removal from field as affects soil microbiology, may have consequences in specific functions performed by microorganisms, which ensure the soil functioning and can prevent soil degradation. These results can serve as a basis for more comprehensive assessments that seek a sustainable crop residue management strategy for sugarcane, to ensure the proper functioning of the soil

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2017-07-25T12:46:48Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mariana Dianese Alves de Moraes - 2017.pdf: 2047536 bytes, checksum: 5d64fdcced984e8d8b288a0799a3e6e0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-07-26T11:50:30Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mariana Dianese Alves de Moraes - 2017.pdf: 2047536 bytes, checksum: 5d64fdcced984e8d8b288a0799a3e6e0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-26T11:50:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mariana Dianese Alves de Moraes - 2017.pdf: 2047536 bytes, checksum: 5d64fdcced984e8d8b288a0799a3e6e0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-02-06 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Knowledge of the quality and energy potential of african mahogany wood is essential for its proper use. The objective of this work was to evaluate the anatomical characteristics, basic density and energy potential of the wood of Khaya ivorensis (A. Chev) obtained from the thinning of a commercial plantation at the age of seven years. Five medium trees cut during thinning were selected and two wooden discs were cut in different longitudinal positions (0, DAP, 25, 50, 75 and 100% of the commercial height; minimum diameter of 6 cm): (i) one disc of each (Density, immediate chemical, higher calorific value and energy density), and the density and density of the vessels, (Density, energetic strength and energy density) were used to compose a sample of all longitudinal positions for the characterization of biomass, Durability, volumetric expansion and tensile strength by diametrical compression). For the production of charcoal, wedges of wood of discs of the height of the DAP (1.3 meters) were used, being carbonized in muffle furnace for the later characterization (basic and energetic density, immediate chemical, higher calorific value and gravimetric yield). The evaluations of the basic density and the anatomical characteristics of the wood of K. ivorensis at the age of 7, from thinning, showed that the exchange meristem is forming until this period the so-called juvenile wood, not being indicated for the solid uses such as furniture and floors. The models of the longitudinal profiles of the basic density of the wood were similar for all the trees, characterized by the decrease of the base to the intermediate portion, with increase to the apex of the trunk. For the length of the fibers the values did not present a model of common longitudinal variation along the trunk of the trees. The width, lumen diameter and wall thickness of the fibers presented a variation model characterized by lower values at the base of the trunk, followed by decreasing-stabilization of the values up to the top of the trunk. The characteristics of biomass and charcoal indicated lower quality parameters for energy use. Biomass carbonization promoted the reduction of basic density and volatile materials and the increase of fixed carbon, ash, higher calorific value and energy density. The compaction of the biomass improved its energetic and physical characteristics, being the indicated form for the energetic use of the juvenile wood of K. ivorensis, obtained in the thinning of the commercial plantation. / O conhecimento da qualidade e do potencial energético da madeira do mogno africano é fundamental para o seu uso adequado. O presente trabalho teve como objetivo avaliar as características anatômicas, densidade básica e potencial energético da madeira de Khaya ivorensis (A. Chev), obtida do desbaste de um plantio comercial, aos sete anos de idade. Foram selecionadas cinco árvores médias cortadas durante o desbaste e seccionados dois discos de madeira em diferentes posições longitudinais (0, DAP, 25, 50, 75 e 100% da altura comercial; diâmetro mínimo de 6 cm): (i) um disco de cada posição foi utilizado para a determinação da densidade básica, dimensões das fibras (comprimento, espessura da parede, diâmetro do lume e largura total) e dos vasos (diâmetro tangencial, frequência e área ocupada) e (ii) um disco utilizado para o corte de cunhas que foram, posteriormente, trituradas e moídas para compor uma amostra composta de todas as posições longitudinais para a caracterização da biomassa (densidade à granel, química imediata, poder calorífico superior e densidade energética) e produção e caracterização de briquetes (densidade aparente, energética, durabilidade, expansão volumétrica e resistência à tração por compressão diametral). Para a produção de carvão vegetal foram utilizadas cunhas de madeira de discos da altura do DAP (1,3 metros), sendo carbonizadas em forno mufla para a posterior caracterização (densidade básica e energética, química imediata, poder calorífico superior e rendimento gravimétrico). As avaliações da densidade básica e das características anatômicas da madeira de K. ivorensis com 7 anos de idade, proveniente do desbaste, apontaram que o meristema cambial está formando, até este período, o lenho denominado juvenil, não sendo indicada a sua utilização para os usos sólidos como movelaria e pisos. Os modelos dos perfis longitudinais da densidade básica do lenho foram similares para todas as árvores, caracterizados pelo decréscimo da base até a porção intermediária, com aumento até o ápice do tronco. Para o comprimento das fibras os valores não apresentaram um modelo de variação longitudinal comum ao longo do tronco das árvores. A largura, diâmetro do lume e espessura da parede das fibras apresentaram um modelo de variação caracterizado por menores valores na base do tronco, seguido de decréscimo-estabilização dos valores até o topo do tronco. As características da biomassa e do carvão vegetal indicaram parâmetros de qualidade inferiores para o uso energético. A carbonização da biomassa promoveu a redução da densidade básica e materiais voláteis e o aumento do carbono fixo, cinzas, poder calorífico superior e densidade energética. A compactação da biomassa na forma de briquetes melhorou as características energéticas e físicas, sendo a forma mais indicada para o uso energético da madeira juvenil, obtida no desbaste do plantio comercial, aos sete anos de idade.

The adoption of mechanical unburned sugarcane harvesting increases the quantity of straw left on the soil. This material has a high potential for 2G ethanol and bioelectricity production. Although the straw maintenance has an essential role in the soil properties and crop performance. The straw decomposition is a key process to investigate and to inform the correct removal management decisions. Diverse factors affect the decomposition rate, such as: quality and quantity of straw; edaphoclimatic conditions; and management practices. Therefore, we conducted a field study at two sites within central-southern Brazil, the largest sugarcane-producing region in the world, encompassing two harvesting seasons (rainy and dry) over two years to evaluate the sugarcane straw decomposition dynamics under different removal rates. The main hypothesis is that the high removal unbalances the soil environment and reduce de C supply for the microorganisms, decreasing the microbial activity and consequently the straw decomposition rate. The straw removal management affected the decomposition rate, which the lowest decomposition was associated with high removal. The C and N loss was two- and threefold greater in the second year than in the first year of experimentation, respectively. Overall, the straw cellulose decreased by 13%, the hemicellulose 7%, and the lignin proportionally enriched by 92% after two years. Throughout the decomposition process, the straw chemical changes were detected using the traditional method, wet chemical extractions, and using the spectroscopy technique, Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform DRIFT. In this sense, in order to trace straw cellulose and hemicellulose changes we suggested the use of 896, 987, 1173, and 1447 cm-1 peaks, whereas to trace lignin changes, the absorbance at 1510 cm-1 seems to be an efficient predictor. The soil bacterial community was most affected by the time of decomposition. The straw quality explained 23.2% of the total bacterial variation, in which hemicellulose accounting for 17.2% of this variation. Moreover, the bacterial structure was subtle affected by the sugarcane straw removal. Overall, our study showed that the straw removal for 2G ethanol and bioelectricity production affect the straw decomposition dynamics in commercial sugarcane areas in Brazil. The time was the main regulator of changes in straw chemical contents and in the soil bacterial structure. The use of crop residues for energy purposes is one of the principal alternatives to increase bioenergy production in the next few years. However, the sugarcane straw removal should be done with prudence, since the straw removal rate affected the straw decomposition dynamics and consequently it should affect the nutrient recycling and C cycle. / A adoção da colheita mecanizada sem queima prévia da cana-de-açúcar aumenta a quantidade de palha sobre o solo. Essa palha tem um alto potencial para produção de etanol 2G e bioeletricidade. No entanto, a manutenção da palha tem papel essencial nas propriedades do solo e no desempenho das culturas. A decomposição da palha é um processo chave para investigar e informar sobre corretas decisões acerca do manejo da remoção. Diversos fatores afetam a taxa de decomposição, tais como: qualidade e quantidade da palha; condições edafoclimáticas; e práticas de manejo. Portanto, realizamos um estudo de campo em dois locais no centro-sul do Brasil, maior região produtora de cana-de-açúcar no mundo, abrangendo duas épocas de colheita (chuvosa e seca) ao longo de dois anos para avaliar a dinâmica de decomposição da palha da cana-de-açúcar sob diferentes taxas de remoção. A principal hipótese é de que a alta remoção de palha desequilibre o ambiente edáfico e reduza o fornecimento de C para os microrganismos, diminuindo a atividade microbiana e consequentemente a taxa de decomposição da palha. O manejo de remoção afetou a taxa de decomposição da palha, a menor taxa de decomposição foi associada a maiores remoções. A perda de C e N foi duas e três vezes maior no segundo ano do que no primeiro ano de condução do experimento, respectivamente. Em geral, a celulose da palha diminuiu em 13%, a hemicelulose em 7% e a lignina proporcionalmente enriqueceu em 92% após dois anos. Mundancas na composição química da palha ao longo do processo de decomposição foram detectadas tanto utilizando o método tradicional, via extrações químicas sequenciais, quanto atravéz de técnica espectroscópica, como o Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform DRIFT. Assim, para verificar alterações da celulose e da hemicelulose da palha suger-se o uso das picos espectrais de 896, 987, 1173 e 1447 cm-1, enquanto que para verificar mudanças na lignina os valores de 1510 cm-1 mostrou-se um eficiente preditor. A comunidade bacteriana do solo foi afetada pelo tempo de decomposição. A qualidade da palha explicou 23,2% da variação bacteriana total, onde a hemicelulose representou 17,2% dessa variação. Além disso, a estrutura bacteriana foi sutilmente afetada pelo manejo de remoção da palha da cana-de-açúcar. No geral, nosso estudo mostrou que a remoção de palha para a produção de etanol 2G e bioeletricidade afetará a dinâmica da decomposição da palha nas áreas comerciais de cana-de-açúcar do Brasil. O tempo foi o principal regulador das mudanças nos conteúdos bioquímicos da palha e na estrutura bacteriana do solo. O uso de resíduos de culturas para fins energéticos é uma das principais alternativas para aumentar a produção de bioenergia nos próximos anos. No entanto, a remoção da palha de cana-de-açúcar deve ser feita com prudência, uma vez que a taxa de remoção afetou a dinâmica da decomposição e conseqüentemente deverá afetar a ciclagem de nutrientes e o ciclo do C.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:25:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dilcemara_Tese.pdf: 4581214 bytes, checksum: 25b88eff596bd89d7ebf85b090d39842 (MD5) Previous issue date: 2011-02-17 / Universidade Federal do Paraná. Campus de Palotina / Nowadays, much has been said about global warming and its possible causes, but the scientific consensus identifies increased levels of greenhouse gases produced by human activity as the main influence. One alternative to reduce emissions of greenhouse gases is to replace fossil fuels with renewable sources such as biodiesel. The process of biodiesel production is composed of the following steps: preparation of raw material, the transesterification reaction, phase separation, recovery and dehydration of alcohol, glycerine distillation and purification of this renewable fuel, with the byproduct glycerin and water as waste purification. Since, for each 100 liters of biodiesel, 10 kg of crude glycerin are produced, generating on average 60 liters of wastewater. Therefore, studying alternatives to the use of glycerin and economically viable treatment of wastewater has become an important aspect of this production chain. In order to meet these assumptions, this thesis is structured in two chapters. In Chapter 1, we tackle the treatment of wastewater from biodiesel production system in dissolved air flotation (DAF), which was tested in two coagulants (aluminum sulfate and ferric chloride) and two auxiliary of flocculation (polifloc and tanfloc). The experiment was conducted at the Laboratory of Environmental Sanitation of the State University of Paraná, using a Jar Test adapted for testing of flotation. The combination showed better efficiency in the clarification of the effluent to remove color and turbidity and also better efficiency in removing oil and grease and COD was combined with aluminum sulfate polifloc synthetic polymer at pH 6 and recirculation rates of 15%. In Chapter 2 we studied the production of methane in anaerobic co-digestion of glycerin and swine wastewater. During the process tested the increment in biogas production and methane with increasing initial organic load, performed by the addition of glycerol as substrate. The experiment was conducted at the Technical University of Lisbon/ Institute of Agronomy, in a complete mix anaerobic reactor of laboratory scale. The addition of glycerol in the ratio of 3% v / v proved effective in increasing the production of methane. / Nos dias atuais, muito se tem falado sobre o aquecimento global e suas possíveis causas, mas o consenso científico identifica os níveis aumentados de gases de efeito estufa produzidos pela atividade humana como a principal influência. Uma das alternativas para se reduzir as emissões de gases-estufa é substituir os combustíveis fósseis por fontes renováveis, como o biodiesel. O processo de produção de biodiesel é composto das seguintes etapas: preparação da matéria-prima, reação de transesterificação, separação de fases, recuperação e desidratação do álcool, destilação da glicerina e purificação desse combustível renovável, tendo como subproduto a glicerina e como resíduo água de purificação. Uma vez que, para cada 100 L de biodiesel são produzidos 10 kg de glicerina bruta e gera em média 60 L de água residuária, estudar alternativas para o aproveitamento economicamente viável da glicerina e tratamento da água residuária tornou-se um aspecto importante nessa cadeia produtora. Com o intuito de atender estes pressupostos, esta tese estruturouse em dois capítulos. No Capítulo 1 foi abordado o Tratamento da água residuária da produção de biodiesel em sistema de flotação por ar dissolvido (FAD), no qual foram testados dois coagulantes (sulfato de alumínio e cloreto férrico) e dois auxiliares de floculação (polifloc e tanfloc). O experimento foi realizado no Laboratório de Saneamento Ambiental da Universidade Estadual do Oeste do Paraná, utilizando-se um Jar Test adaptado para realização dos ensaios de flotação. A combinação que mostrou melhor eficiência na clarificação do efluente com remoção de cor e turbidez e também melhor eficiência na remoção de óleos e graxas e DQO foi sulfato de alumínio combinado ao polímero sintético polifloc em pH 6 e taxas de recirculação de 15%. No Capítulo 2 foi estudada a produção de metano na co-digestão anaeróbia de glicerina e água residuária da suinocultura. Durante o processo foi testado o incremento na produção de biogás e metano com o aumento da carga orgânica inicial, efetuada pela adição de glicerol como substrato. O experimento foi realizado na Universidade Técnica de Lisboa/Instituto Superior de Agronomia, num reator anaeróbio de mistura completa de escala laboratorial. A adição de glicerol na razão 3% v/v se mostrou eficiente no incremento da produção de metano.