O presente estudo teve por finalidade testar a hipótese de que o uso de uma taxa de recirculação variável do lixiviado de um reator tratando a fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos domésticos, em um sistema em batelada híbrido, seria capaz de acelerar a degradação deste substrato em comparação com um sistema idêntico, porém que operasse com taxa de recirculação constante. Dois conjuntos de reatores foram operados, um com taxa de recirculação constante (sistema controle) e o outro com taxa de recirculação variável (sistema experimental). Os reatores foram mantidos em sala climatizada, com temperatura mantida em 35 ºC '+ OU -' 1 ºC. Cada conjunto era composto de um reator de sólidos, preenchido com o resíduo a ser digerido misturado a lixiviado de aterro sanitário, e um filtro anaeróbio, destinado a tratar o lixiviado que saía do primeiro. O substrato utilizado foi a fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos domésticos padronizada (FORSUDp). Diversas variáveis foram medidas para o acompanhamento do processo: DQO de amostras filtradas e não filtradas, alcalinidade total, alcalinidade a ácidos voláteis, série de sólidos, nitrogênio total Kjeldahl e amoniacal, fósforo total, ácidos voláteis e composição do biogás por cromatografia gasosa. Também se acompanhou o desenvolvimento da microbiota anaeróbia por microscopia óptica de contraste de fase e fluorescência. A microscopia eletrônica de varredura indicou desenvolvimento de biofilme no meio suporte dos filtros anaeróbios. Concluiu-se que a taxa de recirculação variável consegue acelerar o processo, além de alterar de forma significativa o comportamento dos reatores e a forma de interação entre os mesmos / The objective of this study was to test the following hypothesis: varying the leachate recirculation rate in a hybrid batch reactor would make it possible to shorten the time required for the digestion of MSW, in comparison to a similar system operating with constant recirculation rate. Two sets of reactors were operated, one with constant recirculation rate (control system) and the other with varying rate (experimental system). The reactors were kept in a room which internal temperature was controlled. The temperature was kept at 35 ºC '+ OU -' 1ºC. Each set of reactors was composed of a solids reactor, filled with solid wastes and inoculated with landfill leachate, and an anaerobic filter, that should treat the leachate form the first one. The substract used was the standardized organic fraction of the municipal solid wastes (FORSUDp). Several parameters were measured for process monitoring: COD (in filtered and not filtered samples), total alkalinity, volatile acids alkalinity, solids, Kjeldahl nitrogen, ammonium nitrogen, total phosphorus, volatile acids by gas chromatography and biogas composition. The development of the anaerobic microorganisms was observed with phase-contrast and fluorescence microscopy. Scanning electron microscopy of the packed bed media showed biofilm development. It was concluded that the varying leachate recirculation rate proved to be able to enhance the degradation process. Besides, this operational strategy entirely changed the behaviour and interaction of the reactors

Existem poucas informações sobre exigências de energia de cervídeos brasileiros, dificultando o sucesso de manejo e reprodução em cativeiro. O conhecimento das exigências de energia também é importante para determinar os recursos necessários para sua conservação em parques e reservas. O primeiro objetivo deste experimento foi estudar as exigências nutricionais do veado catingueiro (Mazama gouazoubira) em cativeiro. O segundo objetivo foi observar o comportamento alimentar do veado-campeiro (Ozotoceros bezoarticus) no Parque Nacional das Emas (PNE), descrevendo qualitativamente e quantitativamente as principais espécies vegetais utilizadas para o aporte de nutrientes. A determinação das exigências de energia para mantença utilizou 8 veados-catingueiro de ambos os sexos em cativeiro e foi desenvolvida através de dois métodos: a)equilíbrio de peso e b)água duplamente marcada (2H2 18º). Os animais foram dosados com água duplamente marcada (111,8 mg/kgPV para 2H2O e 163,1 mg/kgPV para H2 18O) e amostras de sangue foram coletadas em intervalos de 3 dias, até que 3 ou 4 meias– vidas dos isótopos tenham decorrido (atingindo o limite de detecção em aproximadamente 30 dias após a dosificação). As curvas de desaparecimento dos isótopos em função do tempo foram utilizadas para calcular o “turnover" de CO2 e H2O. Os resultados obtidos pelos dois métodos foram semelhantes (111,4 e 112,0 kcal/kg.75.d) comprovando que a técnica da água duplamente marcada pode ser utilizada em estudos nutricionais de cervídeos. Informações de doses (mg/kgPV) e intervalo máximo entre aplicação e coleta de sangue (30 dias), permitem o uso desta metodologia em estudos futuros em vida livre. No PNE, veados-campeiro já monitorados com radio colares, permitiram a observação de seu comportamento alimentar. O experimento foi realizado em duas épocas distintas (inverno e verão). As espécies foram analisadas quanto à composição nutricional, para estimar valores energéticos assim como consumo de minerais e proteína. As contribuições das diferentes espécies que compõem a dieta dos cervídeos foram estimadas para duas populações em vida livre, uma com acesso apenas a espécies nativas (área central do parque) e outra com acesso às espécies cultivadas na periferia do PNE. Os sinais isotópicos do carbono 13 e os perfis de n-alcanos foram utilizados para quantificar a contribuição das diferentes espécies ingeridas. Os resultados indicaram que os veados-campeiro utilizam uma ampla gama de partes e espécies vegetais. Sua dieta é composta por aproximadamente 78 ítens, divididos em brotos (38,5%), folhas (15,4%), flores (17,9%), botões florais (12,8%), frutos e sementes (15,4%); de 55 diferentes espécies nativas e 7 culturas agrícolas. Há grande diferença no padrão de consumo entre as populações no interior do parque e aquelas que tem possibilidade de selecionar plantas cultivadas pelo homem. As espécies agrícolas podem contribuir com até 46,9% da dieta dos cervídeos da periferia do parque. Este trabalho determinou as exigências de energia de cervídeos brasileiros, validou o uso de uma técnica indireta para futuros estudos em vida livre e descreveu as espécies e partes utilizadas como aporte de nutrientes por cervídeos em vida livre. / There are limited data on energy requirements of brazilian cervids. Thus, it is difficult to succeed in their management and reproduction in captivity. Knowing the energy requirements is also important to determine the necessary nutritional resources for their conservation in parks and reserves. The first objective was to study the nutritional requirements of the grey-brocket deer (Mazama gouazoubira) in captivity. The second objective was to observe the feeding behavior of the pampas-deer (Ozotoceros bezoarticus) in the Emas National Park (ENP), describing qualitatively and quantitatively the main vegetal species used to supply these animals with nutrients. The determination of energy requirements for maintenance used 8 gray-brocket deer of both sexes in captivity and was carried through two methods: a)weight equilibrium and b)double-labeled water (2H2 18O). The animals were dosed with double-labeled water (111.8 mg/kgBW for 2H2O and 163.1 mg/kgBW for H2 18O) and blood samples were collected with 3 days interval, until 3 or 4 half lives of isotopes had occurred (reached limit of detection at approximately 30 days after the dosage). The curves of isotopes disappearance as a function of time were used to calculate the turnover of CO2 and H2O. The results obtained from the two methods were similar (111.4 and 112.0 kcal/kg.75.d) proving the double-labeled water technique may be used in nutritional studies of cervids. Information on doses (mg/kgBW) and maximum interval between injection and blood collection (30days), allow the use of this methodology in future studies with free ranging deer. In the national park, pampas-deer already monitored with radio colars, facilitated the observation of their feeding behavior. The experiment was conducted at two distinct seasons (winter and summer). The species were analyzed for the nutritional composition, to estimate energy values as well as mineral and protein consumption. The contributions of the different species to the diet of the cervids were estimated for two free ranging populations of the national park, one with access only to native species (central area of the park) and another with access to the crop species cultivated in the periphery of the park. The isotopic signals of carbon 13 and profiles of n-alkanes were used to quantify the contribution of different species to supply the energy demands. The results indicated that pampas-deer feeds on a broad spectrum parts and vegetal species. Its diet was composed of approximately 78 different parts, divided in sprouts (38.5%), leaves (15.4%), flowers (17.9%), floral buttons (12.8%), fruits and seeds (15.4%); from 55 different native species and 7 agricultural cultures. There is a great difference in the intake selection patterns between populations in the interior of the park and those that have access to cropland and the opportunity to choose feeding on native or cultivated plants. The agricultural species can contribute with up to 46.9% of deer diet of the park periphery. This work determined the requirements of energy of Brazilian cervids, validated the use of one indirect technique for use in free ranging animals and described the species and parts used to supply nutrients to cervids in the wild.

No Brasil, apesar do desenvolvimento mais acentuado na suinocultura, é na bovinocultura que se encontra o maior potencial para a digestão anaeróbia no tratamento de dejetos animais. O último Censo Agropecuário revelou uma tendência de concentração da criação de bovinos de leite e corte, além da migração para a região amazônica, resultando em maior pressão sobre a floresta nativa. Também evidenciou que a maior parte dos dejetos ainda é utilizada in natura. O aproveitamento em biodigestores dos dejetos coletáveis de um rebanho com aproximadamente 200 milhões de bovinos poderia resultar na auto-suficiência energética do setor agropecuário brasileiro. Os principais desafios encontram-se na dispersão destes resíduos e num entendimento limitado dos benefícios dos subprodutos da biodigestão, em especial o valor econômico e ambiental do biofertilizante. As ferramentas disponíveis costumam tratar separadamente as duas vertentes, uma energética associada ao biogás e a outra agronômica associada ao biofertilizante. Este trabalho apresenta uma abordagem original deste problema através do desenvolvimento de uma ferramenta que trata estas vertentes simultaneamente, através da simulação da dinâmica dos nutrientes no sistema solo-planta-animal. Partiu-se do modelo Century, tornando dinâmicos os parâmetros dos seus módulos GRAZING e OMAD (pastejo e adição de matéria orgânica, respectivamente). Para isso foram incorporadas rotinas que simulam o manejo dos animais, nutrição animal, manejo dos dejetos e digestão anaeróbia. O Modelo Century Modificado (MCM) foi capaz de simular a composição dos dejetos (carbono, nitrogênio e lignina), perda de nitrogênio no solo em função de diversas taxas de ocupação, o consumo dos animais em função da qualidade da espécie forrageira, entre muitos outros parâmetros. O MCM foi aplicado ao pastejo de braquiária por bovinos na zona da mata mineira (Coronel Pacheco), no período após a remoção da mata atlântica e conversão em pastagem e revelou que a biodigestão dos dejetos pode contribuir para a sustentabilidade econômica e ambiental dos bovinocultores de diversas formas. A redução das perdas de nitrogênio resulta em menor demanda de adubos nitrogenados e aumenta os benefícios e competitividade dos biodigestores. Na comparação com o manejo tradicional, verifica-se que os compartimentos ativos de C e N são fortemente impactados pela estratégia de manejo dos dejetos. O uso do MCM revela também que a digestão anaeróbia pode viabilizar maiores taxas de ocupação e a suplementação alimentar pode interferir com a estratégia de manejo dos dejetos. O modelo pode auxiliar em análises de emissões de gases de efeito-estufa, inclusive emissões entéricas, por incorporar a dinâmica de carbono em todos os componentes do sistema: solo, plantas e animais. Com parâmetros adequadamente escolhidos pode-se conduzir análises para qualquer região, não se limitando à região alvo do trabalho. / In Brazil, despite greater development with swine manure, anaerobic digestion finds its greatest potential in cattle sector when manure treatment is concerned. The last Livestock and Agriculture Census revealed a clear trend towards more concentrated milk and beef cattle breeding, besides migration to the Amazon Region, leading to higher pressure over the native forest. Also showed that manure is mainly used in natura. Collectable manure treatment with biodigesters considering a herd of approximately 200 million cattle heads would allow Brazilian livestock and agriculture sectors to be energetically self-sustainable. Main challenges are dispersion of manure availability and limited understanding of benefits associated with anaerobic digestion byproducts, especially digestate economic and environmental valuation. Available tools normally focus on two branches separately, one directed to energy associated to biogas and the other, agronomic, linked to the digestate. This thesis presents an original approach to this problem through the development of a tool that addresses these two branches simultaneously through the simulation of nutrients dynamics in soil-plant-animal system. Starting point was the Century Model, turning GRAZING and OMAD modules parameters into dynamic variables. New routines were developed and incorporated aimed at simulating herd evolution, animal nutrition, manure management and anaerobic digestion. The Modified Century Model (MCM) successfully simulated manure composition (carbon, nitrogen and lignin), soil nitrogen losses for different animal occupation rates and intake versus feed characteristics, among many other parameters. MCM was applied to brachiaria grazing by cattle at the zona da mata mineira (Coronel Pacheco) after Atlantic forest removal and revealed that anaerobic digestion can contribute to economic, energetic and environmental sustainability of cattle operations in many ways. Reduction of nitrogen losses leads to lower demand of nitrogenated fertilizers and increases the benefits and competitiveness of biodigestors. In comparison to traditional management, C and N active pools are strongly impacted by manure treatment strategies. MCM also shows that anaerobic digestion can lead to denser animal occupation rates and that supplements can impact manure management strategy. MCM can support greenhouse gases emission analysis, including enteric emissions, considering carbon dynamics in all related elements: soil, plants and animals. With parameters adequately chosen analysis can be developed for any region, not limited to the targeted region of this thesis.

A pesquisa teve como objetivo estudar as possibilidades de tratamento, aeróbio e anaeróbio, da fração orgânica dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) de forma a atender ao disposto na Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS). Além de ser previsto em lei, o tratamento da fração orgânica se faz necessário já que no Brasil são gerados quase 100 mil toneladas por dia de resíduos orgânicos. A maioria desses resíduos é atualmente disposta em aterros sanitários. Porém, a PNRS determina que a partir de agosto de 2014 apenas sejam dispostos em Aterros Sanitários os rejeitos, resíduos os quais já se esgotaram as possibilidades técnicas e econômicas de tratamento. Verificou-se que os resíduos orgânicos podem ser tratados através da compostagem e biodigestão. Outro objetivo da pesquisa foi analisar os objetivos relacionados ao tratamento da fração orgânica dos RSU dos Planos Municipais de Gerenciamento Integrado de Resíduos Sólidos (PMGIRS) dos municípios da bacia hidrográfica do Alto Tietê. Esses planos são outra obrigatoriedade prevista na PNRS. Essa lei determinou um prazo (Agosto de 2012) para que os municípios tivessem apresentado seus planos e, assim, tivessem acesso aos recursos da União destinados a gestão e o gerenciamento de resíduos sólidos. A Bacia em estudo está localizada na região sudeste e possui 34 municípios. Juntos, esses municípios geram mais de 12 mil toneladas por dia de resíduos orgânicos. De todos os municípios da bacia apenas sete, aproximadamente 20%, apresentaram o PMGIRS. As metas relacionadas ao tratamento de resíduos orgânicos dos PMGIRS estudados foram avaliadas e, dos sete municípios que apresentaram o plano municipal, apenas dois apresentaram metas favoráveis, dois apresentaram metas intermediárias e dois apresentaram metas desfavoráveis, segundo critério de classificação apresentado pela prévia do Plano Nacional de Resíduos Sólidos. Apenas um município não apresentou nenhuma meta relacionada ao tratamento de resíduos orgânicos. Após análise dos PMGIRS foi proposto um modelo de gestão da fração orgânica dos RSU para os municípios da bacia do Alto Tietê. / The research studied the treatment possibilities for the organic fraction of municipal solid waste (MSW) in order to meet the provisions of the National Policy on Solid Waste (PNRS). Besides being provided by law, the treatment of the organic fraction is necessary since in Brazil are generated almost 100 tons per day of organic waste. Most of this waste is currently disposed of in landfills. However, PNRS determines that from 2014 only tailings, waste which has already exhausted the technical and economical possibilities of treatment, can be disposed in landfills. It was found that the organic waste can be treated by composting and digestion. Another objective of the research was to analyze the objectives related to the treatment of the organic fraction of MSW presented by the Municipal Plans for Integrated Solid Waste Management (PMGIRS) of the municipalities of Alto Tietê basin. These plans are another requirement provided for in PNRS. This law set a deadline (August 2012) for the municipalities had submitted their plans and thus have access to the resources of the Union for the solid waste management. The study basin is located in the Brazilian southeastern region and has 34 municipalities. Together, these municipalities generate more than 12 tons of organic waste per day. Only seven (20%) of all the municipalities of the basin showed the PMGIRS. The goals related to the treatment of organic waste were evaluated, and of all PMGIRS that were presented only two had positive goals, other two had intermediate goals and two had unfavorable goals, according to classification criteria presented by the National Plan of Solid Waste. Only one municipality did not have any goals related to organic waste treatment. After analyzing the PMGIRS was proposed a management model for the organic fraction of MSW for the municipalities of Alto Tietê basin.

O presente trabalho teve o objetivo de avaliar fatores associados à ensilagem da cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.), com destaque para a aplicação de aditivos químicos e microbianos, sobre a composição químico-bromatológica, perdas fermentativas, digestão de nutrientes e desempenho de bovinos de corte. No primeiro experimento, avaliaram-se variedades de cana-de-açúcar, idades de colheita, tempos de armazenamento das silagens e inclusão de uréia como aditivo na ensilagem, sobre composição das silagens, perdas e parâmetros fermentativos. O experimento foi realizado em esquema fatorial 3x2x2x2, usando-se silos experimentais para confecção das silagens. A composição de nutrientes das silagens foi afetada pelos fatores testados. Silagens da variedade IAC86-2480 apresentaram menor teor de fração fibrosa e de matéria seca, e maior digestibilidade in vitro em relação à variedade IAC87-3184. Plantas colhidas aos 15 meses proporcionaram perdas reduzidas de MS. A aplicação de uréia nas ensilagens foi efetiva em reduzir as perdas totais de MS, e não alterou os teores de etanol ou ácido acético, e elevou o teor médio de ácido lático das silagens. Em um segundo experimento foram avaliados os aditivos químicos uréia e benzoato de sódio, e os microbianos Lactobacillus plantarum (LP) e L. buchneri (LB) na ensilagem da cana-de-açúcar, bem como a cana-de-açúcar ensilada sem aditivos, em rações para bovinos providos de cânula, em ensaio de digestão. Os aditivos aplicados alteraram a composição e as recuperações de MS das silagens. O consumo de MS, digestibilidade aparente de nutrientes e comportamento ingestivo dos animais não foram alterados pelos tratamentos testados. Os parâmetros ruminais foram afetados de forma moderada pelos tratamentos experimentais, com concentrações molares médias dos ácidos acético, propiônico e butírico de 60,9; 19,3 e 10,2 mM, respectivamente. Os tratamentos com uréia, LB e benzoato de sódio elevaram moderadamente a degradabilidade efetiva da MS das silagens. Em uma terceira fase, avaliou-se a silagem de cana sem aditivos e silagens contendo doses de LB em rações para bovinos de corte em confinamento. Foram usados 56 tourinhos Nelore e Canchim, alimentados com rações contendo 45% de volumoso. A inoculação com LB alterou de forma moderada a composição das silagens. A silagem controle apresentou teor de etanol três vezes superior aos tratamentos inoculados (1,53 vs 0,45% da MS). A adição de ingredientes concentrados às silagens foi efetiva em melhorar substancialmente as variáveis de estabilidade aeróbia. Silagens aditivadas proporcionaram elevação na ingestão (23,0%) e no ganho de peso dos animais (12,7%), em relação às rações com silagem controle. O comportamento ingestivo dos animais experimentais foi afetado pelos tratamentos, sendo que rações contendo silagem controle necessitaram de maior tempo para ingestão, ruminação e mastigação, em relação aos tratamentos inoculados. A presença de aditivos na ensilagem da cana-de-açúcar foi efetiva em controlar perdas e preservar o valor nutritivo da forragem conservada. / The goal of this trial was to evaluate ensiling associated factors influencing sugar cane (Saccharum officinarum L.)silages, mainly the use of chemical and microbial additives on the chemical composition, fermentative losses, nutrient digestion and performance of beef cattle. On the first trial, sugar cane varieties were evaluated across harvesting forage ages, storage time and the addition of urea over the chemical composition, fermentative parameters and losses. A factorial 3x2x2x2 design was applied upon experimental silos. The nutrient composition of silages was affected by the studied factors. The silages from IAC86-2480 variety showed lower fiber and dry matter contents and higher in vitro digestibility contents than the silage made of IAC87-3184 variety. Plants that were cut at the age of 15 months led to lower DM losses. The urea addition on ensiling was effective on decreasing total DM losses and did not change the ethanol or acetic acid contents, however increased the mean lactic acid content of silages. On a second trial, the chemical additives, urea and Na-benzoate, were evaluated and the microbial inoculants Lactobacillus plantarum (LP) and L. buchneri were also studied on sugar cane ensiling, compared to the control sugar cane silage, by using ruminally cannulated steers fed TMR rations in a digestion trial. The additives altered the composition and the DM recovery rate of the silages. Overall DM intake, apparent in vivo digestibilities and animal behavior were not affected by treatments. The ruminal parameters were slightly affected by treatments, which averaged molar concentrations of acetic, propionic and butyric acids of 60.9, 19.3 and 10.2 mM, respectively. The urea, LB and Na-benzoate treatments promoted moderate increase on DM effective degradabilities of silages. On the third trial, sugar cane silage without additives and LB added silages were studied on the feedlot beef cattle rations. Fifty six Nellore or Canchim beef bulls were assigned to treatments and fed with 45% forage rations. The LB silages had small changes on the chemical composition and the control silage showed a three times increased content of ethanol when compared to inoculated silages (1.53 vs 0.45% of DM). The concentrates added to silages were effective on improving the aerobic stability parameters. The rations containing LB added silages provided increase on the DM intake (23.0%) and daily weight gain of animals (12.7%), when compared to the control silage ration. The ingestive behavior of experimental bulls was affected by treatments, where control silage ration showed increased feeding, rumination and chewing time, when compared to the inoculated silages. The additives on sugar cane ensiling were effective to prevent losses and to preserve the nutritive value of ensiled forage.

Objetivou-se com este trabalho avaliar o efeito de fontes e teor de fibra no consumo voluntário, no comportamento ingestivo, na efetividade de fontes de fibra, na cinética digestiva e alguns aspectos do metabolismo ruminal de bovinos de corte. Foram utilizados seis bovinos machos castrados da raça Nelore contendo cânula no saco dorsal do rúmen, alojados em gaiolas metabólicas, em delineamento do tipo quadrado latino 6x6, contendo 19 dias de período experimental cada. Seis rações foram formuladas com diferentes teores e fontes de fibra: CN (controle negativo com 10% da fração FDN de silagem de milho); CP (controle positivo com 20% da fração FDN de silagem de milho); e quatro rações contendo 10% da fração FDN de silagem de milho e 10% da fração FDN de cada uma das seguintes fontes: bagaço in natura de cana-de-açúcar (BAG), cana-de-açúcar (CAN), casca de soja (CSOJ) e torta de algodão desengordurada (TALG). Comparado ao tratamento CP, observou-se CMS semelhante (P>0,05) entre os tratamentos CAN, CSOJ e TALG (9,20, 8,60, 8,83 e 9,52 kg.dia-1, respectivamente). Contudo, tratamento BAG promoveu depressão no CMS (6,97 kg.dia-1). Ração contendo menor teor de fibra (CN) apresentou resultado intermediário quanto ao CMS. Para estimar o fator de efetividade física (fef) ou fator de efetividade (fe) foram utilizados os métodos de bioensaio preconizado por Armentano e Pereira (1997). Além disso, foram utilizados métodos laboratoriais recomendados por Mertens (1997) e Lammers; Buckmaster; Heinrichs (1996) para estimar o fef de fontes de fibra (fef1,18 ou fef>8,0 mm, respectivamente). Ao calcular o fef das fontes de fibra utilizando métodos laboratoriais, foi possível evidenciar grande divergência entre estes e os valores calculados pelos métodos de bioensaio. Medidas de efetividade física calculadas por meio de métodos laboratoriais (fef1,18 ou fef>8,0 mm) apresentaram baixa ou nenhuma correlação (P>0,05) com tempo de ruminação, tempo de mastigação, pH ruminal e mat ruminal. Por outro lado, ao avaliar os fef calculados conforme Armentano e Pereira (1997), coeficientes de correlação adequados foram observados (P<0,05) quando relacionados com tempo de ruminação, tempo de mastigação e mat ruminal. Equações de regressão envolvendo cálculos de efetividade física utilizando métodos laboratoriais e bioensaio foram sugeridas para que se pudesse oferecer aplicabilidade em condições de campo. Os valores médios de pH ruminal foram influenciados pelo nível e fonte de fibra. A concentração total de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) foi significativamente alterada (P<0,05) em função dos diferentes tratamentos. Rações contendo fontes e teores de fibra não alteraram o tempo médio de digestão da MS e da fração FDN (P>0,05), como também, não provocaram alteração (P>0,05) nas frações A e U referente à MS avaliadas pelo ensaio de degradabilidade in situ. Teor e fontes de fibra alteraram (P<0,05) a taxa de passagem do pool de partículas escapáveis no rúmen retículo (ke), o TMRRp e o TMRTp. Não houve diferença (P>0,05) na taxa assintótica de líquidos (L, h-1), no tempo de trânsito da fase líquida (TTL, h), como também, no TMRRL e TMRTL entre os tratamentos avaliados (média de 0,11 h-1, 8,73, 20,6 e 29,6 horas respectivamente). / This study aimed to evaluate the effect of different sources of fiber on voluntary intake, ingestive behavior, on effectiveness fiber sources, on digestive kinetics and some aspects of the rumen metabolism in beef cattle. Six ruminally canulated Nellore steers, housed in tie-stall barns, were used in a 6 x 6 Latin square design with 19 days of experimental periods each. Each experimental period consisted of 10 days of adaptation to the experimental diet and 9 days of data collection. Six diets were formulated with different contents and sources of fiber: NC (negative control - with 10% of the NDF fraction from corn silage), PC (positive control - with 20% of the NDF fraction from corn silage) and four diets containing 10% of NDF fraction from corn silage and 10% of the NDF fraction from each the following sources: sugarcane (SC), sugarcane bagasse (SCB), soybean hulls (SH) and high oil cottonseed meal (HOCM). In comparison to the PC treatment, it was observed similar dry matter intake (DMI) (P>0.05) between the treatments SC, SH e HOCM (9.20, 8.60, 8.83 and 9.52 kg.day-1, respectively). However the SCB treatment decreased DMI (6.97 kg.day-1). The diet containing lower fiber level (NC) presented an intermediate result in relation to DMI. To estimate physical effectiveness factor (pef) or effectiveness factor (fe), bioassay methods recommended by Armentano and Pereira (1997) were used. Also, laboratory methods recommended by Mertens (1997) and Lammers; Buckmaster, Heinrichs (1996) to estimate the effectiveness factor of physical fiber sources (fef1,18 or pef>8.0mm, respectively) were used. There was a large discrepancy between physical effectiveness factor of fiber sources when calculated by laboratory or bioassay methods. Measurements of physical effectiveness calculated by laboratory methods (fef1.18 or fef>8.0mm) showed low or no correlation (P> 0.05) with rumination time, chewing time, rumen pH and ruminal mat. On the other hand, when pef was calculated according to Armentano and Pereira (1997), appropriate correlation coefficients were observed (P <0.05) between pef and rumination time, chewing time and ruminal mat. Regression equations involving calculations of physical effectiveness using laboratorial methods and bioassays have been proposed to provide applicability in field conditions. The mean ruminal pH levels were influenced by the content and source of fiber. The concentration of total short-chain fat acids (SCFA) were significantly altered (P<0.05) according to the different treatments. Diets containing different sources and contents of fiber did not change the average time of digestion from the DM and NDF fraction (P>0.05), also they did not cause changes (P>0.05) in the A and U fractions of the DM evaluated by the in situ degradability study. Content and fiber sources changed (P<0.05) the ke, the TMRRp and the TMRTp. No difference was observed (P>0.05) on asymptotic rate of fluid (L, h- 1), along the transit time of the fluid phase (TTL, h) and TMRRL and TMRTL between different treatments (average of 0.11 h-1, 8.73, 20.6 and 29.6 hours, respectively).

A aplicação de fertilizantes aos solos é frequente devido à atual demanda mundial pela produção de alimentos e às projeções feitas para o futuro. Fertilizantes orgânicos têm sido uma opção amplamente explorada devido ao seu preço, possibilidade de reuso de resíduos agriculturais e urbanos, além do caráter sustentável. Podem ser provenientes de diversas origens como lodo de esgoto, estercos e restos de animais e vegetais submetidos a processos de compostagem. Neste trabalho, foi desenvolvido método para determinação elementar total em fertilizantes orgânicos, substratos e condicionadores de solo, e realizados estudos de fracionamento e análise de especiação em fertilizante orgânico. Assim, foi realizada a caracterização geral das amostras com fracionamento por tamanho de partícula, análises dos teores de C e N, difração de Raios-X e determinação elementar total. Para este último, foi desenvolvido método de digestão assistida por radiação micro-ondas, com análise por ICP OES. O procedimento foi otimizado para diferentes misturas ácidas, as quais foram avaliadas quanto aos erros relativos para diversos elementos em CRM de lodo de esgoto, utilizando PCA como ferramenta estatística. A mistura escolhida, constituída por 3 mL HNO3 + 1 mL HBF4 + 2 mL H2O, foi utilizada para digestão das amostras. Apenas a concentração total não traz informações a respeito da mobilidade e disponibilidade dos elementos, então estudos de fracionamento elementar também foram realizados. Na primeira abordagem foi executado fracionamento por tamanho de partícula, no qual foi observado que quanto menor o tamanho de partícula menor o teor de C e maior o teor de N, e maior a concentração de micronutrientes e contaminantes (Cr, Cu, Fe, Mn, Pb e Zn), indicando que estes elementos podem estar mais associados a frações com mais características inorgânicas e maior teor de humificação (dado pela razão C/N). A segunda abordagem refere-se à associação dos elementos com diferentes componentes da matriz seguindo o procedimento de extração sequencial do BCR e extrações em etapa única para avaliar a mobilidade, sendo os extratos analisados por ICP-MS. O elemento Cr mostrou baixa mobilidade e bioacessibilidade. Cu está associado, principalmente, à fração orgânica da matriz, porém também pouco móvel. Fe e Pb também apresentaram baixa mobilidade e associados, principalmente, a óxidos da amostra. Mn e Zn mostraram alta mobilidade, sendo também associados a matéria orgânica e aos óxidos. A análise de especiação dos extratos obtidos foi realizada por SEC-ICP-MS, de modo a investigar a associação dos elementos extraídos com ácidos húmicos e fúlvicos. Nenhum sinal de Cr estava relacionado com a matéria orgânica, enquanto que os elementos Cu, Fe e Pb mostraram associação com ácidos húmicos. Mn apresentou espécies associadas a ácidos fúlvicos, enquanto que o Zn, não está associado a espécies orgânicas. / Fertilizers are frequently applied to soils due to actual global food demand and its future projections. Organic fertilizers have been extensively employed due to its price, as a reuse possibility to agricultural and urban wastes, and its sustainable character. They can be prepared from various sources, such as sewage sludge, manure and plants and animal scraps, submitted to composting process. In this work, it was developed a total elements determination method, as well as fractionating studies and speciation analysis of organic fertilizer. Thus, organic fertilizer samples were generally characterized using particle size fractionating, C and N content analysis, X-Ray diffraction and total elements determination. To the last, it was developed a sample preparation method by microwave-assisted digestion and ICP OES analysis. Digestion procedure was optimized using various acid mixtures, which were evaluated due to its relative errors related to sewage sludge CRM values, using PCA as a statistical tool. The chosen acid mixture constituted of 3 mL HNO3 + 1 mL HBF4 + 2 mL H2O was applied to samples digestion and their total elements determination. As total concentration is not enough to predict elements mobility and bioavailability, fractionation studies were conducted. The first approach was the particle size fractionation, were it was observed that the smaller the particle size the higher the micronutrients and contaminants concentration (Cr, Cu, Fe, Mn and Zn), along with lower C contents and higher N contents, indicating that these elements are associated with inorganic fractions, or with highly humified compounds (due to the lower C/N ratio). A second approach refers to elements association with various matrix components, using BCR and single-step extraction procedures to investigate elements mobility and bioavailability, with ICP-MS analysis of extracts. Cr was poorly mobile and bioavailable. Cu was bound to organic fraction, but also poorly mobile and bioavailable. Fe and Pb were also weakly mobile, and were mostly associated with oxides on matrix. Mn and Zn were greatly mobile and bioavailable, and were also mainly associated with oxides on matrix. Speciation analysis of extract was performed by SEC-ICP-MS, investigating elements association with humic and fulvic acids on previous extracts. Cr could not be associated with any humic substance, as expected with previous extractions results. Cu, Fe and Pb had identifiable species associated with humic acids, while Mn was associated with fulvic acids. Zn, even though high mobile, was not associated with any organic species.

A aplicação de fertilizantes aos solos é frequente devido à atual demanda mundial pela produção de alimentos e às projeções feitas para o futuro. Fertilizantes orgânicos têm sido uma opção amplamente explorada devido ao seu preço, possibilidade de reuso de resíduos agriculturais e urbanos, além do caráter sustentável. Podem ser provenientes de diversas origens como lodo de esgoto, estercos e restos de animais e vegetais submetidos a processos de compostagem. Neste trabalho, foi desenvolvido método para determinação elementar total em fertilizantes orgânicos, substratos e condicionadores de solo, e realizados estudos de fracionamento e análise de especiação em fertilizante orgânico. Assim, foi realizada a caracterização geral das amostras com fracionamento por tamanho de partícula, análises dos teores de C e N, difração de Raios-X e determinação elementar total. Para este último, foi desenvolvido método de digestão assistida por radiação micro-ondas, com análise por ICP OES. O procedimento foi otimizado para diferentes misturas ácidas, as quais foram avaliadas quanto aos erros relativos para diversos elementos em CRM de lodo de esgoto, utilizando PCA como ferramenta estatística. A mistura escolhida, constituída por 3 mL HNO3 + 1 mL HBF4 + 2 mL H2O, foi utilizada para digestão das amostras. Apenas a concentração total não traz informações a respeito da mobilidade e disponibilidade dos elementos, então estudos de fracionamento elementar também foram realizados. Na primeira abordagem foi executado fracionamento por tamanho de partícula, no qual foi observado que quanto menor o tamanho de partícula menor o teor de C e maior o teor de N, e maior a concentração de micronutrientes e contaminantes (Cr, Cu, Fe, Mn, Pb e Zn), indicando que estes elementos podem estar mais associados a frações com mais características inorgânicas e maior teor de humificação (dado pela razão C/N). A segunda abordagem refere-se à associação dos elementos com diferentes componentes da matriz seguindo o procedimento de extração sequencial do BCR e extrações em etapa única para avaliar a mobilidade, sendo os extratos analisados por ICP-MS. O elemento Cr mostrou baixa mobilidade e bioacessibilidade. Cu está associado, principalmente, à fração orgânica da matriz, porém também pouco móvel. Fe e Pb também apresentaram baixa mobilidade e associados, principalmente, a óxidos da amostra. Mn e Zn mostraram alta mobilidade, sendo também associados a matéria orgânica e aos óxidos. A análise de especiação dos extratos obtidos foi realizada por SEC-ICP-MS, de modo a investigar a associação dos elementos extraídos com ácidos húmicos e fúlvicos. Nenhum sinal de Cr estava relacionado com a matéria orgânica, enquanto que os elementos Cu, Fe e Pb mostraram associação com ácidos húmicos. Mn apresentou espécies associadas a ácidos fúlvicos, enquanto que o Zn, não está associado a espécies orgânicas. / Fertilizers are frequently applied to soils due to actual global food demand and its future projections. Organic fertilizers have been extensively employed due to its price, as a reuse possibility to agricultural and urban wastes, and its sustainable character. They can be prepared from various sources, such as sewage sludge, manure and plants and animal scraps, submitted to composting process. In this work, it was developed a total elements determination method, as well as fractionating studies and speciation analysis of organic fertilizer. Thus, organic fertilizer samples were generally characterized using particle size fractionating, C and N content analysis, X-Ray diffraction and total elements determination. To the last, it was developed a sample preparation method by microwave-assisted digestion and ICP OES analysis. Digestion procedure was optimized using various acid mixtures, which were evaluated due to its relative errors related to sewage sludge CRM values, using PCA as a statistical tool. The chosen acid mixture constituted of 3 mL HNO3 + 1 mL HBF4 + 2 mL H2O was applied to samples digestion and their total elements determination. As total concentration is not enough to predict elements mobility and bioavailability, fractionation studies were conducted. The first approach was the particle size fractionation, were it was observed that the smaller the particle size the higher the micronutrients and contaminants concentration (Cr, Cu, Fe, Mn and Zn), along with lower C contents and higher N contents, indicating that these elements are associated with inorganic fractions, or with highly humified compounds (due to the lower C/N ratio). A second approach refers to elements association with various matrix components, using BCR and single-step extraction procedures to investigate elements mobility and bioavailability, with ICP-MS analysis of extracts. Cr was poorly mobile and bioavailable. Cu was bound to organic fraction, but also poorly mobile and bioavailable. Fe and Pb were also weakly mobile, and were mostly associated with oxides on matrix. Mn and Zn were greatly mobile and bioavailable, and were also mainly associated with oxides on matrix. Speciation analysis of extract was performed by SEC-ICP-MS, investigating elements association with humic and fulvic acids on previous extracts. Cr could not be associated with any humic substance, as expected with previous extractions results. Cu, Fe and Pb had identifiable species associated with humic acids, while Mn was associated with fulvic acids. Zn, even though high mobile, was not associated with any organic species.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-01-31T12:54:08Z No. of bitstreams: 1 Nara Paula Schmeier_.pdf: 877010 bytes, checksum: f002cde3446d9c5552d9a747ff097801 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-31T12:54:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nara Paula Schmeier_.pdf: 877010 bytes, checksum: f002cde3446d9c5552d9a747ff097801 (MD5) Previous issue date: 2017-11-20 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Petrobras - Petróleo Brasileiro S. A. / PROSUP - Programa de Suporte à Pós-Gradução de Instituições de Ensino Particulares / O processo de digestão anaeróbia tem sido empregado com destaque no tratamento de resíduos sólidos orgânicos, por tratar-se de uma alternativa para amenizar problemas ambientais e também por uma questão energética, visto que possibilita a produção de energia para auxiliar a suprir a alta demanda, em consequência do elevado crescimento populacional e industrial. No entanto, questões relativas a escalas de trabalho, formas de operação, carga orgânica e influência de parâmetros como AGV, alcalinidade e nitrogênio amoniacal (NA) perduram. Desta forma o presente trabalho objetivou avaliar a operação de biodigestor, ao longo de 340 dias, mediante variação de frequências de adição de RSO e cargas orgânicas volumétricas (COV) de 7,98, 7,80, 9,64, 3,28, 4,10 e 5,00 kg STV/m3.d., com média de ST: 339,6 mg/g e umidade: 64%, frente a produção de biogás e CH4. Ademais, também buscou avaliar a influência de parâmetros como AGV, alcalinidade e nitrogênio amoniacal sobre o processo de DA. O sistema experimental foi composto por um biodigestor de câmara única, com volume de 0,28 m³, alimentado com RSO do restaurante universitário e inoculo ambientado a digestão de RSO. O monitoramento do processo experimental foi realizado por meio de caracterização físico-química (pH, DQO, DBO, alcalinidade, AGV, ST, STF, STV, NT, NA, PT e COT) das frações sólidas e líquidas, além da quantificação do biogás (volume e percentual de CH4). O processo de digestão revelou que aplicações de COVs de 3,28, 4,10 e 5,00 kg STV/m3.d. possibilitaram maiores rendimentos de biogás e CH4, em relação a COVs de 7,98, 7,80 e 9,64 kg STV/m3.d. A aplicação continua da COV de 4,10 kg STV/m3.d. apresentou o maior rendimento de biogás e CH4 em função dos STV aplicados, sendo 94,63 NL/kg STV e 45,42 NL/kg STV, respectivamente. No decorrer do processo de digestão, elevadas razões de AGV/Alcalinidade, baixas razões de C/NT e elevadas concentrações de AGV e NA levaram a uma condição de digestão que representou rendimentos reduzidos de biogás e metano. / The anaerobic digestion (AD) process has been used in the treatment of organic solid waste, for being an alternative to ease environmental problems and also an energy issue, since it allows the production of energy to help supplying the high demand, as a result of high population and industrial growth. However, issues concerning work scales, operation forms, organic loads and influence of parameters such as VFA, alkalinity and ammonia nitrogen (AN) to linger. In this way, the objective of this work was to evaluate the biodigester operation, during 340 days, by varying the frequencies of organic solid waste (OSW) and organic loading rate (OLR), of 7,98, 7,80, 9,64, 3,28, 4,10 e 5,00 kg STV/m3.d., with mean de TS: 339,6 mg/g and humidity: 64%, against production of biogas and CH4. In addition, it also sought to evaluate the influence of parameters such as VFA, alkalinity and AN on the DA process. The experimental system consisted of a single chamber biodigester with a volume of 0.28 m³, fed with OSW from a university restaurant and inoculum set to the digestion of OSW. The monitoring of the experimental process was carried out through physicochemical characterization (pH, COD, BOD, alkalinity, VFA, TS, TFS, TVS, TN, AN, PT and TOC) solid and liquid fractions, in addition to the quantification of biogas (volume and percentage of CH4). The digestion process revealed that OLRs applications of 3,28, 4,10 e 5,00 kg TVS/m3.d. allowed higher yields of biogas and CH4, in relation to OLRs of 7,98, 7,80 e 9,64 kg TVS/m3.d. The continuous application of OLR of 4,10 kg TVS/m3.d. showed the highest biogas yield and CH4 as a function of the VTS applied, being 94,63 NL/kg TVS and 45,42 NL/kg TVS, respectively. During the digestion process, high AGV/Alkalinity ratios, low C/N ratios and high concentrations of VFA and AN led to an digestion condition which represented reduced yields of biogas and methane.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-04-03T16:15:47Z No. of bitstreams: 1 Mirela Miorim_.pdf: 846687 bytes, checksum: 14941a4020bedba06eadbccc896dd4d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-03T16:15:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mirela Miorim_.pdf: 846687 bytes, checksum: 14941a4020bedba06eadbccc896dd4d1 (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / Nenhuma / O tratamento combinado de lixiviado de aterro sanitário (LAS) e esgoto sanitário (ES) é uma solução promissora, uma vez que com a diluição do lixiviado ocorre a redução de elevadas concentrações de nitrogênio amoniacal e matéria orgânica. No entanto, é necessário que sejam determinadas as proporções de LAS:ES adequadas para este tipo de tratamento. A presente pesquisa objetiva estudar o tratamento combinado por processo anaeróbio através de um reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB), utilizando como substratos o esgoto sanitário e o lixiviado de aterro sanitário. A primeira etapa da pesquisa abordou os ensaios de bancada realizados, afim de caracterizar os substratos adotados e assim determinar o acréscimo de cargas orgânicas e de nutrientes, e alterações nos parâmetros físico-químicos (pH, alcalinidade e AGV) com a adição de 3 e 6% de lixiviado ao esgoto sanitário. A segunda etapa da pesquisa compreende ensaios em escala piloto, utilizando o reator UASB em regime contínuo, com 830L, operando com um TDH de 12 h,e temperatura ambiente a qual foi monitorada por um termômetro no corpo do reator. O reator UASB foi inoculado com lodo anaeróbio proveniente do reator UASB em escala plena da UNISINOS. Este lodo apresentou uma concentração de 515 mg ST/L, 265,4 mg SV/L e 250,2 mg SF/L. O reator UASB operou inicialmente apenas com esgoto sanitário por um período de 127 dias (Fase 1), em seguida operou por 49 dias com a adição de 3% de LAS (Fase 2) e a última fase por um período de 28 dias com a adição de 6% de LAS (Fase 3). Verificou-se que houve um equilíbrio no pH, alcalinidade e AGV na Fase 1, enquanto que nas Fases 2 e 3 estes parâmetros sofreram uma elevação no afluente, e um decréscimo na alcalinidade efluente devido a necessidade de se neutralizar os AGV. Foi verificada uma concentração média de alcalinidade afluente e efluente de 114,7 e 129,3 mgCaCO3/L (Fase 1), de 373,0 e 345,0 mgCaCO3/L (Fase 2) e 665,8 e 581,3 mgCaCO3/L (Fase 3), nesta ordem. O pH inicial do afluente operando somente com ES foi de 6,9, chegando a 8,8 na Fase 3 na mistura com 6% de LAS. Foi observado que o nitrogênio amoniacal afetou diretamente o processo anaeróbio, uma vez que o aumento da alcalinidade do afluente ao partir da entrada do LAS ao processo, este aumento foi atribuído a formação de hidróxido de amônia a partir do nitrogênio amoniacal presente no LAS. A concentração de nitrogênio amoniacal correspondeu a mais de 80% do nitrogênio total da mistura LAS:ES, e manteve-se nestes patamares durante todo o período experimental. As concentrações de nitrogênio amoniacal afluente e efluente, foram, respectivamente, 31,4 e 42,7 mg/L (Fase 1), 60,8 e 60,8 mg/L (Fase 2) e 91,9 e 89,4 mg/L (Fase 3). A remoção de DQO na Fase 1 variou entre 27,1 - 63,6%, de 33,7 - 54,7% na Fase 2 e de 22,9 - 32,3% na Fase 3. Para as condições estudas não verificou-se uma elevada eficiência de remoção de matéria orgânica no reator operando com a mistura LAS:ES. Quantitativamente observou-se teores de metano entre 63,2 e 74%. / The combined treatment of landfill leachate (LAS) and sanitary sewage (ES) is a promising solution, since with the dilution of the leachate the reduction of high concentrations of ammoniacal nitrogen and organic matter occurs. However, it is necessary to determine the proportions of LAS: ES suitable for this type of treatment. The present research aims to study the combined treatment by anaerobic process through an anaerobic sludge blanket and UASB reactor, using wastewater and landfill leachate as substrates. The first stage of the research was carried out in order to characterize the substrates and to determine the increase of organic loads and nutrients, as well as changes in physical and chemical parameters (pH, alkalinity and VFA) with the addition of 3 and 6% of leachate to wastewater. The second stage of the research involves pilot scale tests using the continuous UASB reactor with 830 L, operating with a HRT of 12 h, and ambient temperature which was monitored by a thermometer in the reactor. UASB reactor was inoculated with anaerobic sludge from the UASB reactor at full scale from UNISINOS, this sludge presented a concentration of 515 mg ST/L, 265.4 mg VS/L and 250.2 mg FS/L. UASB reactor initially operated only with wastewater for a period of 127 days (Phase 1), then operated for 49 days with the addition of 3% leachate (Phase 2) and the last phase for a period of 28 days with addition of 6% leachate (Stage 3). It was verified that there was a balance in pH, alkalinity and VFA in Phase 1, whereas in Phases 2 and 3 these parameters suffered an increase in the affluent, and a decrease in the alkalinity effluent due to the necessity to neutralize the VFA. A mean affluent alkalinity affluent and effluent concentration of 114.7 and 129.3 mgCaCO3/L (Phase 1), 373.0 and 345.0 mgCaCO3/L (Phase 2) and 665.8 and 581.3 mgCaCO3/L (Phase 3), in that order. The initial pH effluent operating with wastewater alone was 6.9, reaching 8.8 in Phase 3 in the mixture with 6% of leachate. It was observed that the ammonia nitrogen directly affected the anaerobic process, since the increase of the alkalinity of the affluent from the addition of the leachate to the process, this increase was attributed to the formation of ammonia hydroxide from the ammonia nitrogen present in the leachate. The concentration of ammonia nitrogen corresponded to more than 80% of the total nitrogen of the leachate/wastewater mixture, and remained at these levels throughout the experimental period. The concentrations of ammonia nitrogen affluent and effluent were respectively 31.4 and 42.7 mg/L (Phase 1), 60.8 and 60.8 mg/L (Phase 2) and 91.9 and 89.4 mg/L (Phase 3). Removal of COD in Phase 1 ranged from 27.1 - 63.6%, from 33.7 - 54.7% in Phase 2 and from 22.9 - 32.3% in Phase 3. In the conditions under study, a high removal efficiency of organic matter was not verified in the reactor operating with the leachate/wastewater mixture. Methane levels between 63.2 and 74% were quantitatively observed.