Os artrópodes constituem as formas mais abundantes de vida animal no planeta. O sistema digestivo dos Arthropoda é uma das mais importantes superfícies de contato com o ambiente. Pouco se conhece a respeito do sistema digestivo dos aracnídeos. Identificamos as principais carboidrases digestivas em três Arachnida modelo: Tityus serrulatus, Amblyomma cajennense e Nephilengys cruentata. As α-fucosidases são glicosídeo hidrolases que catalisam a hidrólise de ligações glicosídicas entre uma fucose ligada a outro carboidrato ou outro tipo de molécula. Estas enzimas são fundamentais no processamento de glicoproteínas e glicolipídeos. Observamos altas atividades de α-fucosidases em todas as espécies estudadas e estas enzimas foram isoladas e caracterizadas. / Arthropods are the most abundant animal life form on the planet. The digestive system of Arthropoda is one of the most important areas of contact with the environment. The study of Arachnida digestive enzymes has been sporadic and remains a largely unexplored area. We identified the most important digestive carbohydrases in three Arachnida models: Tityus serrulatus, Amblyomma cajennense and Nephilengys cruentata. The α-fucosidases are glycoside hydrolases that catalyze the hydrolysis of glycosidic links between a fucose linked to other carbohydrate or another type of molecule. These enzymes are essential in the processing of glycoprotein and glycolipids. We showed that all models tested presented high activities of digestive α-fucosidases and these enzymes were isolated and characterized.

Die Verdaulichkeit langsam abbaubarer Pflanzenbestandteile (Cellulose) steigt mit zunehmender Partikelverweilzeit im Vormagen von Wiederkäuern. Die Ingestaverweilzeit im Magen-Darm-Kanal ist abhängig von der Größe der Fermentationskammern, der Nahrungsaufnahme, vom Speichelfluß und von der selektiven Retention von Futterpartikeln. Die mittlere Retentionszeit (MRT) von Flüssigkeit und Partikeln müßte sich zwischen den Tierarten unterscheiden und saisonbedingt in Abhängigkeit von der Qualitüt und des Angebotes der Nahrung verändern. Mit der Messung der Ingestapassage an Rehen als Konzentratselektierer im Vergleich zu Mufflons als Grasfresser werden Faktoren der Anpassung an das jahreszeitlich wechselnde Nahrungsangebot dieser verschiedenen Wildtierarten untersucht. Voraussetzung für die Durchführung der Versuche war die Handaufzucht von sechs Rehkitzen und fünf Mufflonlämmern. Den Tieren wurde zum dorsalen Pansensack eine Vormagenkanüle implantiert. Die Haltung der Tiere erfolgte in Gehegen mit natürlicher Vegetation. Den Rehen und Mufflons wurden über die Vormagenfistel ein Marker für Flüssigkeit (Co-EDTA) und ein Marker für Partikel (Chrom-markiertes Heu) verabreicht. Anschließend wurde 5 Tage regelmäßig alle 3 bis 4 h Kot gesammelt. Die Co-/Cr-Konzentrationen der mit Schwefelsäure aufbereiteten Proben wurden atomabsorptionsspektrometrisch gemessen. Die Berechnung der Retentionszeiten der Flüssigkeit und Partikel im Gastro-Intestinal-Trakt (GIT) und im Ruminoretikulum (RR) erfolgte nach Thielemans et al. (1978), nach Grovum und Williams (1973) und Lechner-Doll (1990). Derartige Untersuchungen wurden erstmals unter annähernd natürlichen Bedingungen vergleichend an Rehen und Mufflons durchgeführt. Die Gesamtverweildauer von Flüssigkeit und Partikeln im Gastro-Intestinal-Trakt war beim Reh (MRTFlüss.GIT = 18,1 ± 2,4 h, MRTPart.GIT = 23,6 ± 3,8 h) im gesamten Jahresverlauf kürzer als beim Mufflon (MRTFlüss.GIT = 22,5 ± 3,9 h, MRTPart.GIT = 36,0 ± 4,2 h). Die Partikelverweilzeit im Ruminoretikulum beim Reh betrug MRTPart.RR =13,9 ± 3,1 h und beim Mufflon MRTPart.RR = 24,8 ± 3,0 h. Flüssigkeit verweilte im Ruminoretikulum beim Reh MRTFlüss. RR = 8,0 ± 1,0 h und beim Mufflon MRTFlüss.RR = 11,5 ± 2,0 h. Bei beiden Tierarten waren die Retentionszeiten der Ingesta im Gastro-Intestinal-Trakt erheblichen jahreszeitlichen Schwankungen unterworfen. Sie waren im Herbst bei erhöhter Nahrungsaufnahme verkürzt und im Winter durch eine Reduzierung des Stoffwechsels und der Aufnahme von Pflanzen mit geringerer Verdaulichkeit verlängert. Rehe haben im Gegensatz zu Mufflons einen relativ kleinen Vormagen, weite Verzögerungsstrukturen und einen hohen Speichelfluß, was die kurze Ingestaverweildauer verursachen kann. Aufgrund der kurzen Verweilzeit der Partikel im Ruminoretikulum haben Rehe schlechtere Voraussetzungen für die Verwertung von cellulosehaltigen Pflanzen. Beim Mufflon hingegen schaffen lange Verweilzeiten von Nahrungspartikeln im Ruminoretikulum immer günstige Bedingungen für die Einbeziehung der Cellulose in die energetische Nutzung. Die sich saisonal verändernden Retentionszeiten der Ingesta im Gastro-Intestinal-Trakt machen die Anpassungsfähigkeit beider Tierarten an das jahreszeitlich wechselnde Nahrungsangebot deutlich. / The digestibility of slowly fermentable/digestible plant material (cellulose) increases with increasing particle retention time in the forestomach of ruminants. The retention time in the gastro-intestinal-tract depends on the size of the fermentation chambers, the food intake, the saliva flow and the selective retention of food particles. The mean retention time (MRT) of fluid and particles should differ between ruminant species and, according to differences in food quality and availability, between seasons. By measuring the ingesta passage rate of roe deer, a concentrate selector, in comparison with mouflon, a grass and roughage eater, adaptation factors of these different species to the seasonally changing forage supply were investigated. A prerequisite for the trials was the hand-rearing of six roe deer fawns and five mouflon lambs. Rumen fistulas were implanted in all adult animals leading to the dorsal ruminal chamber. The animals were kept in adequate enclosures with natural vegetation. A fluid (Co-EDTA) and a particle (Cr-mordanted fibre) marker were applied to roe deer and mouflons via the rumen fistula. After marker application, faecal samples were collected every 3 to 4 hours for 5 days. Faecal samples were prepared with sulphuric acid and the Co- and Cr-concentrations were measured by atomic absorption spectrophotometry. The retention time of fluid and particle phase in the gastro-intestinal-tract and in the ruminoreticulum were calculated according to Thielemans et al. (1978), Grovum und Williams (1973) und Lechner-Doll (1990). Such investigations were carried out for the first time under natural conditions comparing roe deer and mouflons. The total retention time of fluid and particles in the gastro-intestinal-tract was for roe deer (MRTfluid GIT = 18,1 ± 2,4 h, MRTpart.GIT = 23,6 ± 3,8 h) shorter than for mouflon (MRTfluid GIT = 22,5 ± 3,9 h, MRTpart.GIT = 36,0 ± 4,2 h ) during the whole year. The retention time of particles in the ruminoreticulum was for roe deer MRTpart.RR = 13,9 ± 3,1 h and for mouflon MRTpart.RR = 24,8 ± 3,0 h. Fluid remained in the ruminoreticulum of roe deer for MRTfluid RR = 8,0 ± 1,0 h and of mouflon for MRTfluid RR = 11,5 ± 2,0 h. For both species, the ingesta retention time in the gastro-intestinal-tract showed significant seasonal fluctuations. They were shorter during autumn, when the animals showed an increased food intake, and longer in winter due to a reduction in both metabolic rate and ingestion of forage of low digestibility. Roe deer, in contrast to mouflon, have a ruminoreticulum characterized by relatively small size and large openings. This anatomy of the ruminoreticulum and the high saliva flow may be the reasons for the short ingesta retention time in the gastro-intestinal-tract of roe deer. Due to the short retention time of particles in the ruminoreticulum roe deer are more limited in their capacity to digest cellulose-containing plants. However longer retention time of food particles in the ruminoreticulum of mouflon provides favourable conditions for cellulose fermentation in all seasons. The seasonally variable ingesta retention time in the gastro-intestinal-tract are an expression of the adaptability of both species to the seasonally fluctuating food supply.

A presente pesquisa teve como proposta avaliar o reator anaeróbio, operado de forma descontínua ou descontínua alimentada, contendo biomassa imobilizada em suporte inerte e com recirculação da fase líquida (AnSBBR) aplicado à produção de biohidrogênio a partir da codigestão de glicerina (efluente da produção de biodiesel) e soro de leite (efluente da produção de laticínios). A estabilidade, os índices de desempenho (referentes à produtividade e rendimento molar do hidrogênio) e o fator de conversão (entre biogás produzido e matéria orgânica consumida) foram analisados em função da composição afluente (porcentagem de cada substrato alimentado ao sistema), da variação da carga orgânica, do tempo de enchimento e da temperatura (20, 25, 30 e 35ºC). Os ensaios foram realizados em diferentes proporções dos substratos utilizando-se variadas cargas orgânicas volumétricas (10,3; 17,1 e 24,0 gDQO.L-1.d-1), as quais foram modificadas em função: (i) da concentração afluente (3, 5 e 7 gDQO.L-1) e (ii) do tempo de ciclo (4, 3 e 2 h, ou seja, 6, 8 e 12 ciclos diários). Também foram realizados ensaios para a produção de biometano a partir da codigestão proposta nesta pesquisa (com COAV de 7,6 gDQO.L-1.d-1) em diferentes proporções de mistura. Para a produção de biometano, a condição com 75% de soro e 25% de glicerina (base DQO) obteve os melhores resultados: produtividade molar de 101,8 molCH4.m-3.d-1 e rendimento por carga aplicada de 13,3 molCH4.kgDQO-1; o que representa um aumento de produtividade de cerca de 9% e 30% quando comparado com a digestão anaeróbia de soro e glicerina puros, respectivamente. A produção de metano no melhor ensaio aconteceu predominantemente pela rota hidrogenotrófica. Para a produção de biohidrogênio, a maior produtividade e rendimento do reator foram obtidas no ensaio operado com razão de mistura de 75% soro e 25% glicerina, com 7 gDQO.L-1 de concentração afluente, tempo de ciclo de 3 h e tempo de enchimento de 1,5 h (modo batelada alimentada - COAV de 23,9 kgDQO.m-3.d-1), a 30°C: foi obtida uma produtividade molar de 129,0 molH2.m-3.d-1 e rendimento de 5,4 molH2.kgDQO-1. Esses resultados representam um aumento de produtividade de 145% em relação a mono-digestão do soro na condição inicial, o que indica o benefício significativo da adição de glicerina ao afluente, provavelmente devido à sua capacidade tamponante, e a otimização das condições operacionais. A adição de glicerina e o aumento da COAV balancearam as rotas de produção de hidrogênio, sendo produzido de forma mais equilibrada pelas vias do ácido acético, butírico e valérico. A caracterização do consórcio microbiano desse ensaio indicou que a comunidade microbiana presente no AnSBBR foi dominada por Ethanoligenens e Megasphaera. / The current research evaluated an anaerobic reactor, operated in batch or fed-batch mode, containing immobilized biomass in inert support and with recirculation of the liquid phase (AnSBBR), applied to the production of biohydrogen co-digesting glycerin (effluent from biodiesel production process) and whey (effluent from dairy industry). Stability, performance (regarding productivity and molar hydrogen yield) and conversion factor (between biogas produced and organic matter consumed) were analyzed according to the percentage of each substrate fed to the system, organic loading rate, filling time and temperature (20, 25, 30 and 35ºC). Assays were carried out using different substrates proportions and organic loading rates (10.3; 17.1 and 24.0 gCOD.L-1.d-1), which have been modified in function of: (i) influent concentration (3, 5 and 7 gCOD.L-1) and (ii) cycle length (4, 3 and 2 h, i.e. 6, 8 and 12 cycles daily). Assays were also carried out aiming for biomethane production using the proposed co-digestion (with AVOL of 7.6 gDQO.L-1.d-1) with different proportions of substrate mixture. For biomethane production, the assay conducted with 75% whey and 25% glycerin (COD basis) obtained the best results: molar productivity of 101.8 molCH4.m-3.d-1 and yield per applied load of 13.3 molCH4. kgCOD-1; which is an increase in productivity of about 9% and 30% when compared with the anaerobic mono-digestion of whey and glycerin, respectively. Methane production in this assay came mainly from the hydrogenotrophic route. For biohydrogen production, the highest productivity and yield were achieved in the assay operated with 75% whey and 25% glycerin, with 7 gCOD.L-1 of influent concentration, 3 h of cycle time and filling time of 1.5 h (fed batch mode - AVOL of 23.9 kgCOD.m-3.d-1), at 30°C: a molar productivity of 129.0 molH2.m-3.d-1 and yield of 5.4 molH2.kgCOD-1 were obtained. These results represent a productivity increase of 145% in relation to whey mono-digestion at its initial condition, which indicates the significant benefit of glycerin addition to the influent, probably due to its buffering capacity, and improvement of operational conditions. The addition of glycerin and the increase in AVOL balanced the hydrogen production routes, since hydrogen was produced similarly by the acetic, butyric and valeric acid routes. The characterization of the microbial consortium of this assay indicated that the microbial community present in the AnSBBR was dominated by Ethanoligenens and Megasphaera.

Este estudo teve como objetivo avaliar a partida de reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB), em escala real, no tratamento de esgoto sanitário, sob condições hidráulicas desfavoráveis. O reator UASB faz parte do sistema de tratamento da ETE Água Vermelha, e é seguido de um biofiltro aerado submerso e de uma unidade de desinfecção por ultravioleta. Foi utilizado metade do volume do reator (117 \'M POT.3\'), possibilitando menor tempo de detenção hidráulica (TDH). A pesquisa foi dividida em duas fases, uma sem a adição de inóculo (fase I) e outra com inoculação (fase II). Na fase I, foram aplicados vazão de 480 \'M POT.3\'/dia e carga orgânica volumétrica (COV) de 1,74 kgDQO/\'M POT.3\'.dia com TDH de 6 horas. Para a fase II, estes valores foram de 600 \'M POT.3\'/dia, 2,88 kgDQO/\'M POT.3\'.dia e 5 horas. Os resultados mostraram que as excessivas velocidades ascensionais não permitiram que o reator tivesse desempenho satisfatório. Ocorreu remoção de matéria orgânica e sólidos suspensos apenas na fase II, com exceção dos sólidos suspensos voláteis, que apresentaram remoção nas duas fases. Os lançamentos indevidos de lodo de fossas à que a ETE está submetida, provocaram aumento de sólidos dissolvidos e alcalinidade no efluente. Os leitos de lodo formados nas fases I e II possuíam concentrações semelhantes de sólidos, porém o segundo apresentou maior eficiência de tratamento. Na fase I a remoção de matéria orgânica foi pequena e não ocorreu a formação da manta de lodo. Na fase II ocorreu o provável início da estabilização do processo, aproximadamente 60 dias após a inoculação, a partir de quando a remoção de matéria orgânica dissolvida foi considerada constante e foi observada a formação da manta de lodo. O descarte de 8,5 \'M POT.3\' de lodo pode ser feito a cada 30 dias. / The objective of this study was to evaluate the start-up of a full-scale upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor, treating domestic sewage, under unfavorable hydraulic conditions. The UASB reactor is part of the wastewater treatment plant of Água Vermelha (São Carlos, SP, Brazil), and it is followed by a submerged aerated biofilter and an ultraviolet radiation disinfection unit. Half of the reactor volume was used (117 \'M POT.3\'), making it possible to work with a low hydraulic retention time (HRT). The research was divided in two phases, one without reactor seeding (phase I), and another when the reactor was seeded (phase II). At phase I, a flow rate of 480 \'M POT.3\'/d and a volumetric loading rate of 1,74 kgDQO/\'M POT.3\'.d were applied, with 6 hours of HRT. At phase II, this values were 600 \'M POT.3\'/d; 2,88 kgDQO/\'M POT.3\'d and 5 hours. The results showed that excessive upflow velocities prevented satisfactory performance of the reactor. Removal efficiencies of COD, BOD and TSS were obtained only in phase II, except for VSS, which showed removal in both stages. Unauthorized inputs of septic tanks sludge caused increase in dissolved solids and alkalinity in the effluent. The sludge beds obtained in phases I and II had similar solids concentration; however, the second presented better treatment efficiency. At phase I, organic matter removal efficiency was low and the blanket sludge was not observed. At phase II, the process likely stabilized 60 days after inoculation (operations\' day 240). From then on, dissolved organic matter digestion was constant and the sludge blanket was observed. The removal of the excess sludge can be done every other 30 days.

Este trabalho apresenta os estudos decorrentes da identificação de espécies moleculares associadas aos elementos Ca, Cu, Fe, Mg e Zn em amostras de castanha de caju (Anacardium Ocidentale), os quais foram realizados por: (1) digestão total da amostra, (2) digestão simulada in vitro, (3) extração de metais e proteínas empregando água, NaOH e Tampão Tris-HCl, (4) precipitação de proteínas com HCl ou acetona, (5) avaliação da associação entre espécies elementares e moleculares presentes nos diferentes meios extratores utilizando o acoplamento entre SEC-UV-SIMAAS e SEC-UV-ICP OES e (6) especiação de Fe em amostra de água de diálise empregando método espectrofotométrico. As determinações elementares nas amostras de castanha de caju demonstraram que os teores de Ca foram de (0,031 ± 0,001)%; Cu (19,1 ± 0,1) mg kg-1; Fe (53,5 ± 0,2) mg kg-1; Mg (0,22 ± 0,01) % e Zn (40 ± 3) mg kg-1, respectivamente. O emprego de soluções gástrica e intestinal simuladas revelou que 10% de Ca, 29% de Zn, 44% de Mg, 80% de Fe e 90% de Cu são extraídos durante a digestão. Após o processo de diálise, verificou-se que 100% do Zn e 90% do Ca, Fe e Mg passaram através da membrana de ester de celulose (tamanho de poro = 12 kDa). Porém, o cobre apresentou uma porcentagem de diálise de 70%. O processo de extração de proteínas indicou que a solução alcalina possui elevada capacidade de solubilização dos analitos, quando comparada com os demais extratos. A análise molecular das soluções extratoras demonstrou que em meio alcalino e tamponado há uma maior solubilização de compostos de alto peso molecular e o meio aquoso solubiliza espécies de baixo peso molecular. A precipitação realizada a partir dos extratos proteícos utilizando HCl propiciou uma alteração no perfil de distribuição molecular dos compostos presentes nos extratos aquoso e tamponado. Porém, o uso da precipitação em meio de acetona revela um perfil de separação diferente, pois em meio orgânico ocorre a seleção de compostos de baixo peso molecular (< 6,5 kDa). As análises por SEC-UV-ICP OES em soluções gastrointestinais revelou que os elementos estão distribuidos entre proteínas de alto e baixo peso molecular. Mas o processo de diálise demonstrou que algumas interações elementares e moleculares foram desfeitas após esta etapa de precipitação com HCl ou acetona. Porém, estes dados podem fornecer o primeiro indício da presença de metaloproteínas em amostras de castanha de caju. O monitoramento das espécies de ferro em amostras de água de diálise demonstra que apenas o íon trivalente (Fe3+) foi identificado. Sendo que, ao realizar a quantificação desta espécie, verifica-se que o teor de ferro livre presente na solução foi de 15%. Portanto, esta solução continha, aproximadamente, 85% de espécies químicas de ferro presentes no extrato gastrointestinal, as quais estão associadas a outros compostos presentes na amostra / In this work studies were done for the identification of molecular species associated to Ca, Cu, Fe, Mg and Zn in cashew nuts (Anacardium Occidental) using the following procedures: (1) sample acid digestion for total element determination; (2) in vitro digestion; (3) metals and proteins extraction using water, NaOH and Tris-HCl; (4) protein precipitation with HCl or acetone; (5) evaluation of association between elemental and molecular species in different extractors using SEC-UV-SIMAAS and SEC-UV-ICP OES and (6) iron speciation analysis in dialysis water using a spectrophotometric method. The elemental analysis showed that in cashew nuts there is a great quantity of Ca (0.031 ± 0.001) % and Mg (0.22 ± 0.01) %, but minor quantity of Cu (19.1 ± 0.1) mg kg-1, Fe (53.5 ± 0.2) mg kg-1 and Zn (40 ± 3) mg kg-1. The bioavailability studies reveal that Ca (10%), Zn (29%), Mg (44%), Fe (80%) and Cu (90%) were extracted during the in vitro digestion. After dialysis, 100% of Zn and 90% of Ca, Fe and Mg passed through the membrane, however, only 70% of Cu was dialysed in this step. The protein extraction procedures indicate that alkaline media has a great capacity for solubilization of analytes, if compared with other extracts. The molecular analysis of extracts showed that in alkaline and buffered media there is a presence of high molecular weight compounds and water extracted low molecular weight compounds. The HCl precipitation in water and buffered extractors change the molecular distribution profile and acetone precipitation selected low molecular weight compounds (< 6.5 kDa) for all extractors. The SEC-UV-ICP OES analysis in gastric intestinal solutions showed that the elements were distributed between high and low molecular weight compounds, but the dialysis procedure revealed the elemental and molecular correlations disappear to some metals. The monitoring of iron species by spectrophotometric method demonstrated that only 15% of trivalent iron was identified in the water dialysis. Therefore, this solution contain approximately 85% of iron species present in the gastrointestinal extract which are associated with others compounds in the sample.

O processo de liquefação hidrotermal (HTL) pode converter diversos tipos de biomassa em óleo bruto. Além do produto principal, é gerado um efluente (PHWW) com elevada carga orgânica, quantidades altas de nutrientes e compostos tóxicos. Para lidar com este tipo efluente tem-se sugerido a combinação de tratamentos físico-químicos e biológicos. O objetivo deste estudo foi avaliar a aplicação de processos oxidativos (por H2O2 e fotocatálise com TiO2) e digestão anaeróbia no tratamento do efluente da liquefação hidrotermal de Spirulina. Inicialmente caracterizou-se o efluente em termos de carga orgânica, nutrientes e compostos nitrogenados cíclicos (CNC). Posteriormente, avaliou-se a concentração de oxidante e o tempo de reação no processo de oxidação com H2O2. O tratamento fotocatalítico foi então avaliada no tratamento do efluente em questão, isoladamente, em sequência e combinada ao processo de oxidação por ação de H2O2. Finalmente combinaram-se os processos de oxidação por ação de H2O2 e digestão anaeróbia no tratamento de efluente de PHWW. O efluente da liquefação hidrotermal de Spirulina apresentou elevada carga orgânica, pH alcalino e concentrações altas de nutrientes (nitrogênio e fósforo). Verificou-se também a presença de CNC como pirazinas, &delta;-valerolactama, caprolactama e butirolactama. A aplicação do processo oxidativo por H2O2 no tratamento de PHWW apresentou efeitos positivos, principalmente para a descoloração que atingiu 93,8 %. A eficiência máxima de remoção de DQO foi de 15,3%. Foi percebida também redução nas concentrações dos CNC. A eficiência do processo de oxidação avançada por fotocatálise e H2O2 foi maior do que obtida quando estes processos foram aplicados separadamente. A aplicação dos processos combinados apresentou eficiência de remoção de cor e DQO semelhante às obtidas quando os processos foram aplicados em sequência, propiciando economia de tempo de reação. Por fim, verificou-se que a digestão anaeróbia do efluente pré-tratado com H2O2 apresentou maior produção de CH4 e remoção de matéria orgânica quando comparada com a digestão anaeróbia que o efluente in natura. Assim, conclui-se a utlização de processos oxidativos avançados ou a combinação da oxidação por H2O2 com a digestão anaeróbia são alternativas promissoras para o tratamento da PHWW. / The hydrothermal liquefaction process (HTL) can convert various types of biomass into bio-crude oil. In addition to the main product, wastewater (PHWW) is generated with high organic content, high amounts of nutrients and toxic compounds. To cope with this type of wastewater the combination of physicochemical and biological treatments has been suggested. The aim of this study was to evaluate the application of oxidative processes (using H2O2 and photocatalysis with TiO2) and anaerobic digestion in the treatment of hydrothermal liquefaction of Spirulina wastewater. Firstly, PHWW was characterized in terms of organic matter, nutrients and nitrogen heterocyclic compounds (CNC) concentrations. Secondly, the oxidant concentration and the reaction time in the oxidation process using H2O2 was evaluated. Photocatalytic treatment was then tested isolated, in sequence and combinated with the oxidation processo using H2O2. Finally, oxidation with H2O2 and anaerobic digestion were combinated and evaluated. The PHWW showed high organic load, alkaline pH and high concentrations of nutrients (nitrogen and phosphorus). The presence of CNC as pyrazines, &delta;-valerolactam, caprolactam and butyrolactam was also verified. The application of the oxidative process using H2O2 showed positive effects mainly for color removal, which reached 93.8%. The maximum efficiency of COD removal was 15.3%. Reduction in CNC concentrations was also observed . The efficiency of the advanced oxidation process (by combining photocatalysis and H2O2) was greater than that obtained when these processes were applied separately. The application of the combined process presented color and COD removal efficiencies similar to those obtained when the processes were applied in sequence, allowing reaction time savings. Finally, the anaerobic digestion of pre-treated (with H2O2) PHWW showed a greater CH4 production and higher organic matter removal, compared to anaerobic digestion of in natura PHWW. Thus it is possible to conclude that the utlization of advanced oxidation processes or the combination of oxidation with H2O2 and anaerobic digestion are promising alternatives for the treatment of PHWW.

A utilização de combustíveis renováveis tem se destacado nos últimos anos, principalmente devido aos impactos ambientais gerados pelo uso de combustíveis fósseis e escassez dos mesmos. Dentre os combustíveis renováveis destaca-se o biodiesel, cujo processo produtivo apresenta como principal subproduto o glicerol bruto, que tem instigado nos últimos anos intensas discussões sobre a problemática de sua destinação e disposição final. Apesar de ser utilizado na indústria química, o seu teor de impurezas limita o seu processamento industrial. Buscando agregar valor a esse resíduo bruto e contribuir para a produção de bioenergia, este trabalho teve por intuito avaliar a produção dos biocombustíveis hidrogênio e metano, assim como de intermediários químicos a partir de glicerol bruto como substrato em reatores anaeróbios de leito fluidificado (RALF), mesofílicos (30°C), utilizando inóculo de cultura mista. O RALF-H2, com o objetivo de produzir hidrogênio e metabólitos solúveis, foi submetido à concentração de 10 g.L-1 de glicerol e variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) de 8, 6, 4, 2, 1 e 0,5 h. Já o RALF-CH4, com intuito de produzir metano, operou sob TDH fixo de 24 h, submetido à variação da concentração de glicerol de 1, 2, 3, 4, 5 e 7 g.L-1, e portanto, da taxa de carregamento orgânico (TCO) de 1, 2, 3, 4, 5 e 7 kgDQO.m-3.d-1, respectivamente. No RALF-H2, os valores máximos de conteúdo de hidrogênio no biogás (69,2 %), produtividade volumétrica de hidrogênio (1,90 L.h-1.L-1) e rendimento de hidrogênio (0,28 molH2.mol-1glicerolconsumido) foram verificados no TDH de 0,5 h. O 1,3-propanodiol se destacou entre os metabólitos produzidos, com rendimento máximo de 0,57 mol1,3-PDO.mol-1glicerolconsumido, alcançado no TDH de 8 h. No RALF-CH4, o máximo conteúdo de metano no biogás (83,0%) foi verificado na TCO de 1 kgDQO.m-3.d-1, a maior produtividade volumétrica de metano (2,26 L.d-1.L-1) na TCO de 5 kgDQO.m-3.d-1 e o máximo rendimento (0,19 m3H4.kg-1DQOaplicada ou 0,77 molCH4.mol-1glicerolconsumido) na TCO de 4 kgDQO.m-3.d-1. Portanto, os resultados evidenciaram a possibilidade de produção de biocombustíveis e metabólitos de valor agregado utilizando glicerol bruto como substrato no processo da digestão anaeróbia. / The use of renewable fuels has been highlighted in recent years, mainly due to the environmental impacts generated by the use of fossil fuels and their scarcity. Among the renewable fuels highlights the biodiesel, whose production process displays as the main byproduct crude glycerol, which has instigated in recent years, intense debates about a problem of its destination and final disposal. Although it is used in the chemical industry, its impurities content limits its industrial processing. In order to add value to this crude residue and to contribute to the production of bioenergy, this work aimed to evaluate the production of biofuels hydrogen and methane, as well as chemical intermediates from crude glycerol as substrate in anaerobic fluidized bed reactors (AFBR), mesophilic (30°C), using mixed culture inoculum. The AFBR-H2, with the objective of producing hydrogen and soluble metabolites, was submitted to a concentration of 10 g.L-1 of glycerol and a variation of the hydraulic retention time (HRT) of 8, 6, 4, 2, 1 and 0.5 h. The AFBR-CH4, with the intention of producing methane, operated under fixed HRT of 24 h, subjected to the variation of the glycerol concentration of 1, 2, 3, 4, 5 and 7 g.L-1 and, therefore, of the organic loading rate (OLR) of 1, 2, 3, 4, 5 and 7 kgCOD.m-3d-1, respectively. In the AFBR-H2, the maximum values of hydrogen content in the biogas (69.2%), hydrogen volumetric productivity (1.90 L.h-1.L-1) and hydrogen yield (0.28 molH2.mol-1glycerolconsumed) were verified in the HRT of 0.5 h. The 1,3-propanediol was highlighted among the metabolites produced, with a maximum yield of 0.57 mol1,3-PDO.mol-1glycerolconsumed, reached in the TDH of 8 h. In the AFBR-CH4, the higher methane content in the biogas (83.0%) was detected in the OLR of 1 kgCOD.m-3.d-1, a higher volumetric productivity of methane (2.26 L.d-1.L-1) in the OLR of 5 kgCOD.m-3.d-1 and the maximum yield (0.19 m3CH4.kg-1CODapplied or 0.77 molCH4.mol-1glycerolconsumed) in the OLR of 4 kgCOD.m-3d-1. Therefore, the results evidenced the possibility of producing biofuels and value-added metabolites using crude glycerol as a substrate at the anaerobic digestion process.

Este trabalho apresenta os estudos decorrentes da identificação de espécies moleculares associadas aos elementos Ca, Cu, Fe, Mg e Zn em amostras de castanha de caju (Anacardium Ocidentale), os quais foram realizados por: (1) digestão total da amostra, (2) digestão simulada in vitro, (3) extração de metais e proteínas empregando água, NaOH e Tampão Tris-HCl, (4) precipitação de proteínas com HCl ou acetona, (5) avaliação da associação entre espécies elementares e moleculares presentes nos diferentes meios extratores utilizando o acoplamento entre SEC-UV-SIMAAS e SEC-UV-ICP OES e (6) especiação de Fe em amostra de água de diálise empregando método espectrofotométrico. As determinações elementares nas amostras de castanha de caju demonstraram que os teores de Ca foram de (0,031 ± 0,001)%; Cu (19,1 ± 0,1) mg kg-1; Fe (53,5 ± 0,2) mg kg-1; Mg (0,22 ± 0,01) % e Zn (40 ± 3) mg kg-1, respectivamente. O emprego de soluções gástrica e intestinal simuladas revelou que 10% de Ca, 29% de Zn, 44% de Mg, 80% de Fe e 90% de Cu são extraídos durante a digestão. Após o processo de diálise, verificou-se que 100% do Zn e 90% do Ca, Fe e Mg passaram através da membrana de ester de celulose (tamanho de poro = 12 kDa). Porém, o cobre apresentou uma porcentagem de diálise de 70%. O processo de extração de proteínas indicou que a solução alcalina possui elevada capacidade de solubilização dos analitos, quando comparada com os demais extratos. A análise molecular das soluções extratoras demonstrou que em meio alcalino e tamponado há uma maior solubilização de compostos de alto peso molecular e o meio aquoso solubiliza espécies de baixo peso molecular. A precipitação realizada a partir dos extratos proteícos utilizando HCl propiciou uma alteração no perfil de distribuição molecular dos compostos presentes nos extratos aquoso e tamponado. Porém, o uso da precipitação em meio de acetona revela um perfil de separação diferente, pois em meio orgânico ocorre a seleção de compostos de baixo peso molecular (< 6,5 kDa). As análises por SEC-UV-ICP OES em soluções gastrointestinais revelou que os elementos estão distribuidos entre proteínas de alto e baixo peso molecular. Mas o processo de diálise demonstrou que algumas interações elementares e moleculares foram desfeitas após esta etapa de precipitação com HCl ou acetona. Porém, estes dados podem fornecer o primeiro indício da presença de metaloproteínas em amostras de castanha de caju. O monitoramento das espécies de ferro em amostras de água de diálise demonstra que apenas o íon trivalente (Fe3+) foi identificado. Sendo que, ao realizar a quantificação desta espécie, verifica-se que o teor de ferro livre presente na solução foi de 15%. Portanto, esta solução continha, aproximadamente, 85% de espécies químicas de ferro presentes no extrato gastrointestinal, as quais estão associadas a outros compostos presentes na amostra / In this work studies were done for the identification of molecular species associated to Ca, Cu, Fe, Mg and Zn in cashew nuts (Anacardium Occidental) using the following procedures: (1) sample acid digestion for total element determination; (2) in vitro digestion; (3) metals and proteins extraction using water, NaOH and Tris-HCl; (4) protein precipitation with HCl or acetone; (5) evaluation of association between elemental and molecular species in different extractors using SEC-UV-SIMAAS and SEC-UV-ICP OES and (6) iron speciation analysis in dialysis water using a spectrophotometric method. The elemental analysis showed that in cashew nuts there is a great quantity of Ca (0.031 ± 0.001) % and Mg (0.22 ± 0.01) %, but minor quantity of Cu (19.1 ± 0.1) mg kg-1, Fe (53.5 ± 0.2) mg kg-1 and Zn (40 ± 3) mg kg-1. The bioavailability studies reveal that Ca (10%), Zn (29%), Mg (44%), Fe (80%) and Cu (90%) were extracted during the in vitro digestion. After dialysis, 100% of Zn and 90% of Ca, Fe and Mg passed through the membrane, however, only 70% of Cu was dialysed in this step. The protein extraction procedures indicate that alkaline media has a great capacity for solubilization of analytes, if compared with other extracts. The molecular analysis of extracts showed that in alkaline and buffered media there is a presence of high molecular weight compounds and water extracted low molecular weight compounds. The HCl precipitation in water and buffered extractors change the molecular distribution profile and acetone precipitation selected low molecular weight compounds (< 6.5 kDa) for all extractors. The SEC-UV-ICP OES analysis in gastric intestinal solutions showed that the elements were distributed between high and low molecular weight compounds, but the dialysis procedure revealed the elemental and molecular correlations disappear to some metals. The monitoring of iron species by spectrophotometric method demonstrated that only 15% of trivalent iron was identified in the water dialysis. Therefore, this solution contain approximately 85% of iron species present in the gastrointestinal extract which are associated with others compounds in the sample.

Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silvia Pukasiewicz.pdf: 807504 bytes, checksum: 46c5fee11c6e26495932d6b13679bc20 (MD5) Previous issue date: 2010-06-18 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / The process of anaerobic digestion is presented as an alternative for treatment of effluents from various industrial activities. In this case there is the conversion of organic matter to more stable compounds such as methane, which can be used to replace fossil fuels. This study evaluated the treatment of effluent generated by a processing company for animal feed flavors, which uses as raw material waste generated in the slaughter and processing of pigs, chickens and turkeys. It was used a biological upflow anaerobic filter, constructed of polyvinyl chloride with a volume of 980 mL and support material for biomass consisting of rings of polypropylene, with the goal of removing organic matter and produce biogas. The influent had average values with the following characteristics: 899.79 mg L-1 of COD, pH of 8.12, 377.31 mg L-1 of total nitrogen, 206.09 mg L-1 of ammoniacal nitrogen, 2.90 mg L-1 of oils and greases, 768.67 mg CaCO3 L-1 of alkalinity, 521.26 mg L-1 CH3COOH of volatile acidity and 15.11 mg L-1 content of phosphorous. The system was operated continuously at room temperature, organic loading of 0.077, 0.102, 0.154, 0.356, 0.536, 0.854, 1.083 kg DQO m-3 d-1, and HRT 240, 168, 120, 72, 48, 24 and 21 hours. The effluent had COD values between 14.43 and 849.43 mg L-1, pH between 6.32 and 8.34, total nitrogen between 95.23 and 742.14 mg L-1, ammoniacal nitrogen between 127,78 and 230.29 mg L-1, alkalinity between 268.83 and 2401.5 mg CaCO3 L-1 and volatile acidity between 27.66 and 415.30 mg L-1 CH3COOH and phosphorus content between 0 and 29, 26 mg L-1. The best results of COD removal were obtained with HRT of 24 hours, averaging 83% removal and, consequently, larger generation of biogas, 48.39 kg of methane per day. Concludes that, within the conditions employed, the anaerobic digestion process was efficient in removing COD. If the company uses the methane produced in power generation, can enter in the market of carbon credits and get an extra income. / O processo de digestão anaeróbia apresenta-se como uma alternativa para tratamento de efluentes de várias atividades industriais. Nesse processo há conversão da matéria orgânica a compostos mais estáveis como o gás metano, que pode ser utilizado em substituição aos combustíveis fósseis. Neste trabalho foi avaliado o tratamento anaeróbio dos efluentes gerados por uma empresa processadora de palatabilizantes para ração animal, que utiliza como matéria prima os subprodutos gerados no abate e processamento de suínos, frangos e perus. Foi utilizado um filtro biológico anaeróbio de fluxo ascendente, construído de policloreto de vinila com volume útil de 980 mL e material suporte para a biomassa constituído por anéis de polipropileno, com o objetivo de remover a matéria orgânica e produzir biogás. O substrato possuía valores médios com as seguintes características: DQO de 899,79 mg L-1, pH de 8,12, nitrogênio total de 377,31 mg L-1, nitrogênio amoniacal de 206,09 mg L-1, teor de óleos e graxas de 2,90 mg L-1, alcalinidade de 768,67 mg CaCO3 L-1, acidez volátil de 521,26 mg CH3COOH L-1 e teor de fósforo de 15,11 mg L-1. O filtro foi operado por 196 dias, à temperatura ambiente, com cargas orgânicas de 0,077; 0,102; 0,154; 0,356; 0,536; 0,854; 1,083 kg DQO m-3 d-1, e TRH de 240, 168, 120, 72, 48, 24 e 21 horas. O efluente tratado apresentou valores de DQO entre 14,43 e 849,43 mg L-1, pH entre 6,32 e 8,34, nitrogênio total entre 95,23 e 742,14 mg L-1, nitrogênio amoniacal igual entre 127,78 e 230,29 mg L-1, alcalinidade entre 268,83 e 2401,5 mg CaCO3 L-1 e acidez volátil entre 27,66 e 415,30 mg CH3COOH L- 1 e teor de fósforo entre 0 e 29,26 mg L-1. Os melhores resultados de remoção de DQO foram obtidos com TDH de 24 horas, com média de 83% de remoção e, conseqüentemente, maior geração de biogás, 48,39 kg de metano por dia. Concluise que, dentro das condições empregadas, o processo de digestão anaeróbia foi eficiente na remoção de DQO. Se a empresa utilizar o metano produzido na geração de energia, poderá entrar no mercado de créditos de carbono e obter uma renda extra.

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-06-09T13:13:41Z No. of bitstreams: 1 Francine Schulz.pdf: 962288 bytes, checksum: 8db430d0b4154ff34f344ee492cf6bad (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-09T13:13:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Francine Schulz.pdf: 962288 bytes, checksum: 8db430d0b4154ff34f344ee492cf6bad (MD5) Previous issue date: 2015-03-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / PROSUP - Programa de Suporte à Pós-Gradução de Instituições de Ensino Particulares / O aproveitamento energético da fração orgânica dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) para geração de biogás é uma alternativa viável para minimizar os impactos sociais e ambientais causados pelo acúmulo e disposição destes resíduos nos aterros sanitários. A digestão anaeróbia, sob condições controladas, tem por objetivo maximizar o rendimento e a qualidade do biogás produzido. Dentre os parâmetros controlados o pH, a alcalinidade, a concentração dos ácidos graxos voláteis e a temperatura de operação são fundamentais para a otimização do processo. O objetivo do presente estudo foi determinar as condições operacionais adequadas para a obtenção do melhor rendimento na produção de biogás, utilizando como substrato a fração orgânica rejeitada pela operação da central de triagem do aterro sanitário do município de São Leopoldo - RS. O experimento foi executado em um reator anaeróbio de aço inox com volume de 50L, operado em batelada com mistura intermitente. Antes de cada batelada a fração orgânica de RSU foi triturada em um triturador mecânico. Foram realizadas 05 bateladas, utilizando diferentes taxas de carga orgânica e diferentes volumes de inóculo, buscando estabilizar o pH do sistema dentro da faixa ótima de processo e, também aumentar o volume de produção de biogás. Como resultado tem-se que a fração orgânica de RSU demonstrou possuir potencial de degradação e produção de biogás (mínimo de 6,71 e máximo de 22,45 m3 / ton RSU). Os teores de metano ficaram entre 70% e 80% ao final das bateladas, mesmo com pH ácidos (5,5-5,6). A dificuldade de homogeneizar adequadamente as amostras coletadas pode ter influenciado os resultados encontrados para os teores de COT. Os valores desta variável aumentaram ao longo do tempo, não coincidindo com os valores encontrados para os teores de SV, que diminuíram ao longo do tempo. Em todas as bateladas experimentais houveram dificuldades para manter o pH e a temperatura estáveis e dentro da faixa ótima de processo, o que levou a produção de biogás mais baixa do que a encontrada em outros estudos. As taxas de cargas orgânicas aplicadas, quando consideradas isoladamente como variável, não pareceram influenciar substancialmente no volume final de biogás produzido nas bateladas, mas sim na dificuldade de manutenção do pH na faixa ótima para digestão anaeróbia. / The energy use of the organic fraction of municipal solid waste (MSW) for biogas generation is a viable alternative to minimize the social and environmental impacts caused by the accumulation and disposal of these wastes in the landfills. Anaerobic digestion, under controlled conditions, aims to maximize the yield and quality of the biogas produced. Among all the parameters monitored, pH, alkalinity, the concentration of volatile fatty acids and temperature are critical for the process optimization. The aim of this study was to determine the appropriate operational conditions for obtaining the best performance in the production of biogas, using as substrate the organic fraction rejected by the central operation of sorting from the landfill in São Leopoldo - RS. The experiment was performed in an anaerobic reactor of stainless steel with a volume of 50L, operated in batch with intermittent mixing. Before each batch the organic fraction of MSW was ground in a mechanical mill. Five batches were performed using diferent organic loading rates and different volumes of inoculum, in order to stabilize the pH of the system within the optimum range of the process and also increase the amount of biogas. As a result we have that the organic fraction of MSW demonstrated potential for degradation and biogas production (minimum of 6.71 and maximum of 22.45 m3 / ton MSW). The methane concentrations were between 70% and 80% at the end of the batches, even at acid pH (5.5-5.6). The difficulty of properly mix the samples collected may have influenced the results for TOC (Total Organic Carbon). The values of this variable increased over time, not coinciding with that found for the VS (Volatile Solids) levels that decreased over time. In all experimental batches was difficult to maintain the pH and the temperature within the optimum range process, this fact can explain the low production of biogas when compare to other studies. The organic loading rates, when considered alone as a variable, did not seemed to influence the final volume of biogas produced in the batches tested, but it did influence to balance and maintain the pH in the adequate range for the anaerobic digestion.