Cianobactérias são micro-organismos procarióticos fotoautotróficos que apresentam ampla variedade morfológica e metabólica, o que favorece sua colonização nos mais diversos tipos de ambientes. Essa versatilidade favorece a sua utilização em inúmeras aplicações biotecnológicas em áreas como agricultura, energia, nutrição e tratamento de efluentes. Com o aumento da demanda energética e de alimentos, as cianobactérias são consideradas alternativas mais sustentáveis para a biossíntese de produtos de interesse industrial. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar o crescimento de cianobactérias em meios suplementados com vinhaça e seus efeitos na produção de lipídios e na composição de ácidos graxos, visando a produção de biodiesel. Para tanto, onze linhagens de cianobactérias isoladas de amostras de água coletadas em rios da Amazônia foram identificadas morfologicamente e geneticamente como pertencentes à quatro ordens - Nostocales, Chroococciodipsidales, Synecoccocales e Oscillatoriales. Essas linhagens tiveram o seu crescimento avaliado em meios de cultivo suplementados com vinhaça (1, 2,5, 5 e 10% v/v) e em vinhaça diluída em água ultrapura (2,5, 5 e 10% v/v). Todas as linhagens foram capazes de crescer nas concentrações testadas, porém, nas concentrações mais elevadas de vinhaça, observou-se a inibição do crescimento e/ou o aumento da proliferação de contaminantes heterotróficos. Nas diluições de vinhaça em água ultrapura, nenhuma linhagem apresentou crescimento. Duas linhagens foram selecionadas para análises subsequentes devido ao rápido crescimento (Planktothrix mougeotii CMAA1564) e ao perfil de ácidos graxos favoráveis à produção de biodiesel (Amazoninema brasiliense CMAA1602, gênero inédito). Essas linhagens tiveram seu crescimento investigado nos meios BG11, BG11+1% e BG11+2,5% de vinhaça utilizando os métodos gravimétrico (biomassa seca) e espectrofométrico (densidade ótica - DO680nm e DO750nm), para a identificação das fases de crescimento. As maiores taxas de produtividade lipídica e de biomassa foram observadas nas biomassas coletadas na fase log em meio suplementado com vinhaça a 1%, com destaque para P. mougeotii CMAA1564 (3,18 e 35,87 mg L-1 dia-1, respectivamente). A análise do perfil de ácidos graxos das frações lipídicas mostrou a predominância dos ácidos graxos saturados e monoinsaturados nos óleos das biomassas cultivadas em meio com vinhaça, sendo majoritários os ácidos palmítico, palmitoleico, oleico e alfa-linolênico. A partir da composição de ácidos graxos das frações lipídicas foi possível estimar 11 parâmetros de qualidade do biodiesel derivado dessa matéria-prima lipídica. A maioria das propriedades avaliadas estavam de acordo com as especificações de qualidade do biodiesel estabelecidas na legislação nacional e internacional, com exceção para a viscosidade cinemática que apresentou valores inferiores. Esses resultados são promissores visto a oportunidade de exploração da biodiversidade de cianobactérias ainda pouco estudada para fins biotecnológicos. Essa pesquisa demonstra a viabilidade de utilização do conteúdo lipídico desses organismos como matéria-prima lipídica alternativa para a produção de biodiesel / Cyanobacteria are photoautotrophic prokaryotes that show a wide morphological and metabolic variety, which favors the colonization of the most diverse types of environments. This versatility reflects in its numerous biotechnological applications in areas such as agriculture, energy, nutrition and effluent treatment. With the increasing in energy and food demand, cyanobacteria are considered a more sustainable alternative for the biosynthesis of products of industrial interest. In this context, the aim of this study was to evaluate the cyanobacteria growth in media supplemented with vinasse and its effect on lipid production and fatty acid composition, with focus on biodiesel production. So, eleven cyanobacterial strains from water samples from Amazonian rivers were morphologically and genetically identified as belonging to four orders - Nostocales, Chroococciodipsidales, Synecoccocales e Oscillatoriales. These strains had their growth evaluated in culture media supplemented with vinasse (1, 2,5, 5 and 10% v/v) and in vinasse diluted in ultrapure water (2,5, 5 and 10% v/v). All strains were able to grow at the concentrations tested, however, at higher vinasse concentrations, growth inhibition and/or higher heterotrophic contaminants proliferation was observed. In vinasse diluted in ultrapure water, none of them were able to grow. Two cyanobacterial strains were selected for subsequent analysis due to rapid growth (Planktothrix mougeotii CMAA1564) and favorable fatty acid profile for biodiesel production (Amazoninema brasiliense CMAA1602, a new genus). Then, these strains had their gowth investigated in the media BG11, BG11+1% and BG11+2,5% of vinasse using the gravimetric (dry biomass) and spectrophotometric (optical density - OD680nm e OD750nm) methods, for growth phases identification. The highest lipid and biomass productivities were observed in the biomass collected in the log phase in medium supplemented with 1% of vinasse, wtith the highest values observed for the P. mougeotii CMAA1564 (3,18 e 35,87 mg L-1 dia-1, respectively). The fatty acid profile of the lipid fraction showed the predominance of saturated and monounsaturated fatty acids in the oils of biomass grown in vinasse medium, with palmitic, palmitoleic, oleic and alpha-linolenic acids being the majority. From the fatty acid composition of the oils, it was possible to estimate eleven quality parameters of the biodiesel derived from these lipid feedstocks. Most of the properties evaluated werein accordance with the biodiesel quality specification estabilished in the national and international legislation, except for the kinematic viscosity that presented lower values. These results are promising given the opportunity for exploiting the underestimated cyanobacteria diversity for biotechnological purposes. This research shows the feasibility of using the lipid content of these organisms as an alternative lipid feedstock for biodiesel production

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Juliana Bortoli Rodrigues Mees.pdf: 2709034 bytes, checksum: 02264027f5193bac921eb872df0081a9 (MD5) Previous issue date: 2006-03-27 / The objective of the recent research was to evaluate the water hyacinth performance (E. crassipes), applied in situ in a slaughter house treatment system, located in the west of the Paraná state, observing the nutrients removal (nitrogen composts and total phosphorus), organic matter (COD and BOD), turbidity and suspended solids, obtaining as well data from the production, management and composting practices of the biomass generated in the system. The plants were introduced into the forth tank of the industry stabilization lagoons system, covering 35m2 of the total area delimitated for the experiment: 870m2. During a period of 11 months (47 weeks) of water hyacinth development, physic and chemical parameters were monitored monthly and meteorological parameters were monitored daily or weekly. In order to search information about the degradation of the water hyacinths removed from the treatment, another experiment was conduced in plant pilot. Eight composting piles were built measuring approximately 0.60m3, with four distinct treatments that were done twice. The treatments were T1 - Water hyacinth (E. crassipes), T2 - Water hyacinth and swine excrement (7:1), T3 - Water hyacinth, swine excrement and earth (7:1:0,67), T4 - Water hyacinth, swine excrement and cellulosic gut (7:1:0,67), for a period of 90 days. The temperature was monitored daily, and humidity, cinder, nitrogen and total organic carbon were monitored monthly. The result obtained, during 11 months, were promising and the efficient averages of 26.3% of COD and 32.5% of BOD removal were observed, with a maximum removal of 77.2% of COD and 77.87% of BOD. About the nutrient removal, a 21.2% average of nitrogen removal was observed, with a maximum removal of 87.9%, an 11.0% average for ammoniac nitrogen, with maximum of 47.5%, and an 11.1% average and maximum of 38.9% for total phosphorus, during an average of 5 days of retention. An increase in the water turbidity was noticed during the months of high pluviometric precipitation; however, the efficiency of the process was positive during all the monitoring period, with a maximum removal of 58.1%. Considering the C/N relation as a compost maturity indicator, the T4 treatment (water hyacinth, swine excrement and cellulosic gut) had the shorter period of stabilization: 60 days. / O presente trabalho teve por objetivo avaliar o desempenho da macrófita aquática (Eichhornia crassipes), aplicada in situ em sistema de tratamento de um matadouro e frigorífico, localizado no Oeste do Estado do Paraná, com relação à remoção de nutrientes (formas de nitrogênio e fósforo total), matéria orgânica (DBO e DQO), turbidez e sólidos sedimentáveis, bem como obter dados da produção, de práticas de manejo e compostagem da biomassa gerada no sistema. As plantas foram introduzidas na quarta célula do sistema de lagoas de estabilização da indústria, ocupando 35m2 da área total delimitada para o experimento: 870m2. Durante o período de 11 meses (47 semanas) de desenvolvimento das macrófitas na lagoa, realizou-se o monitoramento de parâmetros físico-químicos, analisados com freqüência mensal e parâmetros meteorológicos, coletados com freqüência diária e/ou semanal. Com intuito de buscar informações sobre a degradação das macrófitas retiradas do sistema de tratamento, foi conduzido um experimento em planta piloto, montando-se oito leiras de compostagem com aproximadamente 0,60m3, com quatro tratamentos distintos, sendo: T1 - Aguapé (E. crassipes), T2 - Aguapé e dejeto suíno (7:1), T3 - Aguapé, dejeto suíno e terra (7:1:0,67), T4 - Aguapé, dejeto suíno e tripa celulósica (7:1:0,67), por um período de 90 dias, monitorando-se semanalmente a temperatura, e mensalmente a umidade, cinzas, nitrogênio e carbono orgânico total. Os resultados obtidos, durante os 11 meses do experimento, foram promissores e observou-se uma eficiência media de remoção de DQO de 26,3% e de DBO de 32,5%, com remoção máxima de DQO de 77,2% e de DBO de 77,8%. Em relação aos nutrientes, observou-se uma remoção média de nitrogênio total de 21,2% com máxima de 87,9%, de nitrogênio amoniacal de 11,0% com máxima de 47,5% e de fósforo total de 11,1% com máxima de 38,9%, para um tempo médio de retenção de cinco dias. Com relação à turbidez, observou-se aumento da turbidez afluente nos meses com maior índice de precipitação pluviométrica, contudo a eficiência manteve-se positiva durante todo período de monitoramento, com remoção máxima de 58,1%. Considerando a relação C/N como um indicador da maturidade do composto, observou-se que o tratamento T4 (aguapé, dejeto e tripa celulósica) obteve o menor período de estabilização do composto orgânico: 60 dias.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Shaiane__Lucas.pdf: 2393290 bytes, checksum: 9e5c684ef130e9552f01b3191e3e8e1d (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / This study evaluated the hydrogen and methane production from cassava starch wastewater in reactors in series. The acidogenic and methanogenic reactors were operated in a continuous flow and trials were divided into three stages. In Stage 1, three essays for hydrogen production evaluated the effect of initial pH (6.0 and 4.5), substrate concentration (1.4, 1.1 and 2.2 g total carbohydrates.L-1) and strategies to control biomass (by disposal or change in the structure of such support material with low density polyethylene) in anaerobic reactors of fixed bed and upflow at 36 °C. The best operating condition among the evaluated ones was pH 6.0 and concentration of 1.4 g total carbohydrates.L-1, which resulted in Hydrogen Volumetric Productions (HVP) of 229 mL.L-1.d-1 and yield of 29.4 mL.g-1total carbohydrate. The best strategy to control biomass was the sort of bed with polyethylene cylinders, which provided the least changes in flow regime and excessive growth of biomass. In Stage 2, the effect of inoculum source was evaluated in two packed-bed reactors operating according to the following conditions: pH 6.0; 2 g.L-1concentration of substrate, 20 g.L-1.d-1organic loading rate (OLR) and hydraulic retention time (HRT) of 2-hour. In the inoculated reactor with autofermented effluent, the answers were: 550 mL.L-1.d-1and hydrogen yield of 38mL.g-1total carbohydrates. These values were higher than those observed for the reactor inoculated with anaerobic heat-treated sludge, which indicated that the use of simple inoculums is a viable strategy for hydrogen production under the tested conditions. In addition to these essays, the influence of ORL and HRT were also evaluated. The increase of ORL (10 to 20 g-total carbohydrates.L-1.d-1) and decrease of HRT (4 to 2 hour) resulted in a higherhydrogen production (467 mL.L-1.d-1), hydrogen percentage in the studied biogas (40%) and molar flow rate (2.16 mmol.h-1). Therefore, the average yield of 30 mL H2.g-1 total carbohydrate was the same for both conditions tested. In general, butyric acid was associated with higherhydrogen production, followed by acetic and propionic acids, besides ethanol, in the five analyzed essays. In Stage 3, methane production from the acidified effluent was evaluated in a horizontal anaerobic reactor of fixed bed and continuous flow, operated at mesophilic temperature. The operating conditions were divided into four stages, whose variations were: initial pH (5.0 and 7.0), OLR (1.54; 3.54 and 6 g-COD.L-1.d-1) and HRT (5; 1.5 and 1.1 d). The results of effluent pH greater than 7.0, volatile acidity/total alkalinity of 0.2 and 98% removal of organic matter showed that the reactor performance was not impaired by the separation of acidogenic and methanogenic stages. The highest production of methane was observed in Phase IV, with pH 5.0, 6 g.L-1.d-1 OLR and 1.1 d HRT, resulting in average values of 0.82 L.L-1.d-1 for volumetric methane production, 0.85 L.g-1CODremoved yield and 80% methane in biogas composition. The energy efficiency in the combined system was 17% higher than the one observed in the single system for the treatment of cassava starch wastewater. / Este trabalho avaliou a produção de hidrogênio e metano a partir de efluente de fecularia de mandioca em sistema combinado. Os reatores acidogênico e metanogênico foram operados em fluxo contínuo, e os ensaios divididos em três etapas. Na Etapa 1, três ensaios para produção de hidrogênio avaliaram o efeito do pH inicial (6,0 e 4,5), concentração de substrato (1,4, 1,1 e 2,2 g carboidratos totais.L-1) e estratégias de controle da biomassa (por descarte ou mudança na estruturação do material suporte de polietileno de baixa densidade) em reatores anaeróbios de leito fixo e fluxo ascendente, à temperatura de 36 C. A melhor condição operacional dentre as avaliadas foi pH 6,0 e concentração de 1,4 g carboidratos totais.L-1, que resultou em Produções Volumétricas de Hidrogênio (PVH) de 229 mL.L-1.d-1 e rendimento de 29,4 mL.g-1 carboidrato total. A melhor estratégia de controle de biomassa foi a ordenação do leito com cilindros de polietileno, a qual proporcionou menores alterações no regime de escoamento e crescimento excessivo da biomassa. Na Etapa 2, o efeito da fonte de inóculo foi avaliado em dois reatores de leito empacotado nas condições operacionais pH 6,0; concentração de substrato de 2 g.L-1, Carga Orgânica Volumétrica aplicada (COV) de 20 g.L-1.d-1 e Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) de 2 horas. No reator inoculado com efluente autofermentado verificou-se PVH de 550 mL.L-1.d-1 e rendimento de hidrogênio de 38 mL.g-1 carboidratos totais. Esses valores foram maiores que os observados para o reator inoculado com lodo anaeróbio tratado termicamente, os quais indicaram que a utilização de inóculos simples representa uma estratégia viável para produção de hidrogênio nas condições testadas. Além desses ensaios, a influência da COV e do TDH também foi avaliada. O aumento COV (de 10 para 20 g.L-1.d-1) e a redução do TDH (de 4 para 2 h) resultaram em maior produção de hidrogênio (467 mL.L-1.d-1), percentual de hidrogênio no biogás (40%) e vazão molar (2,16 mmol.h-1). Entretanto, o rendimento médio de 30 mL H2.g-1 carboidrato total foi igual para as duas condições testadas. De modo geral, o ácido butírico foi associado à maior produção de gás hidrogênio, seguido dos ácidos acético e propiônico, além de etanol, nos cinco ensaios realizados. Na Etapa 3, a produção de metano a partir do efluente acidificado foi avaliada em reator anaeróbio horizontal de leito fixo e fluxo contínuo, operado em condição mesofílica de temperatura. As condições operacionais foram divididas em quatro fases, com variação do pH inicial (5,0 e 7,0), da COV (1,54; 3,54 e 6 g DQO.L-1.d-1) e do TDH (5; 1,5 e 1,1 d). Os resultados de pH efluente superior a 7,0, relação acidez volátil/alcalinidade total de 0,2 e remoção de 98% da matéria orgânica evidenciam que o desempenho do reator não foi prejudicado pela separação das fases acidogênica e metanogênica. A maior produção de metano foi observada na Fase IV, com pH 5,0, COV de 6 g.L-1.d-1e TDH de 1,1 d, que resultou em valores médios de produção volumétrica de metano de 0,82 L.L-1.d-1, rendimento de 0,85 L.g-1DQOremovida e 80% de metano na composição do biogás. O rendimento energético no sistema combinado foi 17% superior ao observado em sistema único no tratamento de efluente de fecularia.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Juliana Bortoli Rodrigues Mees.pdf: 2709034 bytes, checksum: 02264027f5193bac921eb872df0081a9 (MD5) Previous issue date: 2006-03-27 / The objective of the recent research was to evaluate the water hyacinth performance (E. crassipes), applied in situ in a slaughter house treatment system, located in the west of the Paraná state, observing the nutrients removal (nitrogen composts and total phosphorus), organic matter (COD and BOD), turbidity and suspended solids, obtaining as well data from the production, management and composting practices of the biomass generated in the system. The plants were introduced into the forth tank of the industry stabilization lagoons system, covering 35m2 of the total area delimitated for the experiment: 870m2. During a period of 11 months (47 weeks) of water hyacinth development, physic and chemical parameters were monitored monthly and meteorological parameters were monitored daily or weekly. In order to search information about the degradation of the water hyacinths removed from the treatment, another experiment was conduced in plant pilot. Eight composting piles were built measuring approximately 0.60m3, with four distinct treatments that were done twice. The treatments were T1 - Water hyacinth (E. crassipes), T2 - Water hyacinth and swine excrement (7:1), T3 - Water hyacinth, swine excrement and earth (7:1:0,67), T4 - Water hyacinth, swine excrement and cellulosic gut (7:1:0,67), for a period of 90 days. The temperature was monitored daily, and humidity, cinder, nitrogen and total organic carbon were monitored monthly. The result obtained, during 11 months, were promising and the efficient averages of 26.3% of COD and 32.5% of BOD removal were observed, with a maximum removal of 77.2% of COD and 77.87% of BOD. About the nutrient removal, a 21.2% average of nitrogen removal was observed, with a maximum removal of 87.9%, an 11.0% average for ammoniac nitrogen, with maximum of 47.5%, and an 11.1% average and maximum of 38.9% for total phosphorus, during an average of 5 days of retention. An increase in the water turbidity was noticed during the months of high pluviometric precipitation; however, the efficiency of the process was positive during all the monitoring period, with a maximum removal of 58.1%. Considering the C/N relation as a compost maturity indicator, the T4 treatment (water hyacinth, swine excrement and cellulosic gut) had the shorter period of stabilization: 60 days. / O presente trabalho teve por objetivo avaliar o desempenho da macrófita aquática (Eichhornia crassipes), aplicada in situ em sistema de tratamento de um matadouro e frigorífico, localizado no Oeste do Estado do Paraná, com relação à remoção de nutrientes (formas de nitrogênio e fósforo total), matéria orgânica (DBO e DQO), turbidez e sólidos sedimentáveis, bem como obter dados da produção, de práticas de manejo e compostagem da biomassa gerada no sistema. As plantas foram introduzidas na quarta célula do sistema de lagoas de estabilização da indústria, ocupando 35m2 da área total delimitada para o experimento: 870m2. Durante o período de 11 meses (47 semanas) de desenvolvimento das macrófitas na lagoa, realizou-se o monitoramento de parâmetros físico-químicos, analisados com freqüência mensal e parâmetros meteorológicos, coletados com freqüência diária e/ou semanal. Com intuito de buscar informações sobre a degradação das macrófitas retiradas do sistema de tratamento, foi conduzido um experimento em planta piloto, montando-se oito leiras de compostagem com aproximadamente 0,60m3, com quatro tratamentos distintos, sendo: T1 - Aguapé (E. crassipes), T2 - Aguapé e dejeto suíno (7:1), T3 - Aguapé, dejeto suíno e terra (7:1:0,67), T4 - Aguapé, dejeto suíno e tripa celulósica (7:1:0,67), por um período de 90 dias, monitorando-se semanalmente a temperatura, e mensalmente a umidade, cinzas, nitrogênio e carbono orgânico total. Os resultados obtidos, durante os 11 meses do experimento, foram promissores e observou-se uma eficiência media de remoção de DQO de 26,3% e de DBO de 32,5%, com remoção máxima de DQO de 77,2% e de DBO de 77,8%. Em relação aos nutrientes, observou-se uma remoção média de nitrogênio total de 21,2% com máxima de 87,9%, de nitrogênio amoniacal de 11,0% com máxima de 47,5% e de fósforo total de 11,1% com máxima de 38,9%, para um tempo médio de retenção de cinco dias. Com relação à turbidez, observou-se aumento da turbidez afluente nos meses com maior índice de precipitação pluviométrica, contudo a eficiência manteve-se positiva durante todo período de monitoramento, com remoção máxima de 58,1%. Considerando a relação C/N como um indicador da maturidade do composto, observou-se que o tratamento T4 (aguapé, dejeto e tripa celulósica) obteve o menor período de estabilização do composto orgânico: 60 dias.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The project aimed to carry out the techno-economic modeling of the heterotrophic microalgae bioreactors application in the poultry and swine abattoirs and processing wastewater treatment and possible exploitation of bioproducts from biomass generated in the process. The project focus was directed to the techno-economic modeling of bioprocesses following: (i) agroindustrial wastewater treatment and integral biomass production (ii) obtaining of bulk oil and lipid extracted algal (LEA) as feedstock for biodiesel conversion process and protein production (iii) obtaining of microalgal carotenoid-rich oleoresin solubilized in soybean oil. The results indicated that the agroindustrial wastewater treatment costs and production of microalgal biomass were USD 2.66 per cubic meter and USD 30 per ton of dried biomass respectively. The obtaining of bulk oil and LEA had a production cost of approx. USD 386.5 and 70.4 per ton. Finally, the oleoresin produced had an estimated production cost in USD 146.9 per kilogram. The results evidenced that the techno-economic modeling of the heterotrophic microalgae bioreactors application are an alternative to substantially minimize the production costs, giving economic sustainability to the agroindustry of poultry and swine processing. / O projeto teve por objetivo realizar a modelagem técnico-econômica da aplicação de biorreatores heterotróficos microalgais no tratamento de efluentes provenientes do abate e processamento de aves e suínos e possível exploração dos bioprodutos provenientes da biomassa gerada no processo. O foco do projeto foi direcionado à modelagem técnicoeconômica dos seguintes bioprocessos: (i) tratamento do efluente agroindustrial e produção de biomassa integral (ii) obtenção de óleo a granel e farelo microalgal desengordurado, como matéria-prima para o processo de conversão de biodiesel microalgal e produção de proteína (iii) obtenção de oleorresina de carotenóides mistos solubilizada em óleo de soja a partir de microalgas. Os resultados indicaram que os custos de tratamento do efluente agroindustrial e produção de biomassa microalgal foram US$ 2,66 por m³ de efluente e US$ 30 por tonelada de biomassa seca respectivamente. A obtenção de óleo a granel e farelo de microalgas obtiveram um custo de produção de US$ 386,5 e 70,4 por tonelada de óleo e farelo, respectivamente. Por fim, a oleorresina produzida teve um custo de produção estimado em US$ 146,9 por quilograma. Os resultados evidenciaram que a modelagem técnico-econômica da aplicação do biorreator heterotrófico microalgal, são uma alternativa para minimizar substancialmente os custos de produção, dando sustentabilidade econômica às agroindústrias de processamento de aves e suínos.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Shaiane__Lucas.pdf: 2393290 bytes, checksum: 9e5c684ef130e9552f01b3191e3e8e1d (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / This study evaluated the hydrogen and methane production from cassava starch wastewater in reactors in series. The acidogenic and methanogenic reactors were operated in a continuous flow and trials were divided into three stages. In Stage 1, three essays for hydrogen production evaluated the effect of initial pH (6.0 and 4.5), substrate concentration (1.4, 1.1 and 2.2 g total carbohydrates.L-1) and strategies to control biomass (by disposal or change in the structure of such support material with low density polyethylene) in anaerobic reactors of fixed bed and upflow at 36 °C. The best operating condition among the evaluated ones was pH 6.0 and concentration of 1.4 g total carbohydrates.L-1, which resulted in Hydrogen Volumetric Productions (HVP) of 229 mL.L-1.d-1 and yield of 29.4 mL.g-1total carbohydrate. The best strategy to control biomass was the sort of bed with polyethylene cylinders, which provided the least changes in flow regime and excessive growth of biomass. In Stage 2, the effect of inoculum source was evaluated in two packed-bed reactors operating according to the following conditions: pH 6.0; 2 g.L-1concentration of substrate, 20 g.L-1.d-1organic loading rate (OLR) and hydraulic retention time (HRT) of 2-hour. In the inoculated reactor with autofermented effluent, the answers were: 550 mL.L-1.d-1and hydrogen yield of 38mL.g-1total carbohydrates. These values were higher than those observed for the reactor inoculated with anaerobic heat-treated sludge, which indicated that the use of simple inoculums is a viable strategy for hydrogen production under the tested conditions. In addition to these essays, the influence of ORL and HRT were also evaluated. The increase of ORL (10 to 20 g-total carbohydrates.L-1.d-1) and decrease of HRT (4 to 2 hour) resulted in a higherhydrogen production (467 mL.L-1.d-1), hydrogen percentage in the studied biogas (40%) and molar flow rate (2.16 mmol.h-1). Therefore, the average yield of 30 mL H2.g-1 total carbohydrate was the same for both conditions tested. In general, butyric acid was associated with higherhydrogen production, followed by acetic and propionic acids, besides ethanol, in the five analyzed essays. In Stage 3, methane production from the acidified effluent was evaluated in a horizontal anaerobic reactor of fixed bed and continuous flow, operated at mesophilic temperature. The operating conditions were divided into four stages, whose variations were: initial pH (5.0 and 7.0), OLR (1.54; 3.54 and 6 g-COD.L-1.d-1) and HRT (5; 1.5 and 1.1 d). The results of effluent pH greater than 7.0, volatile acidity/total alkalinity of 0.2 and 98% removal of organic matter showed that the reactor performance was not impaired by the separation of acidogenic and methanogenic stages. The highest production of methane was observed in Phase IV, with pH 5.0, 6 g.L-1.d-1 OLR and 1.1 d HRT, resulting in average values of 0.82 L.L-1.d-1 for volumetric methane production, 0.85 L.g-1CODremoved yield and 80% methane in biogas composition. The energy efficiency in the combined system was 17% higher than the one observed in the single system for the treatment of cassava starch wastewater. / Este trabalho avaliou a produção de hidrogênio e metano a partir de efluente de fecularia de mandioca em sistema combinado. Os reatores acidogênico e metanogênico foram operados em fluxo contínuo, e os ensaios divididos em três etapas. Na Etapa 1, três ensaios para produção de hidrogênio avaliaram o efeito do pH inicial (6,0 e 4,5), concentração de substrato (1,4, 1,1 e 2,2 g carboidratos totais.L-1) e estratégias de controle da biomassa (por descarte ou mudança na estruturação do material suporte de polietileno de baixa densidade) em reatores anaeróbios de leito fixo e fluxo ascendente, à temperatura de 36 C. A melhor condição operacional dentre as avaliadas foi pH 6,0 e concentração de 1,4 g carboidratos totais.L-1, que resultou em Produções Volumétricas de Hidrogênio (PVH) de 229 mL.L-1.d-1 e rendimento de 29,4 mL.g-1 carboidrato total. A melhor estratégia de controle de biomassa foi a ordenação do leito com cilindros de polietileno, a qual proporcionou menores alterações no regime de escoamento e crescimento excessivo da biomassa. Na Etapa 2, o efeito da fonte de inóculo foi avaliado em dois reatores de leito empacotado nas condições operacionais pH 6,0; concentração de substrato de 2 g.L-1, Carga Orgânica Volumétrica aplicada (COV) de 20 g.L-1.d-1 e Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) de 2 horas. No reator inoculado com efluente autofermentado verificou-se PVH de 550 mL.L-1.d-1 e rendimento de hidrogênio de 38 mL.g-1 carboidratos totais. Esses valores foram maiores que os observados para o reator inoculado com lodo anaeróbio tratado termicamente, os quais indicaram que a utilização de inóculos simples representa uma estratégia viável para produção de hidrogênio nas condições testadas. Além desses ensaios, a influência da COV e do TDH também foi avaliada. O aumento COV (de 10 para 20 g.L-1.d-1) e a redução do TDH (de 4 para 2 h) resultaram em maior produção de hidrogênio (467 mL.L-1.d-1), percentual de hidrogênio no biogás (40%) e vazão molar (2,16 mmol.h-1). Entretanto, o rendimento médio de 30 mL H2.g-1 carboidrato total foi igual para as duas condições testadas. De modo geral, o ácido butírico foi associado à maior produção de gás hidrogênio, seguido dos ácidos acético e propiônico, além de etanol, nos cinco ensaios realizados. Na Etapa 3, a produção de metano a partir do efluente acidificado foi avaliada em reator anaeróbio horizontal de leito fixo e fluxo contínuo, operado em condição mesofílica de temperatura. As condições operacionais foram divididas em quatro fases, com variação do pH inicial (5,0 e 7,0), da COV (1,54; 3,54 e 6 g DQO.L-1.d-1) e do TDH (5; 1,5 e 1,1 d). Os resultados de pH efluente superior a 7,0, relação acidez volátil/alcalinidade total de 0,2 e remoção de 98% da matéria orgânica evidenciam que o desempenho do reator não foi prejudicado pela separação das fases acidogênica e metanogênica. A maior produção de metano foi observada na Fase IV, com pH 5,0, COV de 6 g.L-1.d-1e TDH de 1,1 d, que resultou em valores médios de produção volumétrica de metano de 0,82 L.L-1.d-1, rendimento de 0,85 L.g-1DQOremovida e 80% de metano na composição do biogás. O rendimento energético no sistema combinado foi 17% superior ao observado em sistema único no tratamento de efluente de fecularia.

Submitted by Biblioteca Central (biblioteca@unicap.br) on 2018-01-02T17:51:42Z No. of bitstreams: 1 Patricia_Cristina_Veras_Souza.pdf: 1439810 bytes, checksum: 62ce5cd40fbe6621e14fe59ade993436 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-02T17:51:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Patricia_Cristina_Veras_Souza.pdf: 1439810 bytes, checksum: 62ce5cd40fbe6621e14fe59ade993436 (MD5) Previous issue date: 2017-06-29 / Biosurfactants are tensioactive compounds produced by bacteria, yeasts and filamentous fungi, which have come in the molecule a hydrophobic and other hydrophilic portion, with potential to reduce water surface tension and liquid emulsion with two phases, called Bioemulsifiers. The bioemulsifiers presented potential of application in several industrial areas such as: food, agricultural, pharmaceutical and petrochemical, their characteristics of biodegradability, non-toxic and possibility of production from renewable substrates. In this sense, studies carried out with Bacillus subtilis UCP 0146, investigating a bioemulsifier production, using as substrate the agroindustrial effluent (manipueira). Cultivation was carried out in Erlenmeyer flasks containing 75 mL (100%) of the production medium (manimetry) according to the 23 factorial scale, with 5% inoculum at a concentration of 108 cells / mL, incubated at 30ºC under agitation of 150 rpm for 72h, being evaluated the bioemulsifier produced in the cell free metabolic liquid, the emulsification inde (IE24). As the good, the size of the emulsion droplets, stability to pH, NaCl and temperature. The results showed that the emulsifier had a 95.2% emulsification index with the engine burned oil in the best planning condition, showing a stable emulsion formation at all temperatures and a better response at the temperature of 70ºC (96.0%). Regarding pH was observed in assay 2, an (IE24) of 91.6% relative to salinity or assay 4 represented 92.0%. In addition, no dispersion test showed displacement of 85.3 cm of the oil and the discoloration of methylene blue in aqueous solution, obtained the result of 62.2% removal. The Bacillus subtilis demonstrated the ability to produce bioemulsifiers using a metabolic conversion of the agroindustrial residue, making the bioprocessing economical and great potential in the biotechnological application. / Os Biossurfactantes são compostos tensoativos produzidos por bactérias, leveduras e fungos filamentosos, que apresentam na molécula uma porção hidrofóbica e outra hidrofílica, com potencial de redução da tensão superficial da água e ou de emulsificar líquidos com duas fases, os que apresentam essa última característica são denominados de bioemulsificantes. Apresentam potenciais de aplicação em varias áreas industriais como: alimentícia, agrícola, farmacêutica e petroquímica, devido a suas características de biodegradábilidade, não toxicidade e possibilidade de produção a partir de substratos renováveis. Neste trabalho, estudos foram realizados com Bacillus subtilis UCP 0146, investigando a produção de bioemulsificante, empregando como substrato o efluente agroindustrial (manipueira). O cultivo foi realizado em frascos de Erlenmeyers de 250 ml contendo 75 mL (100%) do meio de produção (manipueira) de acordo com planejamento fatorial completo 23, teve como variável independente o volume do inóculo, temperatura e agitação e como variável resposta o índice de emulsificação (IE24), com 5% de inóculo com concentração de 108 cel /mL, incubado a 30ºC, sob agitação de 150 rpm por 72h. Foi avaliado o bioemulsificante produzido no líquido metabólico livre de células, a fins da dosagem índice de emulsificação (IE24). As características do bioemulsificante avaliadas foram tamanho das gotas de emulsão, estabilidade frente a variações de pH, concentração de NaCl e temperatura. Os resultados mostraram que o bioemulsificante apresentou índice de emulsificação de 95,2% para óleo queimado de motor na melhor condição do planejamento (inóculo 9% (v/v), 25°C e 100rpm), apresentando formação de emulsão estável em relação ao IE24 em todas as temperaturas testadas, mas a melhor resposta foi com a temperatura de 70ºC (96.0%). Em relação ao pH, foi observado um IE24h de 91,6% e em relação a salinidade apresentou 92.0%. No teste de dispersão do deslocamento obteve o valor de 85,38 cm². Quanto ao potencial de adsorção do corante catiônico azul de metileno removeu 62,2% após 12h, como também a remoção de 94,4% do óleo queimado de motor impregnado em solo arenoso. O Bacillus subtilis apresentou habilidade de produzir bioemulsificante utilizando a conversão metabólica do resíduo agroindustrial, tornando o bioprocesso econômico e com grande potencial na aplicação biotecnológica.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-06-01T20:59:57Z No. of bitstreams: 1 SANDUEL OLIVEIRA DE ANDRADE - DISSERTAÇÃO PPGSA PROFISSIONAL 2016..pdf: 2715636 bytes, checksum: e6ff62fa8978f4c2f382731fa584c03f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-01T20:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SANDUEL OLIVEIRA DE ANDRADE - DISSERTAÇÃO PPGSA PROFISSIONAL 2016..pdf: 2715636 bytes, checksum: e6ff62fa8978f4c2f382731fa584c03f (MD5) Previous issue date: 2016-02-03 / A qualidade da água tem sofrido sérios impactos provocados principalmente pelas ações antrópicas. Em virtude disto, a água de boa qualidade está se tornando um bem escasso. Este fato é agravado no semiárido nordestino brasileiro, onde a disponibilidade de água é bastante limitada em virtude de suas condições climáticas. Boa parte da economia da Região Nordeste está voltada ao setor rural, onde estão inseridas as agroindústrias. Grande parte dos efluentes gerados pelas agroindústrias são eventualmente lixiviados até atingir um corpo hídrico receptor, causando detrimento da qualidade de suas águas. Diante o exposto, objetiva-se através desta pesquisa avaliar o potencial poluidor das agroindústrias familiares sobre o rio Piancó, município de Pombal-PB. A pesquisa foi desenvolvida no período de maio de 2014 a dezembro de 2015 em duas agroindústrias, uma de abate de aves e outra de produção de queijo, onde foram coletadas amostra do efluente bruto e das águas do rio Piancó, adjacentes as agroindústrias e encaminhadas ao Laboratório de Análise de Águas para avaliação dos parâmetros físico-químicos e microbiológicos. Pode-se concluir que as duas agroindústrias citadas, apesar de ser de pequeno porte, possuem um elevado potencial poluidor pela elevada carga orgânica presente, bem como no lançamento diretamente no meio ambiente sem qualquer tratamento prévio, podendo contaminar corpos hídricos subterrâneos. Também foi possível concluir que o efluente gerado ainda não atingiu diretamente o rio Piancó, possivelmente, ocasionado pela forte estiagem que atinge a região. Entretanto, nos períodos chuvosos, eleva-se as chances deste poluente ser lixiviado para o rio. Com isso, se faz necessário ações de capacitação e conscientização dos produtores e funcionários das agroindústrias no intuito de otimizar o uso da água e promover sistemas de tratamento viáveis, bem como, o possível reuso destes efluentes. / Water quality has been seriously impacted mainly caused by human actions. Because of this, the water quality is becoming a scarce commodity. This fact is compounded in the Brazilian semi-arid northeast, where water availability is quite limited because of its climatic conditions. Much of the Northeast economy is focused on the rural sector, where the agricultural industries are located. Much of the waste generated by agro-industries are eventually leached up to a water body receptor, causing the expense of quality of its waters. Faced with the above objective is through this research to evaluate the potential polluter of family farms on the Piancó river, municipality of Pombal-PB. The research was conducted from May 2014 to December 2015 in two agricultural industries, a slaughter of poultry and other cheese production, which were collected sample of the raw wastewater and Piancó river waters adjacent agro-industries and forwarded to Water Analysis Laboratory for evaluation of physical, chemical and microbiological parameters. It can be concluded that the two agribusinesses cited, despite being small, have a high pollution potential for this high organic load as well as the launch directly into the environment without any prior treatment and contaminate underground water bodies. It was also concluded that the effluent not yet directly reaches the Piancó river possibly caused by severe drought hitting the region. However, in rainy periods, rises the chances of this pollutant to be leached into the river. Thus, it is necessary training activities and awareness of producers and employees of agricultural industries in order to optimize water usage and promote viable treatment systems, as well as the possible reuse of these effluents.