Orientadores: Lucia Regina Durrant, Maria Cristina Teixeira Duarte / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-10T02:50:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_PatriciaLopesde_M.pdf: 548910 bytes, checksum: c926718a648c227f14a1b0d9ad0ef7c6 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: No presente trabalho a produção de manganês peroxidase (MnP) pelas bactérias Bacillus pumilus e Paenibacillus sp. foi estudada na ausência e presença de indutores. As cinéticas de produção enzimática mostraram que a utilização de indulina AT no meio de cultivo de B. pumilus aumentou a atividade da MnP, propiciando 31,66 U/L após 8h, enquanto a utilização de indutores no meio de cultivo de Paenibacillus sp. não causou aumento da MnP, e a cultura sem a presença de indutores apresentou atividade da MnP de 12,33 U/L, após 20 h. As MnPs produzidas por estes microrganismos foram purificadas em resina Fenil Sepharose e as proteínas de ambos os caldos brutos foram eluídas em duas frações, porém apenas as primeiras frações apresentaram atividade para a enzima. Ensaios a diferentes valores de pH e temperatura, de pH 5,0 a pH 10,0 e 25 ºC a 60 ºC foram realizados com as MnPs purificadas para verificar as condições ótimas de atuação das enzimas. Para a MnP de B. pumilus a máxima atividade foi de 4,3 U/L a pH 8,0 e 25 oC, enquanto para a MnP de Paenibacillus sp. a máxima atividade foi de 11,74 U/L a pH 9,0 e 45 oC. Através de eletroforese SDS-PAGE, verificou-se que a massa molar da MnP purificada de B. pumilus foi de 25 kDa e de Paenibacillus sp. foi de 40 kDa. As bactérias foram aplicadas separadamente em efluente da indústria papeleira com pH corrigido para pH 7,0, 9,0 e 11,0, para verificação da remoção da cor e da DQO. As remoções da cor real e DQO em pH 9,0 foram respectivamente de 41,87% e 22,08% após o tratamento com B. pumilus e 42,30% e 22,89% após tratamento com Paenibacillus sp., ambos de 48 h de tratamento. Para verificar as massas molares dos compostos presentes no efluente não tratado e tratado, foi utilizada cromatografia de permeação em gel. Pode-se verificar que houve diminuição dos compostos responsáveis pela cor do efluente da indústria papeleira / Abstract: The production of manganese peroxidase (MnP) from Bacillus pumilus and Paenibacillus sp. was studied under absence and presence of inducers. The enzymatic production showed that indulin AT increased the MnP activity in the B. pumilus culture medium up to 31.66 U/L after 8 h, while the inducers did not provide changes in the MnP activity in the Paenibacillus sp. culture medium, which reached maximum activity of 12.22 U/L after 20 h. The MnPs produced by these microorganisms were purified in Fenil Sepharose resin and proteins from both crude enzymes eluted two fractions, however only the first ones exhibited MnP activity. Tests in different pH and temperature values, from pH 5.0 to pH 10.0 and 30 ºC to 60 ºC, respectively, were accomplished with purified MnP to verify the optimum conditions for maximum activity. For MnP activity from B. pumilus the maximum activity was 4.3 U/L in pH 8.0 at 25 oC and for MnP activity from Paenibacillus sp. the maximum activity was 11.74 U/L in pH 9.0 at 45 oC. The molar masses determined by SDS-PAGE gel eletrophoresis were 25 kDa for the purified enzyme from B. pumilus and 40 kDa for purified enzyme from Paenibacillus sp. The bacteria were applied to the paper industry effluent to investigate the colour remotion. Inoculum were individually applied in effluent with corrected pH to 7.0, 9.0 and 11.0. After the effluent treatment with microorganisms, tests were carried out to verify the real colour and COD remotion. The real colour and COD remotion in pH 9.0 effluent were respectively 41.87% and 22.08% after B. pumilus treatment and 42.30% and 22.89% after Paenibacillus sp. treatment, both of 48 h. Gel permeation chromatography was used to verify the molar masses of compounds present in the non-treated and treated effluent, showing a decrease in the compounds responsible for the paper industry effluent colour / Mestrado / Microbiologia / Mestre em Ciência de Alimentos

Orientador: Nelson Eduardo Duran Caballero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T10:31:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Assalin_MarciaRegina_D.pdf: 6063801 bytes, checksum: 275c581d4250a4932181e1314febc995 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho foram estudados diversos aspectos de aplicação dos processos químicos (ozônio) e biológico (lodo ativado), aplicados de maneira isolada e combinada no tratamento do efluente papeleiro Kraft E1. A caracterização do efluente Kraft E1 foi realizada frente a vários parâmetros físico-químicos: fenóis totais, cor, carbono orgânico total (COT), demanda química de oxigênio (DQO), além da toxicidade frente a alga Selenastrum capricornutum. A eficiência dos processos estudados foi avaliada frente a redução de valores dos parâmetros de caracterização. As melhores condições de ozonização para o tratamento do efluente Kraft E1 foram pH 10 e 14 mg L de O3, por até 60 minutos de tratamento. Observou-se que a ozonização aplicada em meio fortemente alcalino (pH > 10) resulta num menor consumo de ozônio, o que pode ser relacionado com uma cinética de degradação mais lenta. O tratamento com ozônio mostrou maior eficiência para a remoção de cor, fenóis totais e toxicidade do efluente papeleiro. O processo biológico realizado num tempo de retenção hidraúlica (TRH) igual a 12 h, foi bastante eficiente na degradação da matéria orgânica do efluente. A remoção da cor e fenóis totais por este processo foi bastante afetada pelo TRH aplicado, o que não ocorreu com a remoção de carga orgânica. O processo combinado Iodo ativado (12 h) - ozônio (30 minutos) foi o que apresentou os melhores resultados para o tratamento do efluente papeleiro (DQO 75 %; COT 73 %, COR 80,7 % e fenóis totais 66,9 %). / Abstract: The efficiency of combined chemical (ozone) and biological (activated sludge) process in the treatment of Kraft E1 mill effluent was studied. The reduction of total phenols, color, total organic carbon (TOC), chemical oxygen demand (COD) and the toxicity (Selenastrum capricornutum) was evaluated. Different doses of ozone and pH of the effluent were studied. Treatment using pH 10 and concentration of 14 mg L of O3 in 60 min were the most efficient in the total phenols and color removal, but the results indicated negligible TOC reduction by application of the ozonation processes. The increase of pH as the reduction of ozone concentration influenced the kinetics properties of the process. The activated sludge process, (hydraulic retention time -HRT 12 h) was the most efficient for the TOC removal. Degradation of total phenolic compounds and decoloration were seriously affected by HRT variation. The combined process activated sludge (12 h) - ozonation (30 minutes) showed good results for the treatment of the Kraft E1 effluent (COD 75 %; TOC 73 %, Decoloration 80,7 % and Total Phenols 66,9 %). / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

L’objectif de la thèse est d’évaluer la faisabilité de la technologie de pile à combustible microbienne pour la production d’électricité couplée au traitement d’effluents de l’industrie papetière. La première partie du travail montre que de nombreux effluents papetiers permettent de former des biofilms anodiques efficaces. Lorsque les effluents sont complémentés en acétate et l’anode polarisée à -0,3V/ECS des densités de courant de 12 A/m² et des rendements faradiques de 90% ont été obtenus. Lorsque les effluents sont utilisés comme seuls substrats, les densités de courant atteignent 6 A/m² et les rendements faradiques 30%, avec des abattements de DCO jusqu’à 50%. Les biofilms anodiques optimaux ont été associées à des cathodes à air abiotiques pour concevoir des piles complètes. Des puissances surfaciques de 294 mW/m² à 596 mW/m² ont été obtenues avec deux effluents différents. / The objective of this thesis was to assess the feasibility of the microbial fuel cell technology for the production of electrical energy coupled with the treatment of pulp and paper effluents. The first part of work showed that various pulp and paper effluents are suitable to form efficient anodic biofilms. When the effluent was supplemented with acetate and the anode polarized between at -0.3 V/SCE, current densities of 12 A/m² and Coulombic efficiencies up to 90% were obtained. When effluents were provided as the sole substrate, current densities reached 6 A/m² and Coulombic efficiencies 30%, with COD removal around 50%. The optimal anodic biofilms were associated with associated with abiotic air cathodes to design complete microbial fuel cells. Power densities from 294 mW/m² to 596 mW/m² were obtained with two different effluents.