O processamento do café via úmida inclui as etapas de despolpamento, fermentação, lavagem e separação dos grãos, no qual gera-se grande quantidade de resíduos sólidos (casca e polpa) e água residuária. O estudo dos aspectos microbiológicos na produção de hidrogênio a partir de resíduos do processamento do café é pouco explorado, o que torna esse resíduo atrativo e foco de pesquisas. Neste cenário, buscou-se avaliar o potencial uso destes resíduos como substrato e fonte de bactérias e fungos fermentativos para produção de H2. Adicionalmente, estudou-se a homoacetogênese, processo que afeta a produção de H2, uma vez que o H2/CO2 pode ser consumido para a síntese de ácido acético. Para isso, ensaios em reatores em batelada foram conduzidos para seleção da melhor condição de pré-tratamento hidrotérmico (severidade), dos fatores da fermentação (pH, temperatura, agitação, volume do headspace, concentração de bioaumentação do consórcio microbiano, resíduo de polpa e casca, água residuária e extrato de levedura) que afetam a produção de H2 (Planejamento Plackett-Burman) e homoacetogênese (planejamento fracionado 24-1), seguido do delineamento composto central rotacional (DCCR) para otimização da produção de hidrogênio. Verificou-se que a severidade de pré-tratamento hidrotérmico de 3,53 (180 °C, 15 minutos), resultaram no aumento da concentração de açúcares fermentáveis, com baixa concentração de lignina, fenol, furfural e 5-hidroximentil furfural, obtendo valores de potencial máximo de produção de H2 (P) de 1,8 mL H2. Em relação ao efeito dos fatores da fermentação sobre a produção de H2, obteve-se o maior P de 82 mL H2 em pH 7,0, 30 g DQO L-1 de água residuária, 6 g L-1 de polpa e casca, 30 ºC, 50% de headspace, 180 rpm, sem bioaumentação do consórcio microbiano e 2 g L-1 de extrato de levedura. Por outro lado, as condições que conduziram a consumo significativo de H2 por homoacetogênese foram em pH inicial entre 5,5 e 7,5, headspace entre 40 e 60%, concentração de água residuária entre 10 e 30 g DQO L-1 e concentração de casca e polpa entre 3 e 9 g L-1. Em relação às variáveis estatisticamente significativas (pH, concentração de polpa e casca e volume do headspace), as condições operacionais ótimas para obtenção de P de 240 mL H2, estimadas via planejamento DCCR, foram em pH 7,0, concentração de polpa e casca 7 g L-1 e volume de headspace 30%. No consórcio microbiano, houve predominância de bactérias semelhantes a Lactobacillus sp. e Clostridium sp. e de fungos semelhantes a Saccharomyces sp. e Kazachstania sp. Tais microrganismos foram associados a produção de ácido lático, H2, etanol e ácido acético nos reatores, identificando genes relacionados a enzimas para a degradação de lignina, fenol, celulose, hemicelulose e pectina. Observou-se alta abundância relativa de Clostridium sp. tanto nos ensaios de produção de H2 quanto nos ensaios com consumo de hidrogênio, sendo seus genes associados a homoacetogênese, produção de ácido propiônico e butanol. / Wet coffee processing includes pulping, fermentation, washing and grain separation, in which large amounts of solid waste (husk and pulp) and wastewater are generated. The study of microbiological aspects in the hydrogen production from coffee waste was little explored, which makes this residue attractive and the focus of research. In this scenario, we evaluate the potential use of coffee waste as substrate and source of fermentative bacteria and fungi for H2 production. In addition, homoacetogenesis, a process, that negatively affects H2 production, was studied since H2/CO2 can be consumed for acetic acid production. Assays in batch reactors were conducted to select the best hydrothermal pretreatment condition (severity), fermentation factors affecting the H2 production (pH, temperature, agitation, headspace, bioaugmentation of microbial consortium, concentration of pulp and husk, wastewater and yeast extract) (Plackett and Burman design) and homoacetogenesis (fractional factorial design 24-1), followed by the Rotational Central Composite Design (RCCD) to optimize the H2 production. It was verified that the hydrothermal pretreatment severity of 3,53 (180 °C, 15 minutes), resulted in the increase of fermentable sugars, with low concentration of lignin, phenol, furfural and 5-hydroxyximethyl furfural, obtaining values of the maximum H2 production potential (P) of 1,8 mL H2. The fermentation factors conducing to highest P of 82 mL H2 were pH 7,0, wastewater 30 g COD L-1, 6 g L-1 pulp and husk, 30 °C, 50% headspace, 180 rpm, without bioaugmentation of the microbial consortium and 2 g L-1 yeast extract. On the other hand, the conditions leading to significant H2 consumption by homoacetogenesis were initial pH between 5,5 and 7,5, headspace between 40 and 60%, wastewater concentration between 10 and 30 g COD L-1 and concentration of husk and pulp between 3 and 9 g L-1. In relation to the fermentation factors statistically significant in the H2 production (pH, pulp and husk concentration and headspace), the optimal operational conditions to obtain P of 240 mL H2, estimated through RCCD design, were at pH 7,0, 7 g L-1 pulp and husk concentration and 30% headspace volume. In the microbial consortium, there was a predominance of bacteria similar to Lactobacillus sp. and Clostridium sp. and fungi similar to Saccharomyces sp. and Kazachstania sp. These microorganisms were associated with the production of H2, lactic acid, ethanol and acetic acid in the reactors, identifying genes related to enzymes for the degradation of lignin, phenol, cellulose, hemicellulose and pectin. There was a high relative abundance of Clostridium sp. both in the H2 production assays and in the H2 consumption assays, with genes associated to homoacetogenesis, production of propionic acid and butanol.

O engaço de bananeira, suporte que sustenta o cacho de bananas, normalmente é descartado após a colheita da fruta, seja nas casas de embalagens (packing houses) ou em centros distribuidores, onde é considerado verdadeiro resíduo pelo grande volume gerado e por não ser aproveitado. Por essa razão e por constituir-se em material fibroso, o engaço foi avaliado para produção de polpa celulósica. O engaço in natura apresenta cerca de 93% de umidade e células de parênquima em abundância; em termos de composição química, o engaço apresenta 7,4% de lignina, 47,8% de extrativos totais, e 47,6% de holocelulose. Nesta pesquisa, a performance do engaço como matéria-prima para produção de polpa celulósica foi avaliada, usando o CaO como fonte álcali. Foram utilizadas lavagem e pré-extração aquosa (100 ºC, por 100 minutos) como pré-processos com o propósito de reduzir a grande quantidade de extrativos no bagaço do engaço de bananeira. O bagaço original e os materiais obtidos após os pré-processos foram submetidos à polpação com CaO com 8, 10, 12 e 14% de CaO, à temperatura de 120 ºC por 120 minutos em digestor rotativo. Para comparação foi utilizado o processo soda de polpação, sob as mesmas condições, usando-se 12% de NaOH como carga alcalina. Os resultados mostraram que a aplicação da lavagem e pré-extração aquosa ocasionaram a redução de cerca de 40% da massa inicial do bagaço. Considerando-se as condições de polpação e também a composição química do engaço de bananeira, os pré-processos avaliados não apresentaram um significativo efeito no processo de cozimento. Para a polpação do engaço, o processo de polpação cal pode ser considerado uma alternativa técnica para produção de polpa celulósica, apresentando níveis de deslignificação similar ao do processo de polpação soda. / The banana stem, grain stalk that supports the banana fruits, is normally discarded after the fruit harvesting, either in the 'packing house' or in the delivering centers, where it is considered a residue due to the great volume generated. For this reason and for being a fibrous material, stem was evaluated for pulp production. The stem in natura presents 93 % of humidity and parenchymatic cells in abundance; in terms of chemical composition the stem presents 7,4% of lignin, 47,0 % of total extractives and 45,6% of holocelullose. In this research, the performance of the stem as raw material for pulp production was evaluated, using the CaO as an alkali source. Washing and aqueous pre-extraction (100 ºC and 100 minutes) were considered as a pre-process in order to reduce the amount of extractives on the banana stem bagasse; the original bagasse and the materials obtained after the pre-processes were submitted to the CaO pulping with 8, 10, 12 and 14 % of CaO, at 120 ºC temperature during 120 minutes in rotating digester. For comparison, a soda cooking was carried out, under the same conditions using 12% of NaOH as alkaline charge. The results showed that the aplication of washing and aqueous pre-extraction caused a reduction of about 40% in the initial mass of bagasse. Considering the pulping conditions and also the chemical composition of the banana stem bagasse the pre-process evaluated did not show a significant effect on the cooking process itself. For the banana stem pulping, a CaO process can be considered a technical alternative for pulp production, with delignification rates similar to the NaOH process.

Orientador: Cristiano Soleo de Funari / Resumo: Aproximadamente 3,7 x 109 toneladas de resíduos agrícolas são produzidos anualmente no mundo. Por ser uma das grandes potências agrícolas atualmente, grandes quantidades de resíduos agrícolas são geradas constantemente no Brasil. Uma das principais culturas produzidas no país é a soja. Além de seu uso na pecuária, utilizada na alimentação animal, assim como para alimentação humana, a soja desperta grande interesse do ponto de vista farmacológico, por ser uma das principais fontes de isoflavonas, uma forma de fitoestrogênio, sendo umas das espécies listadas na RENISUS. Este trabalho teve como objetivo investigar o perfil químico dos resíduos provenientes da cultura da soja (caules, folhas e vagens) por meio de uma abordagem analítica verde. Os extratos foram obtidos em triplicata por maceração dinâmica a 30 °C, com acetona e etanol, com e sem adição de ácido. O solvente acetonitrila foi utilizado como solvente de referência, pois é comumente empregado tanto para a extração como para a separação de isoflavonas presentes em grãos de soja. Os extratos foram analisados por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a um espectrofotômetro de untravioleta/visível (HPLC-PAD/UV) e a comparação da eficiência de extração entre os solventes testados foi feita com base em número total de picos, área total sob os picos e rendimento da extração. Os solventes verdes etanol e acetona mostraram-se mais eficientes do que o solvente de referência acetonitrila. Posteriormente, uma estratég... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Approximately 3.7 x 109 tonnes of agricultural waste is produced annually in the world. Because it is one of the great agricultural powers today, large amounts of agricultural residues are constantly generated in Brazil. One of the main crops produced in the country is soy. In addition to its use in livestock and human nutrition, the soybean awakes great interest from the pharmacological point of view, being one of the main sources of isoflavones, a form of phytoestrogen, being one of the species listed in RENISUS. The objective of this work was to investigate the chemical profile of residues from soybean (shoots, leaves and pods) using a green analytical approach. The extracts were obtained in triplicate by dynamic maceration at 30 ° C, with acetone and ethanol, with and without acid addition. The solvent acetonitrile was used as reference solvent, since it is commonly used both for the extraction and the separation of isoflavones present in soybean grains. The extracts were analyzed by high performance liquid chromatography coupled to an untraviolet/visible spectrophotometer (HPLC-PAD/UV) and the comparison of the extraction efficiency among the solvents tested was done based on total number of peaks, total area under peaks and extraction yield. The green solvents ethanol and acetone were more efficient than the reference solvent acetonitrile. Subsequently, a strategy for the identification of compounds in mixture, based on data obtained by high performance liquid chromatog... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by ARIADNE MAGALHÃES CARNEIRO (ariadnemagcar@hotmail.com) on 2018-06-17T22:48:50Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Ariadne Magalhães Carneiro Versão Corrigida 4.pdf: 2192618 bytes, checksum: 14dd0c6daab475134d8c57af4f4d517f (MD5) / Approved for entry into archive by Sulamita Selma C Colnago null (sulamita@btu.unesp.br) on 2018-06-18T20:32:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 carneiro_am_me_bot.pdf: 2192618 bytes, checksum: 14dd0c6daab475134d8c57af4f4d517f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-18T20:32:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 carneiro_am_me_bot.pdf: 2192618 bytes, checksum: 14dd0c6daab475134d8c57af4f4d517f (MD5) Previous issue date: 2018-04-19 / Aproximadamente 3,7 x 109 toneladas de resíduos agrícolas são produzidos anualmente no mundo. Por ser uma das grandes potências agrícolas atualmente, grandes quantidades de resíduos agrícolas são geradas constantemente no Brasil. Uma das principais culturas produzidas no país é a soja. Além de seu uso na pecuária, utilizada na alimentação animal, assim como para alimentação humana, a soja desperta grande interesse do ponto de vista farmacológico, por ser uma das principais fontes de isoflavonas, uma forma de fitoestrogênio, sendo umas das espécies listadas na RENISUS. Este trabalho teve como objetivo investigar o perfil químico dos resíduos provenientes da cultura da soja (caules, folhas e vagens) por meio de uma abordagem analítica verde. Os extratos foram obtidos em triplicata por maceração dinâmica a 30 °C, com acetona e etanol, com e sem adição de ácido. O solvente acetonitrila foi utilizado como solvente de referência, pois é comumente empregado tanto para a extração como para a separação de isoflavonas presentes em grãos de soja. Os extratos foram analisados por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a um espectrofotômetro de untravioleta/visível (HPLC-PAD/UV) e a comparação da eficiência de extração entre os solventes testados foi feita com base em número total de picos, área total sob os picos e rendimento da extração. Os solventes verdes etanol e acetona mostraram-se mais eficientes do que o solvente de referência acetonitrila. Posteriormente, uma estratégia de identificação de compostos em mistura, baseada em dados obtidos por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a espectrometria de massas de alta resolução (HPLC-PDA/UV-ESI/TOF/MS) e em dados quimiotaxonômicos foi empregada. Foram identificadas as isoflavonas não glicosiladas daidzeína, genisteína e gliciteína, além da flavona apigenina, em resíduos de cultura de soja. Este trabalho sugere que isoflavonas e outros flavonóides poderiam ser obtidos de resíduos agrícolas da cultura de soja, amplamente disponíveis mundialmente, por meio de tecnologias verdes de extração e de análise. / Approximately 3.7 x 109 tonnes of agricultural waste is produced annually in the world. Because it is one of the great agricultural powers today, large amounts of agricultural residues are constantly generated in Brazil. One of the main crops produced in the country is soy. In addition to its use in livestock and human nutrition, the soybean awakes great interest from the pharmacological point of view, being one of the main sources of isoflavones, a form of phytoestrogen, being one of the species listed in RENISUS. The objective of this work was to investigate the chemical profile of residues from soybean (shoots, leaves and pods) using a green analytical approach. The extracts were obtained in triplicate by dynamic maceration at 30 ° C, with acetone and ethanol, with and without acid addition. The solvent acetonitrile was used as reference solvent, since it is commonly used both for the extraction and the separation of isoflavones present in soybean grains. The extracts were analyzed by high performance liquid chromatography coupled to an untraviolet/visible spectrophotometer (HPLC-PAD/UV) and the comparison of the extraction efficiency among the solvents tested was done based on total number of peaks, total area under peaks and extraction yield. The green solvents ethanol and acetone were more efficient than the reference solvent acetonitrile. Subsequently, a strategy for the identification of compounds in mixture, based on data obtained by high performance liquid chromatography coupled to high resolution mass spectrometry (HPLC-PDA/UV-ESI/TOF/MS) and chemotaxonomic data was used. The non-glycosylated isoflavones daidzein, genistein and glycitein, as well as flavone apigenin, were identified in soybean residue. This work suggests that isoflavones and other flavonoids could be obtained from soybean crop residues widely available worldwide through green extraction and analysis technologies.

O engaço de bananeira, suporte que sustenta o cacho de bananas, normalmente é descartado após a colheita da fruta, seja nas casas de embalagens (packing houses) ou em centros distribuidores, onde é considerado verdadeiro resíduo pelo grande volume gerado e por não ser aproveitado. Por essa razão e por constituir-se em material fibroso, o engaço foi avaliado para produção de polpa celulósica. O engaço in natura apresenta cerca de 93% de umidade e células de parênquima em abundância; em termos de composição química, o engaço apresenta 7,4% de lignina, 47,8% de extrativos totais, e 47,6% de holocelulose. Nesta pesquisa, a performance do engaço como matéria-prima para produção de polpa celulósica foi avaliada, usando o CaO como fonte álcali. Foram utilizadas lavagem e pré-extração aquosa (100 ºC, por 100 minutos) como pré-processos com o propósito de reduzir a grande quantidade de extrativos no bagaço do engaço de bananeira. O bagaço original e os materiais obtidos após os pré-processos foram submetidos à polpação com CaO com 8, 10, 12 e 14% de CaO, à temperatura de 120 ºC por 120 minutos em digestor rotativo. Para comparação foi utilizado o processo soda de polpação, sob as mesmas condições, usando-se 12% de NaOH como carga alcalina. Os resultados mostraram que a aplicação da lavagem e pré-extração aquosa ocasionaram a redução de cerca de 40% da massa inicial do bagaço. Considerando-se as condições de polpação e também a composição química do engaço de bananeira, os pré-processos avaliados não apresentaram um significativo efeito no processo de cozimento. Para a polpação do engaço, o processo de polpação cal pode ser considerado uma alternativa técnica para produção de polpa celulósica, apresentando níveis de deslignificação similar ao do processo de polpação soda. / The banana stem, grain stalk that supports the banana fruits, is normally discarded after the fruit harvesting, either in the 'packing house' or in the delivering centers, where it is considered a residue due to the great volume generated. For this reason and for being a fibrous material, stem was evaluated for pulp production. The stem in natura presents 93 % of humidity and parenchymatic cells in abundance; in terms of chemical composition the stem presents 7,4% of lignin, 47,0 % of total extractives and 45,6% of holocelullose. In this research, the performance of the stem as raw material for pulp production was evaluated, using the CaO as an alkali source. Washing and aqueous pre-extraction (100 ºC and 100 minutes) were considered as a pre-process in order to reduce the amount of extractives on the banana stem bagasse; the original bagasse and the materials obtained after the pre-processes were submitted to the CaO pulping with 8, 10, 12 and 14 % of CaO, at 120 ºC temperature during 120 minutes in rotating digester. For comparison, a soda cooking was carried out, under the same conditions using 12% of NaOH as alkaline charge. The results showed that the aplication of washing and aqueous pre-extraction caused a reduction of about 40% in the initial mass of bagasse. Considering the pulping conditions and also the chemical composition of the banana stem bagasse the pre-process evaluated did not show a significant effect on the cooking process itself. For the banana stem pulping, a CaO process can be considered a technical alternative for pulp production, with delignification rates similar to the NaOH process.

As usinas sucroalcooleiras aproveitam apenas a fração colmo da planta para a produção de açúcar e etanol restando o bagaço da cana-de-açúcar, composto das frações fibra e medula, é em grande parte usado para geração de energia elétrica. O resíduo agrícola da cana RAC, constituído pelas folhas, palha, e a ponteira da cana de açúcar são cortados durante a colheita e devolvidos ao campo para adubar o solo contribuindo para a lavoura da cana-de-açúcar. Os painéis hardboards são produzidos a partir da aplicação de calor e pressão a um colchão de fibras ou serragem de madeira, sendo aplicados como pisos na construção civil e como pranchetas e fundo de gavetas na indústria moveleira. Assim, a proposta desse trabalho foi o estudo da utilização dos materiais provenientes da cultura de cana-de-açúcar, em particular a fração medula do bagaço de cana-de-açúcar e do RAC para produção de hardboard (sem a utilização de adesivos) e particleboards (com a adição de resina fenol-formaldeído). Adicionalmente, estudou-se a adição da humina resultante de processos de hidrólise ácida do bagaço de cana-de-açúcar como coadjuvante na produção de painéis de medula de cana-de-açúcar. A utilização da resina fenol-formaldeído foi estudada no intervalo de 10% a 33%, sendo os melhores resultados obtidos quando do uso de 25% de resina, que apresentou tensão máxima de 29,9 MPa em ensaio de tração. Definido esse valor, realizou-se o estudo do efeito da quantidade de humina no intervalo de 12,5% a 75%, o qual revelou que a humina leva à produção de materiais frágeis com redução do desempenho mecânico. As frações RAC foram empregadas para a produção de amostras com teor de resina fenol-formaldeído igual a 25%. Todos os corpos de prova produzidos foram analisados por ensaios de tração (MOR e MOE), análise térmica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise dinâmico mecânica. A produção de hardboards a partir da fração medula do bagaço de cana-de-açúcar, nas condições empregadas neste estudo preliminar, resultou em materiais com baixo desempenho mecânico, revelado pelos resultados dos ensaios de tração que indicou tensão máxima de 4,7 MPa. Entretanto, a mesma matéria prima quando misturada com resina fenol-formaldeído resultou na produção de particleboards que, apesar da dispersão pouca efetiva da resina, apresentaram um melhor desempenho mecânico (tensão máxima no intervalo de 29,9 a 11,3 MPa). Finalmente, os materiais obtidos com as frações RAC da cana-de-açúcar e resina FF mostraram-se mais homogêneos e com desempenho mecânico igual ou superior (tensão máxima no intervalo de 36,1 a 27,7 MPa) aos observados para os materiais obtidos com Pinus sp (tensão máxima de 27,7 MPa). / Sugar and ethanol mills use only the stem fraction of sugarcane for the production of sugar and ethanol. The sugarcane bagasse, composed of fiber and pith fractions, is largely used to generate electricity. The sugarcane agricultural residues - RAC, made up of leaves, straw and the tip of sugarcane are cut during harvest and returned to the field to fertilize the soil. Hardboard panels are produced from the application of heat and pressure to a fiber or sawdust mat. Its commercial application includes floors in construction and clipboards and bottom drawers in the furniture industry. Thus the purpose of this work was to study the use of materials from sugarcane culture, in particular the core fraction of bagasse sugarcane and the sugarcane trash for the production of hardboard (without the use of adhesives) and particleboards (with the addition of phenol formaldehyde resin). In addition, he studied the addition of the resulting humin acid hydrolysis process of sugarcane bagasse as an adjunct in the production of sugarcane pith panels. The use of phenol formaldehyde resin was studied in the range of 10% to 33%, with best results obtained when using 25% resin, which had maximum stress of 29.9 MPa in tensile testing. Once established, the study of the effect of the amount of humin was held in the range of 12.5% to 75%, which revealed that the humin leads to the production of brittle materials with reduced mechanical performance. Sugarcane trash fractions were used for production of resin samples with phenol formaldehyde content equal to 25%. All produced samples were analyzed by tensile tests (MOR and MOE), thermal analysis, scanning electron microscopy (SEM) and dynamic mechanical analysis. The production of hardboards from the marrow fraction of sugarcane bagasse, under the conditions employed in this preliminary study, resulted in materials with low mechanical performance, revealed the results of tensile tests indicated that maximum voltage of 4.7 MPa. However, the same raw material when mixed with phenol-formaldehyde resin resulted in the production of particleboards that despite the low effective dispersion of the resin, had a better mechanical performance (maximum stress in the range from 29.9 to 11.3 MPa). Finally, materials obtained from the fractions of RAC sugarcane and PF resin proved to be more homogeneous and with equal or higher mechanical performance (maximum stress in the range from 36.1 to 27.7 MPa) to that observed for materials obtained with Pinus sp (maximum stress of 27.7 MPa).

Dentre os ecossistemas terrestres, o solo constitui um dos principais reservatórios de carbono (C). As práticas de preparo agrícola alteram esse compartimento, acelerando o processo de oxidação da matéria orgânica do solo, o que favorece a emissão de gases do efeito estufa. O presente trabalho foi desenvolvido em um experimento de longa duração localizado na Fundação ABC em Ponta Grossa (PR) sob diferentes sistemas de manejo do solo: plantio convencional (PC), preparo mínimo (PM), plantio direto (PD) e plantio direto escarificado (PDE), dispostos em blocos ao acaso. Os objetivos foram, determinar: a) os estoques de C e nitrogênio (N) do solo; b) a quantidade e qualidade dos resíduos culturais; e c) quantificar as trocas gasosas de CO2 e N2O entre o solo-atmosfera. As amostragens foram realizadas de outubro de 2003 a novembro de 2004 na sucessão aveia branca/soja/trigo. Os estoques de C e N do solo foram determinados após a colheita das culturas e não apresentaram diferença estatística entre épocas de cultivo e tratamentos. O PD apresentou os maiores estoques médios de C e N, e o PC os menores valores. As taxas de seqüestro de C, na camada 0-20 cm nos tratamentos estudados em comparação ao PC (15 anos de implantação), foram de: 0,55; 0,66 e 0,46 Mg ha-1ano-1 para PM, PD e PDE, respectivamente. As massas secas e os estoques de C e N dos resíduos culturais foram maiores na época da colheita das culturas, e superiores nos tratamentos PD e PDE. Os teores de C dos resíduos não tiveram diferença estatística entre as médias dos tratamentos. Os resíduos de soja apresentaram, em todos os tratamentos, maior teor de N e menor de hemicelulose. As variações no Quociente holocelulose/lignocelulose (QCL), Índices ligno-celulósico (ILC) e de decomponibilidade (ID) foram pequenas, evidenciando pouca variação entre os resíduos da rotação. As médias diárias das emissões de CO2 do solo variaram de 24 a 248 mg m-2 h-1 aumento progressivo, de novembro/03 (semeadura da soja) a fevereiro/04, devido ao crescimento das raízes que incrementou a taxa de respiração do solo. Não foi observada correlação significativa entre as emissões de CO2 e N2O com o ciclo diário da temperatura. As médias anuais de emissão de CO2 e N2O foram iguais nos horários 8:00, 12:00h e 17:00h. Os fluxos de N2O variaram de 3 a 53 µg m-2, e a maior freqüência observada com saturação de água no solo em torno de 60%, após as adubações nitrogenadas em junho/2004 no PC e PM e em julho/2004 no PD e PDE. O revolvimento do solo pela gradagem e incorporação dos resíduos culturais no PC e PM, não alteraram significativamente as emissões de CO2 e N2O. Os tratamentos estudados não apresentaram diferença nas médias anuais de emissão de CO2 e N2O do solo. Dentre todas as variáveis estudadas, comparando os tratamentos PC, PM, PD e PDE, o PD destacou-se por apresentar maior estoques de C e N no solo em relação aos demais tratamentos. / Between the terrestrial ecosystems, the soil is one of the most important pools of carbon (C). Agricultural tillage practices alter the contents of this element, accelerating the process of organic matter oxidation, inducing greenhouse gases emissions. The present research was carried out in a long-term experiment located at Fundação ABC in Ponta Grossa (Paraná State, Brazil) under different soil management systems: conventional (CT), minimum (MT), no-till (NT) and no-till harrowed (NTH), randomly displayed in blocks. The objectives were to determine: a) soil C and nitrogen (N) stocks; b) quantity and quality crop residues; c) quantify the CO2 and N2O gasses fluxes from the soil to the atmosphere. Sampling activities were performed between October 2003 and November 2004 in the succession white oat/soybean/wheat. Soil C and N stocks were determined after the crops were harvested and showed the same distribution of soil C and N for all treatments, no significant statistically difference among cultural seasons and treatments was observed. NT system presented the highest mean soil C and N stock values, and the CT had the smaller values. Soil C sequestration rates in the 0-20 cm, in the treatments in comparison with the CT with 15 years of adoption, were 0,55; 0,66 and 0,46 Mg ha-1year-1 for MT, NT and NTH, respectively. Dry matter and C and N stocks of crop residues were higher in the harvest season, and presented high values for NT and NTH. Carbon contents in crop residues were maintained in the same magnitude and showed no significant statistically difference. Soybean residues just presented, in all treatments, higher N concentration and smaller hemicelulose contents. The holocelulose/lignocelulose quotient (HLQ), ligno-celulosico (LCI) and decomposition (DI) indexes were small, evidencing in this work, little variation between the crop residues analised. The soil CO2 CO2 daily average emissions varied from 24 to 248 mg m-2 h-1 and presented a progressive increase of November/03 (sow of the soy) to February/04, indicating that the soil respiration passed to be constituted of the organism soil and root plants. Correlation was not observed between the emissions of CO2 and N2O with the daily cycle of the temperature. The same annual averages of emission of CO2 and N2O were observed in the schedules 8:00, 12:00 and 17:00 hours. The N2O flow varied from 3 to 53 g m-2, and the largest frequency observed with water filled pore space around 60 %, and after the nitrogen fertilization in June 2004 in CT and MT and in July 2004 in NT and NTH. Soil tillage with plow and incorporation of the cultural residues in CT and MT, didn't alter the emissions of CO2 and N2O significantly. The studied treatments didn\'t present difference in the annual averages of emission of CO2 and N2O of the soil during 2003 and 2004 years. Between the studied variables, comparing the treatments CT, MT, NT and NTH, NT system stranded out from the other treatments by present higher soil C and N stocks.

Dentre os ecossistemas terrestres, o solo constitui um dos principais reservatórios de carbono (C). As práticas de preparo agrícola alteram esse compartimento, acelerando o processo de oxidação da matéria orgânica do solo, o que favorece a emissão de gases do efeito estufa. O presente trabalho foi desenvolvido em um experimento de longa duração localizado na Fundação ABC em Ponta Grossa (PR) sob diferentes sistemas de manejo do solo: plantio convencional (PC), preparo mínimo (PM), plantio direto (PD) e plantio direto escarificado (PDE), dispostos em blocos ao acaso. Os objetivos foram, determinar: a) os estoques de C e nitrogênio (N) do solo; b) a quantidade e qualidade dos resíduos culturais; e c) quantificar as trocas gasosas de CO2 e N2O entre o solo-atmosfera. As amostragens foram realizadas de outubro de 2003 a novembro de 2004 na sucessão aveia branca/soja/trigo. Os estoques de C e N do solo foram determinados após a colheita das culturas e não apresentaram diferença estatística entre épocas de cultivo e tratamentos. O PD apresentou os maiores estoques médios de C e N, e o PC os menores valores. As taxas de seqüestro de C, na camada 0-20 cm nos tratamentos estudados em comparação ao PC (15 anos de implantação), foram de: 0,55; 0,66 e 0,46 Mg ha-1ano-1 para PM, PD e PDE, respectivamente. As massas secas e os estoques de C e N dos resíduos culturais foram maiores na época da colheita das culturas, e superiores nos tratamentos PD e PDE. Os teores de C dos resíduos não tiveram diferença estatística entre as médias dos tratamentos. Os resíduos de soja apresentaram, em todos os tratamentos, maior teor de N e menor de hemicelulose. As variações no Quociente holocelulose/lignocelulose (QCL), Índices ligno-celulósico (ILC) e de decomponibilidade (ID) foram pequenas, evidenciando pouca variação entre os resíduos da rotação. As médias diárias das emissões de CO2 do solo variaram de 24 a 248 mg m-2 h-1 aumento progressivo, de novembro/03 (semeadura da soja) a fevereiro/04, devido ao crescimento das raízes que incrementou a taxa de respiração do solo. Não foi observada correlação significativa entre as emissões de CO2 e N2O com o ciclo diário da temperatura. As médias anuais de emissão de CO2 e N2O foram iguais nos horários 8:00, 12:00h e 17:00h. Os fluxos de N2O variaram de 3 a 53 µg m-2, e a maior freqüência observada com saturação de água no solo em torno de 60%, após as adubações nitrogenadas em junho/2004 no PC e PM e em julho/2004 no PD e PDE. O revolvimento do solo pela gradagem e incorporação dos resíduos culturais no PC e PM, não alteraram significativamente as emissões de CO2 e N2O. Os tratamentos estudados não apresentaram diferença nas médias anuais de emissão de CO2 e N2O do solo. Dentre todas as variáveis estudadas, comparando os tratamentos PC, PM, PD e PDE, o PD destacou-se por apresentar maior estoques de C e N no solo em relação aos demais tratamentos. / Between the terrestrial ecosystems, the soil is one of the most important pools of carbon (C). Agricultural tillage practices alter the contents of this element, accelerating the process of organic matter oxidation, inducing greenhouse gases emissions. The present research was carried out in a long-term experiment located at Fundação ABC in Ponta Grossa (Paraná State, Brazil) under different soil management systems: conventional (CT), minimum (MT), no-till (NT) and no-till harrowed (NTH), randomly displayed in blocks. The objectives were to determine: a) soil C and nitrogen (N) stocks; b) quantity and quality crop residues; c) quantify the CO2 and N2O gasses fluxes from the soil to the atmosphere. Sampling activities were performed between October 2003 and November 2004 in the succession white oat/soybean/wheat. Soil C and N stocks were determined after the crops were harvested and showed the same distribution of soil C and N for all treatments, no significant statistically difference among cultural seasons and treatments was observed. NT system presented the highest mean soil C and N stock values, and the CT had the smaller values. Soil C sequestration rates in the 0-20 cm, in the treatments in comparison with the CT with 15 years of adoption, were 0,55; 0,66 and 0,46 Mg ha-1year-1 for MT, NT and NTH, respectively. Dry matter and C and N stocks of crop residues were higher in the harvest season, and presented high values for NT and NTH. Carbon contents in crop residues were maintained in the same magnitude and showed no significant statistically difference. Soybean residues just presented, in all treatments, higher N concentration and smaller hemicelulose contents. The holocelulose/lignocelulose quotient (HLQ), ligno-celulosico (LCI) and decomposition (DI) indexes were small, evidencing in this work, little variation between the crop residues analised. The soil CO2 CO2 daily average emissions varied from 24 to 248 mg m-2 h-1 and presented a progressive increase of November/03 (sow of the soy) to February/04, indicating that the soil respiration passed to be constituted of the organism soil and root plants. Correlation was not observed between the emissions of CO2 and N2O with the daily cycle of the temperature. The same annual averages of emission of CO2 and N2O were observed in the schedules 8:00, 12:00 and 17:00 hours. The N2O flow varied from 3 to 53 g m-2, and the largest frequency observed with water filled pore space around 60 %, and after the nitrogen fertilization in June 2004 in CT and MT and in July 2004 in NT and NTH. Soil tillage with plow and incorporation of the cultural residues in CT and MT, didn't alter the emissions of CO2 and N2O significantly. The studied treatments didn\'t present difference in the annual averages of emission of CO2 and N2O of the soil during 2003 and 2004 years. Between the studied variables, comparing the treatments CT, MT, NT and NTH, NT system stranded out from the other treatments by present higher soil C and N stocks.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:37:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paula Alvarez Cabanez.pdf: 231732 bytes, checksum: 6e2450f53b32469200cf60207690e947 (MD5) Previous issue date: 2010-08-31 / A reutilização de resíduos culturais na agricultura é uma alternativa promissora, que permite suster o agroambiente proporcionando melhorias ao sistema solo-planta. Nesse sentido, a água residuária oriunda do processamento dos frutos do café (ARC) pode ser utilizada na agricultura como fertilizante natural, respeitando a concentração dos nutrientes nela contidos. Este trabalho teve como objetivo utilizar dois solos como meio de tratamento da ARC, possibilitando a remoção de material orgânico e inorgânico presentes nesses efluentes. Para isso, fez-se ensaio de colunas de solos, sendo aplicados a eles a ARC. A ARC foi coletada no período de julho e agosto e as amostras de solos foram retiradas em profundidade de 0 a 40 cm, em dois solos classificados como Latossolo Vermelho Amarelo, apresentando texturas diferentes, sendo o solo um de textura média e o solo dois de textura arenosa. Foram coletadas amostras do lixiviado da ARC e foram feitas determinações de pH, condutividade elétrica (CE), demanda química de oxigênio (DQO), P, Ca, Mg e K. Após a percolação da ARC em colunas de solos, as mesmas foram encaminhadas ao laboratório a fim de proceder as determinações de P, K, Ca, Mg, pH, matéria orgânica do solo (MOS), soma de bases, capacidade de troca de cátions (CTC) em pH 7, CTC efetiva e índice de saturação em bases. Foi possível concluir que a ARC contribuiu para a alteração das concentrações de pH e Mg, aumento da CTC em pH 7 e da concentração de K, diminuição do índice de saturação em bases e da concentração de Ca, sendo que as concentrações de P, MOS, CTC efetiva e soma de bases não foram significativamente alteradas pela adição da ARC. Para o solo de textura arenosa, a ARC contribuiu para a alteração do pH e da concentração de K, diminuição da concentração de Ca, MOS, soma de bases e índice de saturação em bases, aumento da CTC em pH 7, sendo que as concentrações de P, Mg e CTC efetiva não foram alteradas significativamente pela adição da ARC. Com relação às águas de drenagem decorrentes da aplicação da ARC em colunas de solo de textura média, pode-se concluir que houve aumento do pH, CE e da concentração de Ca, diminuição da DQO, da concentração de Mg e P, sendo que a concentração de K não foi significativamente alterada. Quanto às águas do lixiviado da ARC nas colunas de solo de textura arenosa, pode-se inferir que houve aumento do pH, da concentração de Ca e Mg, diminuição da CE, DQO e em alguns momentos da concentração de P, sendo que a concentração de K não foi significativamente alterada / Reuse of crop residues in agriculture is a promising alternative, which allows sustain agroenvironment providing improvements to the soil-plant system. This sense, the wastewater coming from the processing of coffee fruits (ARC) can be used as natural fertilizer in agriculture, respecting the concentration of nutrients it contains. This study had as objective use two soils as a means of treatment of ARC, allowing the removal of organic and inorganic material present in these effluents. For this, made to test soil columns, being applied to them the ARC. The ARC was collected during july and august and soil samples were removed in depth from 0 to 40 cm in two soils classified as Yellow Red Latosol, with different textures, being one soil of medium texture and two soil of arenaceous texture. Samples were collected from the leachate of the ARC and were made the measurements of pH, electrical conductivity (EC), chemical oxygen demand (COD), P, Ca, Mg and K. After percolation of the ARC in soil columns, they were directed to the laboratory to proceed the determinations of P, K, Ca, Mg, pH, soil organic matter (SOM), total bases, cation exchange capacity (CEC) at pH 7, effective CEC and base saturation index. It was concluded that the ARC contributed to the change in the levels of pH and Mg, CEC at pH 7 and concentration of K, reduced the base saturation index and Ca concentration, and the concentration of P, SOM, effective CEC and total bases was not significantly altered by the addition of the ARC. For arenaceous soil, the ARC has contributed to the change of pH and concentration of K, reduction in the Ca concentration, SOM, total of bases and base saturation index, increased CEC at pH 7, and the concentrations P, Mg and effective CEC were not significantly altered by the addition of the ARC. With respect the drainage water from the application of ARC in columns of the medium textured soil can conclude that increasing pH, EC and Ca concentration, reduced the COD, the concentration of Mg and P, and the concentration of K was not significantly changed. As the waters of the leachate from the ARC in the columns of arenaceous soil can bein ferred that there was an increase of pH, Ca and Mg concentration, reduced of the EC, COD and at times the P concentration, and the concentration of K was not significantly altered

As usinas sucroalcooleiras aproveitam apenas a fração colmo da planta para a produção de açúcar e etanol restando o bagaço da cana-de-açúcar, composto das frações fibra e medula, é em grande parte usado para geração de energia elétrica. O resíduo agrícola da cana RAC, constituído pelas folhas, palha, e a ponteira da cana de açúcar são cortados durante a colheita e devolvidos ao campo para adubar o solo contribuindo para a lavoura da cana-de-açúcar. Os painéis hardboards são produzidos a partir da aplicação de calor e pressão a um colchão de fibras ou serragem de madeira, sendo aplicados como pisos na construção civil e como pranchetas e fundo de gavetas na indústria moveleira. Assim, a proposta desse trabalho foi o estudo da utilização dos materiais provenientes da cultura de cana-de-açúcar, em particular a fração medula do bagaço de cana-de-açúcar e do RAC para produção de hardboard (sem a utilização de adesivos) e particleboards (com a adição de resina fenol-formaldeído). Adicionalmente, estudou-se a adição da humina resultante de processos de hidrólise ácida do bagaço de cana-de-açúcar como coadjuvante na produção de painéis de medula de cana-de-açúcar. A utilização da resina fenol-formaldeído foi estudada no intervalo de 10% a 33%, sendo os melhores resultados obtidos quando do uso de 25% de resina, que apresentou tensão máxima de 29,9 MPa em ensaio de tração. Definido esse valor, realizou-se o estudo do efeito da quantidade de humina no intervalo de 12,5% a 75%, o qual revelou que a humina leva à produção de materiais frágeis com redução do desempenho mecânico. As frações RAC foram empregadas para a produção de amostras com teor de resina fenol-formaldeído igual a 25%. Todos os corpos de prova produzidos foram analisados por ensaios de tração (MOR e MOE), análise térmica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise dinâmico mecânica. A produção de hardboards a partir da fração medula do bagaço de cana-de-açúcar, nas condições empregadas neste estudo preliminar, resultou em materiais com baixo desempenho mecânico, revelado pelos resultados dos ensaios de tração que indicou tensão máxima de 4,7 MPa. Entretanto, a mesma matéria prima quando misturada com resina fenol-formaldeído resultou na produção de particleboards que, apesar da dispersão pouca efetiva da resina, apresentaram um melhor desempenho mecânico (tensão máxima no intervalo de 29,9 a 11,3 MPa). Finalmente, os materiais obtidos com as frações RAC da cana-de-açúcar e resina FF mostraram-se mais homogêneos e com desempenho mecânico igual ou superior (tensão máxima no intervalo de 36,1 a 27,7 MPa) aos observados para os materiais obtidos com Pinus sp (tensão máxima de 27,7 MPa). / Sugar and ethanol mills use only the stem fraction of sugarcane for the production of sugar and ethanol. The sugarcane bagasse, composed of fiber and pith fractions, is largely used to generate electricity. The sugarcane agricultural residues - RAC, made up of leaves, straw and the tip of sugarcane are cut during harvest and returned to the field to fertilize the soil. Hardboard panels are produced from the application of heat and pressure to a fiber or sawdust mat. Its commercial application includes floors in construction and clipboards and bottom drawers in the furniture industry. Thus the purpose of this work was to study the use of materials from sugarcane culture, in particular the core fraction of bagasse sugarcane and the sugarcane trash for the production of hardboard (without the use of adhesives) and particleboards (with the addition of phenol formaldehyde resin). In addition, he studied the addition of the resulting humin acid hydrolysis process of sugarcane bagasse as an adjunct in the production of sugarcane pith panels. The use of phenol formaldehyde resin was studied in the range of 10% to 33%, with best results obtained when using 25% resin, which had maximum stress of 29.9 MPa in tensile testing. Once established, the study of the effect of the amount of humin was held in the range of 12.5% to 75%, which revealed that the humin leads to the production of brittle materials with reduced mechanical performance. Sugarcane trash fractions were used for production of resin samples with phenol formaldehyde content equal to 25%. All produced samples were analyzed by tensile tests (MOR and MOE), thermal analysis, scanning electron microscopy (SEM) and dynamic mechanical analysis. The production of hardboards from the marrow fraction of sugarcane bagasse, under the conditions employed in this preliminary study, resulted in materials with low mechanical performance, revealed the results of tensile tests indicated that maximum voltage of 4.7 MPa. However, the same raw material when mixed with phenol-formaldehyde resin resulted in the production of particleboards that despite the low effective dispersion of the resin, had a better mechanical performance (maximum stress in the range from 29.9 to 11.3 MPa). Finally, materials obtained from the fractions of RAC sugarcane and PF resin proved to be more homogeneous and with equal or higher mechanical performance (maximum stress in the range from 36.1 to 27.7 MPa) to that observed for materials obtained with Pinus sp (maximum stress of 27.7 MPa).