Neste trabalho, avaliou-se o uso do tratamento anaeróbio termofílico (55 graus Celsius) e mesofílico (35 graus Celsius) de vinhaça de cana-de-açúcar em um reator contendo biomassa imobilizada operado em bateladas seqüenciais (ASBBR). O reator foi preenchido com matrizes de espuma de poliuretano inoculado com lodo granular de um reator UASB que era operado a 35 graus Celsius e tratava água residuária de um abatedouro de aves. A agitação era promovida por agitador mecânico a 300 rpm. O tempo de ciclo do reator termofílico foi alterado nas diferentes fases operacionais em função das diferentes concentrações de vinhaça aplicadas, enquanto que o tempo de ciclo do reator mesofílico foi mantido em 24 horas. O monitoramento do reator foi feito determinando-se os teores de demanda química de oxigênio (DQO), acidez volátil total, alcalinidade a bicarbonato e valor do pH de amostras do afluente e efluente, bem como ao longo do ciclo. Foram efetuados também exames microscópicos para avaliar o desenvolvimento e alterações na composição da biomassa. Na fase de adaptação do lodo à temperatura termofílica, o reator foi alimentado com vinhaça com 0,3 a 1,0 gDQO/L, sendo que a biomassa do reator termofílico foi considerada adaptada 50 dias após a inoculação. O enriquecimento do reator mesofílico com biomassa metanogênica ocorreu em 21 dias. Nesse período, o reator foi alimentado com substrato à base de etanol (2,5 gDQO/L) e sais minerais. As cargas orgânicas aplicadas no reator termofílico foram 0,85, 2,54, 3,64, 4,49, 4,0, 5,7 e 5,24 gDQO/L.d e as eficiências médias de remoção de DQO foram de 43 \'+ OU -\' 7,9 %, 73 \'+ OU -\' 7,0 %, 68 \'+ OU -\' 19,2 %, 78 \'+ OU -\' 9,0 %, 55 \'+ OU -\' 10,0 %, 46 \'+ OU -\' 19,0 % e 75 \'+ OU -\' 7,5 %, respectivamente. O reator mesofílico foi submetido a cargas orgânicas de 2,85, 6,4, 7,9, 10,5, 22,2 e 36,0 gDQO/L.d com eficiências médias de remoção de 75 \'+ OU -\' 8,7 %, 76 \'+ OU -\' 9,6 %, 78 \'+ OU -\' 4,1 %, 78 \'+ OU -\' 7,7 %, 85 \'+ OU -\' 4,1 % e 79 \'+ OU -\' 2,1 %, respectivamente. Portanto, considerando-se a eficiência de remoção de DQO, o desempenho do ASBBR no tratamento de vinhaça de cana-de-açúcar foi superior quando operado sob temperatura mesofílica. Os exames microbiológicos permitiram constatar o predomínio de arquéias metanogênicas do gênero Methanosarcina e bacilos fluorescentes quando o reator foi operado a temperatura termofílica, enquanto que células semelhantes à arquéias do gênero Methanosaeta predominaram durante a operação a temperatura mesofílica. / In this work, the viability of the thermophilic (55 Celsius degrees) and mesophilic (35 Celsius degrees) anaerobic treatment of sugar cane vinasse in an anaerobic sequencing batch reactor containing immobilized biomass (ASBBR) was evaluated. The reactor was filled with polyurethane foam matrices inoculated with a granular sludge taken from an UASB reactor treating poultry slaughterhouse wastewater operating at 35 Celsius degrees. The mixing was provided by means of a mechanical mixer operated at 300 rpm. During the operation at thermophilic temperatures, the cycle time of the ASBBR was changed in the different operating phases according to the influent concentration. At the mesophilic temperatures, the reactor operated at a fixed cycle time of 24 hours. Monitoring analyses included the determinations of chemical oxygen demand (COD), total volatile acids, bicarbonate alkalinity and pH of influent and effluent samples, and along the cycles. The microbial community development inside the reactor was monitored during all the experimental phases by means of microscopic observations. During the adaptation period, the biomass of the thermophilic reactor was fed with low concentration vinasse with 0.3 to 1.0 gCOD/L. The biomass was considered adapted to the thermophilic temperature after 50 days. The enrichment of the mesophilic reactor with methanogenic biomass lasted 21 days. In this period the reactor was fed with ethanol based substrate (2.5 gDQO/L) and minerals. The applied organic loads in the thermophilic reactor were 0.85, 2.16, 4.59, 3.95, 4.07, 6.0 and 5.24 gDQO/L.d reaching average removal efficiencies of 43 \'+ OU -\' 7.9%, 73 \'+ OU -\' 7.0%, 68 \'+ OU -\' 19.2%, 78 \'+ OU -\' 9.0%, 55 \'+ OU -\' 10.0%, 46 \'+ OU -\' 19.0% and 75 \'+ OU -\' 7.5%, respectively. The mesophilic reactor was able to accommodate organic loads of 2.85, 6.4, 7.9, 10.5, 22.2 and 36.0 gCOD/L.d with average removal efficiencies of 75 \'+ OU -\' 8.7%, 76 \'+ OU -\' 9.6%, 78 \'+ OU -\' 4.1%, 78 \'+ OU -\' 7.7%, 85 \'+ OU -\' 4.1% and 79 \'+ OU -\' 2.1%, respectively. Therefore, the treatment of sugar cane vinasse in the ASBBR under mesophlic temperatures performed better than at thermophilic conditions. The microbiological observations of biomass samples indicated that methanogenic Methanosarcina-like archaea and fluorescent rods predominated at thermophilic temperatures, whereas the Methanosaeta-like archaea predominated in the reactor under mesophilic temperatures.

A despolimerização enzimática de componentes de biomassa é um processo chave para indústrias de bioenergia. A busca por novas enzimas aumentou os estudos dos secretomas de microrganismos degradadores de biomassa. Os fungos filamentosos são importantes agentes na reciclagem de carbono na natureza, apresentando potenciais enzimas para a conversão de biomassa. Malbranchea pulchella é um ascomiceto termofílico bioprospectado na Floresta Atlântica (região de Minas Gerais-Brasil), cuja análise e caracterização do secretoma, juntamente com a capacidade de biodegradação, foram foco deste estudo. O cultivo semi-sólido deste fungo em substratos lignificado (madeira de eucalipto moída) e \"não lignificado\" (polpa Kraft branqueada) por 60 dias resultou em perdas de peso de cerca de 5% e 52%, respectivamente. Para o estudo da diversidade das enzimas produzidas por M. pulchella, o secretoma foi avaliado em culturas submersas de 3 dias, utilizando as fontes de carbono anteriormente mencionadas. Os resultados de LC-MS/MS mostraram que o fungo foi capaz de secretar uma série de enzimas lignocelulolíticas. As enzimas proeminentes foram as glicosil-hidrolases com um total de 29 e 37 CAZymes nos substratos lignificado e \"não-lignificado\", respectivamente, sendo as famílias GH3 e GH18 encontradas em maior número. Considerando as enzimas oxidativas, um total de 12 e 13 CAZymes nos substratos lignificado e \"não lignificado\", respectivamente, sendo as famílias AA7 e AA9 as mais predominantes. Também foram detectadas proteínas não-CAZymes apresentando domínios alergênicos, que estão relacionados com proteínas semelhantes a expansinas de plantas. O secretoma produzido com substrato de polpa branqueada foi utilizado em ensaio de hidrólise com polpa Kraft e também em contribuição com Celluclast 1,5 L para hidrólise de polpa de dissolução e de Avicel. Os resultados indicaram que M. pulchella produz uma maquinaria enzimática interessante, que pode degradar celulose amorfa e cristalina, sendo potencial aplicação em hidrólise da biomassa lignocelulósica. / Enzymatic depolymerization of biomass components is a key process for bioenergy industries. The search for new enzymes for this task has increased secretome studies in biomass-degrading microorganisms. Filamentous fungi are important players in carbon recycling in nature, presenting potential enzymes for biomass conversion. Malbranchea pulchella is a thermophilic ascomycete bio prospected in Brazilian Atlantic forest whose secretome analysis and characterization together with biodegradation ability were focus of this study. Semi-solid cultivation of this fungus on lignified (milled eucalyptus wood) and non-lignified (bleached eucalyptus pulp) substrates for 60 days resulted in almost 5% and 52% weight losses, respectively. To understand the diversity of enzymes produced by M. pulchella the secretome was evaluated in 3-day submerse cultures using the previously mentioned carbon sources. LC-MS/MS results showed the fungus was able to secrete an array of lignocellulolytic enzymes. The prominent enzymes were glycosyl hydrolases with a total of 29 and 37 CAZymes in lignified and non-lignified substrates, respectively, with GH3 and GH18 families found in greatest number. Considering the oxidative enzymes, a total of 12 and 13 CAZymes were found in lignified and non-lignified substrates, respectively, being AA7 and AA9 families most expressive. Non-CAZymes proteins showing allergen domains, which are related with expansin-like proteins from plants, were also detected. The secretome produced with bleached eucalyptus pulp substrate was assayed for hydrolysis of Kraft pulp and in contribution with Celluclast 1.5 L for dissolving pulp and Avicel hydrolysis as well. Results indicated that M. pulchella produce an interesting enzymatic array that can disrupt both amorphous and crystalline cellulose, demonstred as potencial secretome for biomass hydrolysis.

O presente trabalho teve como objetivo principal acompanhar o tratamento do lodo de esgoto gerado na estação de tratamento de esgotos de Jundiaí através da compostagem termofílica em leiras revolvidas mecanicamente sob a perspectiva da higienização e produção de biossólido para uso agrícola, em conformidade com o arcabouço legal existente. Foram monitorados nove lotes de esgoto, entre janeiro e dezembro de 2014. O tempo de acompanhamento de cada lote variou de 64 a 124 dias, com realização de coletas somente após o fim do tratamento, com exceção da temperatura que foi monitorada durante toda a fase termofílica do processo. Os seguintes parâmetros físico químicos foram considerados: temperatura, pH, umidade, sólidos totais e orgânicos, carbono orgânico, nitrogênio, relação C/N, capacidade de troca catiônica CTC, metais pesados e nutrientes. Por sua vez, as variáveis microbiológicas acompanhadas foram: coliformes termotolerantes, Salmonella sp. e ovos de helmintos. Os resultados das análises laboratoriais evidenciaram nítido decaimento microbiano após a compostagem termofílica. Ausência de salmonela já no lodo bruto, remoção total de coliformes termotolerantes e valores abaixo do limite estabelecido pela Resolução CONAMA 375/2006 e instruções normativas do Ministério da Agricultura, com redução média de 80,2 por cento , no que se refere a presença de ovos viáveis de helmintos. O sistema de compostagem também demonstrou capacidade de degradar e estabilizar a matéria orgânica, registrando relação C/N média de 13,70 ao fim dos tratamentos. Mesmo recebendo contribuição industrial, os metais pesados analisados Ar, Ba, Cr, Cd, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Se e o Zn estiveram dentro dos limites estabelecidos pela legislação, inclusive na torta de lodo, excetuando Cd e o Ni. Significativa capacidade de troca catiônica média (315,44mmol/kg) e pH médio elevado (9,0) registrados no biossólido podem ter contribuído para a diminuição da concentração destes elementos no produto final. Os resultados também sugerem a disponibilidade de nutrientes (Ca, K, Mg, P e S) às plantas quando da prática do uso de biossólido na agricultura, com incrementos nos valores de Ca, K e Mg no produto final. / The present study aimed to monitor the treatment of the generated sewage sludge treatment plant in Jundiaí sewage through thermophilic composting in windrows mechanically plowed from the perspective of disinfection and production of biosolid for agricultural use, in accordance with the legal framework existing. Nine lots of sewage were monitored between January and December 2014. The monitoring period of time of each lot varied from 64 to 124, with sampling only after the end of treatment, except the temperature was monitored throughout the phase thermophilic process. The following physical-chemical parameters were considered: temperature, pH, moisture, total and organic solids, organic carbon, nitrogen, C/N, cation exchange capacity - CTC, heavy metals and nutrients. In turn, the microbiological variables were monitored: thermotolerants coliforms, Salmonella sp. and helminth eggs. The results of laboratory analyzes showed sharp microbial decay after the thermophilic composting. Salmonella absence already raw sludge, total removal of fecal coliforms and values below the limit established by CONAMA Resolution 375/2006 and regulatory instructions of the Ministry of Agriculture, with an average reduction of 80.2 per cent in relation to the presence of viable helminth eggs. The composting system has also demonstrated ability to degrade and stabilize organic material, recording C/N ratio average of 13.70 after the treatment. Even getting business tax, heavy metals analyzed Ar, Ba, Cr, Cd, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Se and Zn were within the limits set by the legislation, including the dewatered sludge, except for Cd and Ni . Significant capacity cation exchange medium (315,44mmol / kg) and high average pH (9.0) recorded in biosolids may have contributed to the decrease in concentration of these elements in the final product. The results also suggest availability of nutrients (Ca, K, Mg, P, and S) to plants when using sewage sludge in agriculture, with increments the values Ca, K and Mg in the final product.

Nitrogen Inhibition during an anaerobic co-digestion process was studied in this work.The substrate and inoculum used were obtained from a thermophilic biogas plant Sobacken,situated in Borås, Sweden. The batch experiments have been carried out in triplicate reactorswith different concentrations of ammonia ranging from 2400mg/l to 3400mg/l. The batchexperiment was working well for the all the concentrations of ammonia investigated. Theaverage methane yield was around 0.65 Nm3 CH4/kgVS for all the reactors. The laboratorywork has been further proceeded with a continuous process having two reactors working inparallel. Reactor 1 containing only substrate and the Reactor 2 contain substrate with surplusammonia added to make final concentration of 3400mg/l. The reactors were operated atorganic loading rate (OLR) of 3.3gVS/l/day and hydraulic retention time (HRT) of 20 days.Both reactors worked well for 29 days. During a period of an initial stable operation, theaverage methane production of Reactor 1 was 0.59 Nm3CH4/kgVS/day and for Reactor 2 theproduction rate was 0.56 Nm3CH4/kgVS/day. Then Reactor 1 showed a steady decrease in pHand methane production, while Reactor 2 showed stable operation for a few days longer withdecreasing pH and methane production only from day 36. The composition of substrate wasnot optimal; therefore the inhibition level of ammonium could not be determined.

Orientador: Eleni Gomes / Coorientador: André Rodrigues / Banca: Ana Flávia Azevedo Carvalho / Banca: Eduardo Alves de Almeida / Resumo: A elevada migração da população remanescente da zona rural para os grandes centros urbanos, nas últimas décadas, ocasionou uma maior produção de lixo, principalmente, os orgânicos de origem doméstica, alcançando os 55,5mi de toneladas em 2011. Considerando que aproximadamente 50% do lixo urbano no Brasil é composto de matéria orgânica, este poderia ser reaproveitado pelo processo de compostagem. A compostagem é a transformação do lixo orgânico em um produto relativamente estável e com baixa quantidade de matéria orgânica, que pode ser reaproveitado como adubo orgânico na agricultura ou como corretivo de solos degradados. Com base nessa problemática, foi proposto o presente trabalho cujo objetivo foi conhecer a microbiota fúngica das diferentes fases da compostagem, isola-los e reintroduzi-los no processo, buscando uma aceleração da biodegradação da matéria orgânica presente no lixo urbano, a fim de reduzir os custos de produção do composto orgânico, aumentar a aceitação da técnica como alternativa ambientalmente correta aos lixões à céu aberto e gerar uma diminuição na quantidade de resíduos encaminhada aos aterros sanitários. Em testes laboratoriais, o inóculo fúngico demonstrou melhorar o processo de compostagem, pela redução mais acelerada da matéria orgânica e diminuição da toxicidade do produto acabado, porém em testes em escala de pilhas o inóculo não apresentou grande variação em relação à compostagem tradicional, não degradando a matéria orgânica mais rapidamente, porém gerando diminuição acelerada da toxicidade / Abstract: The high migration of the remaining population from rural to large urban centers in recent decades, has led to a greater production of waste, mainly organic, home-grown, reaching 55.5 mi tonnes in 2011. Whereas approximately 50% of urban waste in Brazil is composed of organic matter, this could be reused by the composting process. Composting is the transformation of organic waste into a relatively stable and low in organic matter product, which can be recycled as organic fertilizer in agriculture or as a corrective of degraded soils. Based on these problems, we proposed the present work aims to better understand the fungal microbiota of the different stages of composting, isolates them and reintroduce them in the process, seeking an accelerated biodegradation of organic matter in municipal waste in order to reduce production costs of organic compost, increase acceptance of the technique as an environmentally friendly alternative to open dumps and generate a decrease in the amount of waste sent to landfills. In laboratory tests, the fungal inoculum was shown to improve the composting process, the faster decline in organic matter and decrease in toxicity of the finished product, but in the pile sacale tests inoculum showed no great variation from the traditional composting, not degrading the organic matter faster, but generating accelerated decrease of toxicity / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-06-26Bitstream added on 2014-06-13T18:41:37Z : No. of bitstreams: 1 benedetti_acep_dr_arafcf.pdf: 555249 bytes, checksum: c34c45268021bed2af4612d36cdf1d73 (MD5) / Fundação para o Desenvolvimento da UNESP (FUNDUNESP) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A descoberta de resíduos agrícolas, como fonte de energia renovável tem colaborado para o desenvolvimento industrial e preservação do meio ambiente. Desta maneira, a degradação da parede celular destes resíduos tem grande importância na fabricação de pães, alimentos, bebidas, têxtil, papel e celulose entre outros produtos. A degradação enzimática destes polímeros esta se tornando uma alternativa mais atraente do que a utilização de substâncias químicas e processos mecânicos. Alguns fungos termófilos participam desta degradação enzimática, como Humicola grisea var. thermoidea, isolado do solo, é conhecido como bom produtor do complexo xilanolítico. Além deste, um fungo termófilo isolado da polpa do fruto cupuaçuzeiro em decomposição foi estudado e produziu xilanase. Esses fungos foram mantidos em meios sólidos contendo ágar e farinha de aveia. O fungo isolado da polpa do fruto cresceu em meio liquido empregando diferentes resíduos agrícolas como fonte de carbono. Dentre os vários resíduos empregados para se otimizar a produção de xilanase, o melhor foi o sabugo de milho. Esse foi utilizado nos experimentos na proporção de 1,0% (m/v), em meio líquido contendo 0,1% CaCO3, 0,5% NaCl, 0,1% NH4Cl; 0,5% água de maceração de milho. O pH ótimo foi 5,0 e a temperatura ótima de 60ºC. A xilanase presente no extrato clarificado em caulim apresentou cinética Michaeliana com Km de 10,41 ± 0,282 mgmL-1 e Vmax 3,32 ± 0,053 U (mg protein)-1. Para acompanhar o processo de clarificação da enzima solúvel realizou-se SDS-PAGE verificando a presença de uma banda protéica com atividade xilanolítica de massa molecular de aproximadamente 30kDa e a Cromatografia Sílica Gel P60 para verificar os produtos da hidrólise da xilana em função do tempo e da associação de xilosidase do fungo termófilo Humicola com a xilanase do fungo isolado do fruto... / The researches of agricultural residues as renewable energy sources have been contributing for the industrial development and the environment conservation. Thus, the degradation of these residues’ cell walls has great importance in fabrication of bread, food, drinks, textile, paper, cellulose, and other products. The enzymatic degradation of such polymers is becoming an attractive option when compared to the use of chemical substances and mechanical processes. Some thermophilic fungi take role in this enzymatic degradation, such as Humicola grisea var. thermoidea, isolated from soil, and is known to be a good producer of the xylanolytic complex. Besides it, another thermophilic fungus, isolated from the Theobroma grandiflorum decomposing fruit pulp, was studied and also produced xylanases. These fungi were kept in solid media containing agar and oat bran. The fungus isolated from the fruit pulp grew in liquid media in wich different kinds of agricultural residues were employed as carbon sources. Among the various types of residues that were used to optimize the xylanase production, corn cobs proved to be the best one. It was used in assays in a proportion of 1,0% (m/v), in liquid media containing 0.1% of CaCO3, 0.5% of NaCl, 0.1% of NH4Cl, and 0.5% of corn steep liquor. The pH optima was 5.0 and the temperature optima was 60ºC. The xylanase present in the kaolin clarified extract showed a Km of 10.41 ± 0.282 mg.mL-1, and Vmax 3.32 ± 0.053 U (mg.protein)-1. In order to follow the soluble enzyme clarification process, SDS-PAGE was run, verifying the presence of a proteic band with xylanolytic activity of, approximately, 30kDa of molecular mass. Furthermore, Silica Gel 60 Thin Layer Chromatography (TLC) was used to verify the xylan hydrolysis products in function of time and the association of Humicola sp. thermophylic fungus xylosidase with the xylanase produced by the fruit pulp... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Eleni Gomes / Coorientador: Gustavo O. Bonilla-Rodriguez / Banca: Heizir Ferreira de Castro / Banca: Ernandes Benedito Pereira / Banca: Humberto Márcio Santos Milagre / Banca: Teresa Cristina Zangirolami / Resumo: As enzimas são catalisadores muito eficientes e de grande interesse na aplicação industrial. As lipases (E.C. 3.1.1.3) são serina-hidrolases que agem na hidrólise, esterificação e transesterificação de acilgliceróis de cadeia longa. Lipases microbianas têm sido amplamente usadas devido à sua especificidade. Na transesterificação moléculas de triacilglicerol reagem com um álcool na presença de um catalisador formando uma mistura de glicerol e ésteres de ácidos graxos. O biodiesel, definido como ésteres metílicos ou etílicos, tem atraído crescente interesse como uma fonte de energia renovável, substituindo o diesel produzido a partir de combustíveis fósseis. O presente trabalho tem como objetivo principal efetuar a prospecção de fungos termofílicos que apresentem produção significativa de lipase e, concomitantemente, atividade transesterificante. As linhagens foram selecionadas por detecção de atividade lipolítica em placas de ágar contendo Rodamina B, por fermentação submersa (FSm) e fermentação em estado sólido (FES). Foram testadas linhagens de fungos termofílicos da coleção do laboratório de Bioquímica e Microbiologia Aplicada, sendo Thermomucor indicae-seudaticae N31, Rhizomucor pusillus Myceliophtora sp F2.1.4, Myceliophtora sp M7.7, F2.1.1, F2.1.3 e Thermomyces lanuginosus TO-05 os que mostraram um maior potencial hidrolítico. Estudos adicionais avaliaram a produção de lipase através da modificação da fonte de componentes nutricionais e algumas propriedades físicas na produção de lipase por T. indicae-seudaricae N31 em FSm, e por R. pusillus e T. indicae-seudaticae N31 em FES. Os estudos dos processos fermentativos foram bem sucedidos, havendo um aumento de 16 vezes na produção de lipase de R. pusillus e de 36 vezes na lipase de T indicae-seudaticae... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Enzymes are efficient catalysts and interesting for industrial applications. Lipases (EC 3.1.1.3) constitute a group of serine hydrolases that catalyze the hydrolysis, esterification and transesterification reactions of long chain acylglycerols. Microbial lipases have been widely used for biotechnological applications due to their specificity. In transesterification, molecule of a tryacylglicerol react with an alcohol in the presence of catalyst, producing a mixture of fatty esters and glycerol, Biodiesel, defined as methyl or ethyl fatty esters and has attracted considerable attention as a renewable source of energy, in substitution of fossil fuels. The main goal of the present work is the screening of thermophilic fungi that present outstanding lipase production and in parallel able to perform transesterification reaction. Strains were screened for lipase activity on agar plates containing Rhodamine B, for submerged fermentation (SmF) and solid state fermentation (SSF). The tested thermophilic strains were from the collections of the Biochemistry and Applied Microbiology Laboratory, where Thermomucor indicae-seudancae N31, Rhizomucor pusillus Myceliophtora sp F2.1.4, Myceliophtora sp M7.7, F2.1.1, F2.1.3 and Thermomyces lanuginosus TO-O5 had the highest lipase production. Additional studies attempted to improve lipase production by nutrient source modifications and physicals conditions in FmS by T. indicae-seudaticae N31 and in FSS by T. indicae-seudaticae N31 and R. pusillus. The fermentations studies were successful, with a 16 fold enhancement in lipase yield compared to the initial medim from lipase R. pusillus and 36 fold for the lipase T. indicae-seudaticae N31, both in FES. The lipase from T. indicae-seudaticae N31 cultured in SSF and SmF, exhibited maximum lipolytic activity at 40°C and stability for the pH range from 4 to 8. The enzyme produced by FmS presented maximum activity... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Este trabalho foi teve como objetivo avaliar o desempenho do tratamento aerado combinando biomassa aderida e suspensa, em diferentes condições de temperatura (25ºC, 27ºC, 45ºC e 55ºC), na remoção da matéria orgânica. Foi utilizada uma água residuária sintética simulando o efluente da indústria de geleias e compotas de frutas. Os dois reatores operados foram construídos em aço inox com diâmetro de 15 cm, 58,0 cm de altura e volume útil de 10,25 L, sendo 5,125 L preenchidos com meio suporte. O experimento se deu em duas fases. Na primeira (75 dias) o reator R1 foi operado a 25ºC e o R2 a 45ºC, na segunda (60 dias) a 27ºC e 55ºC, respectivamente. O TDH variou de 10,39h a 11,86h e a carga orgânica volumétrica aplicada de 2,82 kg.m-3.d-1 a 3,51 kg.m-3.d-1. As maiores eficiências de remoção de DQO foram observadas nos reatores R1(25ºC) e R2(45ºC): 80,27±11,97% e 78,41±6,41%, respectivamente. Estas médias não diferiram entre si. A colonização do meio suporte foi satisfatória, exceto a 55ºC onde se verificou a diminuição da aderência da biomassa. Foi observado o intumescimento do lodo nas duas fases experimentais, provavelmente devido à alta biodegradabilidade da água residuária, e um maior valor de SSV no efluente dos sistemas termofílicos. Os ensaios cinéticos apontaram para uma menor dependência do sistema na parcela suspensa da biomassa para a eficiência global. A análise do DGGE mostrou diminuição na diversidade entra a biomassa aderida do reator mesofílico (25ºC) e a biomassa aderida do reator termofílico (45ºC), entretanto, esta mudança não foi tão evidente de 45ºC para 55ºC. / The aim of this study was to investigate the attached and suspended biomass performance in the organic matter removal of a synthetic jams and jellies wastewater at different temperature (25ºC, 27ºC, 45ºC and 55ºC). Two stainless steel reactors, 15 cm diameter and 58 cm high were used. The working volume was 10,25 L and the support medium occupied 5,125 L. The experiment was developed in two stages. The first stage lasted 75 days, the R1 and R2 reactors operated at 25ºC and 45ºC, respectively. The second stage lasted 60 days and the reactors operated at 27ºC and 55ºC, respectively. The HRT ranged between 10,39h and 11,86h and the volumetric load between 2,82 kg.m-3.d-1 to 3,51 kg.m-3.d-1.The highest removal efficiencies of COD occurred in R1(25ºC) and R2(45ºC) reactors: 80,27±11,97% and 78,41±6,41%, respectively. These results were not statistically different. The colonization of the support medium was satisfactory, except at 55ºC, as in this condition it was observed decreased adhesion of biomass. Bulking occurred in both stages of the experiment, probably due to the high biodegradability of this wastewater, and a highest value of MLVSS in the effluent of the thermophilic systems. The kinect experiments appointed that the suspended biomass play a minor role in the global efficiency of the system. The DGGE analysis have shown reduction in diversity when the temperature increases from 25ºC to 45ºC, nevertheless, this change was not so clear from 45ºC to 55ºC.

Neste trabalho, investigou-se o crescimento e as interações de microorganismos, anaeróbios, em batelada com células planctônicas e em reatores diferenciais com biofilme, sob condições termofílicas (55ºC). Foram utilizadas técnicas clássicas para caracterizar os microorganismos anaeróbios estritos e biologia molecular (FISH), com sondas fluorescentes específicas, para caraterizar e quantificar os microrganismos pertencentes ao domínios Archea e Bacteria. Foram realizadas experimentos com meios de cultivo contendo acetato de sódio e propionato de sódio, na presença de sulfato de sódio. Os resultados do FISH mostraram, para os ensaios em batelada com acetato e sulfato, o predomínio de organismos pertencentes ao Domínio Archea (ARC915+MB1174) representados pelo gênero Methanosarcina sp. e bacilos fluorescentes. No biofilme, para a mesma condição, houve predomínio de células do Domínio Bacteria (EUB338) e relacionadas com a oxidação do acetato. Para a condição de cultivo com lactato e sulfato, as células bacterianas semelhantes a Desulfotomaculum sp. predominaram nos reatores em batelada e diferenciais, justificando a elevada porcentagem de células do Domínio Bacteria. Os resultados do NMP mostraram uma maior concentração de anaeróbios totais na condição lactato e sulfato (\'10 POT.11\' - \'10 POT.12\'). Para as arqueas metanogênicas essa concentração foi eveidenciada para a condição de cultivo com acetato e sulfato (\'10 POT.4\'). Os resultados desse trabalho sugeriram que em reatores em batelada, na condição de cultivo com acetato e sulfato, ocorreu equilíbrio entre metanogênese, oxidação de acetato e sulfatogênese, enquanto no biofilme, foram favorecidos os dois primeiros tipos de metabolismo. A condição lactato mais sulfato favoreceu a sulfetogênese em ambos os reatores. No reator diferencial, alimentado com proprionato e sulfato ocorreu fermentação com crescimento sintrófico entre oxidadoras de proprionato, metanogênicas e redutoras de sulfato hidrogenotróficas. / In this work, were investigated the growth and interactions of anaerobic microorganisms, in batch and differential reactors with planktonic cells and biofilm, respectively, in thermophilic conditions (55°C). Classic and molecular biology methods (FISH) were utilized to characterize strict anaerobes, with specific fluorescence probes, to characterize the Archaea and Bacteria Domain cells. Experiments with sodium acetate, s01ium lactate and sodium propionate plus sodium sulfate were realized. To the acetate and sulfate batch assays the results of FISH showed the predominance of Archaea Domain cells (ARC915+MB1174), represented by genera Methanosarcina sp. and fluorescents rods. Under the same conditions the biofilm results showed predominance of Bacteria Domain cells (EUB338) and those related to the acetate oxidation. In lactate plus sulfate condition the bacteria cells, as Desulfotomaculum sp., predominated in batch and differential reactors, justifying the high percentage of Bacteria Domain cells. The MPN results showed a high concentration of total anaerobes under lactate plus sulfate condition (\'10 POT.11\' - \'10 POT.12\'). For methanogenic arquea this concentration was obtained in the acetate plus sulfate condition (\'10 POT.4\'). These results suggest a process equilibrium may have occurred among methanogenesis, acetate oxidation and sulfidogenesis in batch reactors under acetate plus sulfate conditions. However, methanogenesis and acetate oxidation metabolisms predominated in the biofilm. Sulfidogenesis was easier in both reactors, under lactate plus sulfate conditions. In the differential reactors with propionate plus sulfate, the fermentation was in syntrophic co-culture among propionate oxidizing bacteria, methanogenic and hydrogenotrophic sulfate reducing bacteria.

The Nanoarchaeota are an enigmatic lineage of Archaea found in deep-sea hydrothermal vents and geothermal springs across the globe. These small (~100-400 nm) hyperthermophiles live ectosymbiotically with diverse hosts from the Crenarchaeota. Despite their broad distribution in high-temperature environments, very few Nanoarchaeota have been successfully isolated in co-culture with their hosts and nanoarchaeote genomes are poorly represented in public databases. However, the Nanoarchaeota provide unique insights into the structure and function of symbiosis in the archaeal domain. This study describes novel nanoarchaeotes from multiple geothermal habitats, using a combination of direct cultivation techniques and genomic analysis. A new nanoarchaeote from a New Zealand hot spring, Candidatus Nanoclepta minutus, was isolated in co-culture with its host. Like other terrestrial Nanoarchaeota, Cand. Ncl. minutus harbors genes for gluconeogenesis and archaeal flagella. Zestosphaera tikiterensis, the New Zealand host, was also isolated in pure culture and characterized. Phylogenetic analysis showed that both Cand. Ncl. minutus and Z. tikiterensis are new genera in the Nanoarchaeota and Crenarchaeota, respectively. Metagenome-assembled genomes (MAGs) from the Nanoarchaeota were also recovered from deep-sea hydrothermal vent sites. These MAGs capture a wide range of diversity in the Nanoarchaeota, representing three new species and two novel genera. Key nanoarchaeotal features were identified in the MAGs, including marker genes for archaeal flagella, gluconeogenesis and CRISPR-Cas regions. These studies greatly contribute to our understanding of nanoarchaeotal ecophysiology and provide key insights into the coding potential and diversity of Nanoarchaeota and their hosts.