O objetivo principal desta pesquisa foi comparar o desempenho de dois reatores anaeróbios híbridos de biomassa imobilizada (RAHBI), em escala de laboratório, no processamento da vinhaça de cana-de-açúcar. Um (reator 1) recebendo vinhaça sem tratamento prévio e outro (reator 2) processando vinhaça previamente submetida à coagulação, utilizando-se de um biopolímero experimental a base de cálcio. Os reatores foram construídos em acrílico, com volume de 1,5 litros cada, provido de sistema de recirculação com razão igual a 3. A operação dos reatores foi dividida em duas etapas: a primeira, com duração de 69 dias, teve seu fim caracterizado por um colapso apresentado pelo reator 2. A segunda fase, com duração de 37 dias, onde se observou outro colapso. O principal parâmetro de controle no monitoramento dos reatores foi a quantificação de matéria orgânica, em termos de Demanda Química de Oxigênio (DQO). Durante a Fase I, o reator 1 apresentou eficiência de remoção média de 82,9 ± 4,4% , e o reator 2 de 72,2 ± 18,1%. A carga orgânica volumétrica (COV) média aplicada para o reator 1, durante esta fase, foi de 5,3 ± 1,3 kg DQO/\'M POT.3\'d, e para o reator 2 foi de 5,3 ± 1,6 kg DQO/\'M POT.3\'d. O colapso ocorrido no reator 2 foi evidenciada pelo decréscimo acentuado da eficiência de remoção, chegando a 33,7%. Durante a Fase II, o reator 1 apresentou eficiência de remoção média de 77,5 ± 9,4% , e o reator 2 de 79,2 ± 9,7%. A carga orgânica volumétrica (COV) média aplicada para o reator 1, durante esta fase, foi de 5,1 ± 2,4 kg DQO/\'M POT.3\'d, e para o reator 2 foi de 5,0 ± 2,3 kg DQO/\'M POT.3\'. Ao final desta fase o reator 1 apresentou eficiência de remoção de 80,9%, e o reator 2 65.8%. Foram analisados, também, alcalinidade e produção de metano (\'CH IND.4\'). Durante todas as fases, a alcalinidade dos dois reatores esteve acima de 1000 mg \'CA\'CO IND.3\'/l, indicando estabilidade, em relação a este parâmetro, dos reatores. A produção de \'CH IND.4\' do reator 1 foi de 0,0507 ± 0,0232 l \'CH IND.4\'/h e 0,0838 ± 0,0326 l \'CH IND.4\'/h nas fases I e II, respectivamente. Para o reator 2, esta produção foi de 0,0307 ± 0,0137 l \'CH IND.4\'/h e 0,0800 ± 0,0297 l \'CH IND.4\'/h, para as fases I e II, respectivamente. Foram feitos ensaios de resistência mecânica dos grânulos, análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV), Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS) e análise da comunidade microbiana, empregando técnicas de biologia molecular. Os testes de resistência mecânica dos grânulos indicam que os grânulos contidos no inóculo, reatores 1 e 2 possuem resistência à desintegração. As análises de MEV e EDS indicam a presença do elemento cálcio com aproximadamente 22% para o inóculo, 39% para o reator 1 e 50% para o reator 2, na massa dos elementos analisados das amostras de grânulos. As análises de biologia molecular indicaram similaridades entre os reatores 1 e 2 de 66,5 e 58%, para os domínios Bacteria e Archea, respectivamente. Desta forma, supõe-se que esta diferença da biota entre os reatores não estaria contribuindo para a falha conferida no reator 2. / This research aimed at compare the performance of two hybrid anaerobic immobilized biomass (HAIB), in laboratory scale, processing vinasse from sugar cane alcohol destilery. Reactor 1 received vinasse without pre-treatment. Reactor 2 processed coagulated vinasse using a calcium-based biopolymer as coagulant. The two reactors were built in acrylic, with a volume of 1,5 liters each. The recirculation flow rate was 3. The operation of the reactors was divided in two phases: first, lasting 69 days, came to an end characterized by a failure (collapse) presented by the reactor 2. The second phase, lasting 37 days, came to an end characterized by another collapse. The main control parameter in the monitoring of the reactors was the quantification of organic matter in terms of COD. During Phase I, the reactor 1 showed average removal efficiency of 82,9 ± 4,4%, and the reactor 2 72,2 ± 18,1%. The organic loading rate (VOC) average applied to reactor 1, during this phase, was 5,3 ± 1,3 kg DQO/\'M POT.3\'d, and 5,3 ± 1,6 kg DQO/\'M POT.3\'d for the reactor 2. The failure occurred in the reactor 2 was evidenced by the sharp decrease of removal efficiency, reaching 33.7%. During Phase II, the reactor 1 showed average removal efficiency of 77,5 ± 9,4%, and the reactor 2 79,2 ± 9,7%. The average VOC applied to reactor 1, during this phase, was 5,1 ± 2,4 kg DQO/\'M POT.3\'d, and 5,0 ± 2,3 kg DQO/\'M POT.3\'d for reactor 2. At the end of this phase, the reactor 1 showed a removal efficiency of 80.9%, and the reactor 2 65.8%. Has also been analyzed, alkalinity and methane (\'CH IND.4\'). During all the phases, the alkalinity of both reactors was above 1000 mg \'CA\'CO IND.3\'/l, indicating stability in the reactors. The production of \'CH IND.4\' was 0.0507 ± 0.0232 l \'CH IND.4\'/h and 0.0326 ± 0.0838 l \'CH IND.4\'/h in phases I and II, respectively. For the reactor 2, the production of \'CH IND.4\' was 0,0307 ± 0,0137 l \'CH IND.4\'/h e 0,0800 ± 0,0297 l \'CH IND.4\'/h for the phases I and II, respectively. Assays were performed in mechanical granules strength, analysis of scanning electron microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy X-ray (EDS) and analysis of the microbial community, using molecular biology techniques. The tests of mechanical of granules strength indicate that the granules contained in the inoculum, reactors 1 and 2 are resistant to disintegration. The SEM and EDS analysis indicated the presence of calcium element with approximately 22% inoculum, 39% for reactor 1 and 50% for reactor 2, in the mass of the elements analyzed samples of granules. The microbial community analyzes indicated molecular similarity between the first and second reactor of 66.5 and 58% for Bacteria and Archea domain, respectively. Thus, it is assumed that the difference between the biota of the reactors would not be contributing to the failure given in the reactor 2.

O presente trabalho propõe-se a verificar a viabilidade de utilização do reator anaeróbio horizontal do leito fixo (RAHLF) para o tratamento da vinhaça sob condições termofílicas, com ênfase na etapa de partida do reator. O RAHLF tem sido utilizado com êxito no tratamento de diversos efluentes sob condições mesofílicas, em experimentos de bancada. Referências bibliográficas indicam que reatores do tipo UASB tratando vinhaça sob condições termofílicas, atingem remoção de DQD da ordem de 70% e composição do gás com até 60% de metano. Neste experimento, os dados obtidos de remoção de DQD foram de aproximadamente 70% para valores de DQD afluente da ordem de 10.000 miligramas por litro e porcentagem de metano no gás de 63%, dados esses que indicam a viabilidade do tratamento da vinhaça neste reator. Resulta-se a natureza de pesquisa exploratória desta etapa dos trabalhos, sendo necessária a realização de etapa complementar visando otimizar o tempo de detenção hidráulica e a carga orgânica máxima a ser utlizada. Como um estudo preliminar os resultados foram satisfatórios. / The present work proposes to verify the viability to use the Horizontal Anaerobic Immobilized Sludge (HAIS) reactor for the vinasse treatment in termophilic conditions, with emphasis in the reactor departure. The HAIS reactor has being to utilize with success on the treatment of many effluents under mesophilic conditions in workbench experiments. Bibliographic references indicate that reactors the UASB kind treat vinasse under termophilic conditions, arrive removal the COD (chernical oxygen demand) in the order the 70% and gas composition with 60% of methane. In this experiment, the data obtained the removal of COD were about 70% for values de affluent COD the order the 10.000 mg/L and percentage the methane in the gas the 63%, data these that indicate the viability the termophilic treatment of vinasse in this reactor. Stick out it the nature the exploratory research in this stage the work being necessary the realization the complementary stage aiming at optirnize the hydraulic detention time and the maxim organic load to be utilized. How a preliminary study the results were satisfactory.

A presença de substâncias recalcitrantes na vinhaça causa inibição da anaerobiose. Pesquisas indicam que a oxidação destas substâncias com ozônio (\'O IND.3\') promova um aumento da biodegradabilidade da vinhaça (DBO5/DQO) de aproximadamente 25%. A introdução de vinhaça pré-ozonizada em reatores anaeróbios resultou em ganhos no rendimento de metano da ordem de 15% (mL\'CH IND.4\'/gDQO removida). Por outro lado, sabe-se que a composição da vinhaça varia bastante de acordo com a matéria-prima, solo, clima e processo industrial empregado para a produção de etanol. Assim, é necessário verificar o efeito da ozonização sobre a biodegradabilidade de uma vinhaça proveniente de uma destilaria brasileira. Além disso, é necessário responder se a quantidade de energia produzida pela combustão do metano adicionalmente gerado por conta da ozonização compensaria a energia consumida por um ozonizador em escala real. Desta forma, esta pesquisa pretendeu avaliar os efeitos da aplicação de ozônio na biodegradabilidade de uma vinhaça bruta proveniente de uma destilaria brasileira, assim como realizar uma avaliação econômica da ozonização em escala real. Procedeu-se a operação de um reator em escala de bancada para ozonização de vinhaça em batelada (0, 2, 4, 6 e 8 horas), com a aplicação das doses de 0, 2, 4, 6 e 8 g \'O IND.3\'/L, respectivamente. A ozonização deu-se em três valores iniciais de pH (4.8, 7 e 9). Os parâmetros avaliados foram: DQO, DBO5, COT, cor, fenóis e Abs254, DBO5/DQO e DQO/COT. De acordo com os resultados, observou-se que a aplicação de 2 g \'O IND.3\'/L elevou a biodegradabilidade da vinhaça em 22% e 10% em pH inicial 4,8 e 7, respectivamente. A avaliação econômica preliminar mostrou que a quantidade de energia elétrica consumida por um ozonizador em escala real seria 6 vezes maior (278.400 kWh) do que aquela possivelmente produzida pela combustão do metano adicionalmente gerado (44.780 kWh). Estes resultados indicam que a ozonização de vinhaça bruta com o objetivo específico de se produzir metano adicional em um reator anaeróbio posteriormente instalado é inviável do ponto de vista econômico. / The presence of recalcitrant substances in the vinasse causes inhibition in anaerobic process. Research indicates that oxidation of these substances with ozone (\'O IND.3\') promotes an increase in biodegradabilidade of vinasse (DBO5/DQO) in approximately 25%. The introduction of vinasse pre-ozonated in anaerobic reactors resulted in gains in the yield of methane on the order of 15% (mL\'CH IND.4\'/gDQO removed). However, it is known that the composition of vinasse varies greatly depending on the raw material, soil, climate and industrial process used to produce ethanol. It is therefore necessary to verify the effect of ozonation on biodegrability of a vinasse from a Brazilian distillery. Moreover, it is also necessary to answer if the amount of energy produced by combustion of methane additionally generated by ozonation would off set the energy consumed by a full-scale ozonator. Thus, this study sought to evalu-ate the effects of ozone on the biodegradability of a raw stillage from a Brazilian distillery, as well as conduct an economic evaluation of a full-scale ozonation. The procedure was the operation of a bench scale reactor for the batch ozonation of vinasse (0, 2, 4, 6 and 8 hours), with the application of 0, 2, 4, 6 and 8 g \'O IND.3\'/L, respectively. The ozonation occurred in three starting values of pH (4.8, 7 and 9). The parameters evaluated were: COD, BOD5, TOC, color, phenols and Abs254, DBO5/DQO and COD / TOC. According to the results, it was observed that the application of 2 g \'O IND.3\'/L increased biodegradability of vinasse in 22% and 10% at initial pH 4,8 and 7, respectively. The preliminary economic assessment showed that the amount of electricity consumed by a full-scale ozonator would be 6 times greater (278.400 kWh) than that energy, possibly produced by combustion of additional methane generated (44.780 kWh). These results indicate that the ozonation of raw vinasse with the specific goal of producing additional methane in an anaerobic reactor later installed, it is unfeasible from an economic perspective.

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.

Programa de Apoio aos Planos de Reestruturação e Expansão das Universidades Federais / Brazil is a tropical country with a huge amount of natural energy resources. In view of the growth that the country is experiencing, such resources exploitation becomes increasingly attractive. Among many resources alternatives, the biomass is one of the most notable mainly due to its applicability in farms and agro-industries around the country. The use of biomass to ethanol production, even on a small scale, results in a considerable production of stillage waste production that presents high organic matter content and that is seen as a highly polluting effluent. The anaerobic digestion of stillage in Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactors is an efficient alternative to stillage treatment as well as to biogas production. This work presents the study of empirical modeling, using tools such as artificial neural networks (ANN) and parametric identification, of an UASB reactor operation which treats the distillation stillage of ethanol produced from two different biomasses: raw starch (potato) and saccharide (sugar cane). The inputs used in the models were chosen by statistical methods according to a series of parameters that are monitored during the experimental reactor operation, where it is evident the importance of the initial Chemical Oxygen Demand, temperatures and the period of operation of the reactor with the same charge. The results were promising for the use of such tools in performance estimation of highly complex biological systems such as the anaerobic digestion, chosen as case study in this work, being achieved in the best cases a correlation of 0,98841 for potato stillage, and a correlation of 0,99738 for the stillage of sugar cane using neural networks. / O Brasil é um país tropical com uma quantidade enorme de recursos naturais energéticos. Tendo em vista o crescimento que o país está vivenciando, a exploração destes recursos energéticos se torna a cada dia mais atrativa. Entre as diversas alternativas, a biomassa está entre as mais notáveis principalmente pela sua aplicabilidade em propriedades rurais e agroindústrias de todo território nacional. A utilização de biomassa, para produção de etanol, mesmo em pequena escala, resulta em uma considerável produção de vinhaça resíduo de produção que apresenta elevado teor de matéria orgânica e é visto como um efluente altamente poluente. A biodigestão anaeróbia da vinhaça em reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB) é uma alternativa eficiente tanto para o tratamento da vinhaça quanto para a produção de biogás. Este trabalho apresenta o estudo da modelagem empírica, usando ferramentas tais como redes neuronais artificiais (RNAs) e identificação paramétrica, do funcionamento de um reator UASB tratando a vinhaça obtida com a destilação do etanol produzido a partir de duas biomassas diferentes: matéria-prima amilácea (batata) e sacarídea (cana-de-açúcar). As entradas usadas nos modelos foram selecionadas através de métodos estatísticos a partir de uma série de parâmetros monitorados durante a operação experimental do reator, onde fica evidente a importância da Demanda Química de Oxigênio inicial, das temperaturas e do período de operação do reator com a mesma carga. Os resultados mostraram-se promissores para o uso destas ferramentas para a predição da performance de sistemas biológicos de alta complexidade tais como a digestão anaeróbia, nos melhores casos sendo alcançado uma correlação de 0,98841 para a vinhaça de batata, e uma correlação de 0,99738 para a vinhaça de cana-de-açúcar usando redes neuronais.

Orientador: Caio Glauco Sánchez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T18:09:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bobroff-Maluf_Aristides_D.pdf: 7073975 bytes, checksum: aab700c765075939bd627ac33e00588a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia para a avaliação termoeconômica da cogeração no setor sucroenergético, com geração na entressafra. São feitos balanços de massa, energia e exergia das plantas, usando o simulador Cycle-Tempo. Em seguida é elaborada uma folha de balanço de energia (FBE) para fornecer a energia elétrica consumida e a exportada pela planta. O fluxo de caixa indica a viabilidade econômica ou não da planta, e o estudo da sensibilidade mostra a variação do custo específico da bioenergia produzida, devido às incertezas. Os biocombustíveis empregados são: bagaço, palha e biogás de vinhaça. O trabalho também simulou cenários para a queima da palha da cana. Elementos como potássio, sódio e cloro encontrados em maior quantidade na palha quando comparada ao bagaço, têm causado problemas de incrustação (depósito), fuligem e corrosão nas caldeiras (baixo ponto de fusão das cinzas). A melhor solução, apresentada neste trabalho, é o tratamento da palha através da trituração, lixiviação e secagem, antes da queima nas caldeiras. Com este tratamento, a palha se torna semelhante ao bagaço, minimizando os efeitos nocivos da queima. Com a diminuição das queimadas nos canaviais, tem-se aumentado a quantidade de palha disponível na indústria. Esse biocombustível é usado para aumentar a exportação da energia elétrica excedente. Como conclusões mais importantes, durante a safra, é a utilização conjunta do bagaço, 50% da palha (triturada, lixiviada e seca) produzida no campo e o biogás produzido pela biodigestão anaeróbica da vinhaça. Na entressafra, utilizando os equipamentos que ficariam ociosos, é produzido energia elétrica para exportação. O melhor biocombustível para este período é o eucalipto. A análise exergética e a otimização exergoeconômica serviram para complementar o trabalho / Abstract: In this work a metodology is developped for the thermoeconomic assessment of the cogeneration in the sugar mills, with generation in the off-season. Mass, energy and exergy balance were elaborated, using the software Cycle-Tempo. After that an energy balance sheet (FBE) was elaborated to establish the exported and consumed electric energy by the plant. The cash flow indicates the economic feasibility or not of the plant, and the sensibility study shows the variation of the specific cost of the produced bioenergy, due to the incertainties. The biofuels used are: bagasse, straw and vinasse biogas. This work also simulated scenarios for the burning of cane-straw. Elements like potassium, sodium and chlorine found in great quantities in the straw when compared to the bagasse, has caused problems of slagging, fouling and corrosion in the boilers (low melting point of the ashes). The best solution, as shown in this work, is the treatment of the cane straw through trituration, leaching and drying, before burning the material in the boilers. With that treatment, the straw becomes similar to the bagasse, minimizing the harmful efects of the burning. With the decreasing of the burnings in the sugar-cane plantations, the quantity of straw available in the industry has grown. This biofuel could be used to increase the exportation of surplus electricity. As more important conclusions, during the season, it is the joint utilization of bagasse, 50% of straw (triturated, leached and dried) produced in the fields and of the biogas produced by the anaerobic biodigestion of the vinasse. During the off-season, using the facilities that would otherwise stay idle, electricity for exportation should be produced. The best biofuel for that period is the eucalyptus. The exergetic analysis and optimization were useful to complete this work / Doutorado / Engenharia Mecanica / Doutor em Engenharia Mecânica

Submitted by Adriana Martinez (amartinez@unoeste.br) on 2017-02-06T13:26:40Z No. of bitstreams: 1 Silvio.pdf: 1319330 bytes, checksum: c69129ca6222e6dd63758c3ebbb678e8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-06T13:26:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silvio.pdf: 1319330 bytes, checksum: c69129ca6222e6dd63758c3ebbb678e8 (MD5) Previous issue date: 2016-08-29 / The sugar-energy sector is one of the oldest Brazilian industrial activities. It was began with the colonization of Brazil and was focused on the production of sugar. After 1975 , with the beginning of Proálcool - National Alcohol Program , it began to be developed technologically receiving the extension of production and when production takes aim ethanol that would be used as an alternative fuel and replacement of oil derived fuels. We had an evolution in the agricultural sector in terms of development of new equipment , new technologies and , particularly , the development of new varieties of sugar cane. It is noticed that the development of the sector turned also in the development socioeconomic from regions and in his tip over while producing straight and indirect jobs. The growing production of ethanol, sugar and electric energy, has became out to be in bigger environmental impacts, due to the residues volumes that they started to produce. It is in this context that this work was developed, and since them the identified target the criterion for the use of the residues of the industry sugarcane pointing out the great quantity of vinasse as fertilizing potential from a program developed by a group of company of the sector and situated in the State of South Mato Grosso – Brazil. there were carried out bibliographic and field , that supported the growing of these dissertation and that made it possible: the identification of the produced residues and his forms of destination and the identification of alternative program of use of the great quantity of vinasse as fertilizer in the sugarcane crops as an ecologically sustainable practice. / O Setor sucroenergético é uma das mais antigas atividades industriais brasileiras. Teve início com a colonização do Brasil e era focado na produção de açúcar. Após 1975 com o início do Proálcool - Programa Nacional do Álcool, passou a se desenvolver tecnologicamente culminando com a ampliação da produção e tendo como objetivo principal a produção de etanol que seria utilizado como combustível alternativo e substituto de combustíveis derivados de petróleo. Tivemos uma evolução marcante na área agrícola em termos de desenvolvimento de novos equipamentos, novas tecnologias e principalmente no desenvolvimento de novas variedades de cana-de-açúcar. Observa-se que o desenvolvimento do setor resultou também no desenvolvimento socioeconômico de regiões e em seu entorno ao gerar empregos diretos e indiretos. O aumento da produção de etanol, açúcar e energia elétrica, resultou em maiores impactos ambientais, devido aos volumes de resíduos que passaram a ser gerados. É nesse contexto que se desenvolveu este trabalho, e teve por objetivo identificar os critérios para a utilização dos resíduos da indústria sucroenergética salientando a vinhaça como potencial fertilizante a partir de um programa desenvolvido por um grupo de empresas do setor e localizado no Estado de Mato Grosso do Sul - Brasil. Foram realizadas pesquisas bibliográfica e de campo, que embasaram o desenvolvimento dessa dissertação e possibilitaram: a identificação dos resíduos gerados e suas formas de destinação e a identificação de programa alternativo de utilização da vinhaça como fertilizante nas lavouras de cana-de-açúcar como uma prática ecologicamente sustentável.

Orientador: Jairo Osvaldo Cazetta / Banca: Samira Domingues Carlin Cavallari / Banca: Fábio Olivieri de Nóbile / Banca: Miguel Ângelo Mutton / Banca: Edson Luiz Mendes Coutinho / Resumo: Visando comparar os efeitos do concentrado de vinhaça biodigerida com a vinhaça in natura nas propriedades químicas e biológicas do solo e no crescimento inicial da cana-de-açúcar, foram conduzidos três ensaios em diferentes condições: laboratório, casa de vegetação e campo. No ensaio de laboratório foram utilizados dois solos: Argissolo e Latossolo, os quais foram incubados por 15, 30 e 60 dias com os tratamentos: (T) testemunha (sem adubação); (VN) vinhaça in natura na dose equivalente a 200 kg ha-1 K2O; (VN+N) vinhaça in natura adicionada de N (200 kg ha-1) na forma de NaNO3; (CVB) concentrado de vinhaça biodigerida na dose equivalente a 200kg ha-1de K2O; (CVB+N) concentrado de vinhaça biodigerida adicionado de N (200 kg ha-1); (AM) adubação mineral (N e K 200 kg ha-1 de N e K2O). Neste ensaio foi determinado pH, M.O, Ca, Mg, P, K e foram calculados CTC e V%. Nos ensaios de casa de vegetação foi usado um Latossolo na presença e ausência de palhada submetido aos tratamentos: Testemunha (sem adubação); Adubação mineral: N (100 kg ha-1) + P (30 kg ha-1) + K (130 kg ha-1); Vinhaça in natura (100 m3 ha-1) + P; Concentrado de vinhaça biodigerida (10 m3 ha-1) + P; Vinhaça in natura + P + N; Concentrado de vinhaça biodigerida + P + N. No ensaio de casa de vegetação foram determinados fertilidade do solo, palha remanescente e respiração basal do solo. Na planta, foi avaliado: altura e diâmetro de plantas, número de folhas, matéria seca da parte aérea, acúmulo de nutriente na parte... (Complete abstract click electronic access below) / Abstract: To compare the effects of concentrated from biodigested vinasse with in natura vinasse on soil chemical and biological properties and on the initial growth of sugarcane plants, three tests were conducted under different conditions: laboratory, greenhouse and field. In the laboratory test it was used two soils: Ultisol and Oxisol, which were incubated for 15, 30 and 60 days with the folowing treatments: (T) control (without fertilizer); (VN) in natura vinasse at dose equivalent to 200 kg ha K2O-1; (VN + N) in natura vinasse plus N (200 kg ha-1) as NaNO3; (CVB) concentrated from biodigested vinasse at a dose equivalent to 200 kg ha-1 K2O; (CVB + N) concentrated from biodigested vinasse plus N (200 kg ha-1); (AM) mineral fertilizer (N and K, 200 kg ha-1 of N and K2O). In this trial pH, Organic matter, Ca, Mg, P, K and V% (bases saturation), and CEC were determined. In greenhouse trials was used a dystrophic oxisol in the presence and absence of straw on soil surface, and subjected to the treatments: control (without fertilizer); Mineral fertilizers: N (100 kg ha-1) + P (30 kg ha-1) + K (130 kg ha-1); in natura vinasse (100 m3 ha-1) + P; concentrated from biodigested vinasse (10 m3 ha-1) + P; in natura vinasse + P + N; concentrate of biodigested vinasse + P + N. In the greenhouse test were determined soil fertility, and the remaining straw... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Orientador: Carmem Silvia Fontanetti Christofoletti / Coorientador: Cintya Aparecida Christofolletti / Banca: José Augusto de Oliveira David / Banca: Paula Suares Rocha / Resumo: A vinhaça, um dos principais resíduos gerados na transformação da cana-de-açúcar em etanol, possui potencial poluidor, frente ao alto volume subproduzido e por suas características físicoquímicas. A contaminação de lagos e rios, por infiltração de resíduos dispostos no solo, como a vinhaça e fertilizantes, por exemplo, merece destaque. Com o intuito de amenizar tais efeitos, o tratamento prévio desses resíduos constitui uma alternativa viável para diminuir os impactos ao meio ambiente. Portanto, este estudo teve por objetivo verificar a efetividade na redução da toxicidade da vinhaça de cana-de-açúcar por meio da correção de seu pH para um valor neutro (7,0), pela adição de cal (CaO), avaliando o seu potencial tóxico em peixes (Oreochromis niloticus). As análises foram realizadas por meio do ensaio do cometa e teste do micronúcleo para avaliação do potencial genotóxico, e análise histopatológica das brânquias, órgão de contato direto com o meio aquático. Após exposição das tilápias às diluições de vinhaça quimicamente tratada com cal, houve mortalidade de 30% dos peixes na diluição de 10%; em ensaios anteriores com vinhaça não tratada, a mortalidade na mesma diluição foi de 100%. O pH neutro (7,0) não permaneceu estável ao longo do bioensaio. Em relação ao ensaio do cometa, foram obtidos valores de escore de danos e cometas classe 3 com diferenças significativas em relação ao controle negativo para todas as diluições, com exceção da diluição de 1%. Não houve diferenças significativas entre os valores de micronúcleo e anormalidades nucleares entre as diluições e o controle negativo; comparando esses resultados com os de ensaios anteriores com diluições de vinhaça não tratada, foi observada uma diminuição da quantidade de micronúcleos. Por meio de analise histopatológica de brânquias, foi observado um aumento nas células clorídricas, principalmente na diluição de 5% / Abstract: The vinasse, a major waste generated in the processing of sugarcane into etanol, has a polluter potential in front off the volume generated and its physiochemical features. Contamination of lakes and rivers by infiltration of waste disposed in the soil, such as vinasse and fertilizers, deserves atention. In order to mitigate these effects, the pretreatment of this waste is a viable alternative to reduce the environmental impacts. Despite many studies about vinasse, only a few investigates their toxic potential. Therefore, this study aimed to verify the effectiveness in reducing sugarcane vinasse toxicity by pH correction to a neutral value (7.0), by adding lime (CaO), assessing their potential toxicity in fish (Oreochromis niloticus). Analyses were performed using the comet assay and micronucleus test to assess the genotoxic potential, and histopathological analysis of gills, organ that has direct contact with water. After exposure of tilapia to vinasse dilutions chemically treated with lime, 30% of fish in the dilution of 10% died; in earlier bioassays with untreated vinasse, at the same dilution the mortality was 100%. The neutral pH (7.0) has not remained stable during the bioassay. Regarding the comet assay, score damage and class 3 comets had significant differences when compared to the negative control for all dilutions, except for the dilution of 1%. There were no significant differences on the values of micronuclei and nuclear abnormalities between dilutions and negative control; comparing these results with those obtained in previous bioassays, with untreated vinasse dilutions, a decrease was observed in the number of micronuclei. For histopathologic analysis in gills, a slight increase was observed in clorídricas cells number, especially in the dilution of 5%, possibly in response to the presence of zinc in the vinasse samples. Diferents types of histologic changes were observed. The epithelial detachment, the epithelium ... / Mestre

Orientador: Jorge de Lucas Junior / Banca: Marco Antonio Martin Biaggioni / Banca: Valeria Cristina Rodrigues Sarnighausen / Banca: Monica Sarolli Silva de Mendonca Costa / Banca: Juliana Bega Junqueira / Resumo: O Brasil produz anualmente 30 bilhões de litros de etanol de cana de açúcar com previsão do Ministério de Minas e Energia de atingir 36 bilhões de litros em 2024. A vinhaça é o resíduo líquido, rico em potássio e matéria orgânica que resulta da destilação do etanol, na proporção de 10 a 15 litros de vinhaça para cada litro de etanol. Disposto indevidamente, pode trazer sérios riscos para o ambiente devido ao alto potencial poluidor. Os estados de São Paulo, Paraná e Mato Grosso do Sul, possuem normas específicas sobre disposição desse resíduo, mas não atingem por completo o objetivo de controlar e mitigar os problemas, pois a disposição final da vinhaça se resume unicamente na fertirrigação sem qualquer outro tratamento. No presente trabalho, realizado no Laboratório de Biomassa do Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da UNESP de Jaboticabal, analisou-se a biodigestão anaeróbia da vinhaça, caracterizando-se a produção de biogás e a redução do potencial poluidor. Para tanto, foram efetuados estudos de viabilidade técnica da biodigestão anaeróbia da vinhaça analisando os parâmetros: neutralização do pH da vinhaça, utilização do reciclo e estabilização da temperatura da vinhaça. Para os três parâmetros citados foram registrados e analisados dados referentes a: produção de biogás (m3), composição do biogás (% de CH4 e CO2) e redução do potencial poluidor da vinhaça após biodigestão anaeróbia (DQO). No que diz respeito a produção do biogás, os resultados considerados relevantes foram na correção do pH (aumento de 97,5%) e no aquecimento do afluente (aumento de 79%). Em relação a composição do biogás, obteve-se, aumento de 9% de metano redução de 3,6% de dióxido de carbono quando se aquece o afluente. Quando se utiliza reciclo a redução de DQO aumentou em 50% e o aquecimento do ... / Abstract: The Brazil annually produces 30 billion liters of ethanol from sugar cane with the Ministry of Mines and Energy forecast to reach 36 billion liters in 2024. The stillage is the liquid waste, rich in potassium and organic matter resulting from the distillation of ethanol in the proportion of 10 to 15 liters of vinasse per liter of ethanol. Willing improperly, can pose serious risks to the environment due to the high pollution potential. The states of São Paulo, Paraná and Mato Grosso do Sul, have specific rules on disposal of this waste, but do not reach completely in order to control and mitigate the problems because the final disposal of vinasse comes down solely in fertigation without any other treatment . In this study, conducted at the Laboratory of Biomass Department of Rural Engineering of the Faculty of Agricultural and Veterinary Sciences of Jaboticabal UNESP, analyzed the anaerobic digestion of vinasse, characterizing the production of biogas and reduce the pollution potential. Therefore, technical feasibility studies of anaerobic digestion of vinasse were made by analyzing the parameters: pH neutralization of vinasse, use of recycling and stabilization of vinasse temperature. For the three mentioned parameters were recorded and analyzed data for: biogas production (m3), biogas composition (% CH4 and CO2) and reduced pollution potential of vinasse after anaerobic digestion (COD). As regards the production of biogas, the results were considered significant at pH correction (increase of 97.5%) and heating the influent (79% increase). For biogas composition was obtained, an increase of 9% methane 3.6% reduction of carbon dioxide when heated affluent. When COD reduction using recycled increased by 50% and heating affluent allowed increased the reduction by 62%, demonstrating the technical feasibility of this study. To determine the economic feasibility ... / Doutor