O trabalho teve como objetivo estudar a dinâmica do nitrogênio e do potássio em solo cultivado com cana-de-açúcar (Saccharum spp.), com ênfase à quantificação de N-NO-3 e K+ perdidos por drenagem abaixo de 100 cm de profundidade. Utilizou-se uréia enriquecida com 15 N como fonte de fertilizante nitrogenado e vinhaça ou cloreto de potássio como fontes de fertilizante potássico. Além da contabilização dos fertilizantes nitrogenado e potássico no solo e sua dinâmica, estudaram-se as variações existentes na dinâmica do N-NO-3 devido à presença de vinhaça. O experimento foi desenvolvido em área próxima ao Posto Agrometeorológico pertencente ao Departamento de Física e Meteorologia ESALQ/USP, município de Piracicaba, perfazendo uma área total de 1274 metros quadrados. Instalou-se uma cultura de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) variedade NA 56-79, estudados os períodos cana-planta e cana-soca. O delineamento experimental de um e outro estágio da cultura foi modificado, a fim de tornar mais abrangentes as informações propiciadas pelo experimento. Na primeira fase do experimento (cana-planta), selecionaram-se parcelas que receberam apenas vinhaça (200 m3 .ha-1 ), só água (200 m3.ha-1 ), e adubação 15N-P-K. Na segunda fase (cana-soca), onde havia sido colocado apenas vinhaça, adubou-se com 15N-P-K; onde havia sido colocado apenas água, fez-se adubação com 15N-P-K e vinhaça como fonte de potássio (200 m3 .ha-1 ), e onde fora adubado com 15N-P-K, adubou-se com N-P-K (sem 15N). Além disso, introduziram-se parcelas novas na fase cana-soca, que receberam adubação 15N-P-K. Foram instalados tensiômetros na linha central do experimento, ás profundidades de 15, 25, 50, 75, 100, 125 e 150 cm e, em cada sub-parcela, extratores de solução do solo, às profundidades de 25, 50, 75, 100 e 125 cm. A coleta de dados não foi realizada em intervalos reguIares devido a alta pluviosidade no início do experimento e ao acamamento total das plantas aos 254 D.A.P* em consequência de granizo. Tanto nas amostras de solo quanto nas amostras de solução do solo, não se encontrou quantidade mínima suficiente de nitrogênio para que fossem realizadas as análises isotópicas para 15N. Quando a análise pôde ser realizada, os resultados ficaram muito próximos da abundância natural. Nas amostras de solo dos diversos tratamentos, ocorreu maior concentração de potássio nas camadas superficiais, provavelmente devido à lavagem do nutriente nas folhas e calmos da cana-de-açúcar pela água da chuva e à menor mobilidade deste íon em relação ao NO-3. * D.A.P. = dias após plantio Durante todo o experimento, ocorreram muitas variações nos perfis de concentração de N-total no solo, nos diversos tratamentos. Pode ser interpretado como absorção de nitrogênio pela cultura e incorporação do nutriente proveniente das palhas de cana-de-açucar, que durante o experimento, cobriam o solo. Calculou-se o volume de água drenada abaixo de 100 cm de profundidade no solo em estudo e constatou-se que de 1618,4 mm de precipitaçao no período de março de 1983 a março de 1984, apenas 3,3 mm ultrapassaram este limite. Com relação ao íon potássio, no período de março de 1983 a março de 1984, sua lixiviação para baixo da profundidade de 100 cm, foi, em média de 170, 25, 18 e 12 g K/ha, respectivamente para os tratamentos 15N-P-K ( soca), 15N-P-K (planta) + N-P-K (soca), vinhaça (planta) + 15N-P-K (soca) e água (planta) + 15N-P-K Vinhaça (soca). Na mesma ordem, para a nitrato as perdas foram 556, 474. 242 e 154 g NO-3/há. Tanto para íons K+ como para íons NO-3 ocorreram maiores lixiviações nos tratamentos que não receberam vinhaça. / The objective os this work was to study nitrogen and potassium dynamics in a soil cropped to sugar cane (Saccharum spp.), with emphasis on their losses by deep drainage, as influenced by vinasse application. Enriched urea was used as nitrogen source and vinasse and potassium chloride as potassium sources. Two consecutive crops (plant cane and first ratoon) of sugar cane (Saccharum spp., var. NA 56-79) were grown on Terra Roxa Estruturada (Paleudalf) soil at experimental fields of the Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" University of são Paulo, Piracicaba (SP), Brazil. During the first phase of the experiment (plant cane) plots were selected and received at planting only vinasse (200 m3 .ha-1 ), only water (200 m3 .ha-1 ), 15N-P-K fertilization. During the first ratoon, the same plots received, respectively, 15N-P-K , 15N-P-K (vinasse) and N-P-K fertilizations. Besides new plots were introduced in the first ratoon phase in which the fertilization was of 15N-P-K . Tensiometers were installed at the depths of 15, 25, 50, 75, 100, 125 and 150 cm in the central line of the area (1274 m2) and in each plot soil solution extractors were installed at the depths of 25, 50, 75 and 125 cm. In most of the soil and soil solutions samples, 15N analyses was not possible because the amount of nitrogen was not sufficient. When the analysis could be made, results were very about the natural abundance. All treatments showed a higher potassium concentration at superficial layers, probably due to the low mobility of this ion in the soil and also a possible washing of it from leaves and stem of the sugar cane. The soil total N concentration profiles were very variable; this could be interpreted as N absorption by the crop and incorporation of the nutrient from straws of the sugar cane that, during the experiment, covered the soil surface. From the 1620 mm of rain during the period of March/1983 to March/1984 only 3.3 mm passed the soil depth of 100 cm. With respect to the ion potassium in the same period its lixiviation below the depth of 100 cm was, in average, of the order of 170, 20, 18 and 12 g of K/ha, respectively, for the treatments 15N-P-K (ratoon), 15N-P-K ( plant cane) + 15N-P-K (ratoon) , vinasse (plant cane) + 15N-P-K (ratoon) and water (plant cane ) + 15N-P-K vinasse (ratoon). In the same order, the losses of NO-3 were 556, 474, 242 and 154 g NO-3/ha. The lixiviation for both ions was always higher in the treatment that did not receive vinasse.

Orientador: Márcia Cristina Bisinoti / Coorientador: Odair Pastor Ferreira / Banca: Adley Forti Rubira / Banca: Mário Henrique Gonzalez / Resumo: O Brasil é o maior produtor de etanol de cana-de-açúcar do mundo. Neste processo para cada litro de álcool produzido são gerados de 12 a 13 litros de vinhaça, que atualmente é empregado para fins de fertirrigação com base no macroelemento potássio. Por outro lado, a vinhaça também contém quantidades apreciáveis de sódio que é responsável pela salinização do solo. Considerando o volume gerado de vinhaça em função da expansão do cultivo da cana-de-açúcar, a busca por outras aplicações parece ser atrativa. Neste contexto, este trabalho visou o preparo e caracterização de um ecomaterial (carbono hidrotérmico) gerado a partir da carbonização hidrotérmica da vinhaça. Tal metodologia foi empregada no intervalo de temperatura de 100 a 200°C, com períodos reacionais de 12 a 48 horas e pressões autogeradas. Também foi avaliado o efeito da acidificação do meio reacional, sendo este realizado com a adição de ácido sulfúrico de 1,78 %(v/v), 5,17 %(v/v) e 8,33 %(v/v). Os sólidos gerados foram caracterizados através das seguintes técnicas: análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia no infravermelho (FTIR), análise elementar (CHNS), difração de raio X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os efluentes gerados foram caracterizados quanto a concentração de carbono orgânico dissolvido (COD), pH, análise semi-quantitativa de elementos inorgânicos, condutividade e turbidez. Os resultados obtidos indicaram que devido a elevada concentração de carbono na vinhaça, esta se mostrou um bom precursor para a geração de material carbonáceo usando a reação de carbonização hidrotérmica. O processo tornou-se mais eficiente quando conduzido em altas temperaturas e com acidificação do meio reacional. Dentre as variáveis analisadas, a temperatura de reação e a acidez do meio reacional foram as mais representativas em termos de rendimento (em massa) de... / Abstract: Brazil is the biggest producer of etanol from sugar cane in the world. In this process for each liter of alcohol produced are generates from 12 to 13 liter of vinasse, which currently is used for fertigation purposes based on the macro element potassium. However, vinasse also contains appreciable amounts of sodium that is responsible for soil salinization. Considering the volume of vinasse generated due to the expansion of the cultivation of sugar cane, the search for other applications seems to be attractive. In this context, this work aimed the preparation and characterization of a ecomaterial (hydrothermal carbon) generated from the hydrothermal carbonization of vinasse. This methodology was used in the temperature range at 100 to 200 ºC with time remained of 12 to 48 hours and self-generated pressures. Also was assessed the effect of acidification of there action medium, being this carried out with the addition of sulfuric acid 1.78 %(v/v), 5.17 %(v/v) and 8.33 %(v/v). The generated material was characterized through the techniques: thermogravimetric analysis (TGA), infrared spectroscopy (FTIR), elemental analysis (CHNS), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The effluent generated was characterized as the concentration of dissolved organic carbon (DOC), pH, conductivity and turbidity. The results indicated that due to the high carbon concentration in the vinasse, this proved to be a good precursor for the hydrothermal carbonization reaction. The process became more efficient when driven at high temperatures and acidification of the reaction medium. Among the variables examined the reaction temperature and the acidity of the reaction medium, were the most representative in terms of reaction yield. For reactions conducted under more extreme conditions of temperature (200 ºC), acidity (8.33 % v/v) and residence time (48 hours) the generated effluent presented a reduction of approximately 70 % of the... / Mestre

Orientador: Márcia Cristina Bisinoti / Coorientador: Odair Pastor Ferreira / Coorientador: Camila de Almeida Melo / Banca: Etelvino Henrique Novotny / Banca: Maurício Boscolo / Resumo: Durante o processo de obtenção de açúcar e álcool são geradas quantidades elevadas de resíduos, tais como bagaço de cana-de-açúcar e vinhaça. Neste trabalho foi produzido hidrochar, utilizando a mistura bagaço de cana-de-açúcar e vinhaça, que possa ser empregado como fornecedor de nutrientes ao solo. Para tal, o processo de carbonização hidrotérmica (CHT) dos resíduos foi conduzido na presença de aditivos ácidos (H2SO4, H3PO4, H3BO3), básicos (NaOH, KOH) e salinos (FeCl2, (NH4)2SO4), em três temperaturas e tempo de reação fixo. Nos hidrochars foram determinados o rendimento em massa, teor de umidade, cinzas, matéria orgânica, e foram feitas as caracterizações por espectroscopia no infravermelho (FTIR), análise elementar (CHNS), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e quantificação de nutrientes (K, Ca, P, Mg, B, Zn, Cu, Mn, Fe). As águas de processo geradas na CHT, foram caracterizadas quanto ao pH, cor, turbidez, condutividade elétrica, concentração de carbono orgânico total (COT) e concentração de nutrientes. Os resultados indicaram que na presença dos aditivos, principalmente do H3PO4e (NH4)2SO4, o rendimento do hidrochar aumentou à medida que o teor de cinzas aumentou devido à precipitação de fosfatos e sulfatos conforme observado por DRX. A temperatura de carbonização hidrotérmica teve influência no grau de carbonização dos hidrochars, os quais apresentaram maior teor de carbono na maior temperatura. O aumento da temperatura proporcionou... / Abstract: During the process of obtaining sugar and alcohol, high amounts of residues are generated, such as sugarcane bagasse and vinasse. This work proposes to produce hydrochar, using the sugarcane bagasse and vinasse mixture, which can be used as a supplier of nutrients to the soil. The hydrothermal carbonization process (HTC) of the residues was conducted in the presence of acidic (H2SO4, H3PO4, H3BO3), basic (NaOH, KOH) and saline (FeCl2, (NH4)2SO4) additives, at three temperatures and fixed reaction time. On the hydrochars was determined the mass yield, moisture content, ash, organic matter, and characterizations were made by Infrared spectroscopy (FTIR), elemental analysis (CHNS), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) and quantification of nutrients (K, Ca, P, Mg, B, Zn, Cu, Mn, Fe). The process water generated in the HTC were characterized as pH, color, turbidity, electrical conductivity, concentration of total organic carbon (TOC) and nutrient concentration. The results indicated that in the presence of the additives, mainly H3PO4 and (NH4)2SO4, the yield of the hydrochar increased as the ash content increased due to the precipitation of phosphates and sulphates as observed by XRD. The temperature of hydrothermal carbonization influenced the degree of carbonization of the hydrochars, which they presented higher carbon content at the higher temperature. The increase in temperature caused higher immobilization of Ca, Mg, K, Mn, Zn, B, P and Fe in all ... / Mestre

Este trabalho apresenta uma avaliação da produção de metano em um reator anaeróbio operado em batelada sequencial com biomassa imobilizada em suporte inerte (AnSBBR) pela codigestão de vinhaça de cana-de-açúcar e soro de queijo em condições mesofílicas. A avaliação é realizada com base na influência da variação dos aspectos operacionais de estratégia de alimentação (batelada ou batelada alimentada), interação entre tempo de ciclo (8, 6 ou 4 h) e concentração afluente (5000, 3750 ou 2500 mgDQO.L-1), carga orgânica volumétrica aplicada (5, 7,5, 10 ou 15 gDQO.L-1.d-1) e temperatura (25, 30 e 35ºC) sobre a estabilidade e desempenho do sistema. O AnSBBR com recirculação da fase líquida e volume reacional de 3,0 L foi operado por 186 dias, sendo o afluente para todos os ensaios composto por 75 % vinhaça e 25 % soro (massa/volume) e suplementado com bicarbonato de sódio. Nas condições operadas, o sistema demonstrou flexibilidade quanto à estratégia de alimentação, porém a redução do tempo de ciclo e da concentração afluente, para a mesma carga, resultou em menores produções de metano. Por outro lado, o aumento da carga orgânica, até o valor de 15 gDQO.L-1.d-1, favoreceu o processo, aumentando o rendimento de metano por DQO removida e a produtividade. A redução da temperatura de 30 para 25 ºC resultou na queda do desempenho, porém às temperaturas de 30 e 35 ºC foram obtidos resultados similares. O melhor desempenho foi alcançado a uma carga aplicada de 15,27 gDQO.L-1.d-1, tempo de ciclo de 8 horas, operação em batelada alimentada e temperatura de 30 ºC. Nessas condições, o sistema atingiu remoção de DQO solúvel de 88,8 %, produtividade de metano de 208,5 molCH4.m-3.d-1 (equivalente a 4672 CNTP-mLCH4.L-1.d-1), rendimento de metano por DQO removida de 15,76 mmolCH4.gDQO-1 e composição de metano de 72% no biogás. O ajuste do modelo cinético demonstrou preferência pela rota hidrogenotrófica na metanogênese em todos os ensaios. Na aproximação em escala plena para o cenário de usina de etanol de cana-de-açúcar com produção de etanol de 150.896 m3.ano-1 foi estimada uma geração de energia de 25.544 MWh.mês-1. / This paper presents an assessment of the methane production in an anaerobic sequencing batch biofilm reactor (AnSBBR) by co-digestion of sugarcane vinasse and cheese whey at mesophilic conditions. The assessment is based on the influence of modifying the operational aspects of feed strategy (batch or fed-batch), interaction between cycle time (8, 6 or 4 h) and influent concentration (5000, 3750 or 2500 mgCOD.L-1), applied volumetric organic load (5, 7.5, 10 or 15 gCOD.L-1.d-1) and temperature (25, 30 and 35 ºC) over the system stability and performance. The AnSBBR with recirculation of the liquid phase and 3.0 L of liquid medium was operated for 186 days, with influent composition for all assays of 75 % vinasse and 25 % whey (mass/volume), also supplemented with sodium bicarbonate. At the operated conditions, the system showed flexibility with regards to the feed strategy, but the reduction of cycle time and influent concentration, for the same organic load, resulted in lower methane productions. On the other hand, increasing organic load, to the value of 15 gCOD.L-1.d-1, favored the process, increasing methane yield and productivity. Temperature reduction from 30 to 25 ºC resulted in performance loss, although at 30 and 35ºC it was achieved similar results. The best performance was achieved at an applied organic load of 15.27 gCOD.L-1.d-1, cycle time of 8 hours, fed batch operation and temperature of 30 ºC. The system achieved soluble COD removal efficiency of 88.8 %, methane productivity of 208.5 gCOD.L-1.d-1 (equal to 4672 STP-mLCH4.L-1.d-1), methane yield per removed organic matter of 15.76 mmolCH4.gCOD-1 and methane composition of 72% of the biogas. The kinetic model fit showed preference for the hydrogenotrophic route in the methanogenesis. At the full scale approximation considering a scenario with a sugarcane ethanol plant with ethanol production of 150,896 m3.year-1 it was estimated an energy production of 25,544 MWh.month-1.

Vinasse, a wastewater rich in organic matter, nutrient and water, is commonly used for fertigation of sugarcane plantation. However, this practice is questionable in the environmental sphere because of problems, such as contamination of groundwater and greenhouse gases emission. Researchers have sought for alternatives that use vinasse in a more sustainable way, e.g., biorefineries that recover resources. In general, the pathways considered are the concentration technologies to reclaim water and nutrient, and the anaerobic digestion (AD) to produce biogas. This thesis reports on a study of five designs of vinasse biorefineries that incorporate anaerobic bioreactors followed by a concentration technology (evaporation (EV), reverse osmosis (RO) or forward osmosis (FO)). Different forms of regeneration of the draw solution (DS) namely evaporation, reverse osmosis and membrane distillation (MD) were also analyzed. The alternatives were compared through an exergy analysis, a method that evaluates efficiency in the conversion of resources by systems. The results showed Alternative 2 (anaerobic digestion + reverse osmosis) was the most efficient (64%), since the treatment of 491.76 m3 vinasse h-1 (exergy content of 60513.8 kW) to recover 80% of water reduced 76% of external water requirement and generated 12% more electricity (2601 kW exergy) for the industry. / O desenvolvimento de biorrefinarias voltadas à recuperação de recursos é uma tendência crescente que visa promover sistemas alternativos para obtenção de energia e materiais de forma mais sustentável. Dentro deste conceito está o aproveitamento da vinhaça das indústrias de cana-de-açúcar de modo a recuperar água, nutrientes e energia como produtos de interesse. Para isso, é necessário avaliar as possíveis configurações tecnológicas voltadas a este objetivo. No presente trabalho, foram estudados cinco designs de biorrefinaria de vinhaça incorporando uma rota de produção de metano, formada pelo processo de digestão anaeróbia, e uma forma de concentração do efluente. Os métodos para obtenção de água foram evaporação, osmose reversa e osmose direta. Neste último, foram analisadas diferentes formas de regeneração da solução de separação: evaporação, osmose reversa e destilação por membranas. A comparação das alternativas de biorrefinaria foi feita pelo método da análise de exergia, que atua na avaliação da eficiência de conversão dos recursos em sistemas. Esta ferramenta possui como medida base o trabalho útil que pode ser obtido a partir das correntes envolvidas no processo. Desta forma, observou-se que tecnologias que empregam calor como energia de entrada tendem a ser menos eficientes do que as que empregam eletricidade. Neste caso, as alternativas com processo de osmose reversa apresentaram maiores eficiências exergéticas, por exemplo, ao se recuperar 70% de água, sua eficiência seria de 64%. Portanto, sugere-se que a digestão anaeróbia da vinhaça seguida da concentração por osmose reversa seria a configuração mais interessante para concepção de uma biorrefinaria de vinhaça.

A vinhaça é o principal subproduto na fabricação do álcool e o que possui maior quantidade de nutrientes em sua composição. Seu poder poluente, cerca de cem vezes maior que esgoto doméstico, é decorrente da sua riqueza em matéria orgânica, baixo pH, corrosividade, elevadas DBO e DQO, além de cor escura e cheiro característico. A aceitação crescente no uso de fungos basidiomicetos em processos de tratamento e/ou biorremediação se deve por apresentarem um sistema enzimático extracelular capaz de romper uma grande quantidade de ligações químicas. Espécies do gênero Pleurotus sp. são conhecidas pela produção de enzimas lignolíticas como manganês-peroxidase, peroxidases e lacases. Também são reportados como alimentos por possuírem como seus maiores constituintes carboidratos e proteínas, seguidos de minerais e baixos teores de gorduras. O presente estudo teve por objetivo avaliar a atividade enzimática de quatro fungos basidiomicetos cultivados em meio de vinhaça líquido e sólido, bem como avaliar as propriedades nutricionais dos micélios como fonte de alimento para peixes da espécie D. rerio. Os fungos Pleurotus sajor-caju CCB 020, Pleurotus sp. CCB 068, P. flabellatus CCB 396 e Pleurotus shimeji, foram cultivados em meio sólido e líquido de vinhaça para análise de atividade enzimática e para crescimento micelial durante 15 dias. A atividade enzimática foi determinada de acordo com protocolo de Szklars et al. (1989) e Kuwahara et al. (1984) a cada 3 dias. Os fungos foram liofilizados e oferecidos aos peixes na proporção de 2% do peso corpóreo dos mesmos e nas quantidades de 50% fungo + 50% ração e 100% fungo em cinco réplicas comparando com um grupo controle tratado com 100% ração por um período de 28 dias. As quatro espécies de Pleurotus apresentaram crescimento satisfatório em meio contendo 100% de vinhaça após 15 dias, sendo obtidos maiores valores com Pleurotus sp. CCB 068 (16,27g). Além disso, observou-se o clareamento e diminuição de turbidez da vinhaça pelos fungos P. sajor-caju CCB 020 e P. shimeji. Em relação à atividade enzimática, os maiores valores para lacase foram obtidos em meio de vinhaça + ágar pelo fungo P. sajor-caju (1.247, 43 UI g-1MS -12º dia) e para peroxidase apresentou, ao 6º dia, atividade de 676,02 UI g-1MS. O mesmo fungo obteve maior valor de MnP no 15º dia de cultivo (318,94 UI L-1) em meio de vinhaça líquido. As análises bromatológicas apresentaram valores nutritivos satisfatórios para os fungos quando comparados à ração comercial, apresentando menores valores somente para proteínas. O teste de alimentação com D. rerio durante 28 dia mostrou que houve perda de biomassa, não significativa estatisticamente e, os valores de sobrevivência dos peixes foram de 100% em todos os tratamentos, indicando que os fungos testados cultivados em vinhaça não apresentaram toxidade. Foi concluído que o uso de fungos do gênero Pleurotus sp. cultivados em vinhaça, além de reduzir compostos tóxicos deste subproduto, é eficiente na produção de enzimas de interesse industrial e seus micélios podem ser inclusos na dieta de animais como suplementos nutricionais. / The vinasse is the principal subproduct in the manufacture of alcohol and the one who has the high amount of nutrients in your composition. Its pollutant power, about a hundred times higher than domestic waste, is due to its richness in organic matter, low pH, corrosivity, high BOD and QOD, in adittion to dark color and characteristic odor. The growing acceptance in the use of basiomycetes fungi in the treatment process and/or bioremediation must be present for an extracellular enzymatic system capable of breaking a large number of chemistry bonds. Species of the gender Pleurotus sp. are known for the lignolytic enzyme production like manganese peroxidase, peroxidases and laccases. Are also reported as food because they have as your major constituint carbohydrates and proteins, follow by minerals and low levels of fat. This study aimed to evaluate the enzymatic activity of four basidiomycetes fungi grown in liquid and solid vinasse medium, and to evaluate the nutricional properties of micelium as a food source for fishes D. rerio. The fungi Pleurotus sajor-caju CCB 020, Pleurotus sp. CCB 068, Pleurotus flabellatus CCB 396 and Pleurotus shimeji were grown in solid and liquid vinasse médium for enzymatic activity assay and for micelial grow during 15 days. The enzyme activity was determined according to protocol Szklars et al. (1989) and Kuwahara et al (1984) every 3 days. The fungi were liophilized and offered tho fishes at 2% of body weight and in amounts of 50% of fungus + 50% ration and 100% of fungus in five repetitions compared with a control group treated with 100% ration for 28 days. The four species of Pleurotus shown satisfactory growth in vinasse médium after 15 days, with highest values with Pleurotus sp. CCB 068 (16,27 g). Besides, was observed the bleaching and tubidity reduction by P. sajor-caju CCB 020 and P. shimeji fungi. Regarding the enzymatic activity, the highest values for laccase was obtained by P. sajor-caju (1.247,43 UI g -1 DM - 12th day) and peroxidase presented, at the 6th day, the activity of 676,02 UI g-1DM. The same fungus had the highest value for MnP on the 15th day of cultivation (318,94 UI L-1) in liquid vinasse médium. The bromatological analysis showed satisfactory nutritional values for the fungi when compared to commercial ration, with lowers values only for proteins. The feeding test with D. rerio during 29 days showed that was biomass loss, but not statisticaly significant, and the survival values of fish were 100% in all treatments, indicating that the tested fungi grown in vinasse showed no toxicity. It was concluded that the use of Pleurotus sp. fungi grown in vinasse, besides the reduction of toxic compounds of this subproduct, is effective in the production of industrial interest enzymes and their micelium can be included in the diet of animals as nutritional suplements.

A vinhaça é o principal resíduo da produção de etanol de cana-de-açúcar e, no Brasil, são gerados aproximadamente 250 milhões de m3 de vinhaça por safra. Atualmente, este efluente é usado para fertirrigação dos canaviais em sua forma in natura, ou seja, sem tratamento prévio. Devido à sua grande quantidade de matéria orgânica e de sais, a disposição inadequada no meio ambiente pode ser causa tanto de impactos no solo e na água, como de emissões de gases de efeito estufa. O objetivo geral deste estudo é comparar diferentes alternativas de processamento para o aproveitamento energético da vinhaça, em busca daquela com maior desenvolvimento tecnológico, que mitigue os possíveis impactos ambientais da fertirrigação com vinhaça in natura e que esteja associada a um menor custo. Para esta finalidade, foram configurados cinco cenários que representam as tecnologias mais estudadas atualmente. Como cenário de referência, foi estabelecido a fertirrigação com vinhaça in natura e, como suas alternativas, consideraram-se: 1.concentração, 2.biodigestão e 3.incineração com produção de energia elétrica, bem como 4.combinação da biodigestão com a concentração e com o uso veicular do biogás. Uma vez feita a avaliação, concluiu-se que todas as alternativas melhoram o desempenho ambiental da gestão do resíduo e, ao mesmo tempo, permitem o aproveitamento e a economia de energia. Entretanto, o sistema de concentração é a única opção que se mostra viável economicamente na situação atual. Para ser atrativo o investimento nas demais tecnologias, seria necessária a introdução de medidas que premiem monetariamente os serviços ambientais, tais como a mitigação de emissões de gases de efeito estufa, a redução do consumo de água e a produção de energia a partir de fontes renováveis. A combinação da biodigestão com a posterior concentração pode ser a opção que reúne o maior número de vantagens com respeito ao cenário de referência. Com esta combinação, o biogás produzido é utilizado para suprir o consumo de energia do processamento e para substituir o diesel na frota usada na produção da cana-de-açúcar. Relativo aos impactos ambientais, esta configuração tecnológica diminui o volume da vinhaça, facilita sua distribuição a longas distâncias, evita a concentração de nutrientes no entorno das usinas, elimina o odor da decomposição da vinhaça e as emissões de metano, possibilita a reutilização da água e permite a substituição de combustíveis fósseis. Além disso, a vinhaça biodigerida e concentrada tem boas qualidades como fertilizante. / The vinasse is the main residue of ethanol production from sugarcane. In Brazil, around 250 million m3 of vinasse are generated per harvesting season. Currently, this effluent is used in natura, ie, without previous treatment, for sugarcane fertirrigation. Due to its large amount of organic matter and salts, inadequate disposal in the environment may cause impacts on soil and water, as well as greenhouse gases emissions. This study aims to compare different alternative process for vinasse energy recovery, searching which ones have the highest technological development nowadays, mitigate the possible environmental impacts of fertirrigation using in nature vinasse and involve the lowest cost. For this purpose, five scenarios were configured, representing the most widely studied technologies. As the baseline scenario it was established fertirrigation using in nature vinasse and, as alternatives scenarios, the following ones were considered: 1. concentration, 2. digestion and 3. incineration with electricity generation, and 4. digestion plus concentration with vehicular use of biogas. It was concluded that all the alternatives improve the environmental performance of vinasse management since they also allow energy recovery and savings. However, only vinasse concentration system is economically feasible nowadays. For the other technologies to become an attractive investment, it would be necessary to include an economic valuation of environmental services, such as greenhouse gas emissions mitigation, reduction of water consumption and renewable energy production. The combination of digestion and subsequent concentration may be the option that brings together the largest number of advantages comparing to the baseline scenario. In this solution, the biogas produced is used to supply the process power consumption and to replace diesel in the fleet used for sugarcane production. Regarding the environmental impacts, this technology configuration reduces vinasse`s volume, facilitates its distribution to long distances, prevents nutrient concentration around mills, eliminates decomposition odor and methane emissions, enables water reuse and allows fossil fuels replacement. Furthermore, digested and concentrated vinasse has good qualities as fertilizer.

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.

O presente trabalho teve como objetivo estudar o processo de microfiltração tangencial com membranas tubulares cerâmicas, aplicado à clarificação da vinhaça originária do processamento de cana de açúcar, analisando as características fluidodinâmicas do processo e os tipos de bloqueios de poro por modelos matemáticos. Neste estudo foram utilizadas membranas cerâmicas de \'alfa\'-alumina (\'alfa\'-\'AL IND.2\'O IND.3\') com tamanho nominal de poros de 1,2 \'mü\'m e 0,8 \'mü\'m, respectivamente denominadas no texto como M12 e M08. Amostras do permeado (fluxo transmembrana) e retentado foram analisadas com medidas de propriedades tais como: densidade, pH, condutividade elétrica, viscosidade, tensão superficial, cor e turbidez. As características da permeação das membranas cerâmicas foram primeiramente analisadas com água potável em diferentes condições fluidodinâmicas e o fluxo transmembrana foi medido em função do tempo para quantificar as propriedades da membrana antes que houvesse impregnações diversas em sua superfície. Vinhaça diluída na proporção volumétrica de 50% vol. foi microfiltrada em condições fluidodinâmicas variadas utilizando pressões transmembrana de 200 kPa, 300 kPa, 400 kPa e 500 kPa em escoamento turbulento com número de Reynolds de 11.500, 22.500 e 33.500. Os resultados experimentais foram analisados através de gráficos do fluxo transmembrana em função do tempo e das resistências (resistência total, resistência da membrana, resistência de polarização e resistência de fouling) em função da pressão, e da análise do pH, condutividade elétrica, viscosidade, densidade, tensão superficial, quantidade de sólido solúveis totais (ºBrix), cor e turbidez. A influência da interação da vinhaça na superfície da membrana microporosa foi investigada a partir dos valores das resistências e aplicação de modelos matemáticos para bloqueio de poros. Os melhores resultados de fluxo transmembrana foi de 31,48 L/h.\'M POT.2\' para a M12 em condição fluidodinâmica de 500 kPa para a pressão transmembrana e 11.500 para o número de Reynolds e de 39,47 L/h.\'M POT.2\' para a membrana M08 com 500 kPa de pressão e 33.500 para o número de Reynolds. O estudo do modelo de bloqueio dos poros revelou que o fluxo de permeado diminui principalmente por fenômenos relacionados à formação da camada de polarização e do bloqueio parcial dos poros. As análises físico-químicas revelaram que o pH e a viscosidade do permeado foi afetado pelo número de Reynolds e que o processo tem potencial para remover partículas em suspensão, reduzir a turbidez e a cor do permeado. / This present work studied the process of cross flow microfiltration using tubular ceramic applied in the vinasse clarification from sugar cane, analyzing fluid dynamic features of process and the types of pore blocking applied to math models. In this research was used \'alfa\'-alumina (\'alfa\'-\'AL IND.2\'O IND. 3) ceramic membrane with pore size of 1.2 \'mü\'m and 0.8 \'mü\'m, respectively called M12 and M08. Permeate samples (transmembrane flux) and retentate were analyzed measuring their specific mass, pH, electrical conductivity, viscosity, surface tension, total soluble solid (ºBrix), color and turbidity. The virgin membranes were analyzed first with tap water in different fluid dynamics conditions and transmembrane flux was measured in function of the time to quantify its proprieties before to have impregnation in its surface. Vinasse was deluded in water in the proportion of 50% vol and it was microfiltered in varied fluid dynamics using transmembrane pressure of 200 kPa, 300 kPa, 400 kPa and 500 kPa in turbulent flow with Reynolds number 11,500; 22,500 and 33,500. The experimental data obtained were analyzed through to graphics of transmembrane flux versus time and resistances (membrane resistance, total resistance, polarization resistance and fouling resistance) versus pressure, and produced tables with physical-chemical proprieties values. The influence of interaction between vinasse and membrane surface was investigated using math models to pore blockage. The high performance was obtained with M12 membrane with permeate of 31.48 L/h.\'M POT.2\' in transmembrane pressure of 500 kPa (Re = 13,500). For M08 membrane permeate flux (39.47 L/h.\'M POT.2\') was higher for the situation of greater tangential velocity (Re = 33,500) and higher pressure (\'delta\'P = 500 kPa). The analysis for the pore blockage showed that the permeate flux decreases primarily by phenomena related to the cake formation of polarization and partial blockage of pores. Analyses of pH and viscosity of permeate flux showed that Reynolds number influences on values. The study showed that the clarification of vinasse by ceramic membranes of microfiltration has the potential to remove suspension particles and to reduce turbidity and color.

A vinhaça é um resíduo da produção de etanol e reutilizada nas áreas de cana-de-açúcar fornecendo nutrientes para cultura, principalmente potássio. Gerada na proporção de 10 a 13 litros para cada litro de etanol produzido, a vinhaça representa uma excelente alternativa aos fertilizantes químicos e apresenta desafios ambientais e técnicos para sua aplicação nos solos agrícolas. O manejo inadequado da aplicação de vinhaça pode acarretar, além dos problemas ambientais, pior qualidade da matéria prima para indústria. Esta pesquisa teve como objetivo estudar o efeito da aplicação de diferentes doses de vinhaça via gotejamento subsuperficial no desenvolvimento, na produtividade agrícola, nos parâmetros tecnológicos (oBrix, Pol, pureza, fibra, açúcar redutor, açúcar redutor toral, açúcar total recuperável e teor de cinzas), na produção de bioprodutos da cana-de-açúcar e nas alterações do pH e da condutividade elétrica da solução do solo, além da avaliação do sistema de irrigação por gotejamento subsuperficial. O experimento foi instalado na área experimental do Departamento de Engenharia de Biossistemas - USP/ESALQ, situada em Piracicaba-SP. Foi adotado o delineamento estatístico inteiramente casualizado com 6 tratamentos e 4 repetições, sendo o tratamento 1 sem irrigação e com adubação convencional junto ao plantio, tratamento 2 fertirrigado convencional, e os tratamentos de 3 a 6 fertirrigados com diferentes doses de vinhaça. O tratamento 4 recebeu a dose (DCETESB) calculada segundo os critérios da norma técnica P4.231/2005 da CETESB, e os tratamentos 3, 5 e 6 receberam, ½ DCETESB, 2xDCETESB e 3xDCETESB, respectivamente. Dois ciclos, cana-planta e primeira soca, foram avaliados. O acompanhamento do pH e da condutividade hidráulica do solo, o desenvolvimento vegetativo, a análise nutricional das folhas e o desempenho do sistema de irrigação foram avaliados no primeiro ciclo. A produção de biomassa, a produção de açúcar, a produção de etanol foram avaliados nos dois ciclos. Os resultados mostraram que houve um aumento dos valores de pH e CE no solo, diante do aumento do volume aplicado, mas evidenciou-se a necessidade de um maior intervalo de tempo para a percepção de suas diferenças. Os tratamentos 4, 5 e 6 apresentaram maiores valores de área foliar e altura de planta em relação ao tratamento 1, enquanto que os outros dados de biometria não apresentaram diferença entre os tratamentos. As análises foliares realizadas mostraram que não houve influência das doses de vinhaça no estado nutricional das plantas. Dentre os parâmetros tecnológicos avaliados o teor de cinzas no caldo foi influenciado pela aplicação de diferentes doses nas duas colheitas realizadas, já os outros parâmetros não foram influenciados. A produtividade de cana-de-açúcar apresentou diferença entre os tratamentos apenas na primeira colheita, sendo que aplicação de vinhaça resultou no aumento de produção. Esse aumento de produtividade ocorrido no primeiro ciclo resultou diretamente em um aumento do etanol de segunda geração (E2G), enquanto que a produção de açúcar, etanol de primeira geração (E1G) e etanol total (E1G+E2G) não apresentaram diferença significativa entre os tratamentos. / Vinasse is a by-product from ethanol production and reused in sugarcane fields providing nutrients to the plants, mainly potassium. Generated at a rate of 10-13 liters for every liter of ethanol, the vinasse represents an excellent alternative to chemical fertilizers and it also presents environmental and technical challenges for its applications on agricultural soils. Mismanagement of vinasse can cause environmental impacts and lower the quality of sugarcane production. This study had as aim to study the effect of application of different doses of vinasse by a subsurface drip irrigation system in sugarcane vegetative development, sugarcane yields, technological parameters, bio-products production, changes in pH and electrical conductivity (EC) of the soil, evaluation of potential to use of drip irrigation to apply vinasse. A completely randomized design with 6 treatments and 4 repetitions was conducted at experimental area of Bio systems Engineering Department of USP/ESALQ, placed in Piracicaba-SP. The treatment 1 was performed in dry land system with chemical fertilization at planting; treatment 2 was fertigated with chemical fertilizers (no vinasse); treatments from 3 to 6 received different levels of vinasse. Treatment 4 received the dose (DCETESB) calculated in according to criteria from technical standard P4.231/2005 of CETESB, and treatments 3, 5 and 6 received ½ DCETESB, 2xDCETESB and 3xDCETESB, respectively. Two cycles of sugarcane were evaluated, first year and firs ratoon. The monitoring of pH and EC of the soil, vegetative development, leaf nutrional analysis and drip irrigation performance were evaluated at first cycle. Biomass, sugar and ethanol production were evaluated at first and second cycles. The results showed that an increase of pH and EC occurred due to the vinasse application, however, was evident the need of a higher interval of time to see the differences. Treatments 4, 5 and 6 showed higher values of leaf area and plant height when compared to treatment 1, while the another biometric data did not show difference between the treatments. Leaf nutritional analysis showed that did not have effect of vinasse doses in nutritional status of the plants. Among technological parameters just as content was affected by the application of different doses of vinasse at two harvests, and the another parameters were not affected. Sugarcane yields showed difference between treatments just at first year when vinasse application resulted in production increasing. This increase caused an increase of second generation ethanol production (E2G), while the sugar, first generation ethanol (E1G) and total ethanol (E1G+E2G) did not show significance difference between treatments.